11地基处理总论

1、地基处理技术地基处理技术地基处理概述概述n地基是承受建筑物的荷载，并产生变形影响的那一部分地层。n在选择建筑物场地时，要选地质条件良好的场地进行建设。但是有时不得不在地质条件不良的地基上进行修建。因此需要对天然的软弱地基进行加固处理。n软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。实际上还包括可液化的饱和松砂和粉土地基以及湿陷性黄土和膨胀性软土地基等。n地基处理的目的是采取适当的措施以改善地基土的强度、压缩性、透水性、动力特性、湿陷性和胀缩性。n地基处理的基本方法：n置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热力稳定。常用的技术方法常用的技术方法n振冲碎石桩n高压旋喷

2、注浆n深层搅拌桩ncfg桩n静压注浆振冲碎石桩是用起重机悬吊振冲器，启动振冲器的潜水电机带动偏心块转动，使振冲器产生高频振动，同时开动水泵通过喷嘴喷射高压水流。在地基中形成圆孔，然后填入碎石，并进行捣实达到要求的密实度，从而在地基中形成一根密实的桩体。若干根碎石桩与地基土组成复合地基。1、振冲法施工配套机械、振冲法施工配套机械2、振冲碎石桩施工工序、振冲碎石桩施工工序3、振冲法加固地基的机理、振冲法加固地基的机理4、碎石桩复合地基承载力计算、碎石桩复合地基承载力计算skpkspkfmmff)1 ( 22epepddaam等效影响圆直径等效影响圆直径 三角形三角形 正方形正方形 长方形长方形21

3、13. 113. 105. 1ssdsdsdeee桩体承载力计算桩体承载力计算prhtan20根据力的平衡条件可得出桩周土上的极限应力根据力的平衡条件可得出桩周土上的极限应力) 1tantan)(2sin2(0purcq)(tan1tantan)(2sin2(tan220ppuprpucqf根据桩体极限平衡可得出桩的极限承载力根据桩体极限平衡可得出桩的极限承载力当当q=0时时,可简化为可简化为2tan2(1)(tan)sin2tanpupupcf upupcf8 .2061644522)侧向极限应力法侧向极限应力法:.nkp-桩体材料的被动土压力系数n国外 a=15.825.0 国内 1424

4、pupuzprupukcakackf,0)(3)被动土压力法被动土压力法:n这种方法的计算式为:ks为桩间土的被动土压力系数kp为桩体材料的被动土压力系数)45(tan)(22spsuspukkkckqzf经验法估算承载力经验法估算承载力:n对于中小型工程可根据天然土的土质条件,施工特点并按同类土质中工程实例来确定碎石桩的承载力:n 软粘土 一般粘性土 可加密粉质粘土30kw 300400 kp 400500 kp 500700kp70kw 400500 kp 500600kp 600900kp根据地基土的承载力计算复合地基根据地基土的承载力计算复合地基承载力承载力)3() 1(1) 1(1v

5、spkskspksnmffnmfs-十字板剪切强度十字板剪切强度5、振冲碎石桩设计与计算、振冲碎石桩设计与计算（二）设计原则（二）设计原则。6 振冲碎石桩施工工艺振冲碎石桩施工工艺7工艺要点：工艺要点：8质量检验质量检验二、高压喷射注浆法二、高压喷射注浆法 (属柔性桩类，水泥土桩属柔性桩类，水泥土桩)工法示意图工法示意图一一)高压旋喷加固地基机理高压旋喷加固地基机理1、2vavqfn23、固结体的结构、固结体的结构二二) 工艺类型工艺类型三三)加固效果加固效果1固结体尺寸固结体尺寸固结体直径固结体直径(m)与地层和工法的关系与地层和工法的关系3 旋喷桩复合地基承载力旋喷桩复合地基承载力1()s

6、pkkskepefrfaaapnipiikpcakkqafhdrafr1其中其中或或 -承载力折减系数承载力折减系数0.20.6n-水泥土强度折减系数水泥土强度折减系数0.350.50四四)应用应用n1适用条件：n适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基n对含有砾石直径过大过多、含大量植物根茎的腐殖土以及地层有地下水径流、永久冻土和无填充物的岩溶地段不宜采用。n2应用举例 1）地基处理、提高地基强度，减少不均匀沉降 2）挡土、止水 3）基坑底部加固、防止管涌与隆起 4）坝体加固与防渗止水帷幕。n防渗止水帷幕的常用形式：n1）柱列型n2）柱墙型n3）定喷与摆喷n4）复

7、合型（桩+旋喷）常用的水泥浆液常用的水泥浆液n1）普通型：325、425# 水灰比1:1 1.5:1n2）速凝早强型：+氯化钙+水玻璃n 用于有地下水或要求早强度n3）高强型 ：525# 固结体的强度大于20mpan4）填充型 ：+粉煤灰、矿渣n5）抗冻型：+沸石粉 1020%n6）抗渗型 ：+水玻璃 2、适用地层条件、适用地层条件n主要用于加固淤泥、淤泥质土，地基承载力不大120kpa的粘性土和粉土。n用于处理泥炭土和地下水具有侵蚀性时。应通过试验确定其适用性。3、应用、应用n建筑物地基n大面积加固地基地基、防止码头岸壁动n深基坑开挖挡土，抗隆起n加固道路、桥涵n作为地下防渗墙n1）水解与水

