地基处理方法.ppt

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1、地 基 处 理一、地基处理：天然地基软弱不能满足上部结构对地基承载力和变天然地基软弱不能满足上部结构对地基承载力和变形要求时，对天然地基进行人工处理，再建造基础，形要求时，对天然地基进行人工处理，再建造基础，这种地基加固称为地基处理。这种地基加固称为地基处理。二、处理对象：软弱地基 特殊土 淤泥 冲填土 素填土 失陷性黄土 膨胀土 冻 土 三、处理地基问题 1、提高地基强度和稳定性 地基承载力地基承载力f f0 0不足，地基发生破坏不足，地基发生破坏整体剪切破坏整体剪切破坏局局部部剪剪切切破破坏坏刺入破坏刺入破坏变形过大，产生不均匀沉降、结构开裂变形过大，产生不均匀沉降、结构开裂2、降低地基变

2、形：3、消除液化饱和粉土和砂土受到震动时，饱和粉土和砂土受到震动时，孔隙水压力大于上覆重力时，孔隙水压力大于上覆重力时，粉砂和粉土变为液态，建筑粉砂和粉土变为液态，建筑物倾倒。物倾倒。4、渗漏、管涌：对大坝破坏方式。在渗透水流的作用下，土中的细在渗透水流的作用下，土中的细颗粒被冲走，使土的孔隙不断扩颗粒被冲走，使土的孔隙不断扩大，渗透速度不断增加，使较粗大，渗透速度不断增加，使较粗的颗粒也相继被水流带走，逐渐的颗粒也相继被水流带走，逐渐形成管状渗透通道，造成土体崩形成管状渗透通道，造成土体崩塌，这种现象称为管涌。塌，这种现象称为管涌。管涌是管涌是一种渐进性质破坏，发生在一定级配的无粘性土中一种

3、渐进性质破坏，发生在一定级配的无粘性土中震动液化震动液化震动液化震动液化四、地基处理分类 物理处理 化学处理 换土垫层 挤 密 桩 排水固结法 加 筋 法 灌 浆 深层搅拌法 高压旋喷法土 桩 灰 土 桩 砂 桩 振冲碎石桩 换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖去，回填换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖去，回填换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖去，回填换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖去，回填强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实的一种地基处理方强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实的一种地基处理方强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实的一种地基处理方强度较高的砂

4、、碎石或灰土等，并夯至密实的一种地基处理方法。法。法。法。常用的垫层有：砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或常用的垫层有：砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或常用的垫层有：砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或常用的垫层有：砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其它性能稳定、无侵蚀素土垫层、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其它性能稳定、无侵蚀素土垫层、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其它性能稳定、无侵蚀素土垫层、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其它性能稳定、无侵蚀性的材料做的垫层等。性的材料做的垫层等。性的材料做的垫层等。性的材料做的垫层等。换土垫层法的作用：换土垫层法的作用：换土垫层法

5、的作用：换土垫层法的作用：提高浅层地基承载力。因地基中的剪切破坏从基础底面提高浅层地基承载力。因地基中的剪切破坏从基础底面提高浅层地基承载力。因地基中的剪切破坏从基础底面提高浅层地基承载力。因地基中的剪切破坏从基础底面开始，随应力的增大而向纵深发展。故以抗剪强度较高的砂或开始，随应力的增大而向纵深发展。故以抗剪强度较高的砂或开始，随应力的增大而向纵深发展。故以抗剪强度较高的砂或开始，随应力的增大而向纵深发展。故以抗剪强度较高的砂或其它建筑材料置换基础下较弱的土层，可避免地基的破坏。其它建筑材料置换基础下较弱的土层，可避免地基的破坏。其它建筑材料置换基础下较弱的土层，可避免地基的破坏。其它建筑材

6、料置换基础下较弱的土层，可避免地基的破坏。1 1 换土垫层法的原理换土垫层法的原理换土垫层法的原理换土垫层法的原理换土垫层法换土垫层法换土垫层法换土垫层法 减少沉降量。一般浅层地基的沉降量占总沉降量比例较减少沉降量。一般浅层地基的沉降量占总沉降量比例较减少沉降量。一般浅层地基的沉降量占总沉降量比例较减少沉降量。一般浅层地基的沉降量占总沉降量比例较大。加以密实砂或其它填筑材料代替上层软弱土层，就可以减大。加以密实砂或其它填筑材料代替上层软弱土层，就可以减大。加以密实砂或其它填筑材料代替上层软弱土层，就可以减大。加以密实砂或其它填筑材料代替上层软弱土层，就可以减少这部分的沉降量。由于砂层或其它垫层

