地基處理-第五十五五十六講

第五十五、五十六講

地基處理主講于小娟地基處理一、概述二、置換法Soilreplacement三、加密法Densification四、膠結(jié)法Cementation五、加筋法Soilreinforcement一、概述（一）地基處理的目的（二）地基處理的對(duì)象（三）地基處理方法分類（一）地基處理的目的1、地基面臨的問題2、地基處理的目的地基面臨的問題（1）承載力及穩(wěn)定性問題加拿大特朗斯康谷倉(cāng)傾倒地基面臨的問題（1）承載力及穩(wěn)定性問題上海脆脆樓倒塌地基面臨的問題（1）承載力及穩(wěn)定性問題香港寶城滑坡PoShanRoadConduitRoadNotewellRoad地基面臨的問題（2）變形問題地基面臨的問題（2）變形問題地基面臨的問題（2）變形問題地基面臨的問題（2）變形問題地基面臨的問題（3）滲透問題Teton壩損失直接8000萬(wàn)美元，起訴5500起，2.5億美元，死14人，受災(zāi)2.5萬(wàn)人，60萬(wàn)畝土地，32公里鐵路被沖原因

滲透破壞：管涌1976年6月5日上午10:30左右，下游壩面有水滲出并帶出泥土。11:30洞口繼續(xù)向上擴(kuò)大，泥水沖蝕了壩基，主洞的上方又出現(xiàn)一滲水洞。流出的泥水開始沖擊壩趾處的設(shè)施。12：00過后坍塌口加寬失事現(xiàn)場(chǎng)目前的狀況地基面臨的問題（4）動(dòng)力特性導(dǎo)致的問題阪神大地震中的神戶碼頭地基液化阪神大地震中地基液化造成的路面塌陷（4）動(dòng)力特性導(dǎo)致的問題1964年日本新瀉地震地基液化造成樓房倒塌（一）地基處理的目的1、地基面臨的問題2、地基處理的目的2、地基處理的目的a、提高地基土的抗剪強(qiáng)度

—承載力及穩(wěn)定性問題b、降低地基土的壓縮性

—沉降、不均勻沉降、水平位移、傾斜問題c、改善地基土的透水特性

—地基的透水特性導(dǎo)致的問題2、地基處理的目的d、改善地基土的動(dòng)力特性—液化、失穩(wěn)和震陷危害。e、改良特殊土的不良地基特性

—消除或減弱黃土濕陷性和膨脹土漲縮性。2、地基處理的目的

利用換填、夯實(shí)、擠密、排水、膠結(jié)、加筋和熱學(xué)等方法對(duì)地基土進(jìn)行加工用以改良地基土的工程特性。（二）地基處理對(duì)象1、軟土：淤泥土與淤泥質(zhì)土2、有機(jī)質(zhì)土、泥炭,泥炭質(zhì)土3、填土,回填土4、部分砂土和粉土5、區(qū)域性特殊土：濕陷性黃土、膨脹土、凍土高含水量:40-90%,甚至>100%高有機(jī)質(zhì)含量:60—70%,高孔隙比1.0—2.0>1.5淤泥,<1.5淤泥質(zhì)土高壓縮性:a>0.5MPa-1低強(qiáng)度:Cu<30kPa,內(nèi)摩擦角<5,標(biāo)準(zhǔn)貫入度<1低滲透性:10-6~10-8cm/s,固結(jié)過程長(zhǎng)高流變性:次固結(jié)1、淤泥土與淤泥質(zhì)土1、淤泥土與淤泥質(zhì)土2、泥炭土和泥炭質(zhì)土泥炭e>1.5,>L(IL>1.0)有機(jī)含量泥炭質(zhì)土e=1.0~1.5,>l(Il>1.0)有機(jī)含量高含水量高壓縮性,快,不均勻高流變性低強(qiáng)度Cu<30kPa低滲透性2、泥炭土和泥炭質(zhì)土3、填土和回填土雜填土:建筑垃圾，衛(wèi)生填埋，不均勻，不穩(wěn)定沖填土:欠固結(jié)素填土：礫石，砂，粉土，粘性土4、砂土和部分粉土5、區(qū)域性土——濕陷性黃土西藏凍土5、區(qū)域性土——凍土加密法深層壓密法加筋法（土工合成材料、加筋土、土層錨桿、土釘、樹根樁法）化學(xué)加固法方法眾多，分類不統(tǒng)一換土墊層法復(fù)合地基置換法淺層壓密法強(qiáng)夯法擠密樁復(fù)合地基預(yù)壓加固法凍結(jié)法膠結(jié)法(灌漿法、高壓噴射注漿法、水泥土攪拌法)（三）地基處理方法分類二、置換法（一）換土墊層法（二）土樁置換法

