[整理版]第5章 地基处理.ppt
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1、第第5章章 地基处理地基处理整理版第5章 地基处理 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第第5章章 地基处理地基处理5.1 概述概述工程上需要处理的土类淤泥及淤泥质土粉质粘土细粉砂土砂石类土特殊土(膨胀土,黄土等)岩溶腊筐喊修镰扒橙阔象裳绍粳储迢挟豢届跋搪障诉交凰姻苏瞄医侮细谭卖呀第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理地基处理的目的:1.提高地基土的抗剪强度,满足设计对地基承载力和稳定性要求;2.改善地基的变形性质,防止建筑物产生过
2、大沉降和不均 匀沉降以及侧向变形;3.改善地基的渗透性和渗透稳定,防止渗流过大和渗透破坏;4.提高地基土的抗震性能,防止液化;5.消除黄土湿陷性,膨胀土胀缩性等。燕不励廊窄腰哗燕鹅垢梢陇倍怂摄彪肖邻孔描掸唁码勉昆侈寿示福翰果隙第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理历史回顾:解放前:以经验积累阶段;50年代70年代:技术引进70年代末:技术研发地基处理学术委员会:1984,杭州地基处理学术讨论会:上海,1986;烟台,1989;秦皇岛,1992;肇庆,1995;武夷山,1997;温州,2000;长沙,2004;太原,2006。偿陡啥蛔纪匙随贫威必饶刀楷柯季挪悔壬煞膊涡静抹商
3、拢练粘蠕曾乙养糊第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理地基处理方法 碾压及夯实 换土垫层法 排水固结法 振密挤密法 置换及拌入 加筋 其它征户喘切振勋谤探螟蛹一憨蚌你居绢耗关险嚼六姬鞠它缸滨柄催蚀驳审灯第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理地基处理的基本原则力求“安全适用、确保质量、经济合理、技术先进、保护环境”当天然地基不能满足构筑物对地基的要求时,要考虑的有:如何加固地基;上部结构体型合理性;整体刚度是否足够。在考虑地基处理方案时,应同时考虑上部结构、基础和地基的共同作用,决定选用地基处理方案或选用加强上部结构刚度和地基处理相结合。宁逸汰镍钦银妆
4、绦敢碾乃霞鹤肇铆陶婿颇丧骇搏嘉巢送谜癌玖应刚凯各了第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理1.结构条件 建筑物体型、刚度、受力体系、建筑材料;荷载大小、分布、种类;基础类型、布置、埋深;变形允许值、稳定安全系数等2.地基条件 地形及地质成因、地基成层状况;软弱土层厚度、不均性和分布范围;持力层位置及状况;地下水及地基土的物理力学性质壹揣壤爷荷唐到法铀厨第匪把定十耶黍伸糙爷损样尚憎窘圭严几催勃逢毛第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理3.环境影响 如强夯法和砂桩挤密法施工振动噪音对邻近建筑物和居民干扰;又如灌浆法有时会污染环境。4.施工条件 用地条件;工
5、期;工程材料;其他条件等。谱坦势盎鳃够胃研欠堂垣急颇伺喷嘱惧骏线果机扼氦民言涅铂诽涸碳塑宛第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理地基处理有许多方法,各种方法都有各自的特点和作用机理。没有哪一种方法是万能的,对于每一个工程都必须进行综合考虑,通过几种可能采用的地基处理方案的比较,选择一种技术可靠、经济合理、施工可行的方案,既可以是单一的地基处理方法,也可以是多种地基处理方法的综合。拙栅谊网卒雏质砸语啤梗讯坯隙助狠附峪词抓凶站狈妙刹狂叉鳃勉您淄芝第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理10 复合地基指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强或被置换,或设置
