地基处理-第五十五五十六讲

第五十五、五十六讲

地基处理主讲于小娟地基处理一、概述二、置换法Soilreplacement三、加密法Densification四、胶结法Cementation五、加筋法Soilreinforcement一、概述（一）地基处理的目的（二）地基处理的对象（三）地基处理方法分类（一）地基处理的目的1、地基面临的问题2、地基处理的目的地基面临的问题（1）承载力及稳定性问题加拿大特朗斯康谷仓倾倒地基面临的问题（1）承载力及稳定性问题上海脆脆楼倒塌地基面临的问题（1）承载力及稳定性问题香港宝城滑坡PoShanRoadConduitRoadNotewellRoad地基面临的问题（2）变形问题地基面临的问题（2）变形问题地基面临的问题（2）变形问题地基面临的问题（2）变形问题地基面临的问题（3）渗透问题Teton坝损失直接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公里铁路被冲原因

渗透破坏：管涌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。11:30洞口继续向上扩大，泥水冲蚀了坝基，主洞的上方又出现一渗水洞。流出的泥水开始冲击坝趾处的设施。12：00过后坍塌口加宽失事现场目前的状况地基面临的问题（4）动力特性导致的问题阪神大地震中的神户码头地基液化阪神大地震中地基液化造成的路面塌陷（4）动力特性导致的问题1964年日本新泻地震地基液化造成楼房倒塌（一）地基处理的目的1、地基面临的问题2、地基处理的目的2、地基处理的目的a、提高地基土的抗剪强度

—承载力及稳定性问题b、降低地基土的压缩性

—沉降、不均匀沉降、水平位移、倾斜问题c、改善地基土的透水特性

—地基的透水特性导致的问题2、地基处理的目的d、改善地基土的动力特性—液化、失稳和震陷危害。e、改良特殊土的不良地基特性

—消除或减弱黄土湿陷性和膨胀土涨缩性。2、地基处理的目的

利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加工用以改良地基土的工程特性。（二）地基处理对象1、软土：淤泥土与淤泥质土2、有机质土、泥炭,泥炭质土3、填土,回填土4、部分砂土和粉土5、区域性特殊土：湿陷性黄土、膨胀土、冻土高含水量:40-90%,甚至>100%高有机质含量:60—70%,高孔隙比1.0—2.0>1.5淤泥,<1.5淤泥质土高压缩性:a>0.5MPa-1低强度:Cu<30kPa,内摩擦角<5,标准贯入度<1低渗透性:10-6~10-8cm/s,固结过程长高流变性:次固结1、淤泥土与淤泥质土1、淤泥土与淤泥质土2、泥炭土和泥炭质土泥炭e>1.5,>L(IL>1.0)有机含量泥炭质土e=1.0~1.5,>l(Il>1.0)有机含量高含水量高压缩性,快,不均匀高流变性低强度Cu<30kPa低渗透性2、泥炭土和泥炭质土3、填土和回填土杂填土:建筑垃圾，卫生填埋，不均匀，不稳定冲填土:欠固结素填土：砾石，砂，粉土，粘性土4、砂土和部分粉土5、区域性土——湿陷性黄土西藏冻土5、区域性土——冻土加密法深层压密法加筋法（土工合成材料、加筋土、土层锚杆、土钉、树根桩法）化学加固法方法众多，分类不统一换土垫层法复合地基置换法浅层压密法强夯法挤密桩复合地基预压加固法冻结法胶结法(灌浆法、高压喷射注浆法、水泥土搅拌法)（三）地基处理方法分类二、置换法（一）换土垫层法（二）土桩置换法

1、胶体材料桩2、胶结掺合料桩（一）换土垫层法

b

回填土1、垫层种类砂垫层碎石垫层素土垫层干渣垫层灰土垫层粉煤灰垫层垫层种类适用范围砂垫层（碎石、砂砾）中、小型建筑工程的滨、塘、沟等局部处理；软弱土和水下黄土处理（不适用于湿陷性黄土）。可有条件用于膨胀土地基。素土垫层中小型工程，大面积回填，湿陷性黄土灰土垫层中小型工程，膨胀土，尤其湿陷性黄土粉煤灰垫层厂房、机场、港区路域和堆场等大、中小型大面积填筑干渣垫层中小型建筑工程。尤其适用于地坪、堆场等大面积地基处理和场地平整；铁路、道路路基处理。2、垫层的适用范围表厚度：一般0.5-3m宽度：B>b+2ztgθ压实度3、垫层设计

