建筑工程地基、基础和地基处理措施介绍

地基处理理第一章概概述述2022/10/26一、地基基、基础础和地基基处理地基（foundation，subgrade)是指承托托建筑物物基础的的这一部部分很小小的场地地。建筑物建建造在软软弱地基基和特殊殊土地基基时面临临的四个个问题:⑴强度及及稳定性性：当地基的的抗剪强强度不足足以承受受上部结结构的自自重及附附加荷载载时，地地基就会会发生局局部或整整体破坏坏。⑵变形：：当地基在在上部结结构的自自重及附附加荷载载作用下下产生过过大的变变形时，，会影响响建筑物物的正常常使用；；当超过过建筑物物所能容容许的不不均允沉沉降时，，结构可可能产生生开裂；；湿陷性性黄土遇遇水湿陷陷，膨胀胀土遇水水膨胀、、失水收收缩也属属于这类类问题。。2022/10/26⑶渗漏：渗漏是由地地下水在运运动中产生生的动水压压力而引起起的，当地地基的渗漏漏或水力坡坡降超过容容许值时，，会导致流流砂（土））和管涌事事故。⑷液化：在地震、机机器及车辆辆的振动、、波浪作用用和爆破等等动力荷载载作用下，，会引起饱饱和松散粉粉细砂（包包括部分粉粉土）产生生液化，使使土体类似似于液体而而失去抗剪剪强度，从从而造成地地基失稳和和震陷。2022/10/26基础（foundation，footing)具有承上启启下的作用用。处于上上部结构的的荷载及地地基反力的的相互作用用下，承受受由此而产产生的内力力（轴力、、剪力、弯弯矩）。基基础底面的的反力反过过来又作为为地基上的的荷载，使使地基土产产生应力和和变形。基础设计时时，基础本本身应具有有足够的刚刚度和强度度，同时地地基的变形形和强度满满足规范的的要求。地基处理（（soiltreatment,soilimprovement)当天然地基基很软弱，，不能满足足地基强度度和变形等等的要求时时，事先要要经过人工工处理后再再建造基础础，这种地地基加固称称为地基处处理。地基处理的的目的是利利用置换、、夯实、挤挤密、排水水、胶结等等方法对地地基进行加加固，用以以改变土的的特性：压压缩性、、渗透性等等地基处理的的对象是软软弱土地基基和特殊土土地基2022/10/26二、软弱地地基和特殊殊土地基的的工程性质质及其对建建筑物的危危害软弱土地基基（softfoundation)：：指由淤泥、、淤泥泥质土土、冲填土土、杂填土土或其它高高压缩性土土层构成的的地基。软土（softsoil)淤泥和淤泥泥质土的总总称。分布在：天津、上海海、武汉、、杭州、宁宁波、温州州、福州、、厦门、广州等沿海海地区，昆昆明、武汉汉等内陆地地区。特性：含水水量高、孔孔隙比大、、抗剪强度度低、压缩缩系数高、、渗透系数小小。冲填土（Hydraulicfill)在整治治河道道时，，用挖挖泥船船通过过泥浆浆泵将将泥砂砂夹大大量水水分吹吹到江江河两两面岸岸形成成的沉沉积土土。分布在在：天津、、上海海黄浦浦江和和广州州珠江江两岸岸。特性：：主要要取决决于颗颗粒组组成、、均匀匀性和和排水水固结结条件件。如以粘粘土为为主，，属于于强度度低和和压缩缩性高高的欠欠固结结土。。以砂或或其他他粗料料为主主，基基本上上与粉粉细砂砂类似似，不不属于于软土土。2022/10/26湿陷性性黄土土（Collapsible)：凡天然然黄土土在上上覆土土的自自重应应力作作用下下，或或在上上覆土土自重重应力力和附附加应应力作作用下下，受受水浸浸湿后后土的的结构构迅速速破坏坏而发发生破破坏显显著下下沉的的黄土土。分布：：甘肃、、陕西西、黑黑龙江江、吉吉林、、辽宁宁、内内蒙、、山东东、河河北、、河南南、山山西、、青海海、新新疆等等到地地。膨胀土土（ExpansiveSoil)：是指粘粘粒成成分主主要由由亲水水性粘粘土矿矿物组组成的的粘性性土，，它是是一种种吸水水膨胀胀和失失水收收缩，，具有有较大大的胀胀缩变变形性性能，，且变变形往往复的的高塑塑性粘粘土。。分布：：广西、、云南南、湖湖北、、河南南、安安徽、、四川川、河河北、、山东东、陕陕西、、江苏苏、贵贵州、、和广广东等等地。。特性：：土的强强度较较高、、压缩缩性较较低。。粘粒粒成分分中含含有大大量的的亲水水性矿矿物。。土呈呈黄、、红、、灰白白等色色。2022/10/26杂填土土（Miscellaneous)是由人人类的的活动动而任任意堆堆填的的建筑筑垃圾圾、工工业废废料和和生活活垃圾圾。特性：强度低低、压压缩性性高和和均匀匀性差差、一一般具具有浸浸水湿湿陷性性。对对有机机质含含量较较大的的生活活垃圾圾和对对基础础有侵侵蚀性性的工工业废废料等等杂填填土，，未经经处理理不宜宜作为为持力力层。。其它高高压缩缩性土土：饱饱和松松散粉粉细砂砂在动动荷载载作用用下将将产生生液化化。2022/10/26红粘土土（RedClay):石灰岩岩和白白云岩岩等碳碳酸盐盐类岩岩石在在亚热热带温温湿气气候条条件下下，经经风化化作用用所形形成的的褐红红色粘粘性土土。通常红红粘土土是较较好的的地基基土，，但由由于下下卧岩岩面起起伏及及存在在软弱弱土层层，一一般容容易引引起地地基不不均匀匀变形形。冻土（（frozensoil):季节性性冻土土(seasonallyfrozenground):冬季冻冻结，，夏季季融化化的土土层；；永冻土土（permafrost):冻结状状持续续3年年以上上的土土层。