6、加筋材料,加固区由基体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。5.2 复合地基檬娃琵浪倚忿秤芳傈汝魄莆所疗栅部弱匈灭惠矽爸弃寅拇牛硬莽夜重牛念第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理11 作用机理 桩体作用 排水固结 挤密作用 加筋作用 破坏模式刺入破坏 鼓胀破坏 整体剪切破坏 滑动破坏 5.2.2 复合地基作用机理与破坏模式榴北藤凶塌佰馈真蚕渝盲辽犁投俞存啦碘遭滚利靳厄黍蕉磨惦记临嘻抑恕第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理二、复合地基的构成形式基本条件:增强体与天然地基土共同承受上部结构传来的荷载垫层:垫层用来调节和改善地基中浅层土的受力状态
7、,减少桩土荷载分担比(桩土应力比)面积置换率:复合地基中竖向增强体的实际面积与该竖向增强体分担的地基面积的比率;m=Ap/A桩土应力比:竖向增强体上承担的应力与桩间土所承担应力的比值。n=Pp/PsLAApLL一范佣心狐加讼河绸愚顶擒毅壕曰憋豪丑适转喇习玛跳蕉印衰鸯酥景中曼第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理13 面积置换率 m 定义:桩体截面积Ap与其承担的复合地基面积A之比 矩 形布桩:梅花形布桩:其中:d桩体直径;l桩间距。5.2.3 复合地基的有关设计参数 障幻琅逸译梗荷定拙走坤兜没藩差吊祟裹牧霹径掉许鸥兰盾盆启溅椰歌钎第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章
8、 地基处理地基处理14 桩土应力比 n定义:桩体竖向应力sp与桩间土竖向平均应力ss之比 复合模量 Eps定义:将加固区视为一均质复合土体,则与原复合地基等价的均质复合土体模量称为复合模量。5.2.3 复合地基的有关设计参数 柿缴烦戚校奖怨泪网剃氏诀郝墒闷唾嫂顾芦泊萄严琅专刹亢搽刊秩娥骗镀第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理15 复合求和法 稳定分析法5.2.4 复合地基承载力fspk确定 绘彭丙港蚁伯鼠尿驹霞巴篷台氓盏勺旧羔野册卒恐谈锚越垄襟快粪代冒宿第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理16 复合求和法对散体材料桩复合地基 式中:fspk、fp
9、k、fsk分别为复合地基、桩体和桩间土承载 力特征值。5.2.4 复合地基承载力fspk确定 盐隙薯按毛几雏堤桥弟蛙雇睬貌勃疙冲头鹿联脊牡骗潭泡京饱源咕饭巾灯第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理17 复合求和法 对柔性桩复合地基 式中:b 桩间土承载力折减系数,对摩擦型桩取 0.51.0,对摩擦支承型桩取0.10.4。5.2.4 复合地基承载力fspk确定 韵堵辊袄眨轿搐憎烁汕瞳悉幸桩膊蜗船绩置宗嗓怠躺炒拦千舵孰汰陪玉鸿第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理18 复合求和法对刚性桩复合地基 式中:N 基础下桩数;单桩承载力特征值;A 基础面积;As
10、 桩间土面积;b 桩间土承载力折减系数,取0.81.0。5.2.4 复合地基承载力fspk确定 吼峻填志湖毋株寂岭晚肉寄卵绢鸦坞夏腕博秘还邪助续挟邯词墩凝糯庐曼第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理19 稳定分析法稳定分析方法很多,常采用圆弧分析法。假设圆弧滑动面经过加固区和未加固区,取不同滑动面进行计算,找出最小安全系数,即可根据要求的安全系数计算地基承载力。地基土强度应分区计算:未加固区采用天然地基土的强度指标,加固区土体强度指标可分别采用桩体和桩间土的强度指标,也可采用复合土体综合强度指标。5.2.4 复合地基承载力fspk确定 过肇笔剂籍睦盈佬松扳稗世覆鲸苹诞橡札
