中国地基处理技术T114

同济大学叶观宝教授中国地基处理技术

FoundationImprovementTechnologyinChina地基处理的含义场地（Site）：指工程建设所占有并直接使用的有限面积的土地。场地范围内及其邻近的地质环境都回直接影响着场地的稳定性。地基(Foundation,Subgrade):指承托建筑物基础的这一部分很小的场地。基础（Foundation，Footing):指建筑物向地基传递荷载的下部结构。地基处理（GroundTreatment，GroundImprovement）：指天然地基很软弱，不能满足地基承载力和变形的要求，而地基需经过人工处理后再营建基础。建筑物基础地基地基存在的问题

地基承载力或稳定性问题沉降、水平位移及不均匀沉降问题渗透问题特殊土的不良地质问题液化问题地基存在的问题

实例1．加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓平面呈矩形，长59.44m,宽23.47m。高31.0m。容积36368m3。谷仓为圆筒仓，每排13个圆筒仓，共5排65个圆筒仓组成。谷仓的基础为钢筋混凝土筏基，厚61cm，基础埋深3.66m。谷仓于1911年开始施工，1913年秋完工。1913年9月起往谷仓装谷物，仔细地装载，使谷物均匀分布、10月当谷仓装了31822m3谷物时，发现1小时内垂直沉降达30.5cm。结构物向西倾斜，并在24小时间谷仓倾倒ˊ。谷仓西端下沉7.32m,东端上抬1.52m。1913年10月18日谷仓倾倒后，上部钢筋混凝土筒仓艰如盘石，仅有极少的表面裂缝。PfP>f建筑物荷载过大，使地发生整体滑动，建筑物失稳。实例2.香港宝城滑坡1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅--宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡６7人。山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗使其强度进一步大大降低，使得土体滑动力超过土的强度，于是山坡土体发生滑动。滑动面雨水建筑Gf实例3.比萨斜塔比萨斜塔是比萨大教堂的钟楼，塔八层，高53.3m。塔的砖石地基的直径为19.6m，最大深度5.5m。塔基向南倾斜，与地面成5.5°第七层在南面突出4.5m。比萨斜塔基础底面倾斜值，经计算为0.093，即9.3％,我国国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7－89中规定：高耸结构基础的倾斜，当建筑物高度Hg为：50m<Hg≤100m时，其允许值为0.005，即0.5％。比萨斜塔基础实际倾斜值已等于我国国家标准允许值的18倍。S地基产生的不均匀沉降造成的建筑物倾斜实例4.大地震中地基液化地震引起大面积砂土地基液化后产生很大的侧向变形和沉降，大量的建筑物倒塌或遭到严重损伤。

实例5．Teton坝

Teton坝位于美国Idaho州的Teton河上，是一座防洪、发电、旅游、灌溉等综合利用工程。大坝为土质肥心墙坝。最大坝高126.5m(至心墙齿槽底)，坝顶长945m。建于1972-75年，1976年6月失事。损失：直接8000万美元，起诉5500起，2.5亿美元，死14人，受灾2.5万人，60万亩土地，32公里铁路。渗透破坏12：30洪水扫过下游谷底，附近所有设施被彻底摧毁11：50左右，洞口扩大加速，泥水对坝基的冲蚀更加剧烈

1976年6月5日上午10:30左右，下游坝面有水渗出并带出泥土。11：00左右洞口不断扩大并向坝顶靠近，泥水流量增加地基处理对象及其特征地基处理的对象软弱地基（SoftFoundation）特殊土地基(SpecialGround)软土（softsoil）冲填土杂填土饱和松散粉细砂淤泥淤泥质土