季节性性冻土土在我我国东东北、、华北北和西西北广广大地地区均均有分分布，，因其其呈周周期性性的冻冻结和和融化化，对对地基基稳定定性影影响较较大。。岩溶（（Karst)：广泛分分布在在贵州州和广广西两两省内内。特性：：地基主主要受受力范范围内内受水水的化化学和和机械械作用用而形形成溶溶洞、、溶沟沟溶槽槽、落落水洞洞以及及土洞洞等。。危害：：基岩面面起伏伏大、、且可可能有有大块块孤石石；常常会遇遇到滑滑波、、崩塌塌和泥泥石流流等不不良地地质现现象。。2022/10/26三、地地基处处理的的方案案选择择调查研研究：：结构条条件：：建筑体体型、、刚度度、受受力体体系、、建筑筑材料料、基基础类类型、、地基基承载载力等等地基条条件：地形及及地质质条件件，地地基成成层状状况，，软弱弱土层层厚度度，不不均匀匀性和和分布布范围围，持持力层层位置置及状状况，，地下下水情情况及及地基基土的的物理理和力力学性性质。。环境影影响：强夯夯法和和砂桩桩挤密密法施施工时时，振振动和和噪音音对邻邻近建建筑物物和居居民产产生影影响和和干扰扰；采采用堆堆载预预压法法时，，将会会有大大量的的土方方运进进输出出，即即要有有堆放放场地地，又又不能能妨碍碍交通通；采采用石石灰桩桩或灌灌浆法法时，，有时时会污污染周周围环环境。。2022/10/26地基处处理方方案的的确定定：资料收收集：：搜集工工程地地质、、水文文地质质及地地基基基础的的设计计资料料；根根据结结构类类型、、荷载载大小小及使使用要要求，，结合合地形形、地地貌、、地层层结构构、土土质条条件、、地下下水特特征、、周围围环境境和相相邻建建筑物物等因因素，，初步步选定定几种种可能能的地地基处处理方方案，，同时时考虑虑上部部结构构、基基础和和地基基的相相互作作用，，方案分析析：对初选的的方案从从处理效效果、材材料来源源及消耗耗、机具具条件、、施工进进度、环环境影响响等方面面进行认认真的技技术经济济分析和和对比。。现场试验验：对已选定定的地基基处理方方法，应应按建筑筑物重要要性和场场地复杂杂程度，，可进行行应的现现场试验验和试验验性施工工。2022/10/262022/10/26(a)山墙的对对称斜裂裂缝和垂垂直裂缝缝；由于于墙角部部两面与与大气接接触，其其蒸发量量大于中中部，使使墙角沉沉降大于于山墙中中部沉降降而开裂裂。（b)墙面的交交叉裂缝缝；（c)外纵墙的的水平裂裂缝。由由于地基基不均匀匀胀缩变变形而导导致外纵纵墙在门门窗洞口口的上下下部位出出现斜裂裂缝，外外侧地基基收缩较较大，条条基转动动所致。。2022/10/262022/10/26四、地地基处理理方法的的分类及及其特点点1、换土垫垫层法2022/10/262、深层密实法法2022/10/26深层密实法2022/10/263、水泥粉煤灰灰碎石桩法2022/10/264、排水固结法法2022/10/265、加筋法2022/10/266、胶结法2022/10/26胶结法2022/10/26胶结法2022/10/267、热学法2022/10/268、托换技术术（基础托托换）9、纠偏技术术2022/10/26地基处理第二章复复合地基基理论2022/10/26一、复合地地基的概念念与分类复合地基是是指由基体体(天然地基土土体）和增增强体（桩桩体）两部部分组成。。复合地基在在荷载作用用下，基体体(桩间土)和增强体（（桩）共同同承担荷载载。二、复合地地基与“天天然地基和和桩基”的的不同点复合地基的的分类：（一）按成成桩材料分分1、散体土类类桩（如砂砂、砂石、、碎石桩等等）2、水泥土类类桩（水泥泥土搅拌桩桩、旋喷桩桩等）3、混凝土类类桩（CFG桩、树根桩桩、锚杆静静压桩等））2022/10/26（二）按成成桩后桩体体的强度分分类1、柔性桩（（散体土类类桩）2、半刚性桩桩（水泥土土搅拌桩））3、刚性桩（（混凝土类类桩）（三）按成成桩后桩体体的强度分分类1、纵向增强强体复合地地基（柔性桩、、半刚性桩桩、刚性桩桩复合地基基）2、横向增强强体复合地地基（土工合成成材料、金金属材料格格栅等组成成）2022/10/26三、复合地地基的作用用机理与破破坏模式（一）作用用机理无论何种复复合地基，，都有以下下一种或多多种作用。。1、桩桩体体作作用用；；2、垫垫层层作作用用；；3、挤挤密密作作用用；；4、加加速速固固结结作作用用；；5、加加筋筋作作用用。。2022/10/26（二））破破坏坏模模式式在复复合合地地基基中中，，桩桩体体可可能能存存在在四四种种破破坏坏模模式式1、刺刺入入破破坏坏；；2、鼓鼓胀胀破破坏坏；；3、整整体体剪剪切切破破坏坏；；4、滑滑动动破破坏坏。。2022/10/26复合合地地基基的的破破坏坏模模式式是是比比较较复复杂杂的的，，一一般般可可认为为取取决决于于桩桩与与桩桩间间土土的的破破坏坏特特性性。。①对对不不同同的的桩桩型型，，有有不不同同的的破破坏坏模模式式②对对同同一一桩桩型型，，随随桩桩身身强强度度不不同同，，也也存存在在不不同同的的破破坏坏模模式式③对对同同一一桩桩型型，，当当土土层层条条件件不不同同时时，，会会发发生生不不同同的的破破坏坏2022/10/26四、、复复合合地地基基承承载载力力特特性性和和设设计计计计算算1、对对水水泥泥土土类类桩桩：：式中中：：分别别为为复复合合地地基基、、桩桩体体和和桩桩间间土土承承载载力力的的特征征值值。。