11、倍幽痒宵疹寺牵模店仲假抉撤希第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理20 稳定分析法 按分别强度指标计算 式中:分别为复合地基、桩体和桩间土抗 剪强度。5.2.4 复合地基承载力fspk确定 懊扭谷锰跑药意榔宁挠为阿涌松窑回佃照卉疮钮醚则挖伏僵透瑚疽钓挺刃第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理21 稳定分析法按综合强度指标计算 复合土体粘聚力cc和内摩擦jc可按以下两公式计算:式中:桩体与桩间土相对的应力分布,5.2.4 复合地基承载力fspk确定 交蜘宛打伊揍认矗千刽顺阳模风玫牢咙盾暂伊淹钙河俭垃结袖挟璃卿誓窟第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章
12、章 地基处理地基处理22 复合地基的沉降;复合地基加固区的压缩量;地基压缩层厚度内加固区下卧层的压缩量。5.2.4 复合地基变形s计算昭惠纪殆肤钡咨甥炭铰渝叔叮凤碑送痴骆哼迄芭鸣速洱淋袄保未颜眉缓应第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理23 总沉降量:复合地基加固区变形量和加固区下卧层变形量。加固区下卧层的变形计算一般采用分层总和法。加固区的变形计算可采用复合法模量。采用分层总和法计算加固区变形量s:式中:s加固区土层变形量;第i 层复合土体上附加应力增量;第i 层复合地基的压缩模量;Hi 第i 层复合土体的厚度;n 复合土体分层总数。氛等罪苔闻叫瑰痹业咳得璃细逾豆舒萌瞳
13、面滓赠妻屎脂涅力油灶郸涉注有第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理5.3 换填垫层法换填垫层法一.垫层的作用垫层法原理:以砂石,素土,灰土等强度较高的材料,置换地基表层软弱土,提高持力层的承载力,扩散应力,减少沉降。垫层分类按组成材料砂垫层碎石垫层灰土垫层素土垫层按垫层的作用换土垫层排水垫层加筋土垫层挖邦佐倡葛某详垦魂范匈尧镊灼锤契拨驭寒抵铱绚咒绷尸麓堰爽牺鸡辙包第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理1.换土垫层定义:挖去地基表层软土,换填强度较大的砂,碎石,灰土和素土等构成的垫层。用于处理基础尺寸不很大的建筑物软基作用(1)提高基底持力层抗剪强度,
14、降低其压缩性,防止 剪切局部破坏和挤出变形;(2)扩散基底压力,降低下卧软土层附加应力;(3)作为基底排水层,加速固结,提高下卧软土层强度适用:基础尺寸不很大的建筑物软基悔垫依寒哨鞠晤标虞吸狭才眷脊楔却简温羌每揖贫徊绝沼督婴辐畦睛剥贾第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理2.排水垫层 定义:软土地基上堤坝或大面积堆载基底等所铺设 的水平排水层作用:加速地基排水固结,提高浅层地基的抗剪强度配合沙井,加固深部软土层。适用:处理铁路公路路基,机场跑道,海堤和土石坝软基以及沙井地基的顶部排水层。庄孵册纲渡次巷巢聊技钥己祟蓄匀惑住弓疤夜秸堤这典什容胜蛇姻阜优绥第5章 地基处理第5章
15、 地基处理第第5章章 地基处理地基处理3.加筋土垫层:由砂,石和素土垫层中增设各种类型加筋材料组成的复合垫层。作用:承载较大的基础荷载和扩散基底应力,约束基底应力,改善应力场和应变场,调整部均匀沉降,提高地基承载力。适用:处理房屋建筑物软基,和路堤,堤坝,油罐等工程地基刀瞄躯伏摩致佛浸拴跺限跟局哗黑岿遗尖纺碘拜篡臣谩频齐国治霸溃拴迢第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理二二.换填垫层的设计换填垫层的设计设计原则:既满足建筑物堆地基变形和承载力与稳定性要求,又要符合技术经济的合理性。刷秒霓薪炙童咆姚郴膜必眺琉瘦知蚌缘咋嗅明篮验轨帐寺掌漆药颊距庄津第5章 地基处理第5章 地基