7、对应力的扩散作用，少这部分的沉降量。由于砂层或其它垫层对应力的扩散作用，少这部分的沉降量。由于砂层或其它垫层对应力的扩散作用，少这部分的沉降量。由于砂层或其它垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧层土上的压力较小，这样也会相应减少下卧层土使作用在下卧层土上的压力较小，这样也会相应减少下卧层土使作用在下卧层土上的压力较小，这样也会相应减少下卧层土使作用在下卧层土上的压力较小，这样也会相应减少下卧层土的沉降量。的沉降量。的沉降量。的沉降量。加速软弱土层的排水固结。砂垫层和砂石垫层等垫层材加速软弱土层的排水固结。砂垫层和砂石垫层等垫层材加速软弱土层的排水固结。砂垫层和砂石垫层等垫层材加速软弱土层的排水固

8、结。砂垫层和砂石垫层等垫层材料透水性强，软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，使料透水性强，软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，使料透水性强，软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，使料透水性强，软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，使基础下面的孔隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结基础下面的孔隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结基础下面的孔隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结基础下面的孔隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结和提高其强度，避免地基发生塑性破坏。和提高其强度，避免地基发生塑性破坏。和提高其强度，避免地基发生塑性破坏。和提高其强度，避免地基发生塑性破

9、坏。防止冻胀。因为粗颗粒的垫层材料缝隙大，不易产生毛防止冻胀。因为粗颗粒的垫层材料缝隙大，不易产生毛防止冻胀。因为粗颗粒的垫层材料缝隙大，不易产生毛防止冻胀。因为粗颗粒的垫层材料缝隙大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。细管现象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。细管现象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。细管现象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。消除膨胀土的胀缩作用。消除膨胀土的胀缩作用。消除膨胀土的胀缩作用。消除膨胀土的胀缩作用。2 2 垫层的设计要点垫层的设计要点垫层的设计要点垫层的设计要点 垫层的设计不但要满垫层的设计不但要满垫层的

10、设计不但要满垫层的设计不但要满足建筑物对地基变形及稳足建筑物对地基变形及稳足建筑物对地基变形及稳足建筑物对地基变形及稳定的要求，而且应符合经定的要求，而且应符合经定的要求，而且应符合经定的要求，而且应符合经济合理的原则。其设计内济合理的原则。其设计内济合理的原则。其设计内济合理的原则。其设计内容主要是确定断面的合理容主要是确定断面的合理容主要是确定断面的合理容主要是确定断面的合理厚度和宽度。对于垫层，厚度和宽度。对于垫层，厚度和宽度。对于垫层，厚度和宽度。对于垫层，既要求有足够的厚度来置既要求有足够的厚度来置既要求有足够的厚度来置既要求有足够的厚度来置换可能被剪切破坏的软弱换可能被剪切破坏的软

11、弱换可能被剪切破坏的软弱换可能被剪切破坏的软弱土层，又要有足够的宽度土层，又要有足够的宽度土层，又要有足够的宽度土层，又要有足够的宽度以防止垫层向两侧挤出。以防止垫层向两侧挤出。以防止垫层向两侧挤出。以防止垫层向两侧挤出。2 21 1 垫层厚度的确定垫层厚度的确定垫层厚度的确定垫层厚度的确定 f fz z垫层底面处软弱土层承载力特征值垫层底面处软弱土层承载力特征值垫层底面处软弱土层承载力特征值垫层底面处软弱土层承载力特征值 kPkPa a p pczcz垫层底面处土的自重应力，垫层底面处土的自重应力，垫层底面处土的自重应力，垫层底面处土的自重应力，kPkPa a p pz z垫层底面处土的附加

