地基处理施工方法分类介绍及工程实例

地基处理施工方法分类介绍及工程实例§5.1概述

土木工程建设中，当天然地基不能满足建（构）筑物对地基强度或变形或稳定性的要求时，需对天然地基进行加固改良，形成人工地基，以满足建（构）筑物对地基的要求，保证其安全与正常使用。这种地基加固改良称为地基处理。概述2.地基常需解决的问题压缩及不均匀沉降问题。强度及稳定性问题。渗流和渗透稳定问题。动力荷载引起的液化、震陷等灾害问题。区域性特殊土的不良特性问题。概述地基薄弱违规加盖

，郑州七层楼房坍塌

。概述3.地基处理的目的（1）改善地基的剪切性能、提高地基承载力及其稳定性。（2）改善地基的变形性质、减少其沉降及不均匀沉降变形量。（3）改善地基的渗透性、加强其渗透稳定性。（4）改善地基的动力特性、提高其抗震性能。（5）改善地基的不良特性、满足其工程的需要。概述4.地基处理的对象

1）淤泥土与淤泥质土---简称软土淤泥:孔隙比e>1.5,w>wl(Il>1.0)淤泥质土:孔隙比e=1.0~1.5,w>wl(Il

>1.0)工程特性*高含水量w=40~90%*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，φ

≈0

*低渗透性k=10-6~10-8cm/s，固结过程长*高结构性St

>4

泥炭,泥炭质土：有机含量>25%

2）填土概述

杂填土：人类活动所形成的无规则堆积物。如建筑垃圾、工业废料及生活垃圾等。主要特性：强度低，压缩性高，不均匀，不稳定。

冲填土：利用水力将泥砂冲填到岸边形成的沉积土。主要特性：含粘粒多的细、呈流动状态，低强度、高压缩且欠固结；以粉土或粉细砂为主的，则容易产生液化。概述

3）粉细砂、粉土和粉质土：易震陷、液化4）砂土、砂砾石等：透水性大、抗渗、防止管

涌和流土5）其他类土：

湿陷性黄土：湿陷性

膨胀土：胀缩性

红粘土：特殊结构性

岩溶、土洞：塌陷概述5.地基处理方法的分类按处理深度可分为浅层处理和深层处理；按时间可分为临时处理和永久处理；按处理土性对象可分为砂性土处理和粘性土处理；

按地基处理作用机理可分为置换、夯实、挤密、排水、

胶结、加筋等处理方法。作用机理振动挤密法换填法碾压与夯实换土垫层法褥垫法振冲挤密灰土挤密重锤夯实机械碾压振动压实强夯堆载预压砂井（塑料排水板）预压真空预压概述按作用机理排水固结法井点降水沉桩挤密爆破挤密其他方法法置换及拌拌入灌浆托换振冲置换换冲抓置换换深层搅拌拌石灰桩土工合成成材料锚杆（索索）树根桩概述按作用机机理加筋法加筋土冻结纠偏高压喷射射注浆概述6.地基处理理方法选选用原则则技术先进进、经济济合理、、安全适适用、确确保质量量地基处理理方法很很多，没没有一种种方法是是万能的的。对每每一具体体工程均均应进行行具体细细致分析析，从地地基条件件、处理理要求（（处理后后地基应应达到的的各项指指标、处处理的范范围、工工程进度度等）、、工程费费用以及及材料、、机具来来源等各各方面进进行综合合考虑，，以确定定合适的的地基处处理方法法。概述7.地基处理理方法的的选择步步骤（1）根据上上部结构构及建筑筑场地条条件和环环境，初步选定定几种可可供供考虑的的处理方方案；（2）对初初步选选定的的各种种地基基处理理方案案进行行综合合分析析，进进行技技术术经济济分析析和对对比，，确定最最佳的的地基基处理理方案案；（3）对已确确定的的地基基处理理方案案，在有有代表表性的的场地地上进进行相应的的现场试试验或或试验验性施施工及及必要要的测测试，以期期达到最佳佳处理理效果果。