一級建造師市政考試參考道路之地基處理技術(shù)課件

地基處理技術(shù)

地基處理對象：軟弱地基目的：增加地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，減少地基變形常用的地基處理方法排水固結(jié)法振密、擠密法置換及拌入法加筋法換土墊層法定義：

將基礎(chǔ)底面下一定深度范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部挖除，換填其他無侵蝕性的低壓縮性的散體材料，經(jīng)分層夯實后，作為地基的持力層。適用條件：適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基及暗溝、暗塘等的淺層處理，且建筑物荷載不太大的地基。換填法的處理深度通常宜控制在3m以內(nèi)較為經(jīng)濟(jì)合理墊層材料：中（粗）砂、碎（卵）石、灰土、素土等11.1換土墊層法砂墊層砂墊層的設(shè)計砂墊層厚度的決定根據(jù)墊層底部軟弱土層的承載力來確定，即作用在砂墊層底面處土的自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和應(yīng)不大于軟弱土層的承載力設(shè)計值。

11.1換土墊層法

一般下臥土層承載力特征值為60~80kPa，墊層厚度為0.5~1.0倍基礎(chǔ)寬度，砂墊層的承載力特征值為：100~200kPa砂墊層的設(shè)計砂墊層寬度的決定墊層寬度應(yīng)根據(jù)墊層側(cè)面土的承載力來確定

一般情況砂墊層頂面尺寸按此確定，以防止承受荷載后墊層向兩側(cè)軟土擠動。11.1換土墊層法砂墊層的質(zhì)量檢測環(huán)刀取樣法

貫入測定法

11.1換土墊層法概述復(fù)合地基：

在軟土地基中，按照一定間距設(shè)置許多非剛性樁體的土層稱為復(fù)合土層，由復(fù)合土層組成的地基稱為復(fù)合地基，如碎石樁、擠密砂樁、石灰樁、旋噴樁、深層攪拌樁等。

傳力機(jī)理

樁體的壓縮模量和強(qiáng)度遠(yuǎn)比樁周松軟土要大的多，在外荷載作用下樁體主要起著應(yīng)力集中的作用。隨著樁、土的等量變形會逐漸將外荷轉(zhuǎn)移到樁上樁周松軟土承擔(dān)的壓力相應(yīng)減少。復(fù)合地基承載力有所提高，壓縮變形減少。

11.2復(fù)合地基計算概述樁體破壞模式鼓出破壞（L>4d）刺入破壞

11.2復(fù)合地基計算復(fù)合地基計算復(fù)合地基的沉降計算11.2復(fù)合地基計算沉降是由樁加固后形成的復(fù)合地基的沉降和下部未經(jīng)加固的土層的沉降兩部分組成復(fù)合地基計算復(fù)合地基承載力計算11.2復(fù)合地基計算荷載試驗確定復(fù)合地基承載力根據(jù)樁與樁間土的實測資料計算復(fù)合地基極限承載力抗滑穩(wěn)定計算復(fù)合地基的抗剪強(qiáng)度分別由樁與樁間土兩部分組成，Aboshi等提出按平面面積加權(quán)法求得：表面壓實法11.3機(jī)械壓實法一般開挖基坑后，常用各種夯擊的方法在坑底進(jìn)行夯實。影響深度很淺，只能用于分層壓實或基槽平整，并不能達(dá)到加固深層地基的目的。常用的有機(jī)械碾壓和振動壓實等表面壓實法11.3機(jī)械壓實法振動壓實法

