《土力學(xué)與地基基礎(chǔ)》教案 教學(xué)設(shè)計(jì) 第19次 地基處理技術(shù)

PAGEPAGE2福建船政交通職業(yè)學(xué)院教案NO.19教師姓名盛海洋授課班級(jí)21城軌1授課形式講授授課日期2023年4月29日第10周授課時(shí)數(shù)2章節(jié)名稱地基處理技術(shù)教學(xué)目的使學(xué)生了解建筑物地基處理的目的與意義、地基處理的對(duì)象軟弱地基和不良地基。換土墊層法加固原理、墊層設(shè)計(jì)、墊層施工。擠密壓實(shí)法加固原理、設(shè)計(jì)和施工。教學(xué)重點(diǎn)掌握地基處理的對(duì)象軟弱地基和不良地基。換土墊層法加固原理、墊層設(shè)計(jì)、墊層施工。擠密壓實(shí)法加固原理、設(shè)計(jì)和施工。教學(xué)難點(diǎn)建筑物地基處理的對(duì)象不良地基。換土墊層法墊層設(shè)計(jì)。擠密壓實(shí)法施工。更新補(bǔ)充刪節(jié)內(nèi)容補(bǔ)充地基處理案例。教學(xué)媒體板書課后分析復(fù)習(xí)舊課，導(dǎo)入新課：（時(shí)間）10’飽和土體滲透固結(jié)概念，固結(jié)度，有效應(yīng)力、中性壓力，試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。教學(xué)過程（時(shí)間）100’教學(xué)提示地基的局部處理§10-1概述一、建筑物地基處理的目的與意義書上4點(diǎn)：（1）地基強(qiáng)度與穩(wěn)定性問題。（2）地基的變形問題。（3）地基的滲透與溶蝕。（4）地基振動(dòng)液化。二、地基處理的對(duì)象包括：軟弱地基和不良地基。1、軟弱地基：指不能滿足建筑物對(duì)地基要求的天然地基稱軟弱地基。書上，軟弱地基指在地表下相當(dāng)深度范圍內(nèi)存在軟弱土。我國公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)軟土或軟弱地基定義：一般系指抗剪強(qiáng)度較低、天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性較高、滲透性較小的淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、素填土、雜填土、飽和軟黏土以及其他高壓縮性土層。（1）軟弱土的特性。軟弱土包括淤泥（含水量大于液限、孔隙比大于1.5的黏土、粉質(zhì)黏土）、淤泥質(zhì)土（含水量大于液限、孔隙比在1-1.5的黏土、粉質(zhì)黏土），沖填土、雜填土、飽和松散粉細(xì)砂與粉土。這類土的工程特性：多屬于中液限與高液限黏土；含水率在34%-89%，孔隙比在1-2.45;壓縮系數(shù)在0.51-2.33MPa-1，屬高壓縮性土；抗剪強(qiáng)度低；滲透性小，多具有微層理、水平滲透性遠(yuǎn)大于垂直滲透性，這為人工創(chuàng)造排水出路、加速地基土的排水固結(jié)提供了條件；靈敏度3-5，屬于靈敏性土；具有吸附力（軟土對(duì)建筑物的吸附力有3部分：粘聚力、摩阻力、真空吸力）；有流變特性，可導(dǎo)致地基土的破壞。這類土，通常很難滿足地基承載力和變形的要求。因此，不能作為永久性大中型建筑物的天然地基。1）淤泥和淤泥質(zhì)土特性有5點(diǎn)。2）沖填土、雜填土。（2）軟弱土的分布。2、不良地基。有7種。軟弱地基通常需要經(jīng)過人工處理后才能修建建筑物，這種地基加固方法稱地基處理或地基加固。處理后的地基稱為人工地基。常見的地基處理方法有：Ⅰ類-減小孔隙體積：換土墊層法、擠密壓實(shí)法、排水固結(jié)法。Ⅱ類-膠結(jié)：深層攪拌法、高壓噴射注漿法等?！?0-2換土墊層法一、換土墊層法的概念及適用范圍當(dāng)軟弱土層地基的承載力和變形不能滿足建筑物的要求，且厚度又不很大時(shí)，可將基底以下持力層范圍內(nèi)的軟弱土層的部分或全部挖去，然后分層回填砂石、素土、灰土、工業(yè)廢渣等，經(jīng)壓實(shí)或夯實(shí)使之達(dá)到所要求的密實(shí)度，這種地基處理的方法也稱換填法或開挖置換法。