§5.2垫层法法当软弱弱土地地基的的承载载力和和变形形满足足不了了设计计要求求，可可将基基础底底面下下一定定范围围内的的软弱弱土层层部分分或全全部挖挖除，，然后后分层层换填填强度度较大大的砂砂（碎碎石、、素土土、灰灰土、、炉渣渣、粉粉煤灰灰）或或其他他性能能稳定定、无无侵蚀蚀性的的材料料，并并压实实至要要求的的密实实度为为止，，这种种地基基处理理方法法称为为换土土垫层层法，，简称称垫层法。定义深厚软土深厚软土软土地基沉降太大、强强度不足垫层法地基处处理过程示意垫层法垫层的类型按垫层材料分砂垫层砂卵石垫层碎石垫层素土垫层灰土垫层粉煤灰垫层矿渣垫层适用范围：软弱地基的浅层处处理。垫层法垫层的主要作用不同材料的垫层,其作用也各不相同同。1）提高持力层的承载载力：高强度材料置换换软弱土，强度提提高；2）减少地基的沉降量量：基础下浅层土的的压缩占基础总沉沉降的比例较大，低压缩性性材料置换高压缩缩性土，减少沉降降；3）加速软土的排水固固结：透水性大且性能能稳定材料做垫层层，可加速软土的排水固固结，提高地基强强度；4）防止地基土的冻胀胀：采用粗粒土使土土中水分不能迁移移；5）消除黄土、膨胀土土的湿陷性、胀缩缩性。回填土垫层法垫层的设计设计的基本要求既要求有足够的厚度置换可能剪切破坏坏的软弱土层，并并使通过垫层扩散散到软土层的附加加应力，满足软土土层强度和变形的的要求；又要求有有足够的宽度以防止垫层向两两侧挤出。设计的主要内容容确定其断面的合合理厚度和宽度。b′dz垫层法砂垫层设计的步步骤1)垫层厚度的确定定要求:作用在垫层底面面处土的自重应应力σcz与附加应力σz之和不大于垫层层底面下土的承承载力。软弱下卧土层经经深度修正的承承载力特征值cdp0回填土dzCZzbZp0回填土b′=b+2ztandzCZzcdbZ垫层法z的简化计算压力扩散角法条形基础矩形基础σcd=γmd垫层法试算法确定垫层层厚度（1）初定z为1~2m；（2）计算垫层底面面处的σcz和σz；（3）按式σcz+σz≤faz验算；若若不满满足要求则重新新取值，直到满足要求为为止。注意:垫层厚度的确定定仅考虑了应力力扩散的作用，，忽略了垫层的的约束作用和排水固结对地基承载力提提高的影响，所所以实际的承载载力比考虑深度度修正后的天然然地基承载力大大。对重要工程程，建议通过现现场载荷试验来来确定。垫层厚度不不宜>3m，垫层也不不宜<0.5m。垫层法2)垫层宽度的的确定要求:（1）满足应力力扩散的要要求；（2）防止垫层层侧向挤出出。宽度计算按地区经验验或压力扩扩散角法回填土b′≥b+2ztandzzb垫层底宽：：垫层顶宽：：按开挖坡度度确定例：某砖砖混结构构办公楼楼，承重重墙下为为条条形基础础，宽度度1.2m，埋深1.0m，承重墙墙传至基基顶的荷荷载Fk=180kN/m。地表为为厚1.5m的杂填土土，γ=17.0kN/m3，下面面为深深厚的淤淤泥质土土，天然然重度度γ=18.0kN/m3，其承载载力特征征值值fak=72kPa。采用换换土垫层层法法加固地地基，试试设计该该垫层。。垫层法d~~~~杂填土淤泥质土土垫层法地基变形形验算采用换填填法对地地基进行行处理后后，由于于垫层下下软弱土土层的变变形，建建筑物地地基往往往仍将产产生一定定的沉降降量及差差异沉降降量。因因此，在在垫层的的厚度和和宽度确确定后，，对于重重要的建建筑物或或垫层下下存在软软弱下卧卧层的建建筑物，，还应进进行地基基的变形形计算。。