地基处理第01章绪论1课件

地基处理地基处理第01章绪论1第一章

绪论地基处理第01章绪论13W：地基处理是什么（what）为什么要进行地基处理（why）怎样进行地基处理（How）地基处理是一门工程科学，源于工程，服务工程。地基处理第01章绪论1What软弱地基软土地基、冲/吹填土、杂填土特殊土地基湿陷性黄土、膨胀土、红粘土、冻土、岩溶

地基处理第01章绪论1Why强度及稳定性问题（塌方，失稳）沉降变形问题（桥头跳车、房屋裂缝）地震、车行等动力荷载，可能引起地基土的液化、失稳及震陷（液化、管涌）地基处理第01章绪论1How换土垫层法深层密实法排水固结法加筋法化学处理热学法地基处理第01章绪论1

软弱土：淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土以及其它高压缩性土。

淤泥和淤泥质土：第四纪后期在冰海、湖泊、河（江）滩、三角洲、冰碛等地质环境下沉积而成，还有部分冲填土和杂填土。

广泛分布于东南沿海地区和内陆江、河、湖泊的周围

由软弱土组成的地基，称之为软弱土地基。

软弱地基地基处理第01章绪论1饱和的、含有机质的

天然含水量接近或超过液限

压缩性高且抗剪强度低

渗透性很小

具有结构性软弱土基本性质地基处理第01章绪论1当烧失量wn

5%时，有机质土

当烧失量wn

10%时，则称之为泥炭质土

当烧失量wn

60%时，则称之为泥炭物理状态可分为有机质含量可分为IL

1.0，且1

e

1.5时，称之为淤泥质土

IL

1.0，且e

1.5时，称之为淤泥地基处理第01章绪论1（1）

物理性质差

基本物理特性差，含水量W高，W=35%

80%；

孔隙比W大，e=1.0

2.0

具有较大孔隙各类絮状结构，结构灵敏度高

粒度成分中粘土粒组和粉土粒组含量高

降低W、缩小e成为软弱土地基加固的重要内容软弱土一般具有如下的工程特性地基处理第01章绪论1（2）

抗剪强度低

软弱土天然不排水抗剪强度cu=5kPa

25kPa

正常固结软弱土cu随深度而增加，一般每米深度增长1

2kPa

外载作用下，软弱土渗透固结，强度会显著增长

加速软弱土层渗透固结速率，是改善软弱土强度特征的有效途径地基处理第01章绪论1（3）

压缩性较高

正常固结软弱土压缩系数为a1-2=0.5

1.5MPa-1，最大a1-2=4.5MPa-1；

压缩指数Cc=0.35

0.75，且有Cc=0.0147w-0.213

天然软弱土层一般为正常固结土，有部分土层处于超固结状态，而近代海相或河湖相沉积物，一般处于欠固结状态

控制沉降是地基加固重要内容之一，尤其柔性荷载下控沉技术地基处理第01章绪论1（4）

渗透性很小

软弱土渗透系数k=10-6

10-8cm/s，在外荷作用下渗透固结速率很慢

一般软弱土层渗透性具有明显各向异性，水平向渗透系数往往高于垂直向的渗透系数，尤其是存在水平砂夹层。

加速软弱土层的固结速率，成为软土加固的一个主要技术地基处理第01章绪论1（5）

结构性明显

软弱土一般为絮凝结构，尤以海相粘土更为明显

结构性强，一旦结构受到扰动或破坏，强度明显降低，甚至呈现流动状态

我国沿海软弱土的灵敏度St=4

8，属于高灵敏土

地基处理中或地基施工中，减小结构性土层扰动，直接影响施工效果

地基处理第01章绪论1（6）

流变性显著

在外载作用下，土体主（渗透）固结完成后，在剪应力作用下，土体剪切应变缓慢发展

流变的工程问题，既可导致强度衰减；又可产生可观次固结沉降

流变机理认识待完善，地基处理的对策目前是提高处置的等级地基处理第01章绪论1

除淤泥或淤泥质粘土外一般软土可作天然地基。由于它的压缩性高、强度低，因此要注意地基的变形。一般处理方法有：轻基浅埋；减少基底压力；砂垫层；砂井、砂井须压、电渗法等地层排水因结法；防止塑流(控制施工速度和加裁速率，板杖围墙，反压法)；换土垫层；短校；钢筋混凝土梁板跨越。施工时，保护基坑，减少挠动，先建造高、重建筑物．后建造低、轻建筑物。软土地基地基处理第01章绪论1湿陷性黄土

