地基處理 第一篇 緒論

(1)

采用深基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)(2)

地基處理，改善土性回顧

淺基礎(chǔ),當(dāng)承載力、沉降、液化、凍脹等不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)：第一篇緒論一、地基處理的目的和對(duì)象

巖土工程中，當(dāng)天然地基不能滿足建（構(gòu)）筑物對(duì)地基的要求時(shí)，需要對(duì)天然地基進(jìn)行處理，形成人工地基，以滿足建（構(gòu)）筑物對(duì)地基的要求，保證其安全與正常使用，這方面的工作稱為地基處理（GroundTreat_ment），或地基改良（Groundimprovement），或地基加固（GroundReinforcement）。（一）地基可能存在的問(wèn)題

（1）強(qiáng)度及穩(wěn)定性：當(dāng)?shù)鼗目辜魪?qiáng)度不足以承受上部結(jié)構(gòu)的自重及附加荷載時(shí)，地基就會(huì)發(fā)生局部或整體破壞。失穩(wěn)原因分析：事后勘查，發(fā)現(xiàn)基底之下為厚十余米的淤泥質(zhì)軟粘土層。地基的極限承載力為251kPa，而谷倉(cāng)的基底壓力已超過(guò)300kPa，從而造成地基的整體滑動(dòng)破壞。基礎(chǔ)底面以下一部分土體滑動(dòng)，向側(cè)面擠出，使東端地面隆起。加拿大特郎斯康谷倉(cāng)的地基破壞事故加拿大特郎斯康谷倉(cāng)由65個(gè)圓柱形筒倉(cāng)組成，高31m，底面長(zhǎng)59.4m。其下為鋼筋混凝土片筏基礎(chǔ)，厚2m。谷倉(cāng)自重20萬(wàn)kN，當(dāng)裝谷27萬(wàn)kN后，發(fā)現(xiàn)谷倉(cāng)明顯失穩(wěn)，24小時(shí)內(nèi)西端下沉8.8m，東端上抬1.5m，整體傾斜26o53′。

基礎(chǔ)下的地基土體產(chǎn)生整體滑動(dòng)或因局部剪切破壞而導(dǎo)致過(guò)大的地基變形甚至傾覆?；衙娴鼗鵳

建筑物地基承載力問(wèn)題(圖2)

建筑物地基承載力問(wèn)題(圖4)Early1972滑坡前June1972滑坡后

（2）變形：當(dāng)?shù)鼗谏喜拷Y(jié)構(gòu)的自重及附加荷載作用下產(chǎn)生過(guò)大的變形時(shí)，會(huì)影響建筑物的正常使用；當(dāng)超過(guò)建筑物所能容許的不均勻沉降時(shí)，結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生開裂；濕陷性黃土遇水濕陷，膨脹土遇水膨脹、失水收縮也屬于這類問(wèn)題。孔隙水在水頭差作用下

滲漏滲透穩(wěn)定性造成水量損失，影響工程效益

引起土體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)的變化，從而改變水土建筑物或地基的穩(wěn)定條件，甚者還會(huì)釀成破壞事故

滲透（3）滲透管涌流砂管涌Teton壩（美國(guó)idaho州

）概況：土壩，高90m，長(zhǎng)1000m，建于1972-75年，1976年6月失事Teton壩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。Teton壩11：00左右洞口不斷擴(kuò)大并向壩頂靠近，泥水流量增加Teton壩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。11：50左右洞口擴(kuò)大加速，泥水對(duì)壩基的沖蝕更加劇烈。Teton壩11:57壩坡坍塌，泥水狂瀉而下Teton壩12：00過(guò)后坍塌口加寬Teton壩洪水掃過(guò)下游谷底，附近所有設(shè)施被徹底摧毀Teton壩失事后現(xiàn)場(chǎng)狀況Teton壩

（4）液化：在地震、機(jī)器及車輛的振動(dòng)、波浪作用和爆破等動(dòng)力荷載作用下，會(huì)引起飽和松散粉細(xì)砂（包括部分粉土）產(chǎn)生液化，使土體類似于液體而失去抗剪強(qiáng)度，從而造成地基失穩(wěn)和震陷。液化新潟地震液化（二）地基處理的目的

根據(jù)工程情況及地基土質(zhì)條件或組成的不同，地基處理的目的可歸納為：1.提高土的強(qiáng)度---地基承載力;2.增加土的剛度---減少地基沉降量;