12、应力，垫层底面处土的附加应力，垫层底面处土的附加应力，垫层底面处土的附加应力，kPkPa a。2 22 2 垫层宽度的确定垫层宽度的确定垫层宽度的确定垫层宽度的确定 垫层的宽度除要满足应力扩散的要求外，还应防止垫层向垫层的宽度除要满足应力扩散的要求外，还应防止垫层向垫层的宽度除要满足应力扩散的要求外，还应防止垫层向垫层的宽度除要满足应力扩散的要求外，还应防止垫层向两边挤动。如果垫层宽度不足，四周侧面土质又较软弱时，垫两边挤动。如果垫层宽度不足，四周侧面土质又较软弱时，垫两边挤动。如果垫层宽度不足，四周侧面土质又较软弱时，垫两边挤动。如果垫层宽度不足，四周侧面土质又较软弱时，垫层就有可能部分挤入

13、侧面软弱土中，使基础沉降增大。宽度计层就有可能部分挤入侧面软弱土中，使基础沉降增大。宽度计层就有可能部分挤入侧面软弱土中，使基础沉降增大。宽度计层就有可能部分挤入侧面软弱土中，使基础沉降增大。宽度计算通常可按扩散角法，如条形基础，垫层宽度算通常可按扩散角法，如条形基础，垫层宽度算通常可按扩散角法，如条形基础，垫层宽度算通常可按扩散角法，如条形基础，垫层宽度bb应为：应为：应为：应为：振动平板夯振动平板夯YT系列冲击压实机系列冲击压实机可转向式手扶振动压路机可转向式手扶振动压路机四冲程汽油机式高频振动冲击夯四冲程汽油机式高频振动冲击夯 斜坡型单钢轮压振动路机斜坡型单钢轮压振动路机由两种刚度不同材

14、料组成共同承受上部荷载并协调变形的人由两种刚度不同材料组成共同承受上部荷载并协调变形的人工地基。工地基。二、复合地基变形协调指桩和土变形一致共同变形。变形协调指桩和土变形一致共同变形。按材料分类散体桩复合地基 柔性桩复合地基 刚性桩复合地基 砂 桩 碎石桩 土 桩 灰土桩 石灰桩 粉喷桩 旋喷桩 树根桩 CFG 桩 桩体作用：由由复复合合地地基基定定义义复复合合地地基基由由桩桩体体和和桩桩间间土土共共同同工工作作，由由变变形形协协调调条条件件，桩桩体体和和桩桩间间土土变变形形相相同同。由由于于E E桩桩 E E土土，桩桩体体产产生生应应力力集集中中，桩桩间间土土应力降低。应力降低。由此复合地基

15、承载力和整体由此复合地基承载力和整体刚度高于原地基，沉降有所刚度高于原地基，沉降有所减小。减小。面积换算率 桩体的横截面积 桩承担复合地基的面积 正方形布置：正方形布置：桩体直径为桩体直径为d d，间距为间距为l l，则面积换算率为：则面积换算率为：桩土应力比 定义：将复合地基中桩体的竖向平均应力记为定义：将复合地基中桩体的竖向平均应力记为 桩间土的竖向平均应力记为桩间土的竖向平均应力记为 桩土应力比为桩土应力比为 1、散体桩承载力（1 1）（2 2）（3 3）2、柔性桩复合地基 桩间土承载力折减系数，对摩擦桩取桩间土承载力折减系数，对摩擦桩取0.50.51.01.0，对，对摩擦支撑桩取摩擦支

16、撑桩取0.10.10.40.4。3、对刚性桩地基基础以下的桩数基础以下的桩数 单桩承载力标准值单桩承载力标准值 基础面积基础面积 桩间土面积桩间土面积桩间土承载力折减系数，一般取桩间土承载力折减系数，一般取0.80.81 1（1 1）排水固结法排水固结法1 1、定义定义：在建筑物建造前，对天然地基或对以设置竖向排：在建筑物建造前，对天然地基或对以设置竖向排水体的地基加载预压，使土体固结沉降基本完成或完成大部水体的地基加载预压，使土体固结沉降基本完成或完成大部分，从而提高地基土强度的一种方法。分，从而提高地基土强度的一种方法。砂井 塑料排水板 竖向排水体 水平排水体：砂垫层 排水系统加压系统 堆