桩间间土土承承载载力力折折减减系系数数，，反反映映桩桩和和桩桩间间土土共共同同作作用用的的参参数数，，当当桩桩端端土土为为软软土土0.5～1硬土土0.1～0.42022/10/262、对对散散体体材材料料桩桩：：2022/10/26确定定地地基基承承载载力力时时有有关关参参数数：：1、面积积置换换率m桩的直直径；；等效影影响圆圆的直直径。。2022/10/261、桩土土应力力比nn是复合合地基基中的的一个个重要要参数数，它它与水水平荷荷载、、桩土土模量量比、、桩土土面积积置换换率、、原地地基土土强度度、桩桩长、、固结结时间间和垫垫层情情况等等因素素有关关。或2022/10/26五、复复合地地基变变形计计算1、加固固区土土层压压缩变变形量量计算算（1）复合合模量量法；；（2）应力力修正正法；；（3）桩身身压缩缩模量量法。。2、加固固区下下卧层层的变变形量量计算算（1）应力力扩散散法；；（2）等效效实体体法。。2022/10/26地基处理理第三章换换填填法法2022/10/26一、垫层层分类和和适用范范围换填法（（replacementmethod):当软弱土土地基的的承载力力和变形形不满足足要求而而软弱土土层的厚厚度又不不是很大大时，将将基础底底面下处处理范围围内的软软弱土层层部分或或全部挖挖去，然后分分层填入入强度较较大的砂砂、碎石石、素土土、灰土土、粉煤煤灰、矿矿渣以及及其它性性能稳定定和无侵侵蚀性的的材料，，并压（（或夯、、振）实实至要求求的密实实度。换填材料料：砂、、碎石、、素土、、干渣、、粉煤灰灰垫层。。按施工机机械可分分为：重重锤夯实实法，机机械碾压压法和振振动压实实法。。适用范围围：淤泥泥、淤泥泥质土、、素填土土、杂填填土、暗暗沟、暗暗塘等的的浅层处处理。常常用于轻轻型建筑筑、地坪坪、堆料料场地和和道路工工程等地地基处理理。2022/10/26换填法的作用用：(1)提高持力层的的强度，并将将建筑物基础础压力扩散到到垫层以下的的软弱地基；；(2)垫层置换了软软弱土层，可可以减少地基基的变形量；；(3)加速软土层的的排水固结；；(4)调整不均匀地地基的刚度；；(5)对湿陷性黄土土、膨胀土或或季节性冻土土等特殊土，，其处理目的的主要是为了了消除或部分分消除地基土土的湿陷性、、胀缩性或冻冻胀性。2022/10/26垫层的分类及及适用范围垫层分类适用范围砂（碎）石多用于中小型建筑工程的暗沟、暗塘等的局部处理。适用于一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理。素土适用于中小型建筑工程及大面积回填、湿陷性黄土地基处理。灰土适用于中小型工程，尤其适用于湿陷性黄土地基处理。粉煤灰适用于厂房、机场、港区陆域和堆场等大、中、小型工程的大面积填筑工程。矿渣适用于中小型建筑工程，尤其适用于地坪、堆场等工程大面积的地基处理。2022/10/26二、勘查和调调查1.查明地基土的的性质及不良良地质现象；；2.查明场地的地地形、地址构构造；3.查明地下水的的情况；4.查明地下管线线等；5.查明换填材料料的成分。2022/10/26三、土的压实实机理土的压实性指指在一定的含含水率下，以以人工或机械械的方法，使使土体能够压压实到某种密密实程度的性性质。压实的目的：：增加土的密密实度，提高高土的强度，，减少压缩性性。土工建筑物，，如土坝、土土堤及道路填填方是用土作作为建筑材料料填筑而成，，为了保证填填土有足够的的强度，较小小的压缩性和和透水性。在在施工中常常常需要压密填填料，以提高高土的密实度度和均匀性。。填土的密实实度常以其干干密度来表示示。在实验室内研研究土的密实实性是通过击击实试验进行行的。2022/10/26大量工工程实实践和和试验验研究究表明明，控控制土土的压压实效效果的的主要要因素素是：：土的含含水量量，压实机机械及其压实功功能等。土土的压压实效效果常常用干密度度d（单位土土体积积内土土粒的的质量量）来来衡量量。2022/10/26击实试试验及及其影影响因因素（一））击实实试验验及击击实曲曲线室内方方法：：轻型型：粒粒经小小于5mm的粘性性土重型：：粒经经大于于20mm的土2022/10/26击实试试验轻型：：粒径径小于于5毫米25下，分分三层层击实实重型：：粒径径小于于40毫米米56下，，分分5层击击实实2022/10/26击实实仪仪2022/10/26击实曲曲线2022/10/26击实曲曲线的的特点点：1）峰值值：最大干干密度度dmax2）击实曲曲线位位于理理论饱饱和曲曲线左左边。。3）击实实曲线线的形形态：：左陡陡右缓缓2022/10/26（二））影响响土的的压实实性的的因素素1、含水水率的的影响响对同一一种土土料，，分别别在不不同的的含水水率下下，用用同一一击数数将他他们分分层击击实，，测定定土样样的含含水率率和密密度，，然后后以含含水率率为横横坐标标，干干密度度为纵纵坐标标，绘绘制击击实曲曲线。。