適用范圍包括淤泥、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。二、換土墊層法的加固原理。（1）-（5）。三、墊層設(shè)計(jì)：墊層的設(shè)計(jì)要滿足建筑物對(duì)地基變形及穩(wěn)定性的要求，也符合經(jīng)濟(jì)合理的原則。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是合理確定墊層厚度和寬度。1、墊層厚度的確定：（黑板畫圖）墊層底面處，根據(jù)公式δch+δz≤fa，公式中hz為基底墊層厚度0.5-3m，壓力擴(kuò)散角θ按表9.3采用。2、墊層寬度的確定：墊層的寬度應(yīng)滿足基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴(kuò)散的要求，一般按公式（10-1）計(jì)算，B=b+2hztanθ。墊層頂面每邊宜超出基礎(chǔ)底邊0.3m，或從墊層底面兩側(cè)向上按當(dāng)?shù)亻_挖基坑經(jīng)驗(yàn)的要求放坡。3、墊層承載力的確定：宜通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，對(duì)一般工程當(dāng)無試驗(yàn)資料時(shí)，可按p27表4.5.4選用，并應(yīng)驗(yàn)算下臥層的承載力。4、沉降計(jì)算：對(duì)于重要建筑或墊層下存在軟弱下臥層的建筑，還應(yīng)進(jìn)行地基變形計(jì)算，建筑物基礎(chǔ)沉降等于下臥層的變形量與墊層的變形量之和S=Ss+Scu。p28墊層的變形量Scu=Pmhz/Ecu，其中Pm墊層內(nèi)的平均壓力，hz墊層厚度，Ecu墊層厚度壓縮模量，如無實(shí)測(cè)資料，可采用12-24MPa。四、墊層施工1、墊層材料的選擇不同墊層材料有不同的要求。砂墊層材料應(yīng)選用級(jí)配良好的中粗砂；素土墊層材料，有機(jī)質(zhì)含量不得超過5%，不得有凍土或膨脹土，不得夾有磚、瓦等滲水材料；灰土墊層材料宜采用石灰：黏土2：8或3：7（體積比）；礦渣墊層材料應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬性能穩(wěn)定和無侵蝕性。2、墊層壓實(shí)方法的確定：根據(jù)不同墊層材料選擇相應(yīng)的機(jī)械壓實(shí)方法。3、分層鋪填并壓實(shí)：分層鋪填厚度20-30厘米，一般情況下虛鋪30厘米，壓實(shí)后20厘米。4、含水量控制：采用墊層材料的最優(yōu)含水量作為施工控制含水量。5、鋪筑前應(yīng)先行驗(yàn)槽：坑底浮土應(yīng)清除干凈，邊坡穩(wěn)定，經(jīng)檢驗(yàn)合格方可鋪填墊層。6、避免軟弱土層結(jié)構(gòu)擾動(dòng)：軟弱土層因有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，一旦被擾動(dòng)則強(qiáng)度大大降低，影響建筑的安全。通常做法：開挖基坑時(shí)預(yù)留厚約30厘米的保護(hù)層，待做好鋪填墊層的準(zhǔn)備后，對(duì)保護(hù)層挖一段隨即用換填材料鋪填一段，直到完成全部墊層。7、墊層底面要求：5（5）。書上還有5（1、4、6、10）。五、質(zhì)量檢驗(yàn)：包括分層施工質(zhì)量檢驗(yàn)（跟蹤檢測(cè)）和工程質(zhì)量驗(yàn)收。墊層的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，通常采用干密度和壓實(shí)系數(shù)。1、干密度。讀書6-1）環(huán)刀法。2）灌水法。