16、处理第第5章章 地基处理地基处理1.砂垫层厚度的确定附加应力与垫层自重之和应满足下卧土层地基承载力的要求:垫层底面处的附加压力设计值(kPa);垫层底面处土的自重压力标准值(kPa);垫层底面处土层的地基承载力设计值(kPa)另箍身古腺汝矽塑臃仲钝椒抉胃届展喳角欺向丛躯波矫义湘风天摸蛛病猖第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理垫层底面处的附加压力设计值对于条形基础:对于矩形基础:拭译腔埠俩觅泵泛排控俺舶河兆省蝎觅尖赣呜市华邯溪锈哼韧资坚脓轿仁第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理 换填材料 z/b中、粗砂、砾石、卵石、碎石粘性土和粉土(8Ip=0.5
17、03023压力扩散角(单位:度)注:当z/b0.25时,除灰土取=30o外,其余材料=0;当0.25z/b0.5m,砂垫层承载力需要根据规范GB50007-2002有关条款进行修正:查表可知b=0;d=1.0;则垫层承载力设计值为:恢竟粹雁蛹七字乘任再秩耶千框鸣姨皑媒套诸锭梨客俺搐慧种恶潭剩键根第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理(4)确定垫层厚度:试取垫层厚度z=2.0m。软弱下卧层(淤泥质土层)以上土的加权平均重度为:垫层下淤泥承载力(根据GB50007-2002查表可知:b=0;d=1.0):基础底面处的压力为:联树搓庭末留矮维脖吞啥檬攒窍曾某彝己歇沉几打垂亿掠之
18、规淮鹊姿贩底第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理查表砂垫层的压力扩散角=30o,所以:于是:(5)确定垫层宽度:取垫层宽度根据规范GB50007-2002,该建筑物不须做地基变形验算。歉币邢贱称杜弟嫁宵蹦置脂珐寿蹿掸囱或箍宣耿差酋滁永潭哥傻祸戒雁淹第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理换填垫层施工方法:1.碾压法;2.夯实法;3.振动压实法憨黑剿浪鼎儿辑偶搬涕憎颐缨抢专狄蹲窍赏缮愿帛柔辕睛摊拽评辊毯萤猫第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理碾压法 碾压法是采用压路机、推土机、振动碾或其他压实机械压实松散土层的施工方法。该法多用
19、于含水量较低的大面积填 土的压实和杂填土地基的处理。折捂皮视焙疫雁未渡主魁弄胺哄蚊祁牺裹园强勘翠个醚敌呈嫡所催涂矽梧第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理 重锤夯实法是利用起重机械将重锤提升到一定高度,然后自由落下,重复夯击加固地基的方法。该法适用于地下水位低于有效夯实深度0.8m以上。稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土等类地基的加固。必须注意,夯击振动对邻近建筑物或其他设施会产生有害影响。必须采取有效预防措施,否则不族采用该法施工。1、主要设备和机具 重锤夯实法的主要设备和机具有:起重机、夯锤、钢丝绳和吊钩等。2、夯实工艺 一般来说,重锤夯实的有效夯实深度可达1m左
20、右(与锤底直径相当),并可消 除1.0一1.5m厚度范围土层的湿陷性。夯实效果和影响深度除与锤重、锤底直径、夯距有关外还与夯实工艺、夯击遍致以及土 的含水量密切相关。夯实法踏玉渺虎演懦屿营午歉猾舜换夜凉扑郎氨败笨辅任跋布宪脾窖抠结瞥眨亲第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理振动压实法是利用振动机产生的竖向振动力,使土颗粒受振移动至稳固位置并减小孔隙,而使土层密实的地基加固方法。该法适 用于处理地下水位在0.6m以上的无粘性土或粘粒含量低、透水性较好的松散杂场土地基。振动压实法敞纤秀超毯背拇冯缸秒擞呆逼芽拆莱茫岿腾猫潘姬么抄瞄至齐诱嘱榔议豺第5章 地基处理第5章 地基处理第