湿陷性土红粘土膨胀土冻土岩渍土污染土等软弱地基由人类活动而任意堆填的建筑垃圾、工业废料和生活垃圾。组成物质杂乱，分布不均匀，结构松散。因而强度低、压缩性高和均匀性差。包括淤泥和淤泥质土。在静水或非常缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成。主要由细粒土组成，孔隙比大（大于1.0）、天然含水量高（接近或大于液限）、压缩性高（压缩系数>0.5MPa-1）和强度低。广泛分布在我国东南沿海及内地。例如天津、上海、杭州宁波、温州、厦门、广州等沿海地区，以及昆明、武汉等内地地区。软土（SoftSoil）冲填土（HydraulicFill）整治和疏浚江河航道时，用挖泥船通过泥浆泵将泥砂夹大量水分吹到江河两岸而形成的沉积土。又称吹填土。冲填土是否需要处理和采取何种方法处理，取决于冲填土的颗粒组成、土层厚度和排水条件。杂填土（MiscellaneousFill）饱和粉细砂（SaturatelooseSand）由于密实度小，容易在动力荷载下产生液化现象，并容易在东水压力作用下产生管涌和流沙现象。特殊土土地基基指土体体在一一定压压力下下受水水浸湿湿时产产生的的湿陷陷变形形量达达到一一定数数值的的土。。包括：：湿陷陷性黄黄土、、干旱旱和半半干旱旱地区区具有有崩解解性的的碎石石土和和砂土土。黄土在在我国国特别别发育育，广广泛分分布在在黑龙龙江、、吉林林、辽辽宁、、内蒙蒙、山山东、、河北北、河河南、、山西西、陕陕西、、甘肃肃、宁宁夏、、青海海、新新疆等等地。。指粘粒粒成分分主要要由亲亲水性性矿物物所组组成的的粘性性土。。具有吸吸水膨膨胀、、失水水收缩缩的特特性。。主要分分布在在广西西、云云南、、湖北北、河河南、、安徽徽、四四川、、河北北、山山东、、陕西西、江江苏、、广东东等地地。指石灰灰岩、、白云云岩等等碳酸酸类岩岩石在在亚热热带温温湿气气候条条件下下经风风华作作用所所形成成的褐褐红色色的粘粘性土土。由于下下卧岩岩面起起伏及及存在在，一一般容容易引引起不不均匀匀沉降降。主要分分布在在云南南、贵贵州、、广西西等地地。土的温温度等等于或或低于于摄氏氏零度度，含含有固固态水水。当自然然条件件改变变时，，产生生冻胀胀、融融陷等等不良良地质质现象象。季节冻冻土占占中国国领土土面积积一半半以上上，其其南界界西从从云南南章凤凤，向向东经经昆明明、贵贵阳，，绕四四川盆盆地北北缘，，到长长沙、、安庆庆、杭杭州一一带。。多年年冻土土分布布在东东北大大、小小兴安安岭，，西部部阿尔尔泰山山、天天山、、祁连连山及及青藏藏高原原等地地，总总面积积为全全国领领土面面积的的1/5强湿陷性性土（CollapsibleLoess）膨胀土土(ExpansiveSoil)红粘土土(RedClay)季节性性冻土土(FrozenSoil)地基处处理的的目的的1、改善善土的的抗剪剪特性性2、改善善压缩缩特性性3、改善善透水水特性性4、改善善动力力特性性5、改善善特殊殊土的的不良良地基基特性性1、改善善土的的抗剪剪特性性地基的的破坏坏属于于剪切切破坏坏！因此可可以通通过提提高地地基土土的抗抗剪强强度来来提高高地基基的强强度和和承载载力。。从而而防止止结构构倒塌塌、边边坡失失稳。。