b

回填土持力层承载力：

pf下卧层承载力：pZ+pCZfaz压实系数

c=

d/

dmax

b

回填土B

=b+2ztgdz

填zpCZpCD要求：pZ+pCZfaz以条基为例二土桩置换法

（二）土桩置换法（复合地基）

1、种类散体材料桩复合地基柔性桩复合地基刚性桩复合地基散体材料桩（砂桩、碎石桩）柔性桩（土桩、灰土桩、石灰桩、

水泥粉煤灰碎石桩CFG、

水泥搅拌桩、旋喷桩）刚性桩（混凝土桩、树根桩）1、种类（二）土桩置换法（复合地基）

桩土应力比：n=

p/s面积置换率：m=Ap/A桩与土共同变形，共同承载；非均质，各向异性2、概念（二）土桩置换法（复合地基）

复合地基面积置换率桩面积加固面积pspss桩土应力比

n可取2～4桩应力土应力3、复合地基的承载力（1）现场载荷试验取包含桩土的代表单元直接测定桩土分开的载荷试验采用公式fspk=mfpk+(1-m)fskfspk复合地基承载力特征值kPafpk

桩体承载力特征值

fsk

桩间土承载力特征值

m面积置换率=Ap/A包含桩土的载荷试验（2）无载荷试验资料(小型工程)fspk=[1+m(1-n)]fskn桩土应力比n=

p/s

m面积置换率=Ap/A包含桩土的地基总沉降量公式加固区压缩量下卧层压缩量（天然土）加固区（复合土层）压缩模量4、复合地基的沉降量计算粘性土：最优含水量，最大干密度砂土：不存在最优含水量；完全风干和饱和两种状态易于击实；潮湿状态不易击实三、加密法（一）目的：降低压缩性，提高强度

砂土饱和曲线粘性土

d

d

d

d

1、浅层压密法：

表层压实法、重锤夯实法2、深层压密法：

强夯法挤密桩复合地基：

砂桩、土桩和灰土桩；振冲桩预压加固法

三、加密法（二）种类表层压实法1、浅层压密法重锤夯实法1、浅层压密法锤重：8~25t，

最大200t落距：8~25m有效深度：5~10m强夯法2、深层压密法（1）强夯法强夯法加固机理动力密实、动力固结和动力置换

由蒸汽（或柴油）打桩机或振动打桩机在松散的砂性土或人工填土上冲击或振动成孔并灌填砂料后形成的桩体。

砂桩置换法、挤密砂桩法2、深层压密法（2）挤密桩复合地基法

挤密作用

振密作用

抗液化作用：多次预振，提高抗液化能力。挤密砂桩法在砂土地基中加固原理置换作用砂料替代软粘土。排水固结作用砂桩体的排水通道作用，加快地基固结。挤密砂桩法在粘性土地基中加固原理利用振冲器的高频振动和高压水流，边振动边水冲将振冲器沉到土中预定深度，经洗孔后加入填料并振密形成桩体。填料：碎石、砾石、粗砂、矿渣等。振冲碎石桩法或振冲砂桩法。2、深层压密法（2）挤密桩复合地基法振冲挤密法振冲挤密法预压加固法堆载预压降水预压真空预压适用于饱和软粘土：淤泥及淤泥质土、冲填土、填海（湖）造田。－－含水量、压缩性高，强度、渗透性低。排水系统加压系统竖向横向联合预压2、深层压密法（3）预压加固法a.堆载预压12

分级堆载

竖向排水砂井、塑料排水板

水平排水垫层堆载过快易失稳真空预压不会失稳

等载预压超载预压a.堆载预压a.堆载预压：加固原理

原位自重应力

s

建筑物附加应力

z

预加压力

t=(1.2~1.5)z

（超载预压法）

t

e2

z

e1ep

s加压砂井排水普通砂井袋装砂井塑料排水板砂垫层a.堆载预压：加固原理砂井dwdedwa.堆载预压：设计间距l，可按井径比n选用n＝de/dwb.真空预压

-u

真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水管道，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空装置进行抽气，使其形成真空，增加地基的有效应力。

真空预压照片c.降低地下水位法——借助井点抽水降低地下水位，增加土体有效应力而使得土体得到加固的一种地基处理方法。c.降低地下水位法与堆载预压法相比，不会破坏土体结构，无需控制加荷速率，可一次降水到预定深度。缺点：可能会引起邻近建筑物的附加差异沉降，且施工需要专门设备和专人管理和维修。四、胶结法（一）灌浆法（二）高压喷射注浆法（三）水泥土搅拌法（一）注浆法以高压设备使浆液或水成为高压射流从喷嘴中喷射出，冲击破坏土体，同时钻杆以—定速度渐渐向上提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个固结体。高压喷射注浆的三种型式（二）高压喷射注浆法