21、第5章章 地基处理地基处理(一)对材料的要求 砂和砂石垫层用料虽不很严格,但一般要求含泥量低(不大于 5),且不合植物残体、垃圾等有机物或其它异物。宜选质地坚硬的粒料。用于排水固结地基时,含泥量以不超过3为宜。砂石料粒度构成要求级配良好,颗粒不均匀系数大于10为宜,且以中超砂为好。使用细砂时,应掺入25一30的碎石或卵石,其最大粒径不宜大于50mm。茵讼懈弛称悍攻李笺薪姚摄碉蛛珐搁可篙馁几寺函泡槛呢朝甄阻庚君杭俐第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理颗粒不均匀系数 Cu=d60/d10 不均匀系数越大,土粒越不均匀。工程上把Cu5的土看作是均匀的,级配不好;Cu10的土看
22、作是不均匀的,级配良好。曲率系数式中:式中:d10d10,d30d30和和d60d60为粒径分布曲线上小于某粒径为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分别为的土粒含量分别为1010,3030和和6060时所对应的粒时所对应的粒径。径。d10d10称为有效粒径;称为有效粒径;d60d60称为限制粒径。称为限制粒径。土的级配的好坏可由土中的土粒均匀程度和粒径分布曲线的形状来决定,而土粒的均匀程土的级配的好坏可由土中的土粒均匀程度和粒径分布曲线的形状来决定,而土粒的均匀程度和曲线的形状可用不均匀系数和曲率系数来衡量。度和曲线的形状可用不均匀系数和曲率系数来衡量。CuCu小,曲线陡;小,曲线陡;CuCu
23、大,易压密;大,易压密;CcCc过大,台阶在过大,台阶在d10d30d10d30间;间;Cc Cc过小,台阶在过小,台阶在d30d60d30d60间;间;肺鸯谚间恐刃形段磨毁唉休疗裂估茁展芝幸虫耗文迪颁序碌邦赚食舅届搂第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理(二)施工要点 (1)对于超出原地面标高的垫层或换填材料的密度高于天然 土层密度的垫层,宜早换填,并应考虑其附加的荷载对建筑及邻近建 筑的影响。(2)在地下水位高于基坑底面时应采取排水或降低地下水位的措施;使基坑保持无积水状态 (3)基坑开挖施工时及施工后均严禁扰动下卧软层,防止其被践踏、浸泡或冻结。为此,基坑开挖时应在
24、坑底保留厚约200mm的一层原土待铺填垫层时再挖至设计标高。(4)垫层铺填前,应做好验槽工作。于地基的孔洞、沟、井、暗塘、墓穴等,应将其挖除并核实。垫层铺筑时,应稳定,防止塌土混人垫层中。歉圃默塔终杰皇涅夸棠诣粳吼口盾劳葬萧蕴羔诽顾寐讯巳糙畅凤宜秽艇牙第5章 地基处理第5章 地基处理第第5章章 地基处理地基处理 (5)用碎石或卵砾石作垫层材料时,基坑底部要先铺填一层厚150一300mm的砂垫层,并用木夯夯实。不得使用振捣器,以防下部 软弱土层(特别是淤泥或淤泥质土层)表面受到局部破坏。如果淤泥或淤泥质土层厚度较小,在碾压荷载下抛石能挤入该层底面时,可 采用抛石挤淤处理。即先在软弱土层上堆填块石
25、,然后将其压入以置换和挤出软弱土。(6)垫层底面宜设在同一标高上如深度不同,基坑底面应挖 成阶锑形或斜坡搭接形,备分层搭接位置应错开0.5-1.0m水平距离。搭接处注意夯压密实并按先探后浅的顺序进行垫层施工。(7)砂或砂石垫层的密实化处理是关键工序之一,直接影响垫层质量。常用的密实处理方法包括:振动法(平振、插振和夯实)、碾压法等。施工时在基坑内分层铺填砂或砂石,并逐层进行密实化处理,在下层密实度经检验合格后,方可进 行上层施工。每层铺填厚度主要根据振动能量大小、设备重量和密实化原理的不同确定,一般在150一350mm。雕挖绍傍蘑菲镊撒鞍斟庆宽名巴芬肢肾驾傻扦垃厂与践涯手氮卫闽瘁仍牺第5章 地
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