對(duì)不良地基土進(jìn)行地基處理，其目的就是為了提高地基的強(qiáng)度和保證地基的穩(wěn)定、降低地基的壓縮性、減少地基的沉降和不均勻沉降、防止地震時(shí)地基土的振動(dòng)液化以及消除特殊性土的濕陷性、脹縮性和凍脹性。3.改善地基土的水力特性

(1)防滲：堤壩、閘基、水池；

(2)排水：軟基固結(jié)滲流、擋土墻排水；

(3)滲透穩(wěn)定性：長(zhǎng)江大堤的管涌、流土（采用反濾）;(4)抗凍性。4.改善抗震性能

(1)液化：加密；

(2)震陷：干松砂和溶洞。5.消除黃土的濕陷性、膨脹土的脹縮性等。（三）地基處理的對(duì)象軟土淤泥與淤泥質(zhì)土的總稱為軟土。淤泥土：

e>1.5，>L(IL>1.0)淤泥質(zhì)土：

e=1.0~1.5，>L(IL>1.0)

地基處理的對(duì)象主要是軟弱地基和特殊土地基。

軟弱地基指主要由軟土（淤泥、淤泥質(zhì)土）、沖填土、雜填土或其它高壓縮性土層構(gòu)成的地基。

軟土的工程特性如下：

(1)

含水率高，孔隙比大：

=40~90%，甚至>100%；

(2)

壓縮性高：

a>0.5~3.0MPa-1；

(3)

抗剪強(qiáng)度低：Cu<20kPa，軟土地基的承載力一般為50～80KPa；

(4)

滲透性較差：

k=10-6~10-8cm/s,固結(jié)過(guò)程長(zhǎng)；

(5)

具有顯著的結(jié)構(gòu)性：我國(guó)沿海軟土的靈敏度St=4~10，屬高靈敏土；

(6)

具有明顯的流變性：次固結(jié)量隨時(shí)間增加。

沖填土是在整治和疏通江河時(shí)，用挖泥船或泥漿泵把江河或港灣底部的泥砂用水力沖填形成的。沖填土的物質(zhì)成分比較復(fù)雜：

（1）若以粉土、粘土為主，則屬于欠固結(jié)的軟弱土；

（2）當(dāng)沖填土主要由中砂粒以上的粗顆粒組成時(shí)，則不屬于軟弱土。2.沖填土新加坡人工填海

雜填土一般是覆蓋在城市地表的人工雜物。包括：碎磚瓦塊等建筑垃圾、工業(yè)廢料和生活垃圾等。雜填土主要特性：（1）強(qiáng)度低；（2）壓縮性高；（3）均勻性差。3.雜填土

飽和松散粉細(xì)砂及部分粉土，在機(jī)械振動(dòng)、地震等動(dòng)力荷載的重復(fù)作用下，有可能會(huì)產(chǎn)生液化或震陷變形。另外，在基坑開挖時(shí)，也可能會(huì)產(chǎn)生流砂或管涌。因此，對(duì)于這類地基土，往往需要進(jìn)行地基處理。4.其它高壓縮土5.特殊土地基

大部分帶有地區(qū)性特點(diǎn)，包括濕陷性黃土、膨脹土和凍土等。（1）濕陷性黃土以粉粒為主孔隙比大

e>1.0天然密度小

＝1.4~1.65g/cm3富含碳酸鹽類

在覆蓋土層的自重應(yīng)力或自重應(yīng)力和附加應(yīng)力作用下，遇水浸濕后土的結(jié)構(gòu)迅速破壞，并發(fā)生顯著附加下沉，其強(qiáng)度也迅速降低的黃土。成因：風(fēng)力搬運(yùn)沉積而成，部分水成特點(diǎn)：濕陷性又分：自重濕陷性黃土地基和非自重濕陷性黃土地基

濕陷性黃土p黃土高原上的濕陷性黃土渤海

華北平原東南季風(fēng)太行山黃土高原沙漠戈壁降雨降塵西風(fēng)黃土高原上的濕陷性黃土黃土邊坡溜塌黃土沖溝

（2）膨脹土指粘粒成分主要由強(qiáng)親水性的蒙脫石和伊利石礦物組成的粘性土。工程特性：

脹縮性崩解性多裂隙性超固結(jié)性風(fēng)化特性強(qiáng)度衰減性

工程危害主要表現(xiàn)：對(duì)建筑物的影響、對(duì)道路交通工程的影響以及對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響。膨脹土——干裂膨脹土——雨后崩解

