地基处理及桩基新技术课件

地基处理及桩基新技术地基处理及桩基新技术地基处理及桩基新技术地基处理的概念：若天然地基很软弱，不能满足地基强度和变形等要求，则必须事先经过人工处理后再建造基础，这种地基加固称为地基处理。地基处理基本概念2地基处理及桩基新技术地基处理及桩基新技术地基处理及桩基新技术1地基处理的概念：若天然地基很软弱，不能满足地基强度和变形等要求，则必须事先经过人工处理后再建造基础，这种地基加固称为地基处理。（把软土换掉）换填法（把软土加固）复合桩体法地基处理基本概念2地基处理的概念：若天然地基很软弱，不能满足地基强度和变形等要地基不良引发的工程事故地面沉降引起的房屋开裂加拿大特兰斯康纳谷仓的地基破坏情况3地基不良引发的工程事故地面沉降引起的房屋开裂加拿大特兰斯康纳地基不良引发的工程事故比萨斜塔因流砂引起的上海地铁工地地面沉降4地基不良引发的工程事故比萨斜塔因流砂引起的上海地铁工地地面沉地基处理的目的1、提高地基的抗剪切强度2、降低地基的压缩性3、改善地基的动力特性4、改善地基的透水特性5、特殊土地基安定性要求5地基处理的目的1、提高地基的抗剪切强度5地基处理的对象1、软粘土2、填土：（1）杂填土-人类活动形成（2）冲填土-水力冲填泥沙形成3、特殊土：湿陷性黄土：湿陷性膨胀土：胀缩性盐渍土：盐胀性冻土：冻胀性泥炭土：有机质含量高饱和粉细砂：易液化、震陷4、其他6地基处理的对象1、软粘土6地基处理方法1、换土垫层法－用好土置换软土或填土7地基处理方法1、换土垫层法－用好土置换软土或填土7地基处理方法2、碾压与夯实法－减小土的孔隙比冲压机强夯法8地基处理方法2、碾压与夯实法－减小土的孔隙比冲压机强夯法8地基处理方法3、排水固结法－加速土体固结，缩短固结时间真空堆载联合预压剖面示意图9地基处理方法3、排水固结法－加速土体固结，缩短固结时间真空堆三、地基处理方法4、灌浆法－充填土体孔隙10三、地基处理方法4、灌浆法－充填土体孔隙10地基处理方法5、灌填成桩法－挤密土体，设置竖向增强体振动挤密砂桩11地基处理方法5、灌填成桩法－挤密土体，设置竖向增强体振动挤密地基处理方法6、深层拌和法－利用水泥与土体强制拌和水泥土搅拌桩12地基处理方法6、深层拌和法－利用水泥与土体强制拌和水泥土搅拌地基处理方法7、加筋法－增设土体增强体土钉墙13地基处理方法7、加筋法－增设土体增强体土钉墙13三、地基处理方法8、锚固法－用岩石连接14三、地基处理方法8、锚固法－用岩石连接14地基处理方法9、托换法－转移荷载或者减小基底压力托换桩工作导坑锚杆静压桩工作示意图15地基处理方法9、托换法－转移荷载或者减小基底压力托换桩工作导1.1真空预压法加固软土地基技术1.1.1概述分类：排水固结法适用范围：大面积地基处理1.1.2基本原理1、真空预压基本原理：总应力不变，孔隙水压力降低，有效应力增加。理论上真空设备只能够降低一个大气压，工程上的等效荷载理论极限值为100kpa，现在的工艺水平能够达到80~95kpa.161.1真空预压法加固软土地基技术1.1.1概述理论上真空设备1.1真空预压法加固软土地基技术2、真空联合堆载预压法基本原理真空预压压力不足或联合使用。堆载在地基产生的附加应力和真空预压时降低的孔隙水压力，均转化为新增的有效应力。此方法总应力发生变化。1.1.3真空预压法设计设计参数选取、排水系统设计、抽气系统设计、验证满足设计荷载所需的强度、固结时间、工后沉降等。171.1真空预压法加固软土地基技术2、真空联合堆载预压法基本原1.1真空预压法加固软土地基技术1.1.4施工技术1、施工设备：抽真空装置、吸水管、密封膜、出膜装置、粘土帷幕墙的施工机械。2、施工工序及流程：平整场地→铺设砂垫层→打设排水板→开挖密封沟→布设吸水管→铺设密封膜→安装真空泵→抽真空→停泵卸载。1.1.5技术特点加载快、固结快、变形均匀沉降量大、抗剪强度增长快，周边环境影响小。181.1真空预压法加固软土地基技术1.1.4施工技术181.1真空预压法加固软土地基技术实例：开工以前的样子191.1真空预压法加固软土地基技术实例：开工以前的样子191.1真空预压法加固软土地基技术排水砂垫层施工201.1真空预压法加固软土地基技术排水砂垫层施工201.1真空预压法加固软土地基技术打设竖向排水体211.1真空预压法加固软土地基技术打设竖向排水体211.1真空预压法加固软土地基技术埋设真空分布管221.1真空预压法加固软土地基技术埋设真空分布管221.1真空预压法加固软土地基技术安装好的滤水管231.1真空预压法加固软土地基技术安装好的滤水管231.1真空预压法加固软土地基技术滤管

241.1真空预压法加固软土地基技术滤管241.1真空预压法加固软土地基技术铺设密封膜251.1真空预压法加固软土地基技术铺设密封膜251.1真空预压法加固软土地基技术抽真空261.1真空预压法加固软土地基技术抽真空261.1真空预压法加固软土地基技术预压过程271.1真空预压法加固软土地基技术预压过程271.1真空预压法加固软土地基技术正常抽气阶段281.1真空预压法加固软土地基技术正常抽气阶段281.3强夯处理大块石高填方地基技术强夯1.3.1基本原理强夯是利用强大的夯击能给地基一冲击力，并在地基中产生冲击波，在冲击力作用下，夯锤对上部土体进行冲切，土体结构破坏，形成夯坑，并对周围土进行动力挤压大块石高填方强夯是在抛石填海技术的启发下，通过“大块石填筑骨架强制压缩→冲切挤密→震动填隙”过程加固地基。