换填后地地基沉降降垫层的压压缩垫层下软软土的变变形可忽略不不计按常规法法计算垫层法垫层材料料的选择择（1）砂石：：宜选用碎碎石、卵卵石、角角砾、圆圆砾、砾砾砂、粗粗砂、中中砂或或石屑（粒径<2mm的部分不不应超过过总重的的45％）,应级配良良好，不不含植物物残体、、垃圾等等杂质。。当使用用粉细砂砂时，，应掺入入不少于于总重30％的碎石石或卵石石。砂石石的最大大粒径径不宜大大于50mm。（2）粉质质粘土：：土料中中有机质质含量不不得超过过5％，当含含有碎石石时时，粒径径不宜大大于50mm。（3）其他材材料：如如灰土、、粉煤煤灰、矿矿渣等等。注意：砂垫层不不宜用于于处理湿湿陷陷性黄土土地基垫层法垫层施工工要点（1）关键是如如何将填填土加密密到设计计要求的的密实度度。加密方法法可可采用用机械碾碾压法、、重锤夯夯实法和和平板振振动法。。应根据据不不同的的换填材材料选择择施工机机械。（2）分层铺填厚度度、每层压实实遍数等宜通通过试验确定定。一般情情况下，垫垫层的分层铺铺填厚度可取取200～300mm。（3）基坑开挖时应应避免坑底土层层受扰动。（4）作好基坑的排水工作，必要时时应采取降低低地下水位的的措施施。采采用振实时，，应保证水源源补给与排排水畅通，水水面宜保保持持与砂面齐平平。褥垫法褥垫简介褥垫是在基础础底面下一定定深度范围内内，将局部压压缩性低的岩岩石凿去，换换填压缩性较较大的材料，，然后分层夯夯实形成垫层层作为基础的的部分持力层层，使基础变变形协调的地地基处理方法法。换土垫层法---以硬换软，主主要提高强度度，降低沉降降；褥垫法---以软换硬，主主要是调整地地基的相对变变形。褥垫法褥垫岩层土层褥垫的设计与与构造褥垫厚度的确确定：1）确定要求褥褥垫的沉降量量：s2=s1-[Δs]≤s12）确定褥垫垫的厚度：：或褥垫材料的的压缩性比比被换填的的地基大大要求设计关键是是确定其厚度度褥垫顶底面面的平均附附加应力褥垫材料试试样的高度度在p~s曲线上褥垫所受压力的变变形量褥垫材料的的压缩模量量垫层法工程实例褥垫法褥垫材料的的选择褥垫材料一一般采用炉炉渣、中粗粗砂、土夹夹石或粘性性土等。其其中炉渣调调整沉降的的幅度较大大，夯实密密度较为稳稳定，也不不受水的影影响；中粗粗砂虽性能能稳定亦不不受水的影影响，但因因其压缩性性低调整沉沉降的幅度度不大；土土夹石调整整沉降比较较灵活，但但水对其有有一定影响响；粘性土土虽调整沉降的的灵活性大大，但水的的影响也比比较大。注意：防止止水泥、石石灰等胶结结材料混入，，使褥垫失失去作用§5.3排水固结法法在建筑物建建造以前，，对天然地地基或已设设置各种排排水体的地地基施加预预压荷载，，使土体中中的孔隙水水排出，地地基逐渐固固结沉降，，同时强度度逐步提高高的方法。。定义排水固结法法设土的天然固结结压力为σ0′,孔隙比e0，相应于e~σ′坐标上的a点，当压力增加加Δσ′，固结稳定到c点，孔隙比减少少Δe，曲线abc称为压缩曲线；；此时τ与σ′成正比由a→c，故土体固结时时，一方面e减小产生压缩，，一方面τ提高。如卸除压压力Δσ′,则土体回弹，cef为回弹曲线；从从f再加压Δσ′,土体再压缩沿虚虚线变化到c′,相应的τ也增大到c′,而孔隙比减少为为Δe′。原理饱和粘性土地基基的固结是加压压和排水两种作作用效应的结果果。排水固结法条件排水系统排水固结法加压系统作用主要是改变变地基原有的排排水边界条件，，增加孔隙水排排出的途径，缩缩短排水距离。。