地基基础工程-一般地基处理

地基常见问题常见问题压缩及不均匀沉降问题引起开裂五个方面液化问题地震、机器、车辆的振动以及波浪作用和爆破等动力荷载可能引起地基土，特别是饱和无粘性土的液化、失稳和震陷等危害。地基强度及稳定性问题地基的抗剪强度不足引起局部或整体剪切破坏。渗漏问题大坝地基，基坑开挖降水，防洪…特殊土地基问题比如黄土湿陷、膨胀土涨缩、岩溶塌陷等。具体事件地基强度不够失事的谷仓加拿大特朗斯康谷仓，建于1913年。高31m，宽23m，片筏基础。由于事前未探明有厚达16m的软土层，建成储存谷物后，西侧突然陷入土中8.8米，东侧抬高1.5m，仓身倾斜27o。路基滑坡由于路基下伏软土地基，因其强度不够而导致路基滑坡。因地基不均匀沉降导致墙体开裂具体事件地基沉降变形因其路面开裂地面塌陷路基路面塌陷大坝渗漏渗漏产生的问题：1）蓄水水位下降；2）产生流土、管涌，

大坝失事。岩溶塌陷引起桩基折断基坑排水常用方法在基坑开挖过程中，在基坑四周开挖集水沟汇集坑壁和坑底渗水，并引向一个或多个集水坑，然后用水泵抽水排出基坑的排水方法。表面排水法（集水井降水）优点：设备简单、费用低。适用条件：除饱和粉细砂土外的土层均可。示意图标示1集水井降水法1－排水沟；2－集水井；3－离心式水泵4－基础边线；5－原地下水位线6－降低后地下水位线常用方法在基坑外围或一侧、二侧埋设井点管深入含水层内，井点管的上端通过连接弯管与集水总管连接，集水总管再与真空泵和离心水泵相连，启动抽水设备，地下水便在真空泵吸力的作用下，经滤水管进入井点管和集水总管，排出空气后，由离心水泵的排水管排出，使地下水位降低到基坑底以下的排水方法。井点降水法2优点：机具设备简单，使用灵活，装拆方便，降水效果好；基坑边坡的稳定好，不会发生流砂和坑壁坍塌等现象；降水费用较低。适用条件：渗透系数0.1～0.8m/d的砂土。常用方法井点降水法示意图Hy排水固结法基础处理排水固结法排水固结法它是采用预压、降低地下水位、电渗等方法促使土层排水固结，以减少地基的沉降和不均匀沉降，提高承载力。主要用于处理软弱粘性土地基。排水固结法1.

沉降问题：使地基的沉降在加载预压期间大部分或基本完成，使建

筑物在使用期间不致产生较大的沉降。排水固结法加固软土地基是一种比较成熟、应用广泛的方法，它可以解决两个方面问题:原理：在建筑场地上先加一个和上部结构相同的压力进行加载预压使土层固结，然后卸除荷载，再施工建筑物，可以使地基沉降减少，如进行超载预压(预压荷载大于建筑物荷载)效果将更好，但预压荷载不应大于地基土的容许承载力。2.稳定问题：加速地基土抗剪强度的增长，从而提高地基的承载力