从图中中可以以看出出，当当含水水率较较小时时，土土的干干密度度随着着含水水率的的增加加而增增大，，而当当干密密度增增加到到某一一值后后，含含水率率继续续增加加反而而使干干密度度减小小。干干密度度的这这一最最大值值称为为该击击数下下的最最大干干密度度，此此时对对应的的含水水率称称为最最优含含水率率。2022/10/26最优含含水量量对粘性性土，，当压压实功功能和和条件件相同同时，，土的的含水水量过过大或或过小小，土土体都都不易易压实实，只只有把把土的的含水水量调调整到到某一一适宜宜值时时，才才能收收到最最佳的的压实实效果果。在一定定压实实机械械的功功能条条件下下，土最最易于于被压压实，，并能能达到到最大大密度度时的的含水水量，，称为为最优含含水量量wop，相应的的干密密度则则称为为最大干干密dmax。2022/10/262、击实实功能能的影影响实验室室中的的击实实功能能是用用击数数来反反映的的，对对同一一种土土，压压实功功能小小，则则能达达到的的最大大干密密度也也小，，最优优含水水率大大；压压实功功能大大，则则能达达到的的最大大干密密度也也大，，最优优含水水率小小用同一一种土土料在在不同同含水水率下下分别别用不不同的的击数数进行行击实实试验验，就就能得得到一一组随随击数数而异异的含含水率率与干干密度度关系系曲线线。2022/10/26土料的的最大大干密密度和和最优优含水水率不不是常常数。。最大大干密密度随随击数数的增增加而而逐渐渐增大大，最最优含含水率率则逐逐渐减减小。。但是是这种种增大大或减减小的的速率率是递递减的的，因因而光光靠增增加击击实功功能来来提高高土的的干密密度是是有一一定限限度的的。含水率率较低低时击击数的的影响响显著著。当当含水水率较较高时时，含含水率率与干干密度度的关关系曲曲线趋趋近于于饱和和线，，也就就是说说，这这时提提高击击实功功能是是无效效的。。填料料的含含水率率过高高和过过低都都是不不利的的，过过高恶恶化土土体的的力学学性质质，过过低则则填土土遇水水后容容易引引起湿湿陷。。2022/10/263、土类和级级配的影响响同样的含水水率情况下下，粘性土土的粘粒含含量越高或或塑性指数数越大，越越难于压实实对于无粘性性土，含水水率对压实实性的影响响没有像粘粘性土那么么敏感，其其击实曲线线与粘性土土是不同的的，在含水水率较大时时得到较高高的干密度度。因此在在无粘性土土的实际填填筑中，同同时需要不不断洒水使使其在较高高含水率下下压实。无无粘性土的的填筑标准准，通常是是用相对密密实度来控控制的，一一般不进行行击实试验验级配良好的的土易于压压实，反之之则不易压压实2022/10/26（三）压实特性性在现场填土土中的应用压实系数：工地压实时要要求达到的干干密度。室内击实试验验得到的最大大干土密度。。2022/10/26四、砂（砂石石、碎石）垫垫层设计（一）砂垫层的设计1.垫层的设计原原则⑴足够的厚度度以置换可能能受剪破坏的的软弱土层；；⑵足够的宽度度以防止砂垫垫层向两侧挤挤出；⑶设计垫层为为排水垫层。。2.砂垫层的厚度度z的确定2022/10/262022/10/263.垫层宽度应根据垫层侧侧面土的承载载力来决定，，砂垫层底部部宽度b′可由下式或根根据当地经验验确定。砂垫层的厚度度一般不宜大大于3m，太厚则施工工困难；也不不宜小于0.5m，太簿则换土土垫层的作用用不显著。2022/10/264.砂垫层承载力力的确定5.沉降计算2022/10/26（二）砂（砂砂砾、碎石））垫层施工1.垫层材料砂石：颗粒级级配良好、质质地坚硬的砂砂石，不得含含有草根、垃垃圾，含泥量量应小于5％。用粉细砂作垫垫层时，应掺掺入不小于30％的碎石或卵卵石，且应应分布的均匀匀，最大粒径径不得大于50mm。2.施工参数室内击实试验验无室内击实试试验资料时，，用作作为施工碾压压质量检验及及施工控制的的技术指标。。3.施工要点(1)保证达到设计计要求的密度度，施工机械械宜采用振动碾压法和平板振动法压压实机，压实参数由由现场试验确确定；不同施施工机具应采采用不同的最最优含水量；；(2)垫层的砂料必必须具有良好好的压实性；；(3)开挖基坑铺设设垫层时严禁禁扰动垫层下下卧的淤泥和和淤泥质土等等软弱土层；；2022/10/26（三）质量检检验采用环刀法或或贯入测定法法⑴环刀法：用用容积不小于于200cm3的环刀压入每每层2/3的深度处取样样，测定其干干密度，干密密度应不小于于该砂石料在在中密状态的的干密度值。。⑵贯入测定法法：先将砂垫垫层表面3cm左右厚的砂刮刮去，然后用用贯入仪、钢钢叉或钢筋以以贯入度的大大小来定性地地检查砂垫层层质量。采用贯入法时时，检验点的的间距应小于于4m；环刀法：基基坑50～100m2不小于1个，基槽每10～20m不应少于1个点。2022/10/26五、土垫层设设计素土、灰土、、二灰土垫层层总称土垫层层。适于处理1～4m厚的软弱土层层。灰土垫层即通通常讲的2：8或3：7灰土。垫层强强度随灰量的增增加而提高。。二灰垫层是将将石灰和粉煤煤灰两种材料料按2：8或3：7体积比加适当当水拌和均匀匀后分层夯实实。其强度比比灰土垫层高得得多，常用于于处理湿陷性性黄土。2022/10/261、厚度确定软土地基上土土垫层厚度的的确定与砂垫垫层相同。