σ1σ3σ3σ12、改善善压缩缩特性性※减小建建筑物物的沉沉降和和不均均匀沉沉降；；减小小基坑坑开挖挖、隧隧道施施工引引起的的地面面沉降降；减减小降降水产产生的的固结结沉降降。颗粒水气※土的压缩缩机理土中的孔孔隙的减减少。由由于孔隙隙中含有有水和气气，压缩缩速度受受排水和和排气特特性的影影响。3、改善善透水水特性性※地下水水位下下基坑坑开挖挖的止止水；；砂土土液化化中的的排水水。颗粒水气※土的透透水性性能主主要受受孔隙隙大大小小（渗渗透性性）和和排水水距离离的的的影响响。可可以通通过减减小孔孔隙和和填充充孔隙隙的方方法来来减小小土的的渗透透性。。也可可以在在土中中植入入透水水性好好的介介质（（砂石石桩和和排水水板））来增增加其其渗透透特性性。4、改善善动力力特性性※松散粉粉细砂砂的液液化机机理在动力力荷载载作用用下，，松散散粉细细砂有有结构构变密密的趋趋势，，从而而导致致孔压压增长长，产产生液液化现现象。。因此此可以以通过过增加加密度度、减减小动动剪切切应力力和改改良排排水条条件三三方面面来处处理可可液化化地基基。5、改善善特殊殊土的的不良良地基基特性性※改善黄黄土的的湿陷陷性；；※改善膨膨胀土土的胀胀缩性性；※改善冻冻土的的冻胀胀和融融沉特特性。。地基处处理的的方法法置换1、换土土垫层层法2、挤淤淤置换换法3、褥垫垫法4、振冲冲置换换法5、沉管管碎石石桩法法6、强夯夯置换换法7、砂桩桩置换换法8、柱锤锤冲扩扩桩法法9、石灰灰桩法法10、EPS超轻质质料填填土法法(发泡聚聚苯乙乙烯)地基处处理的的方法法振密、、挤密密1、表层层原位位压实实法2、强夯夯法3、冲击击碾压压4、振冲冲密实实法5、挤密密砂桩桩法6、爆破破挤密密法7、土桩桩、灰灰土桩桩法300T••m强夯降水强强夯-高真空空击密密工法法（远远眺））降水强强夯-高真空空击密密工法法（近近景））施工之之前表层处处理-高真空空浅层处处理-高真空空深层处理1深层处理2在真空空管之之间进进行强强夯高真空空排水水与强强夯同同时进进行5．砂土土地基基双点点共振振振冲冲密实实法多边轮轮快速速夯实实法地基处处理的的方法法排水固固结1、加载载预压压法2、超载载预压压法3、砂井井法(普通砂砂井、、袋装装砂井井、塑塑料排水水带)4、真空空预压压法5、真空空预压压与堆堆载联联合法法6、降低低地下下水位位法7、电渗渗排水水法插板机机(振动锤锤+龙门架架)塑料排排水板板场区覆覆膜高真空空井点点强夯设备浦东国国际机机场高高真空空击密密法加加固地基处处理的的方法法灌入固固化物物1、深层层搅拌拌法(湿法与与干法法)2、高压压喷射射注浆浆法3、夯实实水泥泥土桩桩法4、渗入入性灌灌浆法法5、劈裂裂灌浆浆法6、挤密密灌浆浆法7、电动动化学学灌浆浆法SMW工法组组合构构件支支护结结构地基处处理的的方法法加筋1、加筋筋土法法2、锚固固法(土锚、、土钉钉、锚锚定板板)3、土工工合成成材料料4、树根根桩法法5、低强强度混混凝土土桩复复合桩桩基法法6、钢筋筋混凝凝土桩桩复合合桩基基法(GSI)(GSI)土工格格室（（geocell）和土工工网格格（geoweb）(GSI)杭州天天子岭岭垃圾圾填埋埋场（捷高高）封场后后可作作为牧牧场、、公园园、高高尔夫