1、膠體材料樁2、膠結(jié)摻合料樁（一）換土墊層法

b

回填土1、墊層種類砂墊層碎石墊層素土墊層干渣墊層灰土墊層粉煤灰墊層墊層種類適用范圍砂墊層（碎石、砂礫）中、小型建筑工程的濱、塘、溝等局部處理；軟弱土和水下黃土處理（不適用于濕陷性黃土）?？捎袟l件用于膨脹土地基。素土墊層中小型工程，大面積回填，濕陷性黃土灰土墊層中小型工程，膨脹土，尤其濕陷性黃土粉煤灰墊層廠房、機(jī)場(chǎng)、港區(qū)路域和堆場(chǎng)等大、中小型大面積填筑干渣墊層中小型建筑工程。尤其適用于地坪、堆場(chǎng)等大面積地基處理和場(chǎng)地平整；鐵路、道路路基處理。2、墊層的適用范圍表厚度：一般0.5-3m寬度：B>b+2ztgθ壓實(shí)度3、墊層設(shè)計(jì)

b

回填土持力層承載力：

pf下臥層承載力：pZ+pCZfaz壓實(shí)系數(shù)

c=

d/

dmax

b

回填土B

=b+2ztgdz

填zpCZpCD要求：pZ+pCZfaz以條基為例二土樁置換法

（二）土樁置換法（復(fù)合地基）

1、種類散體材料樁復(fù)合地基柔性樁復(fù)合地基剛性樁復(fù)合地基散體材料樁（砂樁、碎石樁）柔性樁（土樁、灰土樁、石灰樁、

水泥粉煤灰碎石樁CFG、

水泥攪拌樁、旋噴樁）剛性樁（混凝土樁、樹根樁）1、種類（二）土樁置換法（復(fù)合地基）

樁土應(yīng)力比：n=

p/s面積置換率：m=Ap/A樁與土共同變形，共同承載；非均質(zhì)，各向異性2、概念（二）土樁置換法（復(fù)合地基）

復(fù)合地基面積置換率樁面積加固面積pspss樁土應(yīng)力比

n可取2～4樁應(yīng)力土應(yīng)力3、復(fù)合地基的承載力（1）現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)取包含樁土的代表單元直接測(cè)定樁土分開的載荷試驗(yàn)采用公式fspk=mfpk+(1-m)fskfspk復(fù)合地基承載力特征值kPafpk

樁體承載力特征值

fsk

樁間土承載力特征值

m面積置換率=Ap/A包含樁土的載荷試驗(yàn)（2）無載荷試驗(yàn)資料(小型工程)fspk=[1+m(1-n)]fskn樁土應(yīng)力比n=

p/s

m面積置換率=Ap/A包含樁土的地基總沉降量公式加固區(qū)壓縮量下臥層壓縮量（天然土）加固區(qū)（復(fù)合土層）壓縮模量4、復(fù)合地基的沉降量計(jì)算粘性土：最優(yōu)含水量，最大干密度砂土：不存在最優(yōu)含水量；完全風(fēng)干和飽和兩種狀態(tài)易于擊實(shí)；潮濕狀態(tài)不易擊實(shí)三、加密法（一）目的：降低壓縮性，提高強(qiáng)度

砂土飽和曲線粘性土

d

d

d

d

1、淺層壓密法：

表層壓實(shí)法、重錘夯實(shí)法2、深層壓密法：

強(qiáng)夯法擠密樁復(fù)合地基：

砂樁、土樁和灰土樁；振沖樁預(yù)壓加固法

三、加密法（二）種類表層壓實(shí)法1、淺層壓密法重錘夯實(shí)法1、淺層壓密法錘重：8~25t，

最大200t落距：8~25m有效深度：5~10m強(qiáng)夯法2、深層壓密法（1）強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法加固機(jī)理動(dòng)力密實(shí)、動(dòng)力固結(jié)和動(dòng)力置換