1.对非自重湿陷陷性黄土地基基上的垫层厚厚度应保证天天然黄土层所所受的压力小小于其湿陷起起始压力值。。2.对自重湿陷性性黄土地基上上，垫层厚度度应大于非自自重湿陷性黄黄土地基上垫垫层的厚度，，或控制剩余余湿陷量不大大于20cm才能取得好的的效果。2、宽度确定：：灰土垫层的宽宽度可取3、平面处理范范围素土垫层或灰灰土垫层可分分为局部垫层层和整片垫层层。2022/10/26六、粉煤灰垫垫层1.化学性质粉煤灰和天然然土中的化学学成分具有很很大的相似性性，具有火山山灰的特性，，在潮湿条件件下具有凝硬硬性，与二氧氧化硅，三氧氧化二铝等物物质进行水化化反应，生成成水化产物，，使碾压密实实的粉煤灰颗颗粒胶结固化化形成块状结结构，可提高高粉煤灰的强强度，降低压压缩变形，增增强抗渗性和和水稳定性。。2.物理性质粉煤灰的压实实曲线与粘性性土相似，具具有相对较宽宽的最优含水水量区间，其其干密度对含含水量的敏感感性比粘性土土小，最优含含水量易于控控制。2022/10/263.粉煤灰的工程程特性及其对对环境的影响响1）自重轻粉煤灰相对密密度比黏性土土小得多，一一般松散重度度在6-7kN／m3间；经轻型击击实试验击实实后干密度在在0.92－1.35t／m3间；比土要轻轻得多，对回回填土工程带来有利的一一面，可降低低下卧层土的的压力，减少少沉降，如利用该该特点，道路路路堤的填筑筑高度现在可可提高至8m，打破了土路路堤4．5m的高度极限。。为此，在《公路粉煤灰路路堤设计与施施工技术规范范》(JTJ016－93)中规定：软弱弱地基上的高高路堤在技术术经济合理的条件下应应优先采用粉粉煤灰。2022/10/262)击实性能好粉煤灰的颗粒粒组成特点，，使它具有可可振实或碾压压的条件，击实实试验曲线峰峰值段比天然然土具有相对对较宽的最优含水水量区间。粉粉煤灰的最优优含水量变动动幅度是±4％，大于土的的±2％的变动幅度度。因此，粉粉煤灰在回填施施工过程中达达到设计密实实度要求的含含水量容易控制，，施工质量容容易得到保证证。当地下水位高高、雨水多多、土含水量量大，压实试试验采用轻型击击实标准较为为适宜，大量量实践证明，，压实系数达到95％。以上的轻轻型击实标准准，亦要采用用10t振动动压压路路机机碾碾压压8-10遍。。2022/10/263)抗剪剪强强度度抗剪剪试试验验按按直直剪剪(快剪剪)和三三轴轴剪剪(固结结不排排水水剪剪)分别别进进行行，，粉粉煤煤灰灰的的内内摩摩擦擦角角、、黏聚聚力力均均与与粉粉煤煤灰灰的的灰灰种种、、剪剪切切方方法法、、压实实系系数数大大小小和和龄龄期期长长短短有有关关。。c、值应应通通过过室室内内ii试验验确确定定，，当当无无试试验验资资料时时，，可可定定为为当当压压实实系系数数为为0.9－0.95时，，23～30度。。C＝5～30kPa。2022/10/264)压缩性粉煤灰的的压缩性性能与击击实功能能、密实实度和饱饱和程度等因素素有关。。应通过过土工试试验确定定，当无无试验资资料时，在在压实系系数为0．9～0．95时，E0＝8～20MPa。5)承载能力力粉煤灰垫垫层经压压实后承承载能力力的试验验结果得得知，具具有遇水后后强度降降低的特特性。当当无试验验资料时时，压实实系数为0.9～0.95时的浸水水垫层，，其地基基承载力力特征值可采用用120～150kPa，但尚应应满足软软弱下卧卧层的承承载力与地地基变形形要求。。2022/10/266)渗透性性由于粉粉煤灰灰颗粒粒组成成近似似砂质质粉土土，压压实过过程中中与压压实初期具具有较较大的的渗透透系数数，但但随着着龄期期的增增加，，渗透透性能能逐渐减减弱。。粉煤灰灰还具具有较较强的的龄期期效应应，由由于粉粉散状状态下下细颗颗粒并有水水存在在时，，会在在常温温下与与氢氧氧化钙钙产生生化学学反应应，形形成具有有胶凝凝能力力的化化合物物，这这种反反应即即称火火山灰灰反应应，反反应的产产物有有效填填充了了孔隙隙，从从而使使强度度和抗抗渗性性能得得到改改善。前前述抗抗剪强强度和和承载载能力力随龄龄期的的提高高，其其原因因也在在于此。。这一一特性性还能能使垫垫层在在后期期形成成一块块具有有隔水水性能能的刚度度和强强度均均较好好的板板块，，这就就大大大地改改善了了地基基的承承载能力力。2022/10/267)抗液化化性粉煤灰灰经压压实后后是否否能避避免在在振动动条件件下的的液化化析。试试验结结果，，实际际贯人人击数数证明明不会会发生生液化化。粉煤灰灰地基基有较较高的的标贯贯击数数反应应了它它的龄龄期效效应特征征。有有一定定的胶胶凝性性，其其抗液液化能能力要要比砂砂质粉土强强得多多。8)对环境境的影影响粉煤灰灰是一一种碱碱性材材料，，同时时粉煤煤灰中中还含含有一一定量的的微量量有害害元素素和放放射性性元素素，因因此粉粉煤灰灰在填筑过过程中中是否否能推推广应应用，，在很很大程程度上上取决决于是否能能满足足我国国现行行的有有关环环境方方面的的要求求。2022/10/262022/10/262.粉煤灰垫层层的设计与与施工1）同砂垫层层设计2）采用分层层压实法3）对于过湿湿的垫层应应沥干装运运4)压实系数一一般为0.9～0.955）应分层铺铺筑与碾压压6）虚铺厚度度和碾压遍遍数应通过过现场小型型试验确定定。