應(yīng)用于處理無黏性土或黏性土含量少，透水性較好的松散雜填土地基。用振動法處理爐灰、爐渣、碎磚、瓦塊等組成的雜填土地基，可取得良好的效果。深層擠密法11.3機(jī)械壓實法為了擠密較大深度范圍內(nèi)的松軟土，常采用擠密樁的方法。先往土中打入樁管成孔，拔出樁管后向孔中填入砂或其他材料并加以振搗而成。作用是擠密樁周的松軟土層，使樁和擠密后的土共同組成基礎(chǔ)下的復(fù)合土層，作為持力層，從而提高地基承載力和減小地基變形。擠密樁按其所填充的材料有礫石樁、砂樁、石灰樁、灰土樁以及土樁等。砂樁的作用：一是擠密，二是排水11.3機(jī)械壓實法砂樁的樁距砂樁平面布置可采用等邊三角形和正方形，對與松散地基，采用等邊三角形布置可使地基擠密得較為均勻。等邊三角形布置正方形布置飽和軟粘土地基在荷載作用下，孔隙中的水慢慢排出，孔隙體積慢慢地減小，地基發(fā)生固結(jié)變形。同時，隨著超靜孔隙水壓力逐漸消散，有效應(yīng)力逐漸提高，地基土的強(qiáng)度逐漸增長。室內(nèi)壓縮試驗說明排水固結(jié)法原理在建筑場地上先加一個和上部結(jié)構(gòu)相同的壓力進(jìn)行加載預(yù)壓使土層固結(jié)，然后卸除荷載，再施工建筑物，可以使地基沉降減少，如進(jìn)行超載預(yù)壓(預(yù)壓荷載大于建筑物荷載)效果將更好，但預(yù)壓荷載不應(yīng)大于地基土的容許承載力。11.4排水固結(jié)法

排水固結(jié)法加固軟土地基是一種比較成熟、應(yīng)用廣泛的方法，它可以解決以下兩個方面問題：1．沉降問題：使地基的沉降在加載預(yù)壓期間大部分或基本完成，使建筑物在使用期間不致產(chǎn)生較大的沉降。

2．穩(wěn)定問題：加速地基土抗剪強(qiáng)度的增長，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。一、砂井堆載預(yù)壓法

軟粘土滲透系數(shù)很低，為了縮短加載預(yù)壓后排水固結(jié)的歷時，對較厚的軟土層，常在地基中設(shè)置排水通道，使土中孔隙較快排出水?？稍谲浾惩林性O(shè)置一系列的豎向排水通道(砂井、袋裝砂井或塑料排水板)，在軟土頂層設(shè)置橫向排水砂墊層如下圖所示，借此縮短排水途程，增加排水通道，改善地基滲透性能。砂井堆載預(yù)壓2．砂井深度：砂井深度主要根據(jù)土層的分布、地基中的附加應(yīng)力大小、施工期限和條件及地基穩(wěn)定性等因素確定。當(dāng)軟土不厚（一般為10~20m）時，盡量要穿過軟土層達(dá)到砂層；當(dāng)軟土過厚（超過20m）,不必打穿粘土，可根據(jù)建筑物對地基的穩(wěn)定性和變形的要求確定。對以地基抗滑穩(wěn)定性控制的工程，豎井深度應(yīng)超過最危險滑動面2.0m以上。3．砂井排列：

砂井的平面布置可采取正方形或等邊三角形，在大面積荷載作用下，認(rèn)為每個砂井均起獨(dú)立排水作用。為了簡化計算，將每個砂井平面上的排水影響面積以等面積的圓來代替，可得一根砂井的有效排水圓柱體的直徑de和砂井間距l(xiāng)的關(guān)系按下式考慮：等邊三角形布置正方形布置4．砂井的布置范圍：由于在基礎(chǔ)以外一定的范圍內(nèi)仍然存在壓應(yīng)力和剪應(yīng)力，所以砂井的布置范圍應(yīng)比基礎(chǔ)范圍大為好，一般由基礎(chǔ)的輪廓線向外增加2~4m。

5．砂料：砂料宜用中、粗砂，必須保證良好的透水性，含泥量不應(yīng)超過3%，滲透系數(shù)應(yīng)大于10-3cm/s。

6．砂墊層：為了使砂井有良好的排水通道，砂井頂部應(yīng)鋪設(shè)砂墊層，墊層砂料粒度和砂井砂料相同，厚度一般為0.5m~1m。袋裝砂井多孔單一結(jié)構(gòu)型塑料排水板復(fù)合結(jié)構(gòu)塑料排水板塑料排水板塑料排水板施工施工后的塑料排水板三、天然地基堆載預(yù)壓法