通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和水泥、石灰等固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间产生一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地基。水泥土搅拌法－加固软粘土地基（三）水泥土搅拌法

最适宜于加固各种成因的饱和软粘土。使用深层搅拌法加固的土质有新吹填的超软土、沼泽地带的泥炭土、粘土、粉质黏土、沉积的粉土和淤泥质土等。（三）水泥搅拌法水泥土搅拌桩搅拌桩机的搅拌叶片水泥土搅拌桩喷粉搅拌桩五、加筋法（一）土工合成材料（二）加筋土挡墙（三）锚杆与土钉支护加筋法概念土的加筋是指在土体中设置加筋材料，形成可以承受抗压、抗拉、抗剪、抗弯的复合土体，以提高地基承载力、减少沉降和增加地基稳定性，常称为“加筋土法”或“加筋土技术”。

加筋土工程应用实例

挡墙加筋陡坡加筋桥台加筋由人工合成的聚合物（塑料、化纤、合成橡胶）为原料制成的纤维制品总称；置于土体内部、表面、土体之间－加强和保护土体土工合成材料geosynthetics（一）土工合成材料土工织物土工膜1、土工合成材料种类特种土工合成材料复合型土工合成材料其它土工合成材料（1）土工织物无纺土工织物有纺布无纺布（1）土工织物编织型土工织物（2）土工膜3、特种土工合成材料土工格栅土工网土工垫a.土工格栅土工格栅：土工网格具有良好的技术特性，已经作为拉筋材料推广使用。b.土工网由挤压机挤出的1～

5mm的塑料股线制成。c.土工垫由合成材料粘结而成的三维透水聚合物网垫。通常由聚乙烯制成，其厚度为15～20mm。(4)复合土工合成材料复合土工膜复合土工网复合排水板a、复合土工膜一布一膜、二布一膜或三布二膜等。膜－防渗；布－排水作用。b、复合土工网c、土工复合排水板由芯板和透水滤布组成。芯板为硬塑料薄板，为瓦楞形或十字形，原料为聚氯乙稀或聚丙稀；透水滤布为薄型无纺织布。(5)其它土工合成材料土工格室土工条带土工模袋土工筐笼土工泡沫材料a.土工格室是目前国内外较为流行的一种新型高强度土工合成材料，是由强化的HDPE片材料，经高强力焊接而形成的一种三维网状格室结构。a.土工格室：具有伸缩自如，运输可缩叠，施工时可张拉成网状，填入泥土、碎石、混凝土等松散物料，构成具有强大侧向限制和大刚度的结构体。b.土工条带c.土工模袋反滤、排水、隔离加筋、防渗、防护2、土工合成材料功能（1）反滤作用指将土工合成材料置于土体中或土体表面，在允许液体通过的同时，有效地限制土颗粒或者其他颗粒的流失，即利用土工合成材料的反向过滤作用保护土体。2、排水作用土工合成材料收集降水、地下水或其它液体，并沿其平面进行传输，达到排水目的。一些土工合成材料如塑料排水带、土工织物、土工复合排水网等具有良好的垂直和水平排水功能3、隔离作用是指土工合成材料能防止相邻的土和其它介质混合。4、加筋作用路堤加筋土工条带加筋5、防渗作用指在工程中可以有限阻止水或其它液体从一侧渗透到另一侧，以保护工程设施不受损害。常用的防渗土工合成材料有土工膜及复合土工膜等，这些材料可以用在各种需要防水防气以及防有害物质的地方。排水沟表土覆盖层表面隔断层基础隔断层地基基础垃圾渗水和地下水的距离渗水导管气体导管竖井地质屏障经处理的地质屏障地下水气体收集渗水收集垃圾体垃圾填埋体的主要构成－防渗6、防护作用指使用土工合成材料限制或防止岩土体受外界环境作用而产生的破坏、侵蚀现象。1.*加筋土挡土墙的结构与基本原理2.*△加筋土挡土墙内部稳定性分析方法3.加筋土挡土墙外部稳定性分析方法4.加筋材料与加筋土挡土墙的构造设计方法

（二）加筋土挡墙（二）加筋土挡墙挡土原理内部稳定：墙面所承受的水平土压力依靠