291.3强夯处理大块石高填方地基技术强夯1.3.1基本原理强夯强夯的三种加固机理:动力密实动力荷载减小土孔隙，提高强度加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土动力固结局部产生裂缝，增加排水通道处理细颗粒饱和土超孔隙水压力消散，土体固结动力置换加密、碎石墩置换、排水的组合地基土的类别强夯施工工艺1.3强夯处理大块石高填方地基技术30强夯的三种加固机理:动力密实动力荷载减小土孔隙，提高强度加固1.3强夯处理大块石高填方地基技术强夯计算施工参数单点夯击能机械设备的选择最佳夯击能试夯夯击遍数土层性质间歇时间土层性质加固范围基础尺寸和场地特点夯点布置夯实效果311.3强夯处理大块石高填方地基技术强夯计算施工参数单点夯击能（1）单点夯击能（M.h）有效加固深度（H）有效加固深度（H）经强夯加固后，该土层强度和变形等指标能满足设计要求的土层范围。整个加固场地的总夯击能量(即锤重×落距×总夯击数)除以加固面积称为单位夯击能h-落距（m）W-夯锤重（kN）α-系数，根据地基土性质决定1.3强夯处理大块石高填方地基技术32（1）单点夯击能（M.h）有效加固深度（H）有效加固深度（H（2）最佳夯击能在最佳夯击能作用下，地基中出现的孔隙水压力达到土的自重压力，避免土体破坏。（3）夯击遍数按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定，一般取夯击期间沉降量为计算最终沉降量的80-90%时，即可夯击完毕。夯击遍数应根据地基土的性质确定，对于渗透性较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量满夯2遍，满夯还可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接。1.3强夯处理大块石高填方地基技术33（2）最佳夯击能在最佳夯击能作用下，地基中出现的孔隙水压力达（4）间歇时间取决于加固土层中孔隙水压力消散所需要的时间砂性土消散快间歇时间很短连续夯粘性土消散慢孔压叠加间歇时间长设置袋装砂井加速消散缩短间歇时间1.3强夯处理大块石高填方地基技术34（4）间歇时间取决于加固土层中孔隙水压力消散所需要的时间砂（5）加固范围比加固地基长度L和宽度B分别大出一个加固厚度，即（L+H）×（B+H）1.3强夯处理大块石高填方地基技术35（5）加固范围比加固地基长度L和宽度B分别大出一个加（6）夯点布置等边三角形等腰三角形正方形根据基底平面形状强夯夯点的间距通常为5-9m，其中第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.5～3.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。以后各遍夯击点间距可适当减小。1.3强夯处理大块石高填方地基技术36（6）夯点布置等边三角形等腰三角形正方形根据基底平面形状1.3强夯处理大块石高填方地基技术1.3.2主要技术内容1、基底基岩面上覆土层处理：原地面整治、原地面处理。2、挖填界面处的处理：超挖设置褥垫层，调整不均匀沉降。3、大块石高填方的填筑施工：填料级配：(1)分层填筑：分层厚度4m，分3~4个亚层（小于1.5米）堆填。(2)强夯施工参数：1)夯锤:锤底面直径D=2.2~2.6m，锤重150~250KN。2）夯击次数：级配好Cu＞10，夯击次数12~14次；5＜Cu＜10，夯击次数14~16次；371.3强夯处理大块石高填方地基技术1.3.2主要技术内容373）夯击点间距及夯击遍数：应有设计确定。分层厚度小于5m的，可以单遍夯，夯击点间距（1.5~2）D，填筑层顶面，主夯坑用推土机天平，应用低能量级（500~1000kN.m）满夯一遍，夯击次数2~4.4）地基有效加固深度：单击夯击能量3000kN.m，夯击次数12~16，有效加固深度4.0~4.2m；夯击3~7次，地基加固有效深度2.5~3m。1.3.3设计要点1）填筑材料的颗粒级配和填筑施工方法的比选；2）大块石料分层填筑：厚度4m。3）大块石混合料（如3:7土石混合料）分层填筑：厚度4m。1.3强夯处理大块石高填方地基技术383）夯击点间距及夯击遍数：应有设计确定。分层厚度小于5m的，1.3强夯处理大块石高填方地基技术1.3.4施工要点及加固效果监测施工要点：填土分层填筑施工：1）做好场地防、排水；清表及挖填交界处的搭接；2）控制填料级配及含水率；3)控制分层填筑厚度。强夯施工：1)控制夯击沉降量的同时，要考虑夯击间隔时间；2）施工机具必须满足施工参数设计要求。加固效果监测：分层密度试验、地面夯沉量测量。1.3.5技术特点工期缩短、地基加固效果明显、节约投资。391.3强夯处理大块石高填方地基技术1.3.4施工要点及加固效1.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术1.5.1概述即水泥（Cement）、粉煤灰（Flyash）、碎石（Gravel）桩，是在碎石桩中加入石屑、粉煤灰和少量水泥加水拌和制成的一种具有高粘结强度的半刚性桩。和基础之间设置褥垫层，桩和桩间土及褥垫层构成复合地基。目的作用：提高地基承载力、减小地基沉降。适应范围：适用于处理粘性土、粉土、砂土和已完成自重固结的素填土。401.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术1.5.1概述1.