第四章 地基处理(4.15)

第四章地基处理2016年4月11日§4.1概述浅基础：当承载力、沉降、液化、冻胀不满足设计要求(1)采用深基础、桩基础(2)处理地基土、改善土性一、地基处理的目的1提高土的强度:地基承载力2增加土的刚度:减少地基沉降量3改善地基土的水力特性

(1)防渗,堤坝,闸基,池(湿陷,膨胀性土)(2)排水:软基固结渗流,挡土墙排水

(3)渗透稳定性:长江大堤的管涌,流土.采用反滤

(4)抗冻性:实质是渗透性,减少毛细现象,加强排水4改善抗震性能:(1)液化:加密,围封;(2)震陷:干松砂和溶洞。哪些土需要处理？淤泥土与淤泥质土泥炭,泥炭质土填土,回填土松砂区域性土二、软土和特殊土地基2.1淤泥土与淤泥质土(1)定义淤泥土孔隙比e>1.5,>l(Il>1.0)淤泥质土孔隙比e=1.0~1.5,>l(Il>1.0)(2)土性*高含水量=40~90%甚至>100%*高压缩性a>0.5~3.0Mpa-1*高流变性:次固结量随时间增加*低强度Cu<30kPa*低渗透性10-6~10-8cm/s,固结过程长2.2泥炭,泥炭质土定义:泥炭e>1.5,>l(Il>1.0),有机含量30%泥炭质土e=1.0~1.5,>l(Il>1.0)有机含量10-30%土性*高含水量*高压缩性,

快,不均匀*高流变性*低强度Cu<30kPa*高渗透性2.3填土,回填土杂填土:建筑垃圾，填埋，不均匀，不稳定冲填土:细欠固结素填土：砾石，砂，粉土，粘性土2.4松砂Dr<0.33ore>0.85易液化，振陷2.5区域性土

湿陷性黄土：广泛分布，大孔隙，高结构强度膨胀土：蒙特石含量高

冻土：冻胀性三、地基处理方法分类4.2换土垫层法4.3夯实法4.4加密法4.5化学加固法原则：技术经济§4.2

换土垫层法1垫层法1.1材料(1)堆石,块石,毛石,抛石挤淤(2)砾,中粗砂,振动压实,防冻,防液化,加速固结(3)灰土,三合土(有一定胶结)灰土2:8,3:7,土-粉土,粉质粘土;三合土:灰土,灰渣及碎砖瓦(4)工业废渣:粉煤灰,矿渣(5)素土:Ip=10~17,湿陷性黄土换除,分层垫入,压实b回填土2垫层法的适用性(1)软粘土和淤泥(2)湿陷性黄土(3)填土,一般粘性土承载力低3垫层设计(确定断面的合理厚度与宽度)

人工持力层,因此要对软弱下卧层验算(1)持力层承载力pfa,确定材料及密度(2)深度设计一般要求>0.5m垫层的扩散和技术的要求

<3.0m工程量,经济性按承载力设计(与软弱下卧层相似)b回填土Z+CZf(z+d)Bb+2ztg+230cm

便于压实机械施工Bb+z侧向挤压(淤泥)=0~2.0b回填土B’=b+2ztgdz填zCZCDzbdbFbGFpztgbbpCDczCDz填gssgqss+=+=+=+-=2)(条形基础垫层法规范要点一土垫层的承载力特征值土垫层的实际承载力较高素土垫层fa≥200kPa，灰土垫层fa≥300kPa，为安全计，一般（经验取值）素土垫层fa≤180kPa(无试验资料时)灰土垫层fa≤250kPa(无试验资料时)垫层法规范要点二λc＝ρd／ρdmax

其中ρd—控制干密度

ρdmax—轻型击实试验测得土的最大干密度对于细粒土ρdmax＝ηds／（1+ωopds）（η：粘土0.95，粉质粘土0.96，粉土0.97）Z≤3mλc≥0.95Z＞3m超过3m部分λc≥0.97土（灰土）垫层的质量要求锤重落距>10kg,100cm1~2t,3~4m10t～40t,落距6～40

m§4.3夯实法Heavytamping适用范围：Sr＜60%的湿陷性黄土处理厚度：重夯法1～2m

强夯法3～6m(1)强夯机理:动态能量,波的传播和固结;(2)深层加密

M(KN),h(m),k=5~10.(3)适用于－砾、砂、非饱和粉土和粘性土降低压缩性，提高强度1碾压1.1振动平胎碾－砾石羊足碾－粘性土或粉土PneumatictiredrollerSheepsfootroller§4.4加密法平滑鼓型振动碾Vibrocompactionforsand振动平板碾－级配砂或者砂、砾和粘性土的混合土VibratingplateforhandoperationVibratingrollersproducehighcompactioninawell-gradedsandandinaclay,sandandgravelmixture1.2爆破振动引起液化，在爆炸和重力作用下振密到更稳定的结构适合于干净的松砂、粉砂

