地基处理施工-第2组

铁工31210班第二组组员：张小明何梦琦孙金刚王阳高健张印安斌地基处理施工基本概念——认识“地基处理”①上部结构：在地基处理设计中表现为荷载。②场地：工程建设直接占有并直接使用的有限面积的土地。它具有宏观性。③基础：建筑物向地基传递荷载的下部结构，具有承上启下的作用。④地基：承托建筑物基础的那一部分场地或地层，地基有包括天然地基、人工地基。

4地基处理的目的动力稳定性问题渗漏问题压缩及不均匀沉降问题强度及稳定性问题强度要求提高变形要求降低透水性要求改善动力稳定要求改善利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热力学等方法对地基加固，改良地基土的工程特性。

地基处理的对象软弱地基软（粘）土冲填土杂填土其它高压缩性土层特殊土地基软（粘）土湿陷性黄土膨胀土红粘土冻土►概念：在静水或非常缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成，天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.0的粘性土。►类型淤泥：e>1.5淤泥质土：1.5>e>1.0►分布：东南沿海、内陆平原和山区，如上海、杭州、温州、福州、广州、宁波、天津和厦门等沿海地区，以及武汉和昆明等内陆地区。

软土地基处理一、基本知识►特性：含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数大、渗透系数小。在外荷载作用下地基承载力低、变形和不均匀变形大、透水性差和变形稳定历时较长。►工程处置措施上覆较好的地层可作为持力层施工时应注意对软土基槽底面的保护，减少扰动；对荷载差异较大的建筑物，宜先建重、高部分对活荷载较大的建（构）筑物（如料仓、油罐），使用初期应控制加载速率。换土垫层法原理处理方法减少沉淀量加速软弱土层的排水固结平板振动法机械碾压法挖出浅层软弱土或不良土作用适用浅层软弱地基、湿陷性黄土提高地基的承载力换土垫层法砂垫层垫层施工与质量检验

软土地区采用换填地基时，其填筑、压实的施工及检测应符合《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006

）规定。垫层施工应严格控制垫层材料的颗粒成分和质量。在地下水位高于基坑底面时，应采取排水或降低水位措施。在基坑挖好经检验后，应迅速进行铺压垫层材料，避免坑底暴露过久，或被践踏、浸水使土结构遭到破坏，强度降低。施工时应严格保证垫层材料的密实度，应选择合格的铺压厚度，确定最优含水量。分层压实可采用机械碾压、重锤夯实、振动压实等。要求分层压实达到设计要求的压实度(应在90%以上)。砂垫层的质量检验，可选用环刀取样法或贯入测定法进行，采用应达到的干重度或贯入度作为控制指标。垫层材料除砂、砂砾外，也可考虑用石灰土、二灰土(石灰加粉煤灰)、加筋土等，可根据具体情况因地制宜、就地取材选择，并正确选用有关设计参数。

排水固结法是使天然地基在建筑物投入使用之前完成大部分固结沉降，从而减少建筑物或构筑物使用期的沉降，保证建筑物的沉降和沉降差在允许的范围内。

图6-5室内压缩试验说明排水固结法原理a)e-曲线b)τ-曲线排水固结法竖向排水体水平排水体排水系统加压系统排水固结堆截法真空法降低地下水位法电渗法联合法普通沙井袋装沙井塑料排水板沙垫法排水固结法的组成降低地下水位发砂井堆载预压法图6-6砂井堆载预压

砂井堆载预压法适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和黏土地基。饱和黏土渗透系数很低，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。

砂井砂井竖向排水体的质量要求：（1）必须按设计要求，准确定位，控制导管（套管）的垂直度，偏差不应大于1.5%。（2）沙井的井料必须按设计的要求采用中粗砂并满足渗透性规定标准，含泥量小于3%。（3）在施工中，对于袋装砂必须保证砂袋连续不断；对于排水带，必须注意排水带在上拔过程中保持平直，不许产生扭结、卷曲、断裂、撕裂和回带等现象。袋装砂井预压法