若无试试验资料时，，可选用铺铺筑厚度200-300mm，碾压后的的压实厚度度为150～200mm。7）对小型工工程可采用用人工分层层摊铺，在在整平后用用平板振动动器或蛙式式打夯机进进行压实。。2022/10/26六.矿渣垫垫层层矿渣亦称高高炉重矿渣渣或干渣。。它是高炉炉冶炼生铁过程中所所产生的固固体废渣经经自然冷却却而成。矿渣取代天天然碎石是是冶金渣综综合利用的的有效途径径之一。它具有有原料量大大、工程造造价低和节节约天然资资源等优点。凡凡缺乏天然然的砂石料料地区，矿矿渣不仅用用于回填可增加加其应用途途径，而且且可缓解砂砂石料紧缺缺的矛盾，因而而具有显著著的社会效效益和经济济效益。2022/10/26七.其他垫垫层层除以上砂(砂石、碎石石)垫层、粉煤煤灰垫层、、矿渣垫层、、土(素土)和灰土垫层层外，还有有以下几种。1、粉质黏土土垫层2、石屑垫层层3、工业废渣渣垫层4、加筋垫层层5、聚苯乙烯烯板块(EPS)2022/10/26八、垫层施施工方法机械碾压法法、重锤夯夯实法和振振动压实法法三种。（一）机械械压实法机械碾压法法是采用压压路机、推推土机、羊羊足碾、振振动碾或其其它压实界界些来压实实软弱地基基土或分层层填土垫层层。施工步骤1.现将拟建范范围内一定定深度内的的软弱土挖挖出至设计计要求，2.再将底部土土体碾压加加固，3.然后分层填填筑，逐层层加密。2022/10/26土类和场地地对碾压设设备选用的的影响粘性土等软弱土杂填土砂土、湿陷性黄土、碎石土狭窄场地，边角平碾或羊足碾平碾振动碾或振动压实机蛙式夯实机2022/10/26机械碾压压法是采采用各种种压实机机械来压压实地基基土，此此法常用用于基坑坑面积宽宽大和开开挖土方方量较大大的工程程。在工程实实践中，，对垫层层碾压质质量的检检验，要要求获得得填土最最大干密密度。施工参数数：如施施工机械械、铺筑筑厚度、、碾压遍遍数与填填筑含水水量等都都必须由由工地试试验确定定。2022/10/26(二)重锤夯实实法重锤夯实实法是用用起重机机械将夯夯锤提升升到一定定高度，，然后自自由落锤锤，不断断重复夯夯击以加加固地基基。1、施工顺顺序重锤夯实实宜一夯夯挨一夯夯顺序进进行。在在独立柱柱基基坑坑内，宜宜按先外外后里的的顺序夯夯击。同同一基坑坑底面标标高不同同时，应应按先深深后浅的的顺序逐逐层夯实实。2022/10/262.施工要点点⑴现场试试夯⑵夯击前前应检查查坑中土土的含水水量⑶施工夯夯打工艺艺⑷现场有有边坡或或邻近建建筑物时时，应当当采用必必要的防防护措施施。3.质量检验验不仅要检检查施工工记录及及试夯最最后下沉沉量，而而且要检检查加固固质量。。基槽每每30m一点，整整片地基基每100m22点以上2022/10/26(三)平板振动动法振动压实实法是利利用各种种振动压压实机，，将松散散土振压压密实。。适用于处处理无粘粘性土或或粘粒含含量少，，透水性性较好的的松散杂杂填土地地基。振动压实实机的工工作原理理是由电电动机带带动两个个偏心块块以相同同速度反反向转动动而产生生很大的的垂直振振动力。。压实效果果：一般般杂填土土经振实实后，地地基承载载力特征征值可达达100～120kPa。2022/10/26振动压实实的效果果与填土土成分、、振动时时间等因因素有关关，一般般振动时时间越长长，效果果越好，，但振动动时间超超过某一一值后，，振动引引起的下下沉基本本稳定，，再继续续振动就就不能起起到进一一步的压压实作用用。振实范围围应从基基础边缘缘放出0.6m左右，先先振基槽槽两边，，后振中中间，其其振实的的标准是是以振动动机原地地振实不不再继续续下沉为为合格，，并辅以以轻便触触探试验验检验其其均匀性性及影响响深度。。2022/10/26作业题题1某条形形基础础，宽宽1.2m，埋深深为1.0m，作用用于基基础的的荷载载每米米180kN，基础础平均均重度度为。表层层土为为杂填填土，，厚1.5m，重度度为17.0kN/m3；第二二层土土为淤淤泥质质粘土土，厚厚8m，重度度为16.5kN/m3，fak＝72kPa；试设设计基基础的的垫层层。砂砂垫层层深度度修正正系数数ηd＝1.0，压力力扩散散角θ取30度。2022/10/26（1）垫层层材料料选取取粗砂砂=20kN/m3，并设设垫层层厚度度z=1.5m，z/b=1.5/1.2>0.5,θ=30度(2)垫层厚厚度的的验算算,根据题题意,基础底底面处处的平平均压压力值值为:2022/10/262022/10/26说明满满足强强度要要求,垫层厚厚度.(3)确定垫垫层宽宽度按1:1.5放坡.2022/10/26工程概概况：：上海机机械学学院动动力馆馆，三三层混混合结结构，，建在在冲填填土的的暗浜浜上，，正立立面与与基础础平面面布置置如图图。2022/10/26设计计方方案案的的选选择择，，挖除除填填土土，，加加大大基基础础埋埋深深，，如如将将基基础础落落至至淤淤泥泥质质粉粉土土层层内内，，需需挖挖土土4m施工工困困难难。。打钢钢筋筋混混凝凝土土短短桩桩，，长长度度5～～8m，，单桩桩承承载载力力50～～80kN，造价价高高。。