作用主要是使地地基土的固结压压力增加而产生生固结，达到提提高强度，减少少沉降的目的。。充分条件必要条件排水系统加压系统竖向排水体系堆载法真空法降水法联合法排水固结水平排水体系电渗法排水固结法普通砂井塑料排水板袋装砂井砂垫层土工合成材料排水固结法土层的排水效果果与其排水边界界条件有关，当当饱和土厚度不不大时，土中孔孔隙水向上下透透水层（水平排排水层）排出使使土体固结，称称为竖向排水固固结；为加速土土的固结，最有有效的办法是增增加排水途径，，缩短排水距离离，即设置竖向向排水体系（砂砂井、塑料排水水板等）。粘性土固结所需需时间与排水距距离的平方成正正比排水固结法砂井砂井的作用在地基中增加排排水通道，缩短短渗流途径，加加速地基的固结结。井径与间距的关关系缩短砂井间距比比增大砂井直径径对加速固结的的效果好。细而密塑料排水水带施工工实况一一塑料排水水带施工工实况二二袋装砂井井施工实实况一袋装砂井井施工实实况二砂垫层施施工实况况排水固结结法排水固结结法预压方法法（1）堆载预预压（2）降水预预压增增加有有效应力力（3）真空预预压密密封层层排水固结结法’-u排水固结结法真空预压压法利用大气气压力作作为预压压荷载，，即在需需加固地地基表面面铺设一一层透水水砂垫层层，然后后设置竖竖系向排排水管道道，再用用不透气气封闭膜膜使其与与大气隔隔绝，通通过垫层层内埋设设的吸水水管进行行抽气，，使其形形成真空空的负压压界面，，逐渐吸吸出土中中孔隙水水，从而而达到预预压效果果。排水固结结法砂垫层堆载真空泵封闭膜水平排水水管水箱塑料排水水板砂垫层铺铺筑塑料排水水板施工工布置抽真真空主滤滤管铺设密封封膜回填密封封沟并压压实抽真空系系统安装装基坑降水水预固结结设计坑底底坑底降水水深度D坑底降水水线板桩排水固结结法’z降水预压压z排水固结结法排水固结结法可解解决以下下两个问问题（1）沉降问题题。使地基基的沉降降在加载载预压期期间大部部分或基基本完成成，使建建筑物在在使用期期间不致致产生不不利的沉沉降和沉沉降差。。（2）稳定问题题。加速地地基土的的抗剪强强度的增增长，从从而提高高地基的的承载力力和稳定定性。排水固结结法适用用于处理理淤泥质质土、淤淤泥和冲冲填土等等饱和粘粘性土地地基。排水固结结法应用用复合地基基5.4深层水泥泥搅拌法法5.5高压喷射射注浆法法5.65.7部分复合地基基理论一、复合合地基的的概念复合地基基是由基体（天然地地基土体体）和增强体（桩体或或带形体体）两部部分组成成，共同同承受上上部结构构荷载并并协调变变形的人人工地基基。夯扩载体体CFG桩施工设设备及结结果二、复合合地基有两个基基本特点点：（1）复合地基基是由两种刚刚度（或或模量））不同的的材料（（增强体体和基体体）两部部分组成成，是非均质质和各向向异性的的；（2）复合地基基在荷载载作用下下，基体和增增强体共共同承担担荷载并并协调变变形。区别于桩桩基础。。区别于均均质地基基三、复合合地基的的分类按成桩材材料分类类1）散体材材料桩：：如砂桩桩、碎石石桩、矿矿渣桩等等；2）水泥土土类桩：：水泥搅搅拌桩、、高压旋旋喷桩等等；3）混凝土土类桩：：水泥粉煤煤灰碎石石桩CFG、树根桩桩、锚杆杆静压桩桩。按成桩后桩体的的刚度（（或强度度）分类类1）柔性桩桩：散体体材料类类桩；2）半刚性性桩：水水泥土类类桩；3）刚性桩桩：混凝凝土类桩桩。3.按增强体的方向分类类1）竖向增强强体复合地地基：由不同材料料形成不同同强度桩体体的复合地地基。2）横向增强强体复合地地基：由土工合成成材料、金金属材料格格栅等形成成的复合地地基。