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。优点是：施工工艺和机具简单、用砂量少；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。

塑料排水板预压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。塑料板排水与砂井比较具有如下优点：

塑料板由工厂生产，材料质地均匀可靠，排水效果稳定；塑料板重量轻，便于施工操作；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。塑料排水板真空预压法和降水位预压法

真空预压法实质上是以大气压作为预压荷重的一种预压固结法。在需要加固的软土地基表面铺设砂垫层，然后埋设垂直排水通道(普通砂井、袋装砂井或塑料排水板)，再用不透气的封闭薄膜覆盖软土地基，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，用真空泵进行抽气，使其形成真空，当真空泵抽气时，先后在地表砂垫层及竖向排水通道内逐渐形成负压，使土体内部与排水通道、垫层之间形成压力差，在此压力差作用下，土体中的孔隙水不断排水，从而使土体固结。

降低水位预压法是借井点抽水降低地下水位，以增加土的自重应力，达到预压目的。其降低地下水位原理、方法和需要设备基本与井点法基坑排水相同。地下水位降低使地基中的软弱土层承受了相当于水位下降高度水柱的重量而固结，增加了土中的有效应力。这一方法最适用于渗透性较好的砂土或粉土或在软粘土层中存在砂土层的情况，使用前应摸清土层分布及地下水位情况等。

复合地基

广义复合地基是指天然地基在地基处理中部分土体得到增强、或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体(天然地基土体或被改良的天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。

复合地基的涵义和分类根据复合地基工作机理分类：

复合地基水平增强体复合地基——土工合成材料加筋垫层散体材料桩复合地基黏结材料桩复合地基竖向增强体复合地基砂桩复合地基碎石桩复合地基柔性桩复合地基刚性桩复合地基深层搅拌桩复合地基粉喷桩复合地基石灰桩复合地基粉煤灰桩复合地基等小桩复合地基疏松桩复合地基等土桩和灰土桩复合地基低标号混凝土桩复合地基桩体复合地基的基本特点（1）加固区由基体和增强体两部分组成，是非均质的和各向异性的。（2）在荷载作用下，集体和增强体共同承担荷载作用。作用机理破坏模式桩体作用加速排水固结挤密作用刺入破坏加筋作用膨胀破坏整体剪切破坏滑动破坏复合地基置换率复合地基面积置换率m定义为：

（6-43）

桩土应力比

桩土应力比(n)是指复合地基中桩体的竖向平均应力(σp)与桩间土的竖向平均应力(σs)之比。

复合压缩模量

将加固区视为一均质的复合土体，与原非均质复合土体等价的均质复合土体的压缩模量称为复合压缩模量(Esp)。

复合地基承载力确定

在工程应用中，复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定。由理论公式确定复合地基承载力，目前主要有两种计算模式：第一种是将复合地基作为整体来考虑，这方面的研究成果不多；第二种是分别确定桩体和土的承载力，然后按一定的原则将这两部分承载力叠加得到复合地基的承载力。加固地基的其它方式强夯法搅拌桩法土工合成材料加筋法分体喷射搅拌法水泥浆搅拌法高压喷射注浆法动力密实动力固结动力置换隔离作用反滤作用排水作用加固作用强夯法

强夯法概念：用质量达数十吨的重锤自数米高处自由下落，给地基以冲击（图6-14），从而提高一定深度内地基土的密度、强度并降低其压缩性的方法。

特点：夯击能量大，因此影响深度也大。并具有工艺简单，施工速度快、费用低、适用范围广、效果好等优点。

强夯法适用范围：处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。对饱和软黏土地基中夹有多层粉砂可采用在夯坑中回填块石、碎砾石、卵石等粒料进行强夯置换处理，