由蒸汽（或柴油）打樁機(jī)或振動(dòng)打樁機(jī)在松散的砂性土或人工填土上沖擊或振動(dòng)成孔并灌填砂料后形成的樁體。

砂樁置換法、擠密砂樁法2、深層壓密法（2）擠密樁復(fù)合地基法

擠密作用

振密作用

抗液化作用：多次預(yù)振，提高抗液化能力。擠密砂樁法在砂土地基中加固原理置換作用砂料替代軟粘土。排水固結(jié)作用砂樁體的排水通道作用，加快地基固結(jié)。擠密砂樁法在粘性土地基中加固原理利用振沖器的高頻振動(dòng)和高壓水流，邊振動(dòng)邊水沖將振沖器沉到土中預(yù)定深度，經(jīng)洗孔后加入填料并振密形成樁體。填料：碎石、礫石、粗砂、礦渣等。振沖碎石樁法或振沖砂樁法。2、深層壓密法（2）擠密樁復(fù)合地基法振沖擠密法振沖擠密法預(yù)壓加固法堆載預(yù)壓降水預(yù)壓真空預(yù)壓適用于飽和軟粘土：淤泥及淤泥質(zhì)土、沖填土、填海（湖）造田。－－含水量、壓縮性高，強(qiáng)度、滲透性低。排水系統(tǒng)加壓系統(tǒng)豎向橫向聯(lián)合預(yù)壓2、深層壓密法（3）預(yù)壓加固法a.堆載預(yù)壓12

分級(jí)堆載

豎向排水砂井、塑料排水板

水平排水墊層堆載過快易失穩(wěn)真空預(yù)壓不會(huì)失穩(wěn)

等載預(yù)壓超載預(yù)壓a.堆載預(yù)壓a.堆載預(yù)壓：加固原理

原位自重應(yīng)力

s

建筑物附加應(yīng)力

z

預(yù)加壓力

t=(1.2~1.5)z

（超載預(yù)壓法）

t

e2

z

e1ep

s加壓砂井排水普通砂井袋裝砂井塑料排水板砂墊層a.堆載預(yù)壓：加固原理砂井dwdedwa.堆載預(yù)壓：設(shè)計(jì)間距l(xiāng)，可按井徑比n選用n＝de/dwb.真空預(yù)壓

-u

真空預(yù)壓法是在需要加固的軟土地基表面先鋪設(shè)砂墊層，然后埋設(shè)垂直排水管道，再用不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕，薄膜四周埋入土中，通過砂墊層內(nèi)埋設(shè)的吸水管道，用真空裝置進(jìn)行抽氣，使其形成真空，增加地基的有效應(yīng)力。

真空預(yù)壓照片c.降低地下水位法——借助井點(diǎn)抽水降低地下水位，增加土體有效應(yīng)力而使得土體得到加固的一種地基處理方法。c.降低地下水位法與堆載預(yù)壓法相比，不會(huì)破壞土體結(jié)構(gòu)，無需控制加荷速率，可一次降水到預(yù)定深度。缺點(diǎn)：可能會(huì)引起鄰近建筑物的附加差異沉降，且施工需要專門設(shè)備和專人管理和維修。四、膠結(jié)法（一）灌漿法（二）高壓噴射注漿法（三）水泥土攪拌法（一）注漿法以高壓設(shè)備使?jié){液或水成為高壓射流從噴嘴中噴射出，沖擊破壞土體，同時(shí)鉆桿以—定速度漸漸向上提升，將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個(gè)固結(jié)體。高壓噴射注漿的三種型式（二）高壓噴射注漿法

通過特制的深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和水泥、石灰等固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。水泥土攪拌法－加固軟粘土地基（三）水泥土攪拌法

最適宜于加固各種成因的飽和軟粘土。使用深層攪拌法加固的土質(zhì)有新吹填的超軟土、沼澤地帶的泥炭土、粘土、粉質(zhì)黏土、沉積的粉土和淤泥質(zhì)土等。（三）水泥攪拌法水泥土攪拌樁攪拌樁機(jī)的攪拌葉片水泥土攪拌樁噴粉攪拌樁五、加筋法（一）土工合成材料（二）加筋土擋墻（三）錨桿與土釘支護(hù)加筋法概念土的加筋是指在土體中設(shè)置加筋材料，形成可以承受抗壓、抗拉、抗剪、抗彎的復(fù)合土體，以提高地基承載力、減少沉降和增加地基穩(wěn)定性，常稱為“加筋土法”或“加筋土技術(shù)”。