天然地基堆載預(yù)壓法是在建筑物施工前，用與設(shè)計荷載相等(或略大)的預(yù)壓荷載(如砂、土、石等重物)堆壓在天然地基上使地基軟土得到壓縮固結(jié)以提高其強(qiáng)度(也可以利用建筑物本身的重量分級緩慢施工)，減少工后的沉降量，待地基承載力、變形達(dá)到設(shè)計預(yù)期要求后，將預(yù)壓荷載撤除，在經(jīng)預(yù)壓的地基上修建建筑物。此方法費(fèi)用較少，但工期較長。四、真空預(yù)壓法和降水位預(yù)壓法真空預(yù)壓法實質(zhì)上是以大氣壓作為預(yù)壓荷重的一種預(yù)壓固結(jié)法。降低水位預(yù)壓法是借井點(diǎn)抽水降低地下水位，以增加土的自重應(yīng)力，達(dá)到預(yù)壓目的。其降低地下水位原理、方法和需要設(shè)備基本與井點(diǎn)法基坑排水相同。地下水位降低使地基中的軟弱土層承受了相當(dāng)于水位下降高度水柱的重量而固結(jié)，增加了土中的有效應(yīng)力。這一方法最適用于滲透性較好的砂土或粉土或在軟粘土層中存在砂土層的情況，使用前應(yīng)摸清土層分布及地下水位情況等。

強(qiáng)夯法是法國L·梅納（Menard）1969年首創(chuàng)的一種地基加固方法。夯擊后的地基承載力可提高2～5倍，壓縮性可降低200～500％，影響深度在10m以上。

強(qiáng)夯法亦稱為動力固結(jié)法，是一種將較大的重錘(一般約為80~300kN，最重達(dá)2000kN)從8~20m高處(最高達(dá)40m)自由落下，對較厚的軟土層進(jìn)行強(qiáng)力夯實的地基處理方法。特點(diǎn)：夯擊能量大，因此影響深度也大。并具有工藝簡單，施工速度快、費(fèi)用低、適用范圍廣、效果好等優(yōu)點(diǎn)。11.5強(qiáng)夯法概述

強(qiáng)夯法適用性：適用于碎石類土、砂類土、雜填土、低飽和粉土和粘土、濕陷性黃土等地基的加固，效果較好。對于高飽和軟粘土(淤泥及淤泥質(zhì)土)強(qiáng)夯處理效果較差，但若結(jié)合夯坑內(nèi)回填塊石、碎石或其他粗粒料，強(qiáng)行夯入形成復(fù)合地基（稱為強(qiáng)夯置換或動力擠淤），處理效果較好。加固機(jī)理：動力擠密、動力固結(jié)、動力置換。適用性和加固機(jī)理11.5強(qiáng)夯法(1)加固土層厚度、錐重和落距：錘重和落距的選擇取決于加固土層厚度（2）施工程序：

鋪墊層：透水性材料，0.5~2，0m夯距與夯法:第一遍取5~9m夯擊擊數(shù)和遍數(shù)（下頁）施工步驟強(qiáng)夯參數(shù)、施工程序與質(zhì)量檢驗錘重用40~200kN落距取8~25m（3）質(zhì)量檢驗

間隔一定時間11.5強(qiáng)夯法夯擊次數(shù)與遍數(shù)：夯擊次數(shù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試夯的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線以及最后兩擊夯沉量之差并結(jié)合現(xiàn)場具體情況來確定。施工的合理夯擊次數(shù)，應(yīng)取單擊夯沉量開始趨于穩(wěn)定時的累計夯擊次數(shù)，且這一穩(wěn)定的單擊夯沉量即可用作施工時收錘的控制夯沉量。但必須同時滿足：①最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm，當(dāng)單擊夯擊能量較大時，應(yīng)不大于100mm，當(dāng)單擊夯擊能大于6000kN·m時不大于200mm；②夯坑周圍地基不應(yīng)發(fā)生過大的隆起；③不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。各試夯點(diǎn)的夯擊數(shù)，應(yīng)使土體豎向壓縮最大，而側(cè)向位移最小為原則，一般為5~15擊。夯擊遍數(shù)一般為2~3遍，最后再以低能量滿夯一遍。11.5強(qiáng)夯法間歇時間：對于多遍夯擊，兩遍夯擊之間應(yīng)有一定的時間間隔，主要取決于加固土層孔隙水壓力的消散時間。對于滲透性較差的粘性土地基的間隔時間，應(yīng)不小于3~4周，滲透性較好的地基可連續(xù)夯擊。