（3）鹽漬土土體中易溶鹽含量超過(guò)0.3%的土。工程危害：

溶陷性鹽脹性腐蝕性鹽漬土

（4）季節(jié)性凍土季節(jié)性凍土是指冬季凍結(jié)而夏季融化的土層。如果基底下面有季節(jié)性凍土，將產(chǎn)生難以預(yù)估的凍脹和融陷變形。凍脹丘熱融沉陷凍土對(duì)路基的危害二、地基處理方法分類及其適用性地基處理方法的分類可有多種多樣。如：按時(shí)間可分為臨時(shí)處理和永久處理；

按處理深度可分為淺層處理和深層處理；

按處理土性對(duì)象可分為砂性土處理和粘性土處理、飽和土處理和非飽和土處理；

按地基處理作用機(jī)理可分為置換、夯實(shí)、擠密、排水、膠結(jié)、加筋和冷熱等處理方法。

其中最本質(zhì)的是根據(jù)地基處理作用機(jī)理進(jìn)行分類，其具體分類以及加固原理、適用范圍見表1-1。表1-1軟弱土地基處理方法分類表

深層攪拌法強(qiáng)夯法振沖擠密法青島港8號(hào)碼頭強(qiáng)夯擠淤工程北海堤爆破擠淤類別方法處理效果沉降處理穩(wěn)定處理加速固結(jié)沉降減小總沉降量控制剪切變形阻止強(qiáng)度降低促進(jìn)強(qiáng)度增長(zhǎng)增加抗滑阻力置換換土墊層法★★★★擠淤置換法★★★強(qiáng)夯置換法★★★石灰樁法★★★排水固結(jié)加載預(yù)壓法★★超載預(yù)壓法★★真空聯(lián)合堆載預(yù)壓★★降低地下水位法★★表1-2各種方法處理效果

類別方法處理效果沉降處理穩(wěn)定處理加速固結(jié)沉降減小總沉降量控制剪切變形阻止強(qiáng)度降低促進(jìn)強(qiáng)度增長(zhǎng)增加抗滑阻力灌入固化物深層攪拌法★★★高壓噴射注漿法★★★擠密灌漿法★★★振密擠密強(qiáng)夯法★★擠密砂、石樁法★★★★加筋加筋墊層法★★★低強(qiáng)度混凝土樁★★★鋼筋混凝土樁★★★長(zhǎng)短樁復(fù)合地基★★★續(xù)表

通過(guò)地基處理形成的人工地基可以分為下述兩類：

1.通過(guò)土質(zhì)改良或置換，全面改善地基土的物理力學(xué)性質(zhì)，提高地基土的抗剪強(qiáng)度，增大土體壓縮模量，或減少土的滲透性。該類人工地基屬于均質(zhì)地基，或多層地基。

2.通過(guò)在地基中設(shè)置增強(qiáng)體，增強(qiáng)體與原地基土形成復(fù)合地基，以提高地基承載力，減小地基沉降，為復(fù)合地基。

均質(zhì)地基已有較成熟的理論，復(fù)合地基理論處于發(fā)展中。三、地基處理的原則及程序

地基處理是一門技術(shù)性和經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)的應(yīng)用學(xué)科。在選擇地基處理方法之前，必須認(rèn)真研究上部結(jié)構(gòu)和地基兩方面的特點(diǎn)，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗(yàn)，選擇經(jīng)濟(jì)有效的處理方法。地基處理的幾條原則：1.針對(duì)地質(zhì)條件和工程特點(diǎn)選用合適的地基處理方法；

2.所選用的處理方法必須符合土力學(xué)的基本原理;3.根據(jù)地基處理的時(shí)效特點(diǎn)進(jìn)行工程驗(yàn)算與控制;4.重視地基處理的工程經(jīng)驗(yàn)。

在眾多的地基處理方法中，加固機(jī)理、理論分析和計(jì)算方法等都尚需進(jìn)一步研究，因此，經(jīng)驗(yàn)具有相當(dāng)重要的作用。巖土工程師必須不斷的研究和總結(jié)，因地制宜，切忌機(jī)械地搬用。（一）地基處理方法的選擇工期經(jīng)濟(jì)性施工難易度方法可靠性環(huán)境條件確定處理方法擬定幾種處理方案有關(guān)條件處理指標(biāo)及范圍方法原理過(guò)去成果地基條件道路條件施工條件環(huán)境條件土質(zhì)、地基構(gòu)成道路性質(zhì)、道路形式、所在路段工期、材料、施工機(jī)械的作業(yè)條件施工對(duì)周圍環(huán)境的影響地基處理規(guī)劃流程（二）處理流程四、地基處理技術(shù)的最新發(fā)展1

地基處理新方法的涌現(xiàn)2地基處理施工