四、复合地地基作用机机理（1）桩体作用。。（2）排水固结作作用。（3）挤密作用。。（4）加筋作用。复合地基的基本本概念1.面积置换率m正方形布桩等边三角形布桩桩一根桩体的横截截面积一根桩体的加固固面积2.桩土应力比n基础刚性时，桩桩与桩间土沉降降一致，但模量量不一致，因此此荷载向桩体集集中，桩体所受受压力pp大于基底平均压压力p，桩间土的压力力ps小于p。柔性桩（散体材材料桩），n=2~4如：振冲碎石桩桩半刚性桩，n=3~12如：水泥土桩，，旋喷桩复合地基5.4深层水泥搅拌法法5.5高压喷射注浆法法5.65.7部分§5.4深层水泥搅拌法法水泥搅拌桩法是以水泥作为固固化剂，通过特特制的深层搅拌拌机械，将固化化剂（浆液或粉粉体）和地基土土强制搅拌，由由固化剂与软土土间所产生的一一系列物理和化化学反应，使软软土硬结成具有有整体性、水稳稳定性和一定强强度的桩体的地地基处理方法。(CDM法）水泥搅拌桩法水泥浆搅拌法---深层水泥搅拌法法粉体喷射搅拌法法---干喷法深层搅拌的工艺艺流程图深层水泥搅拌法法水泥搅拌机深层水泥搅拌法法三轴水泥搅拌机机深层水泥搅拌法法加固的机理(1)水泥的水解和水水化反应。(2)离子交换和团粒粒化作用。(3)硬凝反应。深层水泥搅拌法法深层水泥搅拌法法特点1）在地基加固中无无振动、无噪音音、对环境无污污染；2）搅拌时对软土无无侧向挤压，对对邻近建筑物影影响很小；3）固化剂与原地基基软土就地搅拌拌，最大限度地地利用了原土；4）土体加固后重度度基本不变，其其下软弱层不致致产生附加沉降降；5）可根据上部结构构需要，灵活采采用多种加固形形状；6）可有效提高地基基强度；7）施工机具较简简单，工期较较短，造价低低廉。深层水泥搅拌拌法深层水泥搅拌拌法应用水泥土桩的计计算复合地基承载载力特征值P225§5.5高压喷射注浆浆法高压喷射注浆浆法又称旋喷喷法，它是利利用钻机把带带有喷嘴的注注浆管钻进至至土层的预定定位置后,高压脉冲泵（（工作压力在在20MPa以上），将水水和浆液通过过钻杆下端的的喷射装置形形成高压射流流喷射出来,冲击破坏土体体,同时钻杆以一一定速度渐渐渐向上提升,使浆液与土粒粒强制搅拌混混合,浆液凝固后在在土中形成水水泥土加固体体的地基处理理方法。旋喷法喷射注浆施工工顺序a-开始钻进b-钻进结束c-高压旋喷开始始d-喷嘴边旋转边边提升e-悬喷结束高压旋喷注浆浆四种方法单管旋喷注浆浆(浆液)二重管旋喷注注浆(浆液+气体)三重管旋喷注注浆(水+气体+浆液)旋喷法旋喷法高压喷射注浆三种型式1.旋转喷射注浆浆；旋喷法2.定向喷射注浆浆；定喷法3.摇摆喷射注浆浆；摆喷法高压旋喷桩施施工现场主要应用于提高地基承载载力减小沉降变形形已有建筑地基基补强基础托换及扶扶正纠偏土层旋喷锚杆杆支挡与防渗固化流砂防止止砂土液化……旋喷法旋喷法应用(1)复合地基承载载力：计算公公式同水泥土土桩.5.5.2喷射注浆的应应用设计1.应用形成桩体加固地基形成防渗帷幕提高地基抗渗渗性。2.设计（2）复合地基的沉降降：确定复合压缩缩模量。§5.6强夯法强夯法是法国人人L.梅纳（Menard，1969）首创的一种地地基加固方法，，又称动力固结结法。它是用起起重机械将10～40吨的重锤从8～30m的高处落下，反反复多次夯击地地面，对地基进进行强力夯实。。加固效果经强夯后地基的的承载力可提高高2～5倍，压缩性可降降低200％～500％，影响深度10m以上。强夯法强夯法波土中能（1）使土孔隙压密密，土体局部液化；（2）夯点周围产生生大量裂缝，良好排水通道；；（3）各种颗粒粒成分在结结构上重新排列。。