夫球场场等，，有效效利用用了土土地（捷高高）GCL封顶层层（捷捷高））SteepenSlopetoWallIncreaseSpace※Slope:Faceinclination<700※SolutiondrivenbymanyfactorsSlopevs.WallRoadwayApplicationsIllustratedCrossSectionPanelWallSystemFull-HeightPanelWallSystemModularBlockWallSystemI-25-FoundersMeadowsPkwy.CastleRock,CO地基处处理的的方法法冷热处处理1、冻结结法2、烧结结法地基处处理的的方法法改造工工程1、建筑筑物增增层改改造（（地上上、室室内和向向地下下的增增层改改造））；2、建筑筑物改改建、、扩建建（调调整、、改善房房屋使使用功功能，，扩大大使用面积积）；；3、建筑筑物加加固和和托换换工程程；4、建筑筑物移移位工工程（（平移移、转转动、升升降移移位、、综合合移位位）；；地基处处理的的方法法1、建筑筑物的的裂损损加固固处理理；2、氡气气治理理工程程；3、建筑筑物纠纠倾扶扶正及及防复复倾加加固工工程；；4、不均均匀下下沉引引起建建筑物物的挠挠曲、、扭曲曲变形形的病病害处处理工工程；；5、过量量沉降降建筑筑物的的控制制与处处理工工程；；6、火灾灾、水水灾后后建筑筑物的的检验验、鉴鉴定与与加固固处理理；7、建筑筑材料料质量量低劣劣的危危险房房屋抢抢救与与加固固工程程；8、地震震、风风灾损损坏后后建筑筑物抢抢救与与加固固工程程；9、泥石石流、、滑坡坡损坏坏的建建筑物物抢救救与加加固工工程；；10、地面面塌陷陷及地地面裂裂缝损损坏的的建筑筑物抢抢救与与加固固工程程；11、其他他灾害害损坏坏导致致的建建筑物物的抢抢救工工程病害处处理事故实实例CFG桩软基基处理理高填填方路路堤滑滑坡事故事事例搅拌桩桩软基基处理理高填填方路路堤滑滑塌地基处处理的的方法法既有建建筑地基基基础加加固方方法1、基础础加固固法2、基础础托换换法3、地基基加固固法4、组合合加固固法－－同时采用基基础加固固、基础托换或或地基加固等两种或或两种以上方法的组组合加固地基处理的的方法基础加固法法1、基础补强强注浆加固固法2、扩大基础础底面积法法3、加深基础础法地基处理的的方法基础托换法法1、锚杆静压桩桩法2、树根桩法3、坑式静压桩桩法4、桩式托换法法5、后压浆桩法法6、抬墙梁法7、沉井托换加加固法地基处理的的方法地基加固法法1、注浆加固固法2、高压喷射射注浆法3、水泥土搅搅拌法4、加筋水泥泥土桩锚法法5、双灰桩法法6、化学灌浆浆法地基处理的的方法纠偏方法1、锚杆静压压桩法2、基础加压压纠偏法3、基础减压压和加强上上部结构刚刚度法4、套筒法5、浸水与加加压矫正法法6、排(掏)土纠倾法7、预浸水法法8、灰土桩法法地基处理的的方法移位地基处理方方法的选择择考虑的因素素1、土的种类2、土的加固深深度3、上部结构构的要求4、能提供的材材料5、能提供的加加固机械设设备6、环境因素7、工期要求8、当地处理理方法的习习惯，施工工队伍素质质9、施工技术术条件和经经济指标比比较地基处理的的原则经济上合理理