采用用基基础础梁梁跨跨越越，，但但本本工工程程暗暗浜浜太太宽宽；；采用用砂砂垫垫层层置置换换部部分分冲冲填填土土。。砂砂垫垫层层厚厚选选用用0.9m和1.5m，，工程程地地质质条条件件：：建筑筑场场地地系系一一池池塘塘冲冲填填时时塘塘底底淤淤泥泥未未挖挖除除地地下下水水位位较较高高。。地地基基容容许许承承载载力力为为50kpa。2022/10/26施工工情情况况砂垫垫层层采采用用中中砂砂，，使使用用平平板板振振动动器器分分层层振振实实，，控控制制土土的的干干密密度度为为1.6t/m3建筑筑物物四四周周布布置置井井点点，，效果果评评价价由于于纵纵横横条条形形基基础础和和砂砂垫垫层层处处理理起起到到了了均均匀匀传传递递扩扩散散压压力力的的作作用用，，并并改改善善了了暗暗浜浜内内冲冲填填土土的的排排水水固固结结条条件件。。2022/10/26软弱弱地地基基处处理理第四四章章深深层层密密实实2022/10/26第一一节节强强夯夯和和强强夯夯置置换换法法（动动力力固固结结法法））一.概述述强夯夯法法：：是法法国国Menard技术术公公司司于于1969年年首首创创的的一一种种地地基基处处理理加加固固方方法法，，它它通通过过一一般般8～～30t的重重锤锤和和8～～20m的落落距距，，对对地地基基土土施施加加很很大大的的冲冲击击能能，，一一般般能能量量为为500～～8000kN··m。在地地基基土土中中所所出出现现的的冲冲击击能能和和动动应应力力，，可可提提高高地地基基土土的的强强度度、、降降低低土土的的压压缩缩性性、、改改善善砂砂土土的的抗抗液液化化条条件件，，消消除除湿湿陷陷性性黄黄土土的的湿湿陷陷性性。。2022/10/26强夯夯法法最最初初使使用用于于法法国国的的Riviera夯实滨海海填土。。该现场场是新近近填筑的的约9m厚的碎石石填土，，其下是是12m厚的疏松松的砂质质粉土，，场地上上要求建建造20幢8层层居住建建筑，由由于碎石石填土是是新近填填筑的，，使用桩基基，将产产生占单单桩承载载力60%～70%的的负摩阻阻力。堆载预压压法：经经3个月月的堆载载预压，，沉降值值达200mm。强夯法：：锤重10t，落距13m，用100t起重机起起吊夯锤锤。夯后后整个场场地沉降降量达到到500mm。建造的8层居住住建筑物物后，其其平均沉沉降量为为13㎜㎜。2022/10/26按现行规规范《建筑地基基处理技技术规范范》（JGJ79-2002）强夯法法可定义义为两种种：强夯法和和强夯置置换法1.强夯法反复将夯夯锤提到到一定高高处使其其自由落落下，给给地基以以冲击和和振动能能量，将将地基土土夯实的的地基处处理方法法。此法适用用于处理理碎石土土、砂土土、低饱饱和度的的粉土与与粘性土土、湿陷陷性黄土土、素填填土和杂杂填土等等地基。。2022/10/262.强夯置换换法将重锤提提到高处处使其自自由下落落形成夯夯坑，并并不断夯夯击坑内内回填的的砂石、、钢渣等等硬粒料料，使其其形成密密实的墩墩体的地地基处理理方法。。此法适用用于高饱饱和度的的粉土与与软塑～～流塑的的粘性土土等地基基上对变变形控制制要求不不严的工工程。2022/10/26二、加固固机理目前，根根据地基基土的类类别和强强夯施工工工艺有有三种加加固机理理：动力密实实、动力固结结和动力置换换。动力密实实：加固多孔孔隙、粗粗颗粒、、非饱和和土是基基于动力力密实的的机理，，即用冲冲击型动动力荷载载，使土土体中的的孔隙体体积减小小。从而而提高地地基土的的强度。。非饱和和土的夯夯实过程程，主要要是土中中的孔隙隙被挤出出的过程程。动力固结结：即巨大的的冲击能能在土中中产生很很大的应应力波，，破坏了了土体原原有的结结构，使使土体局局部发生生液化并并产生许许多裂隙隙，增加加了排水水通道，，使孔隙隙水顺利利逸出，，等超孔孔隙水消消散后土土体因结结。动力置换换：可分为整整体式置置换和桩桩式置换换。整体体式置换换是采用用强夯法法将碎石石整体挤挤入淤泥泥中，其其作用机机理类似似是于换换土垫层层。桩式式置换是是通过强强夯将碎碎石填筑筑土体中中，部分分碎石桩桩间隔地地夯入软软土中，，形成桩桩式的碎碎石墩，，与墩间间土起复复合地基基的作用用。2022/10/26（一）动动力密实实对于多孔孔隙、粗粗粒土、、非饱和和土是利利用强夯法的动动力密实实理论。。夯锤夯击击底面的的冲击能能量是以以振动波波的形式式在地基中传播播，纵波波石土体体受拉、、压作用用，使孔孔隙水压压力增加，，导致土土骨架解解体；横横波使解解体的土土颗粒处处于更密实实的状态态。土体在冲冲击能量量作用下下，被挤挤密压实实，强度度提高，压缩缩性降低低。2022/10/26（二）动动力置换换动力置换换是指在在冲击能能量作用用下，强强行将砂砂、碎石等挤填填到饱和和软土层层中，置置换饱和和软土，，形成密密实的砂、石石层或桩桩。其有三种种形式：：⑴动力力置换砂砂柱；⑵⑵动力置置换碎石桩；⑶⑶动力置置换挤淤淤。可分为整整式置换换和桩式式置换。。2022/10/26（三）动动力固结结对于细粒粒饱和土土用强夯夯法处理理是利用用动力固固结理论。1.饱和土的的压缩性性2.局部液化化3.渗透性变变化4.触变恢复复（时间间效应））5.土强度的的增长过过程机理理2022/10/261.