凡天然黄土在上覆土层的自重压力作用下或在上覆土层的自重压力和附加压力共同作用下，受水浸湿后，土的结构迅速破坏易发生显著附加下沉的称为湿陷性黄土。分为自重湿陷性黄土与非自重湿陷性黄土。地基处理第01章绪论1湿陷性黄土

ds＝（hp－hp’）/h05m内压力0.15MPa，10m内0.2m，10m以下按自重应力作为湿陷压力，若自重应力大于0.3MPa，仍用0.3MPa。ds<0.015非湿陷性Ds>=0.015湿陷性自重湿陷性？地基处理第01章绪论1湿陷性黄土处理湿陷性黄土地基，应经技术经济比较，选用下列一种或几种方法：重锤表层夯实；土(灰土)垫层；土(灰土)桩挤密；桩基础(灌注桩、预制桩)；顶浸水；其他方法。

地基处理第01章绪论1膨胀土

膨胀土也称胀缩土，有的地方称为裂隙粘土，它是一种亲水性很强的高塑性粘土。当土受水浸湿时，体积发生显著膨胀，干燥失水则明显收缩，故称为膨胀土。膨胀土的矿物成分主要是蒙脱土(微晶高岭土)和伊利土(水云母)。其化学成分以SiO2和Al3O2和Fe2O3为主。SiO2/(Al3O2+Fe2O3)的比值愈小，胀缩量愈小，反之则大。当矿物成分相近时，粘土粒含量越高，吸水能力越强，胀缩变形越大。隙比小，浸水膨胀强烈，失水收缩小；孔隙比大，浸水膨胀小．失水收缩大。地基处理第01章绪论1膨胀土判别标准；自由膨胀率>=40％；液限多40％；液性指数<=0.25。当土样的三个指标均符合判别标准时，可认为是膨胀土。否则，应根据当地建筑经验与野外特征以及土样物理力学性试验分析进行综合判定。地基处理第01章绪论1膨胀土在膨胀土地基上建造构筑物时一般采取下列措施：(1)建筑物宜布置在简单场地上；(2)采取良好的诽水措施，如截流、排洪、导流、散水等：(3)选用适宜的基础形式，增大基底压力；(4)基础深埋；(5)增加上部建筑物刚度；(6)增设封闭圈梁i(7)换土垫层和砂垫层；(8)桩基；(9)架空基础梁。地基处理第01章绪论1冻土

冻土是指高纬度、高寒地区、土层温度小于或等于0o，并含有冰的土层。有些土层的温度尽管很低，但没有冰的存在，则不能称为冻土，只能称作低温寒土。通常将冻结状态持续多年不融的土，称为多年冻土。融陷性是评价多年冻土工程性质的重要指标。冻土的融陷性应由试验测定，以融陷系数A0表示：A0＝(e-e’)/(1+e)地基处理第01章绪论1冻土1．按保持冻结法设计。基础结构形式宜采用校墩式基础或校基。为了完全将热量导走，还要导入冷空气来平衡，常采用架空、通风的底层地板和地下冷却装置。同时，为了消除季节冻胀对基础的切向冻胀力，常用的方法是将基础侧面用不冻胀的材料(如砂、砾石、碎石、炉渣等)回填。2．按容许融化法设计。应按融化后的物理力学指标进行设计。地基处理第01章绪论1提高地基土强度，改善其变形特征和渗透性

提高抗液化能力、消除湿陷、胀缩等其它病害地基处理目的——是改善地基土工程性质，满足上部结构对地基稳定和变形的要求。地基处理第01章绪论1根据地基处理方法的基本原理，基本上可以分为如表所示的几类。地基处理的方法——主要包括：置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法。物理处理

化学处理

热学处理置换排水密实加筋

搅拌灌浆

热加固冻结

地基处理方法的分类表1地基处理第01章绪论1分类方法工作原理适用范围置换换土垫层法一般采用开挖后回填的方法；对于厚度较小的淤泥质土层，亦可采用抛石挤淤法。地基表面性能良好的垫层，形成双层地基。垫层可有效的扩散基底压力，提高底基础承载力。各种浅层的软弱土地基振冲置换法利用振冲器在高压水的作用下边振、边冲，在地基中成孔，在孔内回填碎石料且振密成碎石桩。碎石桩柱体与桩间土形成复合地基，提高承载力，降低沉降cu

20kPa的粘性土、松散粉土和人工填土、湿陷性黄土地基等强夯置换法采用强夯时，夯坑内回填碎石挤淤置换的方法，形成碎石墩柱体，以提高地基承载力和降低沉降适用于表层软弱土层较薄的地基碎石桩法采用沉管法或其他技术，在软土中设置砂或碎石桩柱体，置换后形成复合地基，可提高地基承载力，降低地基沉降。同时，砂、石柱体在软粘土中形成排水通道，加速固结一般软土地基石灰桩法在软弱土中成孔后，填入生石灰或其他混合料，形成竖向石灰桩柱体，通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用改善桩柱体周围土体的性质，形成石灰桩复合地基，以提高地基承载力，降低沉降填土、软粘土地基EPS轻填法发泡聚苯乙烯（EPS）重度只有土的1/50