2、壓實(shí)系數(shù)。壓實(shí)系數(shù)按10-2計(jì)算，一般要求0.93-0.97?！?0-3擠密壓實(shí)法擠密法是以沖擊、振動(dòng)或采用沉管等方法成孔，然后向孔中填入砂、碎石、土、石灰等材料，分層搗實(shí)成樁，同時(shí)擠密樁間土的方法。擠密樁按填料類別可分為土樁或灰土樁、石灰樁、碎（砂）石樁等；按施工方法分為振沖擠密樁、沉管振動(dòng)擠密樁等。土或灰土擠密樁法：是采用沉管、沖擊或爆炸等方法在地基中擠土，成孔，然后向孔中夯填素土或灰土形成土樁或灰土樁。成孔過程中，樁孔部位的土被擠向樁孔四周，從而使樁間土得到擠密。另一方面，對(duì)灰土樁，樁體材料石灰和土之間產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，凝結(jié)成具有一定強(qiáng)度的樁體；而土樁在成樁過程中因受到夯實(shí)作用也具有一定強(qiáng)度，因此樁體和樁間擠密土共同組成人工復(fù)合地基。石灰樁法：是采用機(jī)械或人工在地基中成孔，然后向孔中填入生石灰塊或按一定比例加入粉煤灰、爐渣、火山灰等摻合料及少量外加劑進(jìn)行振實(shí)成樁，石灰樁與經(jīng)改良的樁周土共同組成石灰樁復(fù)合地基。石灰樁特點(diǎn)是在形成樁自身強(qiáng)度的同時(shí)，生石灰的硬化特性也加固了樁周土。三、砂（碎）石樁法1、適用范圍：（1）擠密松散砂土、填素土和雜填土等地基；（2）置換飽和粘性土地基。2、加固機(jī)理：砂（碎）石樁是采用沉管、沖擊、振動(dòng)等方法在地基中成孔，然后將砂（碎石）擠壓入已成孔中，形成大直徑的砂（碎石）所構(gòu)成的密實(shí)樁體。（1）砂類土加固機(jī)理。10.3.12(1)。（2）粘性土加固機(jī)理。10.3.12(2)。3、設(shè)計(jì)要點(diǎn)：10.3.13。1、碎（砂）石樁直徑與平面布置；2、樁的間距；3、樁長確定；4、碎（砂）石樁擠密地基的寬度；5、碎（砂）石樁孔內(nèi)砂石的填量，計(jì)算公式（10-3）；6、碎（砂）石樁填料；7、承載力確定；9、沉降計(jì)算。4、碎（砂）石樁的施工（1）施工方法與要求：砂（碎石）樁施工可采用振動(dòng)成樁或錘擊成樁法。讀172頁4（1）。（2）成樁擠密試驗(yàn)。讀172頁4（2）。5、質(zhì)量檢驗(yàn)：讀172頁5（1）-（3）。四、重錘夯實(shí)法：是利用起重機(jī)械將重錘提到一定高度后，讓其自由下落，不斷重復(fù)夯擊，使地基形成一層較密實(shí)的土層。1、重錘夯實(shí)法的加固機(jī)理（1）動(dòng)力密實(shí)。地基土為非飽和土，1（1）。（2）動(dòng)力固結(jié)。地基土為飽和細(xì)粒土，1（2）。2、適用范圍：適用處理地下水位以上的稍濕的粘性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土和分層填土地基。3、機(jī)具設(shè)備及其要求。3。4、施工要點(diǎn)。4。5點(diǎn)。5、質(zhì)量檢查。5。五、強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法是將重錘（10-40噸）提升到一定高處使其自由落下（落距10-40米）給地基以反復(fù)沖擊和振動(dòng)，從而提高地基的強(qiáng)度并降低其壓縮性。1、強(qiáng)夯法加固原理重錘自由落下產(chǎn)生巨大的沖擊能量，使土中產(chǎn)生很大的應(yīng)力和沖擊波，致使土中空隙壓縮，土體局部液化，夯擊點(diǎn)周圍產(chǎn)生放射性裂隙形成良好的排水通道，使土中的孔隙水溢出，土體固結(jié)。（1）動(dòng)力密實(shí)。地基土為非飽和土，1（1）。（2）動(dòng)力固結(jié)。地基土為飽和細(xì)粒土，1（2）。（3）動(dòng)力置換。強(qiáng)夯將碎石整體擠入淤泥或間隔夯入淤泥成樁式碎石墩。2、適用范圍：