加筋土工程應(yīng)用實(shí)例

擋墻加筋陡坡加筋橋臺(tái)加筋由人工合成的聚合物（塑料、化纖、合成橡膠）為原料制成的纖維制品總稱；置于土體內(nèi)部、表面、土體之間－加強(qiáng)和保護(hù)土體土工合成材料geosynthetics（一）土工合成材料土工織物土工膜1、土工合成材料種類特種土工合成材料復(fù)合型土工合成材料其它土工合成材料（1）土工織物無紡?fù)凉た椢镉屑彶紵o紡布（1）土工織物編織型土工織物（2）土工膜3、特種土工合成材料土工格柵土工網(wǎng)土工墊a.土工格柵土工格柵：土工網(wǎng)格具有良好的技術(shù)特性，已經(jīng)作為拉筋材料推廣使用。b.土工網(wǎng)由擠壓機(jī)擠出的1～

5mm的塑料股線制成。c.土工墊由合成材料粘結(jié)而成的三維透水聚合物網(wǎng)墊。通常由聚乙烯制成，其厚度為15～20mm。(4)復(fù)合土工合成材料復(fù)合土工膜復(fù)合土工網(wǎng)復(fù)合排水板a、復(fù)合土工膜一布一膜、二布一膜或三布二膜等。膜－防滲；布－排水作用。b、復(fù)合土工網(wǎng)c、土工復(fù)合排水板由芯板和透水濾布組成。芯板為硬塑料薄板，為瓦楞形或十字形，原料為聚氯乙稀或聚丙??；透水濾布為薄型無紡織布。(5)其它土工合成材料土工格室土工條帶土工模袋土工筐籠土工泡沫材料a.土工格室是目前國(guó)內(nèi)外較為流行的一種新型高強(qiáng)度土工合成材料，是由強(qiáng)化的HDPE片材料，經(jīng)高強(qiáng)力焊接而形成的一種三維網(wǎng)狀格室結(jié)構(gòu)。a.土工格室：具有伸縮自如，運(yùn)輸可縮疊，施工時(shí)可張拉成網(wǎng)狀，填入泥土、碎石、混凝土等松散物料，構(gòu)成具有強(qiáng)大側(cè)向限制和大剛度的結(jié)構(gòu)體。b.土工條帶c.土工模袋反濾、排水、隔離加筋、防滲、防護(hù)2、土工合成材料功能（1）反濾作用指將土工合成材料置于土體中或土體表面，在允許液體通過的同時(shí)，有效地限制土顆?；蛘咂渌w粒的流失，即利用土工合成材料的反向過濾作用保護(hù)土體。2、排水作用土工合成材料收集降水、地下水或其它液體，并沿其平面進(jìn)行傳輸，達(dá)到排水目的。一些土工合成材料如塑料排水帶、土工織物、土工復(fù)合排水網(wǎng)等具有良好的垂直和水平排水功能3、隔離作用是指土工合成材料能防止相鄰的土和其它介質(zhì)混合。4、加筋作用路堤加筋土工條帶加筋5、防滲作用指在工程中可以有限阻止水或其它液體從一側(cè)滲透到另一側(cè)，以保護(hù)工程設(shè)施不受損害。常用的防滲土工合成材料有土工膜及復(fù)合土工膜等，這些材料可以用在各種需要防水防氣以及防有害物質(zhì)的地方。排水溝表土覆蓋層表面隔斷層基礎(chǔ)隔斷層地基基礎(chǔ)垃圾滲水和地下水的距離滲水導(dǎo)管氣體導(dǎo)管豎井地質(zhì)屏障經(jīng)處理的地質(zhì)屏障地下水氣體收集滲水收集垃圾體垃圾填埋體的主要構(gòu)成－防滲6、防護(hù)作用指使用土工合成材料限制或防止巖土體受外界環(huán)境作用而產(chǎn)生的破壞、侵蝕現(xiàn)象。1.*加筋土擋土墻的結(jié)構(gòu)與基本原理2.*△加筋土擋土墻內(nèi)部穩(wěn)定性分析方法3.加筋土擋土墻外部穩(wěn)定性分析方法4.加筋材料與加筋土擋土墻的構(gòu)造設(shè)計(jì)方法

（二）加筋土擋墻（二）加筋土擋墻擋土原理內(nèi)部穩(wěn)定：墻面所承受的水平土壓力依靠