8、化反应n2）粘土颗粒与水泥水化物作用na) 离子交换和团粒化作用nb) 硬凝反应 5、搅拌法地基加固设计、搅拌法地基加固设计1）工程勘察2）水泥土的室内配比试验3）试桩4）布桩形式5）单桩承载力计算6）复合地基承载力 示图示图7、工艺要点：、工艺要点： ncfg桩(cement flyash gravel pile)是由碎石、石屑、粉煤灰掺入适量的水泥，然后加水拌合；采用振动沉管打桩机或其它成桩机具在软土地基中就地灌制的一种具有一定粘结强度的桩。加固机理加固机理ncfg桩加固软弱地基主要有两种作用：桩体作用和挤密作用。n由于桩身具有一定的粘结强度，在垂直荷载作用下，桩身不会出现鼓胀变形，其压缩

9、性明显比桩周土小。使基础传给复合地基的附加应力随地基的变形 渐集中到桩体上，并通过桩周的摩阻和桩端阻力传到地基深处，使复合地基的承载力大幅度提高。ncfg桩采用振动沉管法施工，对土体产生振动和挤压，经过挤密作用后的土体，其力学性能大为改n淤泥质粉质粘土 加固前 e=3.0 加固后 e=3.11n淤泥质粉土 加固前 e=4.0 加固后 e=9.27褥垫作用褥垫作用n由于cfg桩置换率一般不大于10%，其余90%的基底面积为桩间土，因而当褥垫层厚度很小时，桩对基础底面产生应力集中。n当厚度h大于10cm时，应力明显降低 n=6,n当厚度h大于30cm时，应力比 n=1.23n因此必确定一个合理的厚

10、度h=1030cmcfg桩的特点桩的特点n1）承载力较高并可在较大的范围调节n2）沉降小，变形稳定快n3）与碎石桩比，成桩时桩体材料具的良好的流动性和和易性，灌注方便。n4）与灌注桩比，节约大量水泥和钢材。设计与计算设计与计算n1）桩径：350400mmn2）桩长：612mn3）桩距：(37)d 根椐土质和基础形式调整n4）复合地基承载力n5）单桩承载力施工工艺施工工艺n1）主要机具：振动沉管打桩机n2）材料要求及配比：n碎石 粒径2050mm 散体密度 1.39t/m3n石屑 粒径2.510mm散体密度1.47t/m3n粉煤灰 f/c=1.021.65n水泥 425#n配比：碎石0.2m3

11、石屑0.1m3 粉煤灰0.05m3n水泥2537.5kg 强度（28天）67mpan一、作用机理n1、桩体作用n2、加速固结作用n3、挤密作用n4、加筋作用1、破坏模式示意图：、破坏模式示意图：2、复合地基发生破坏的因素分、复合地基发生破坏的因素分析析n桩型 碎石桩易鼓胀破坏；cfg桩易刺入破坏n桩身强度 水泥搅拌桩：a=5%鼓胀破坏 a=15%易整体剪切破坏 a=25%易刺入破坏n土层条件 同一桩型，当土层条件不同，其破坏模式不同土层条件影响（示图）土层条件影响（示图）三、复合地基应力特性三、复合地基应力特性n（一）置换率（a /a）n（二）桩土应力比n影响因素n1载荷水平n2桩土模量比n3

12、置换率n4原地基土强度n5桩长n6时间1、载荷水平、载荷水平（示图）（示图）n在荷载作用初发，荷载通过地基与基础间的垫层比较均匀地传递给桩和桩间土，然后随着荷载的逐渐增大，复合地基的变形随之增大，地基中的应力逐渐向桩体集中，因此，在pn曲线上表现为桩上应力比随着荷载的增大而增大。但随着荷载的逐渐增大，往往拉体首先进人塑性状态，桩体变形加大，桩上应力就会逐渐向桩间上转移，桩上应力比减小，直至拉和桩间土共同进人塑性状态，趋于某一值。n2桩土模量比桩土模量比n桩上模量比e1/e2对应力比n的大小有重要影响。随着桩上模是比的增大，桩上应力比近于呈线性增长。 3.置换率置换率n国内学者通过有限单元法分析得到的复合地基置换率m与应力比n的关系。由ll图可以看出，m增大，n减小。 国外学者的研究成果也有类似的结论。 4、桩间土层、桩间土层n原地基土强度，由于原地基土的强度大小直接影响桩体的强度和刚度，因此即使是同一类桩，对不同的地基土，也将会有不同的桩土应力比。一般原地基上强度低，