和稳定性。原理：饱和软粘土地基在荷载作用下，孔隙中的水慢慢排出，孔隙体积慢慢地减小，地基发生固结变形。同时，随着超静孔隙水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土的强度逐渐增长。土层的排水固结土层的排水固结效果和它的排水边界条件有关，粘性土固结所需的时间与排水距离的平方成正比，土层越厚，加固延续的时间越长。为加速土层的固结，最有效的方法是先增加土层的排水途径，缩短排水距离。然后分级加载预压(也可利用建筑物本身重)，使软土中孔隙加快排出水，地基土固结沉降加快完成，强度也得到相应提高，当土质条件较好时，也可在天然地基上直接加载预压。“”预压方法软粘土渗透系数很低，为了缩短加载预压后排水固结的历时，对较厚的软土层，常在地基中设置排水通道，使土中孔隙较快排出水。可在软粘土中设置一系列的竖向排水通道(砂井、袋装砂井或塑料排水板)，在软土顶层设置横向排水砂垫层如下图所示，借此缩短排水途程，增加排水通道，改善地基渗透性能。一.砂井堆载预压法砂井堆载预压法砂井砂井的直径和间距主要取决于土的固结特性和施工期的要求。从原则上讲，为达到相同的固结度，缩短砂井间距比增加砂井直径效果要好，即以“细而密”为佳，不过，考虑到施工的可操作性，普通砂井的直径为300-500mm。砂井的间距可根据地基土的固结特征和预定时间内所要求达到的固结度确定，间距可按为直径的6-8倍选用砂井的间距可按井径比n选用,n按下式确定：n=de/dw直径和间距深度砂井深度主要根据土层的分布、地基中的附加应力大小、施工期限和条件及地基稳定性等因素确定。当软土不厚（一般为10-20m）时，尽量要穿过软土层达到砂层；当软土过厚（超过20m）,不必打穿粘土，可根据建筑物对地基的稳定性和变形的要求确定。对以地基抗滑稳定性控制的工程，竖井深度应超过最危险滑动面2.0m以上。排列砂井的平面布置可采取正方形或梅花形，在大面积荷载作用下，认为每个砂井均起独立排水作用。为了简化计算，将每个砂井平面上的排水影响面积以等面积的圆来代替，可得一根砂井的有效排水圆柱体的直径de和砂井间距l的关系按下式考虑：梅花形布置正方形布置砂井由于在基础以外一定的范围内仍然存在压应力和剪应力，所以砂井的布置范围应比基础范围大为好，一般由基础的轮廓线向外增加2-4m布置范围砂料砂料宜用中、粗砂，必须保证良好的透水性，含泥量不应超过3%，渗透系数应大于10-3cm/s。砂垫层为了使砂井有良好的排水通道，砂井顶部应铺设砂垫层，垫层砂料粒度和砂井砂料相同，厚度一般为0.5m-1m。预压方法用砂井法处理软土地基如地基土变形较大或施工质量稍差常会出现砂井被挤压截断，不能保持砂井在软土中排水通道的畅通，影响加固效果。近年来普通在砂井的基础上，出现了以袋装砂井和塑料排水板代替普通砂井的方法，避免了砂井不连续缺点，而且施工简便、加快了地基的固结，节约用砂，在工程中得到日益广泛的应用。“”二、袋装砂井和塑料排水板预压法预压方法目前国内应用的袋装砂井直径一般为70-120mm，间距为1.0m-2.0m(井径比n约取15-20)。砂袋可采用聚丙烯或聚乙烯等长链聚合物编织制成，应具有足够的抗拉强度、耐腐蚀、对人体无害等特点。装砂后砂袋的渗透系数不应小于砂的渗透系数。灌入砂袋的砂应为中、粗砂并振捣密实。砂袋留出孔口长度应保证伸入砂垫层至少300mm，并不得卧倒。（一）袋装砂井预压法袋装砂井的设计理论、计算方法基本与普通砂井相同，它的施工已有相应的定型埋设机械，与普通砂井相比，优点是：施工工艺和机具简单、用砂量少；它间距较小，排水固结效率高，井径小，成孔时对软土扰动也小，有利于地基土的稳定，有利于保持其连续性。袋装砂井预压方法塑料排水板预压法是将塑料排水板用插板机插入加固的软土中，然后在地面加载预压，使土中水沿塑料板的通道逸出，经砂垫层排除，从而使地基加速固结。（二）塑料排水板预压法塑料板排水与砂井比较具有如下优点：1，塑料板由工厂生产，材料质地均匀可靠，排水效果稳定；2．塑料板重量轻，便于施工操作；3．施工机械轻便，能在超软弱地基上施工；施工速度快，工程费用便宜。预压方法多孔单一结构型塑料排水板复合结构塑料排水板预压方法预压方法预压方法任务16一般地基处理主容Content概述碾压法与夯实法换土垫层法排水固结法1234要内挤密法和振冲法高压喷射注浆法和深层搅拌法56教学目标1.知道软弱地基的种类及和工程特性；2.知道软弱地基的工程危害及处理方法；3.初步掌握软弱地基的处理方法的基本原理、适用条件；4.能依据工程条件、地基条件、地基处理方法的适用范围及选用原则，初步选择地基处理方案。软弱土地基的的特征；软弱地基的处理方法。换垫层法、排水固结法；选择地基处理方案。