地基处理方法技术上可靠靠施工上方便便节约能源保护环境地基处理的的设计地基条件1、地形及地质质成因2、地基的成层层状况3、软土层层层厚及范围围4、持力层的位位置及倾斜斜情况5、透水层的位位置及状况况6、地下水位和和孔隙水压压力的情况况7、地基土的物物理及力学学性质地基处理的的设计结构条件1、形式：荷载载面的刚度度及现状、、开挖型式式2、规模：荷载载的大小、、发布情况况、种类（动载或静静载）、荷荷载面的面面积及布置、开开挖深度及及宽度3、重要性及及目的4、稳定安全系系数5、沉降及变形形的容许值值地基处理的的设计环境影响1、振动、噪音音－强夯、、砂桩、挤挤密2、土方运输－－堆载预压压3、附加下沉沉－真空预预压、降水水预压、高高压喷射注浆4、污染－石灰灰桩、灌浆浆5、施工扰动－－竖向排水水体等地基处理的的设计施工条件1、用地条件2、工期3、工程用料料4、施工机械5、施工难易程程度6、施工管理质质量控制7、施工管理水水平8、工程造价复合地基特特性复合地基复合桩基天然地基桩基复合地基1、竖向加筋筋复合地基基、水平加加筋复合地基2、散体土类类桩、水泥泥土类桩、、混凝土类桩3、柔性桩、、半刚性桩桩、刚性桩桩4、刚性基础础下复合地地基、柔性性基础下复合地基基地基处理发发展现状1、理论落后后于实践2、设计人员员的素质3、施工质量量的控制4、施工机械械的自动化化程度与施施工工艺5、检测手段段与方法6、经济杆杠杠的作用地基处理发发展动向应用方面从解决一般般工程地基基加固向解解决各类超超软、深厚厚、深挖等等大型工程程地基加固固方向发展展，如在深深厚超软地地基上高速速公路、大大型油罐和和深基坑开开挖等地基处理发发展动向目的方面从以提高地地基承载力力与稳定性性为目的向向以解决基基础过大沉沉降和不均均匀沉降为为目的方向向发展，如如高速公路路的工后沉沉降、基坑坑开挖的侧侧向变形和和大型油罐罐的不均匀匀沉降等地基处理发发展动向加固技术方方面各类施工方方法不断以以现代新技技术新材料料充实和改改进施工工工艺，向实实用有效、、随土质和和加固要求求而定、可可控、可靠靠方向发展展，砂石垫垫层→加筋土垫层层，砂井→袋装砂井、、塑料排水水板，水泥泥土搅拌法法的质量监监控系统等等地基处理发发展动向设计理论方方面在大大量量工工程程实实践践基基础础上上，，修修订订了了地地基基处处理理的的设设计计规规范范和和设设计计手手册册：：中中华华人人民民共共和和国国行行业业标标准准《建筑筑地地基基处处理理技技术术规规范范》(JGJ79-91)(JGJ79-2002)；中华华人人民民共共和和国国行行业业标标准准《既有有建建筑筑地地基基基基础础加加固固技技术术规规范范》(JGJ123-2000)；中国国工工程程建建设设标标准准化化协协会会标标准准《建筑筑物物移移位位纠纠倾倾增增层层改改造造技技术术规规范范》地基基处处理理发发展展动动向向其它它方方面面大量量现现场场监监测测技技术术的的应应用用，，使使信信息息设设计计和和施施工工成成为为今今后后重重大大工工程程设设计计和和施施工工的的发发展展方方向向；；多多种种方方法法的的联联合合处处理理，，满满足足不不同同工工程程的的要要求求，，如如土土工工织织物物垫垫层层和和排排水水板板联联合合处处理理、、真真空空预预压压与与堆堆载载预预压压联联合合处处理理、、加加筋筋垫垫层层和和水水泥泥土土搅搅拌拌法法联联合合处处理理等等问题与研究究浅层处理法法1、土工织物物现场应变变测试问题题；2、土工织物物应力应变变关系特性性研究问题；3、土工织物物与垫层的的复合整体体的研究；4、垫层与下下卧层的双双层地基的的研究。问题与研究究排水固结法法1、竖向排水水体对地基基土的扰动动影响问题题；2、竖向排水水体的加筋筋作用和稳稳定性问题题；3、水平排水水垫层的设设置问题；；4、工后沉降降问题；5、沉降过程程的反分析析及后续沉沉降的预估估问题；问题与研究究砂石桩法1、施工工艺艺；2、桩体质量量的检测；；3、对桩周土土的扰动