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术提高承载力的机理：（1）桩体置换作用：桩材置换原土层；桩向深部传递荷载。（2）褥垫层的调整均化作用：（3）挤密作用：411.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术提高承载力的机1.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术1.5.2水泥粉煤灰碎石桩复合地基设计1、承载力计算影响因素：1）施工时土的扰动;2)桩距;3）桩和桩间土的承载力发挥与沉降变形有关;4）复合地基承载力与褥垫层厚度有关。由桩体承载力和桩间土承载力组成，应通过复合地基现场载荷试验确定，可按照下式确定。421.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术1.5.2水泥1.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术其中（1）单桩竖向承载力特征值Ra的取值规定：1）试桩：极限承载力除以2，2）规范公式计算：（2）桩体试块强度：431.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术其中（1）单桩1.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术2、变形计算采用复合模量法。沿用分层综合法公式计算。主要包括复合地基加固区的沉降和加固区下卧层的沉降441.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术2、变形计算主1.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术1.5.3施工技术1、施工方法：1）钻孔灌注成桩法；2）长螺旋钻孔管内泵压混合料灌注成桩法；3）振动沉管灌注成桩法。451.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术1.5.3施工1.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术主要技术指标参数指标参数指标地基承载力设计要求桩间距设计要求，3~5倍桩径桩径350~600mm桩垂直度≤1.5%桩长设计要求褥垫层宜用中、粗砂或碎石；粒径≤30mm，厚度150~300mm，夯填度≤0.9。桩身强度设计要求，≥C15461.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术主要技术指标参碎石桩成孔1.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术47碎石桩1.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术471.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术481.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术481.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术491.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术491.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术501.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术501.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术511.5水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩)复合地基技术511.6夯实水泥桩复合地基技术1.6.1概念：夯实水泥桩复合地基是利用土和水泥的混合料，在成孔中分层夯实成桩体，上设褥垫层，形成的复合地基，是一种中等粘结强度桩。适用范围：淤泥质土、素填土、粉土、粉质粘土等，水位下降水后也可使用。优点：桩身强度均匀、施工机具简单、施工速度快、造价低、无污染等。提高承载力的机理：1、对桩间土的挤密；2、夯实的桩体强度较高。521.6夯实水泥桩复合地基技术1.6.1概念：夯实水泥桩复合地1.6.2水泥粉煤灰碎石桩复合地基设计1、承载力计算单桩承载力特征值R的取值：1）、理论取值：2）、用静载荷试验得到的极限承载力确定1.6夯实水泥桩复合地基技术531.6.2水泥粉煤灰碎石桩复合地基设计单桩承载力特征值R的取1.6夯实水泥桩复合地基技术2、变形计算采用复合模量法。沿用分层综合法公式计算。主要包括复合地基加固区的沉降和加固区下卧层的沉降541.6夯实水泥桩复合地基技术2、变形计算主要包括复合地基加固1.6夯实水泥桩复合地基技术1.6.3复合地基的施工技术1、施工机具：成孔机具：排土法成孔机具、挤土法成孔机具。夯实机械：人工夯实、夯实机夯锤：人工：0.25KN；机