强夯法加固的机理图6-14强夯法示意图（1）动力密实（2）动力固结（3）动力置换强夯法粉体喷射搅拌(桩)法和水泥浆搅拌(桩)法

概念：深层搅拌法是利用水泥、石灰或其它材料作为固化剂，通过特别的深层搅拌机械将其与地基深层土体强制搅拌，经物理——化学作用、硬化或形成整体的浆液搅拌法和粉喷搅拌法。加固机理：

(1)水泥的水化反应(2)阳离子交换与团粒化作用(3)硬凝反应(4)碳酸化反应高压喷射注浆法

概念：高压喷射注浆法是采用注浆管和喷嘴，借高压将水泥浆等从喷嘴射出，直接破坏地基土体，并与之混和，硬凝后形成固结体，以加固土体和降低其渗透性的方法。

适用范围：适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑可塑黏性土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。

分类：高压喷射注浆法按喷射方向和形成固体的形状可分为旋转喷射、定向喷射和摆动喷射三种类别。

排水作用

具有一定厚度的土工合成材料具有良好的三维透水特性，利用这一特性可以使水经过土工合成材料的平面迅速沿水平方向排走，也可和其他排水材料（如塑料排水扳等）共同构成排水系统或深层排水井，如后图所示土工合成材料埋设方法。反滤作用

在渗流出口铺设土工合成材料作为反滤层，这和传统的砂砾石滤层一样，均可以提高被保护土的抗渗强度。特殊土地基类型认知湿陷性黄土地基概念：在上覆土的自重应力作用下，或在上覆土自重应力和附加应力的共同作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著附加沉降的黄土。由于黄土的浸水湿陷而引起建（构）筑物的不均匀沉降是造成黄土地区工程事故的主要原因．分布：我国湿陷性黄土广泛分布在甘肃、陕西、黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山东，河北、河南、山西、宁夏、青海和新疆等地。处理：灰土垫层、重锤夯实、素土桩挤密、预浸水出力图6-17土工合成材料用于排水过滤的典型实例重锤夯实法

重锤夯实法是运用起重机械将重锤(一般不轻于15kN)提到一定高度(3~4m)然后锤自由落下，这样重复夯击地基，使它表层(在一定深度内)夯击密实而提高强度。它适用于砂土、稍湿的黏性土，部分杂填土、湿陷性黄土等，是一种浅层的地基加固方法。

重锤的样式：常为一截头圆锥体，重为15~30kN，锤底直径0.7m~1.5m，锤底面自重静压力约为15~25kPa，落距一般采用2.5~4.0m。有效影响深度：重锤夯实的有效影响深度与锤重、锤底直径、落距及地质条件有关。国内某地经验，一般砂质土，当锤重为15kN，锤底直径1.15m，落距3~4m时，夯击6~8遍，夯击有效深度约为1.10~1.20m，为达到预期加固密实度和深度，应在现场进行试夯，确定需要的落距、夯击遍数等。重锤夯实法膨胀土概念——粘性成分主要是由亲水性粘土矿物组成的粘性土，是一种吸水膨胀和失水收缩，具有较大的胀缩变形性能、且反复变形的高塑性粘土。我国膨胀土分布在广西、云南、湖北、河南、安徽、四川、河北、山东、陕西、江苏、贵州和广东等省。利用膨胀土作为建筑物地基时，必须进行地基处理。特性：胀缩性、崩解性、多裂隙性、超固结性、风化特性、强度衰减性。危害：对建筑物的影响、对道路交通工程的影响、对边坡稳定的影响。工程措施：地基处理措施、建筑措施、结构措施红粘土概念——在亚热带温湿气候条件下，石灰岩和白云岩等碳酸盐类岩石经风化作用所形成的褐红色粘性土。红粘土通常是较好的地基土，但由于下卧岩层面起伏变化，以及基岩的溶沟、溶槽等部位常常存在软弱土层，致使地基土层厚度及强度分布不均匀，此时容易引起地基的不均匀变形。特征：具有较高的力学强度和较低的压缩性，具有高分散性。冻土概念——当温度低于0℃时，土中液态水冻结成冰并胶结土粒而形成的一种特殊土