Dr=0.5~0.6.加密有时效性2深层挤密法2.1挤密法种类(1)预制桩：楔形桩,混凝土,木,1.5~4.0m,=5~12o,很少用了(2)沉管挤密桩

(a)沉管:封口或者活瓣,打入,加料,拔出.振动,锤击

(b)材料：土桩(原状土粉,粉质粘土再夯入);灰土桩,砂石桩;夯实水泥土桩，二灰桩(加粉煤灰)，柱锤冲扩法

(c)适用于填土,松砂,湿陷性黄土,一般粘性土Sr<60%.砂桩3振冲桩(起源于德国,我国于70年代引入)(1)设备,振冲器d=270~420mm,l=2~3m,G=8~20KN(2)原理:振动偏心轮旋转,振动加密,使颗粒移动冲:高压水从中间穿过,土颗粒振浮液化固结(3)填料粗颗粒(粘细粒少);级配好;最大颗粒<50mm0~10最好10~2020~3030~50差>50不宜(4)适用于松砂,素填土,杂填土和一般粘性土,不适用于淤泥和淤泥质土振冲器深层挤密法小节施工方法：沉管，振冲等材料：砂石桩、夯实水泥土桩，灰土挤密桩，土桩，柱锤冲扩桩由这些挤密方法形成的桩与原地基土一起构成复合地基挤密法规范要点1、在处理深度内，分层取样测定挤密土及孔内填料的湿陷性及压缩性；2、在现场进行静载荷试验或其他原位测试。挤密桩的适用范围灰土挤密桩法和土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，可处理地基的深度为5～15m。当以消除地基土的湿陷性为主要目的时，宜选用土挤密桩法。当以提高地基土的承载力或增强其水稳性为主要目的时，宜选用灰土挤密桩法。当地基土的含水量大于24%、饱和度大于65%时，不宜选用灰土挤密桩法或土挤密桩法。采用土桩或灰土桩处理后形成的复合地基的承载力标准值：土桩挤密：不应大于处理前的1.4倍且不大于180kPa灰土桩挤密：不应大于处理前的2倍且不大于250kPa梅花形td正方形td4预压固结法预压原理，原位自重应力cz，建筑物附加应力z,预加压力t=(1.2~1.5)z

变形te2epze1cz强度适用于饱和软粘土（1）淤泥及淤泥质土（2）冲填土（3）填海（湖）造田。超固结土正常固结具体应用：（1）利用施加预压荷载，使地基土排水固结强度增长来提高地基的承载力和稳定性；（2）利用加载预压，卸去荷载，再建造建筑物，以减少过大沉降或工后沉降。基本条件：（1）足够的预压荷载；（2）良好的排水固结条件和充分的排水固结时间

预压方法（1）堆载预压（2）降水预压增加有效应力（3）真空预压密封层基坑降水预固结设计坑底坑底降水深度D坑底降水线板桩’z降水预压z’-u真空预压排水砂垫层袋装砂井(或塑料排水带)出膜口加密法小节浅层：碾压深层：爆破、强夯预制混凝土桩，沉管，振冲等预压固结由深层挤密形成桩体与地基土构成复合地基§4.5

化学加固将化学浆液（水泥浆、水玻璃等）注入或掺入土层来加固地基

有多种方法，常用有如下几类：

一.灌浆法 二.高压旋喷注浆法 三.深度搅拌法第一种是注入土体孔隙,后二种是掺入土中.1.水泥或粘土水泥灌浆一、灌浆法方法：成孔后注浆，或将注浆管击入土层注浆，工艺有多种，不详述.

只能注入粗粒土层或基岩裂缝，主要作用是形成防渗帷幕（因粗粒土承载力一般不低）。用高压劈裂灌浆，可加固软土层（细粒）。可灌条件： Dp/d=2~3（略大于1不行，会有群粒阻塞）Dp

—孔隙直径，d—浆料直径又由统计：

Dp=ee

D

D—粒径；ee—

有效孔隙比，对砂砾约为0.2

另外要有好的流动性，还不能很快沉淀析水，水泥浆还有初凝时间（2～4小时）取D15、d85，有可灌比：2.其它化学材料灌浆

有多种，好的浆液：

1）可灌性高；2）可控制凝固时间；

3）强度高；4）耐久性；5）无毒、无污染多用硅酸盐类（水玻璃），价格低，渗入性较好，无毒10%~15%的硅酸钠+2.5%氯化钠单液法胶结慢，扩散范围大，但一般强度低单液硅化法碱液加固法单液法：只灌注氢氧化钠双液法：氢氧化钠溶液与氯化钙溶液轮番灌注加固二、高压旋喷注浆法高压喷射，破坏土体，使浆土混合。三种方法：单管法：仅喷浆、旋转、提升；桩径0.5～0.8m2）双管法：同心管，外气内浆；桩径1～2m3）三管法：气、水、浆；桩径更大施工顺序：桩复合地基计算：大体同前三、深层搅拌法用水泥浆，亦可用石灰粉末（>12%后效果不再增大）。用于饱和粘土。§4.5

托换、纠偏简介托换：既有建筑，当原设计不当或要加层、或其他原因，对其地基进行处理或对其基础进行加固。由托换定义知，“纠偏”属于托换，所以题目应仅称托换。托换分类：补救性托换：地基、基础出现问题后的处理2)预防性托换：拟建地下工程（地下隧道、基坑）会影响既有建筑时，对后者采取的地基基础加固措施3)维持性托换：事先在建筑基础上设置预顶 升设备，以在事后出现较大差异沉 降时进行处理早期应用实例：

英国Winchester大教堂，建成后持续沉降了900年，因持力层软（泥炭、粉土）。本世纪初，潜水工在水下挖除软土，用混凝土包填实来托换。至今在教堂里有关于托换的纪念碑。目前托换工程很多，因地下工程多，扩建加层工程在增多。难度大，要求既懂结构，又懂岩土，清楚概念原理。要注意监测。托换方法简介：基础加宽托换：坑式托换：基础旁挖坑，再挖至基础下（仅一小段，例如1m，要跳槽挖），之后浇混凝土到距基底80mm左右，养护一天，将空隙用1:1水泥砂浆塞实。桩式托换：条基下分小段挖开做桩，筏板开洞后做桩，做桩方法有多种，