饱和土的压压缩性土中存在一一些微小气气泡，强夯夯时，气体体压缩，孔孔隙水压力力增大，随随后气体膨膨胀，孔隙隙水排出，，液相、气气相体积减减小。这种种现象使饱饱和土具有有压缩性。。强夯时，含含气孔隙水水不能立即即消散而具具有滞后现现象，气相相体积不能能立即膨胀胀，可由动动力固结模模型的摩擦擦活塞来模模拟。2022/10/262.局部液化强夯时，土土体被压缩缩，夯击能能越大，沉沉降越大，，孔隙水压压力也不断断增加，当当孔隙水压压力达到上上覆土压力力时，土体体产生液化化，土中吸吸着水变为为自由水，，土的强度度降低到最最小。表明明土体压缩缩模量是可可变的。2022/10/263.渗透性变化化在强夯冲击击能量作用用下，土中中超孔隙水水压力大于于土颗粒间间的侧向压压力是，土土颗粒间会会出现裂隙隙并形成树树枝状排水水通道，使使土的渗透透性变好，，孔隙水顺顺利排出。。ai：临界液化化度当液化度超超过ai时，渗透系系数剧增，，夯坑周围围出现冒气气冒水现。。2022/10/264.触变恢复土体在夯击击能量作用用下，结构构被破坏，，当出现液液化时，抗抗剪强度几几乎为零，，但随着时时间的推移移，土的结结构逐渐恢恢复，强度度逐渐增长长，这一过过程称为触触变恢复，，也称为时时效。地基土强度度增长与孔孔隙水压力力有关。液化度为100％时，土的的强度为零零；随着孔孔隙水的消消散，土的的强度逐渐渐增长，即即存在一个个触变恢复复阶段。2022/10/265.土强度的增增长过程机机理地基土强度度增长规律律与土体中中孔隙水压压力的状态态有关。在在第(3)阶段为土的的液化阶段段时，土的的强度降到到零；而孔孔隙水压力力消散阶段段即为土的的强度增长长阶段；第第(4)阶段为土的的触变恢复复阶段。2022/10/26静力固结理理论和动力力固结理论论模型比较较2022/10/26三、强夯法设计计计算对于不同土土类强夯法法的作用不不同：1.软土地基，，提高地基基承载力和和减少沉沉降量；；2.饱和砂土和和粉土，消消除液化趋趋势；3.黄土和新近近堆积黄土土，消除湿湿陷性、提提高承载力力。2022/10/26一、强夯参参数选择(一)有效加固深深度(二)夯击能(三)夯击点布置置及间距(四)夯击遍数(五)间歇时间2022/10/26(一)有效加固深深度有效加固深深度：式中M-夯锤重h—落距强夯时的有有效加固深深度(m)单击夯击能(kN﹒m)碎石土、砂土粉土、粘性土10005.0～6.04.0～5.020006.0～7.05.0～6.030007.0～8.06.0～7.040008.0～9.07.0～8.050009.0～9.58.0～8.560009.5～10.08.5～9.52022/10/26强夯法的有有效加固深深度是指起起夯面以下下，经强夯夯加固后，，土的物理理力学指标标已达到或或超过设计计值的深度度。有效固结深深度可按修修正的Menard公式估算：：2022/10/262022/10/26(二)夯击1.单击夯击能单击夯击能是是指夯击锤M和落距h的乘积。单击夯击能越越大，加固效效果越好。应应根据加固土层的厚度、、土质情况和和施工条件确确定。2.单位夯击能整个加固场地地的总夯击能能除以加固面面积称为单位夯击能。应根据地基土土类别结构类类型、荷载大大小和要求处理的深度等等综合考虑并并通过试夯确确定。包括：单击夯夯击能、单位位夯击能和最最佳夯击能。。2022/10/263.最佳夯击能（（最佳夯击次次数）⑴最佳夯击能能：由动力固结理理论，使地基基中产生的孔孔隙水压力达达到土的覆盖盖压力时的夯夯击能称为最最佳夯击能。。⑵最佳夯击次次数：当单击夯击能能一定时，与与最佳夯击能能相对应的夯夯击次数称为为最佳夯击数数。2022/10/26⑶最佳夯击能能(最佳夯击次数数)的确定①由孔隙水压压力确定a.对于粘性土地地基，可根据据有效影响深深度孔隙水压压力的叠加值值来确定最佳佳夯击能。b.对砂性土地基基，可根据最最大孔隙水压压力增量与夯夯击次数的关关系曲线来确确定最佳夯击击次数。2022/10/26②由夯沉量与与夯击次数关关系曲线确定定a.确定原则：夯夯坑的压缩量量最大，而夯夯坑的隆起最最小。b.确定方法：当当△S－N趋向趋于稳定定，接近常数数，且同时满满足以下条件件时，可取相相应夯击次数数为最佳夯击击次数。2022/10/26Ⅰ.最后两击的平平均夯沉量不不大于50mm，当单击夯夯击能能量较大时不不大于100mm；Ⅱ.夯坑周围底面面不应发生过过大的隆起；；Ⅲ.不因夯坑过深深而发生起锤锤困难。2022/10/26(三)夯击点点布置置及间间距1.夯击点点布置置夯击点点平面面位置置可根根据建建筑结结构类类型进进行布布置。。⑴基础础面积积较大大建筑筑物，，按等等边三三角形形或正正方形形布置置。⑵办公公楼、、住宅宅楼，，可按按承重重墙位位置布布置夯夯点，，取等等腰三三角形形布置置。⑶工业业厂房房可按按柱网网布置置夯击击点。。2022/10/262.夯击点点间距距夯击点点间距距一般般根据据地基基土的的性质质和加加固深深度确确定。。第一遍遍一般般可取取5～9m，对于于处理理深度度较深深或单单击夯夯击能能较大大的工工程，，夯击击点间间距应应适当当增大大。3.夯击点点布置置范围围由于基基础应