1/100，并具有较高的强度和低压缩性，用于填土料，可有效减少作用于地基的荷载，且根据需要用于地基的浅层置换软弱地基上的填方工程排水固结加载预压法在预压荷载作用下，通过一定的预压时间，天然地基被压密、固结，地基的强度提高，压缩性降低。在达到设计要求后，卸去预压荷载，再建造上部结构，以保证地基承载力和变形的稳定性。当天然土层的渗透性较低时，为了缩短渗透固结的时间，加速固结速率，可在地基中设置竖向排水通道，如砂井、排水板等。加载预压的荷载，一般有利用建筑物自身荷载、堆载或真空预压等软粘土、粉土、杂填土、冲填土等超载预压法基本原理与上述相同，但预压荷载超过上部结构的荷载。一般在保证地基稳定的前提下，超载预压方法的效果更好，特别是对降低地基次固结沉降十分有效淤泥质饱和软粘土振密挤密强夯法采用重量100

400kN的夯锤，从高处自由落下，在强夯的冲击力和振动力作用下，地基土密实，可以提高承载力，减少沉降松散碎石土、砂土，低饱和度粉土和粘性土，湿陷性黄土、杂填土和素填土地基振冲密实法振冲器的强力振动，使得饱和砂层发生液化，砂粒重新排列，孔隙比降低；同时，利用振冲器的水平振冲力，回填料使得砂层挤密，达到提高地基承载力，降低沉降的目的粘粒含量少于10%的疏松砂性土地基挤密碎石桩法施工方法与排水中的碎石桩相同，但是，沉管过程中的排土和振动作用，将桩柱体之间土体挤密，并形成碎石桩柱体复合地基，达到提高地基承载力和降低地基沉降的目的松散砂性土、杂填土、非饱和粘性土地基、黄土地基土、灰土桩法采用沉管等技术，在地基中成孔，回填土或灰土形成竖向加固体，施工过程中排土和振动作用，挤密土体，并形成复合地基，提高地基承载力，减小沉降地下水位以上的湿陷性黄土、杂填土、素填土地基加筋加筋土法在土体中加入起抗拉作用的筋材，例如土工合成材料、金属材料等，通过筋土间作用，达到减小或抵抗土压力；调整基底接触应力的目的。可用于支挡结构或浅层地基处理浅层软土地基处理、挡土墙结构锚固法主要有土钉和土锚法，土钉加固作用依赖于土钉与其周围土间的相互作用；土锚则依赖于锚杆另一端的锚固作用，两者主要功能是减少或承受水平向作用力适用于边坡加固，土锚技术应用中，必须有可以锚固的土层、岩层或构筑物竖向加固体复合地基法在地基中设置树根桩、低标号混凝土桩等竖相加固体，例如CFG桩、二灰混凝土桩等，形成复合地基，提高地基承载力，减少沉降各类软土地基、尤其是较深厚的软弱土地基固化深层搅拌法利用深层搅拌机械，将固化剂（一般的无机固化剂为水泥、石灰、粉煤灰等）在原位与软弱地基土搅拌成桩柱体，可以形成桩柱体复合地基、格栅状或连续墙无机加固（水泥）土。作为复合地基，可以提高地基承载力和减少变形；作为支挡结构或防渗，可以用作基坑开挖时，重力式支挡结构，或深基坑的止水帷幕。水泥系深层搅拌法，一般有两大类方法，即可喷浆搅拌法和喷粉搅拌法一般适用于饱和软粘土地基，对于有机质较高的泥炭质土或泥炭、含水量很高的淤泥质土，适用性宜通过试验确定灌浆、注浆法有渗入灌浆、劈裂灌浆、压密灌浆以及高压注浆等多种工法，浆液的种类较多。适用于各类软土地基，和岩基加固，可用于建筑物纠偏等处理技术中地基处理的主要方法、适用范围和工作机理表2地基处理第01章绪论1碎石桩具有置换、挤密、排水和加筋的多重功能

石灰桩则具有挤密、吸水和置换等功能地基处理方法具有多重处理加固功能例如:地基处理第01章绪论1调查研究

设计要求：道路等级，桥梁及结构物结构、受力及使用要求，稳定安全系数和容许变形值。工程地质条件：地形及地质成因、土层分布及工程特性，持力层及地下水特征。环