重点难点16.1软弱地基概述学容Content地基处理的目的软弱土的种类和性质软弱地基处理技术软弱地基处理方法1234习内一、地基处理的目的（5）凹槽地基处理的目的是选择合理的地基处理方法，对不能满足直接使用的天然地基进行有针对性的处理，以解决不良地基所存在的承载力、变形、液化及渗透等问题，从而满足工程建设的要求。1.提高地基强度或增加其稳定；2.降低地基压缩性，以减少基变形；3.改善地基渗透性，以减少其渗漏或加强其渗透稳定性；4.改善地基的动力特性，以提高其抗震性能；5.改良地基的某种特殊不良特性，以满足工程的要求。二、软弱土的种类和性质（5）凹槽软弱地基：主要由淤泥，淤泥质土，冲填土，杂填土和其他高压缩性土层构成的地基。1.淤泥及淤泥质土天然含水量高，w>wL，流塑状态；孔隙比较大，e≥1.0;0102压缩性高；03淤泥及淤泥质土总称为软土。软土的工程特性：抗剪强度低，其不排水强度约为10～20kPa，标准贯入击数小于5，承载力标准值fk小于50～80kPa。04二、软弱土的种类和性质（5）凹槽2.冲填土冲填土是在治理和疏通江河航道时，用挖泥船通过泥浆泵将泥砂夹大量水分吹填到江河两岸而形成的沉积土，称为冲填土。分布：在我国长江、黄浦江、珠江两岸均分布着不同性质的冲填土。特点：冲填土的物质成分比较复杂，若以黏性土为主，强度要经过一定的固结时间，才能逐渐提高。因而，这类土属于强度低和压缩性较高的欠固结土。二、软弱土的种类和性质（5）凹槽3.杂填土杂填土是人类活动所形成的无规则堆积物，由大量建筑垃圾、工业废料、或生活垃圾组成，其成分复杂，性质也不相同，且无规律性。在大多数情况下，杂填土是比较疏松和不均匀的，在同一场地不同位置，地基承载力和压缩性也可能有较大的差异。杂填土的性质随着堆填龄期而变化，其承载力随着时间增长而提高。

杂填土的主要特点是：强度低，压缩性高和均匀性差。二、软弱土的种类和性质（5）凹槽

4.其他高压缩性土饱和松散粉细砂及部分粉土，虽然在静载作用下具有较高的强度，但在机械振动，车辆荷载，波浪或地震的反复作用下，有可能发生液化或震陷变形。地基会因液化而丧失承载力，基坑开挖时易产生管涌。该地基也属于软弱地基的范畴。另外，湿陷性黄土、膨胀土和季节性冻土等特殊性土的不良地基现象，都属于需要进行地基处理的软弱地基范畴。三、软弱地基处理技术（5）凹槽