夯點(diǎn)布置及間距：夯點(diǎn)的布置一般為正方形、等邊三角形或等腰三角形，處理范圍應(yīng)大于基礎(chǔ)范圍，宜超出1/2~2/3的處理深度，且不宜小于3m。夯間距應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)和要求處理的深度來確定。一般第一遍夯擊點(diǎn)間距可取5~9m，第二遍夯擊點(diǎn)位于第一遍夯擊點(diǎn)之間，以后各遍夯擊點(diǎn)間距可與第一遍相同，也可適減小。11.5強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法王曲電廠8000KN.M強(qiáng)夯2榆次大乘寺2000KN.M強(qiáng)夯振沖法主要的施工機(jī)具是振沖器、吊機(jī)和水泵。振沖器是一個類似插入式混凝土振搗器的機(jī)具，其外殼直徑為0.2m~0.45m，長2~5m，重約20~50kN，筒內(nèi)主要由一組偏心塊、潛水電機(jī)和通水管三部分組成如下圖所示。振沖器有兩個功能，一是產(chǎn)生水平向振動力(40～90kN)作用于周圍土體；二是從端部和側(cè)部進(jìn)行射水和補(bǔ)給水。振動力是加固地基的主要因素，射水起協(xié)助振動力在土中使振沖器鉆進(jìn)成孔，并在成孔后清孔及實現(xiàn)護(hù)壁作用。11.6振沖法在粘土中主要起振沖置換作用，置換后填料形成的樁體與土組成復(fù)合地基；在砂土中主要起振動擠密和振動液化作用。振沖置換法振沖密實法作用機(jī)理：適用性：振沖法處理地基最有效的土層為砂類土和粉土，其次為粘粒含量較小的粘性土，對于粘粒含量大于30%的粘性土，則擠密效果明顯降低，主要產(chǎn)生置換作用。振沖器構(gòu)造示意圖振沖施工過程振沖樁方法振沖樁方法振沖樁方法振沖樁方法振沖樁方法振沖樁方法振沖樁方法

高壓噴射注漿法（HighPressureJetGrouting）是利用高壓射流技術(shù)，噴射化學(xué)漿液，破壞地基土體，并強(qiáng)制土與化學(xué)漿液混合，形成具有一定強(qiáng)度的加固體，來處理軟弱地基的一種方法。11.7高壓噴射法

按注漿噴射形式的不同，加固體的形狀不同。噴射形式主要有：

1.旋轉(zhuǎn)噴射注漿；

2.定向噴射注漿；

3.搖擺噴射注漿。

高壓噴射注漿法在工程上的應(yīng)用主要有兩方面：

1.加固地基，提高建筑物地基的承載力，改善地基的變形性質(zhì)，既可應(yīng)用于擬建建筑物的地基處理，又可應(yīng)用于已建建筑物的事故處理。

2.地基或土體的防滲處理，形成防滲帷幕，防止?jié)B流破壞、流土或管涌。

深層攪拌法（DeepMixingMethod──DMM）是一種化學(xué)加固地基的方法。它通過特制機(jī)械──各種深層攪拌機(jī)，沿深度將固化劑（水泥漿、水泥粉或石灰粉，外摻一定的添加劑）與地基土強(qiáng)制就地攪拌，利用固化劑自身及其與地基土之間所產(chǎn)生的一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，使地基土硬結(jié)成為具有整體性、水穩(wěn)定性、較低滲透性和一定強(qiáng)度的復(fù)合土樁（體），或與地基土構(gòu)成復(fù)合地基，從而提高軟土地基的承載力、減小地基的變形。11.8深層攪拌法(a)定位(b)噴漿(粉)攪拌下沉(c)攪拌上升(d)重復(fù)噴漿(粉)攪拌下沉(e)重復(fù)攪拌上升(完畢)(a)(b)(c)(d)(e)分類：深層攪拌法按固化主劑的不同可分為水泥系深層攪拌法和石灰系深層攪拌法；按施工工藝又可分為漿體噴射深層攪拌法和粉體噴射深層攪拌法。

水泥系深層攪拌法所形成的固化土稱為水泥土（水泥加固土），影響水泥土強(qiáng)度的主要因素有：1.水泥摻入比2.齡期3.地基土的含水量4.水泥標(biāo)