转化传入强夯机理强大的夯击击能在地基基中产生强强烈的击波波和动应力力对土体作作用的结果果。强夯法强夯法强夯置换换法利用夯击击时的冲冲击力，，强行将将砂、碎碎石等挤挤填到饱饱和软土土层中，，置换原原饱和软软土，形形成“砂砂石桩柱柱”或密密实砂、、石层。。与此同同时，其其下软土土在动力力作用下下排水固固结，从从而提高高地基的的承载力力，减少少沉降。。置换方式式桩式置换换---利用强夯夯夯成的的夯坑作作为桩孔孔，向坑坑内内不断填填充散体体材料并并夯实形形成桩体，与与周围土土体组成成复合地地基；整式置换换---通过强夯夯的冲击击能用块块石或石石渣强行将淤泥泥或淤泥泥质土挤挤开，形形成压缩缩性性低、承承载力高高的垫层层。落锤~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~填料填料~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~落锤饱和软软土强夯法法强夯法法浙江玉玉环坎坎门渔渔港小小区位位于浙浙江玉玉环县县坎门门镇城城区西西南方方向，，原系系渔船船避风风港址址，占占地17万平方方米，，它两两面环环山，，一面面毗邻邻陆地地，另另一面面朝向向东海海，由由于人人多地地少，，加之之该避避风港港面积积以不不适应应形势势的需需要，，决定定“移移山填填海””，计计划将将此避避风港港回填填后，，建造造100多栋5~6层砌体体结构构住宅宅，建建筑总总面积积约28万平方方米。。由于于避风风港受受潮汐汐影响响，高高潮时时水深深到3~4米，落落潮时时可见见港底底，底底为海海涂，，人在在其上上行走走也将将淹没没，回回填厚厚度约约5~7米。。因此此，如如何选选择适适合可可靠的的地基基处理理方案案非常常重要要。工程实实例a.桩基：：地基表表层有有厚约约7米的极极软海海涂淤淤泥，，行不不通。。b.排水固固结和和回填填：至少需需要2~3年的时时间才才能完完成回回填工工作，，排水水固结结的处处理费费用可可能需需要1700万元以以上，，不经经济。。c.挖填：：挖方量量将达达到119万立方方米，，同时时要对对两边边海堤堤进行行加固固，不不仅技技术难难题大大，工工期长长，而而且工工程造造价也也很大大。d.抛石挤挤淤强强夯：将山体体爆破破后的的天然然石块块不做做任何何加工工就填填入海海涂，，利用用石块块的自自重排排开淤淤泥，，被排排开的的淤泥泥从海海堤闸闸门排排入大大海。。然后后采用用强夯夯法加加固地地基，，此方方案经经济可可行。。地基处处理方方案的的比较较和选选择抛石挤挤淤强强夯施施工抛石挤挤淤后后强夯夯施工工建成后的住宅§5.7振冲法振冲法是指采用振动器强强烈振动和压力水水冲贯入到土层深深处，使松砂地基基加密，或在软弱弱土层中振冲成孔孔，填入碎石等无无粘性粗粒材料并并振密形成碎石桩桩体，并和原地基基土组成复合地基基的地基处理方法法。振动水冲法振冲加密---松散砂类土振冲置换---软弱粘性土设备：振冲器d=270~420mm,l=2~3m,G=8~20kN原理:振: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振冲挤密和振冲置置换砂土地基---利用振冲器冲切下下沉使砂土挤密，形成振冲挤密砂砂桩粘性土土地基基---利用振振冲器器振冲冲成孔孔，置换碎石并并振密形成振振冲碎碎石桩桩。适用范范围振冲碎碎石桩桩法适适用于于处