换填法预压法

Ⅰ类夯实法（减小孔隙体积）振冲法土/灰土挤密桩砂石桩法Ⅱ类深层搅拌法（胶结）高压喷射注浆法四、软弱土地基处理方法编号分类处理方法原理及作用适用范围1碾压及夯实重锤夯实，机械碾压，振动压实，强夯利用压实原理，通过机械碾压夯击，把表层地基土压实；强夯则利用强大的夯击能，在地基中产生强烈的冲击波和动应力，迫使土动力固结密实。适用于：碎石土，砂土，粉土，低饱和度的粘性土，杂填土等。对饱和粘性土应慎用(橡皮土）。2换土垫层砂石垫层，素土垫层，灰土垫层，矿渣垫层。以砂石、素土、灰土、矿渣等强度较高的材料置换地基表层软弱土，提高持力层承载力，扩散应力，减少沉降量。适用于：处理暗沟、暗塘等软弱土地基。四、软弱土地基处理方法编号分类处理方法原理及作用适用范围3排水固结天然地基预压，砂井预压，塑料排水带预压，真空预压，降水预压。在地基中增设竖向排水体，加速地基的固结和强度的增长，提高地基的稳定性；加速沉降发展，使基础沉降提前完成。适用于：处理饱和软弱土层。对渗透性极低的泥炭土，必须慎重对待。4振密挤密振冲挤密，爆破挤密，灰土挤密桩，砂桩，石灰桩采用一定的技术措施，通过振动和挤密，使土体的孔隙减少，强度提高；必要时，在振动挤密的过程中，回填砂、砾石、灰土、素土等，与地基土组成复合地基，从而提高地基承载力，减少沉降量。适用于：处理松砂、粉土、杂填土及湿陷性黄土。四、软弱土地基处理方法编号分类处理方法原理及作用适用范围5置换及拌入振冲置换，深层搅拌，高压喷射注浆，石灰桩等。采用专门的技术措施，以砂、碎石等置换软弱土地基中部分软弱土，或在部分软弱土地基中掺加水泥、石灰或砂浆等形成加固体，与未处理部分土组成复合地基，减少沉降量。适用于：处理粘性土、冲填土、粉砂、细砂等。振冲置换法对于不排水剪强度Cu<20kPa时慎用。6加筋土工聚合物加筋，锚固树根桩，加筋土。在地基或土体中埋设强度较大的土工聚合物、钢片等加筋材料，使地基或土体能承受抗拉力，防止断裂，保持整体性，提高刚度，改变土体的应力、应变场，从而提高地基承载力，改善变形特性。适用于：处理软弱土地基、填土及陡坡填土、砂土。四、软弱土地基处理方法编号分类处理方法原理及作用适用范围7其他灌浆

，冻结，托换技术，纠偏技术。通过独特的技术措施处理软弱土地基。根据实际情况确定。学习小结一、地基处理的目的三、软弱地基处理技术学习小结二、软弱土的种类和性质四、软弱地基处理方法16.2碾压夯实与换土垫层法学习内容机械碾压、振动压实、重锤夯实、强夯法一、碾压法与夯实法加固机理、换土垫层的作用、垫层材料选择、砂垫层厚度、砂垫层宽度、适用范围二、换土垫层法一、碾压法与夯实法碾压与夯实是修路、筑堤、加固地基表层最常用的简易处理方法。通过夯锤或机械的夯击或碾压，使填土或地基表层疏松土孔隙体积减小，密实度提高，从而降低土的压缩性，提高其抗剪强度和承载力。目前常用的方法有：机械碾压、振动压实、重锤夯实，以及70年代发展起来的强夯法等。机械碾压机械碾压振动压实重锤夯实法夯锤一般为截头圆锥体，锤重大于15KN，锤底直径为0.7～1.5m，落距3～4m，其有效夯实深度约为1.1～1.2m（与锤径相当）。其地基承载力基本值一般可达100～150kPa。可用于处理地下水位距地表0.8m以上的非饱和粘性土或杂填土，提高其强度，降低其压缩性和不均匀性。也可用于处理湿陷性黄土，消除其湿陷性。

强夯法示意图

强夯法

强夯法清理、平整场地标出第一遍夯点位置、测量场地高程起重机械就位夯锤对准夯点位置将夯锤吊到预定高度脱钩自由下落进行夯击往复夯击按规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击重复以上工序，完成第一遍全部夯点的夯击用推土机将夯坑填平，测量场地高程在规定的间隔时间后，按上述程序逐次完成全部夯击遍数用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程强夯施工工序二、换土垫层法换土垫层法是将天然软弱土层挖去或部分挖去，分层回填强度高、压缩性较低且无腐蚀性的砂石、素土、灰土、工业废料等材料，夯实至要求的密度后作为地基持力层。换土垫层法也称为开挖置换法。1、加固机理2、换土垫层的作用

提高基底持力层的承载力

减少沉降量

加速地基的排水固结

防止冻胀

消除地基的湿陷性和胀缩性

二、换土垫层法3、垫层材料选择垫层材料砂石

黏土（均质土）灰土粉煤灰矿渣

土工合成材料垫层材料的选择必须满足无污染、无侵蚀性及无放射性等要求。二、换土垫层法砂垫层二、换土垫层法4、砂垫层厚度砂垫层的厚度一般是根据垫层底部软弱土层的承载力来确定。即作用在砂垫层底面处土的自重压力（标准值）与附加压力（设计值）之和不大于软弱土层经深度修正后的地基承载力设计值。（1）Pz+Pcz≤fzfz=150～200kN/m→基础宽度（2）假定砂垫层厚度1～2m，用上式验算。（3）垫层厚度<0.5m时，垫层作用不显著。垫层厚度>3m时，施工困难。2二、换土垫层法5、砂垫层宽度砂垫层的宽度要满足压扩散角的要求。底面宽度=b+2ztgθ顶面宽度=b二、换土垫层法6、适用范围换土垫层法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、膨胀土、素填土、杂填土、季节性冻土地基以及暗沟、暗塘等的浅层处理。处理分布范围不大、深度有限的不良土层。学习小结01020304机械碾压、振动压实、重锤夯实、强夯法一、碾压法与夯实法加固机理、换土垫层的作用、垫层材料选择、砂垫层厚度、砂垫层宽度、适用范围二、换土垫层法任务16学习小结1.软弱土是指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土。2.软弱土地基处理的目的就是要改善地基土的性质，达到满足建筑物对地基强度、变形和稳定的要求，其中包括改善地基土的渗透性；提高地基强度或增加其稳定性；降低地基的压缩性，以减少其变形；改善地基的动力特性，以提高其抗液化性能。3.根据地基处理方法的原理，常用软弱土地基处理方法分类有碾压夯实、换土垫层、排水固结、振密挤密、置换及拌入、加筋等。4.各种地基处理方法具有不同的加固机理、特点和适用范围；应注意了解各种方法的设计和施工要点。碾压夯实与换土垫层法学习内容机械碾压、振动压实、重锤夯实、强夯法一、碾压法与夯实法加固机理、换土垫层的作用、垫层材料选择、砂垫层厚度、砂垫层宽度、适用范围二、换土垫层法一、碾压法与夯实法碾压与夯实是修路、筑堤、加固地基表层最常用的简易处理方法。通过夯锤或机械的夯击或碾压，使填土或地基表层疏松土孔隙体积减小，密实度提高，从而降低土的压缩性，提高其抗剪强度和承载力。目前常用的方法有：机械碾压、振动压实、重锤夯实，以及70年代发展起来的强夯法等。机械碾压机械碾压振动压实重锤夯实法夯锤一般为截头圆锥体，锤重大于15KN，锤底直径为0.7～1.5m，落距3～4m，其有效夯实深度约为1.1～1.2m（与锤径相当）。其地基承载力基本值一般可达100～150kPa。可用于处理地下水位距地表0.8m以上的非饱和粘性土或杂填土，提高其强度，降低其压缩性和不均匀性。也可用于处理湿陷性黄土，消除其湿陷性。

强夯法示意图

强夯法

强夯法清理、平整场地标出第一遍夯点位置、测量场地高程起重机械就位夯锤对准夯点位置将夯锤吊到预