17、载法 真空法 降水法 电渗法 2、对象：对象：软粘土、吹填土、松散软粘土、吹填土、松散粉土、新近沉积土粉土、新近沉积土 3 3、工程应用：工程应用：路堤、仓库、罐体路堤、仓库、罐体、飞机跑道、轻型建筑、飞机跑道、轻型建筑 饱和软粘土地基在荷载作用下，产生孔隙水压力，孔隙水在饱和软粘土地基在荷载作用下，产生孔隙水压力，孔隙水在压差作用下，由排水通道缓慢排出，使孔隙体积减小，地基压差作用下，由排水通道缓慢排出，使孔隙体积减小，地基固结沉降，同时土中有效应力增加，地基土强度逐渐增长。固结沉降，同时土中有效应力增加，地基土强度逐渐增长。固结压力孔隙比抗剪强度点，压力增加点，压力增加 土样固结压力为土样

18、固结压力为 孔隙比为孔隙比为 坐标上对应坐标上对应 孔隙比减少孔隙比减少 对应于曲线对应于曲线 如果卸除如果卸除 由由c c点回到点回到f f点，曲线点，曲线 土样发生膨胀，土样发生膨胀，为卸荷曲线。为卸荷曲线。固结压力孔隙比抗剪强度若对土样再施加若对土样再施加 的压力，土样发生再压缩由的压力，土样发生再压缩由 点沿虚线变化到点沿虚线变化到 抗剪强度抗剪强度相应由相应由 点变化（沿虚线）点变化（沿虚线）点，曲线点，曲线 到到从两条压缩曲线从两条压缩曲线 和和 可见施加同样的压力，孔隙比变化量不同，土样在被再压可见施加同样的压力，孔隙比变化量不同，土样在被再压缩时孔隙比减小量缩时孔隙比减小量 比

19、初压缩量比初压缩量 小得多。小得多。排排水水固固结结法法就就是是其其应应用用。建建造造建建筑筑物物前前预预先先对对地地基基施施加加荷荷载载，使使地地基基完完成成大大部部分分沉沉降降，抗抗剪剪强强度度也也得得到到提提高高；卸卸荷荷后后，再再建建建建筑筑物物，地地基基在在建建筑筑物物荷荷载载作作用用下下产产生生沉沉降将大大减少。降将大大减少。排水固结法关键排水固结法关键在于排出孔隙水，使孔隙减少及有效应力在于排出孔隙水，使孔隙减少及有效应力增加，从而产生固结沉降。增加，从而产生固结沉降。粘性土固结所需的时间为 时间因数 固结系数 砂井设计 1、直径及间距 砂井有效排水范围内等效直径，砂井有效排水范

20、围内等效直径，30-5030-50cm cm 砂井直径砂井直径 井径比 普通砂井 取68 袋装砂井或塑料排水板 取1520 2、深度：压缩层不厚时，砂井应贯穿压缩土层 压缩层深厚时，由附加压力和自重应力之比为0.10.2处定。强强 夯夯定义：定义：强夯法又名动力固结法（强夯法又名动力固结法（Dynamic consolidationDynamic consolidation）强夯法处理地基是强夯法处理地基是1919世纪世纪6060年代由法国梅那公司首创。将年代由法国梅那公司首创。将10104040吨重的锤起吊到高吨重的锤起吊到高6 63030米的空中让其自由下落，给地米的空中让其自由下落，给地

21、基以冲击和振动，基以冲击和振动，以提高土体强度，降低其压缩性，改善土以提高土体强度，降低其压缩性，改善土的振动液化条件，消除湿陷性黄土的湿陷性。的振动液化条件，消除湿陷性黄土的湿陷性。碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。对于高饱和度的粉土与粘性土地杂填土和素填土等地基。对于高饱和度的粉土与粘性土地基，尤其是淤泥和淤泥质土，处理效果较差。基，尤其是淤泥和淤泥质土，处理效果较差。机场、仓库、油罐、公路、和铁路机场、仓库、油罐、公路、和铁路 处理对象处理对象工程应用工程应用加固地基的优点加固地基的优点 应用范围广泛

22、应用范围广泛加固效果显著加固效果显著有效加固深度大有效加固深度大 80008000KN.MKN.M高能级强夯处理深度达高能级强夯处理深度达1212米；一般能量夯能处米；一般能量夯能处理深度理深度6 68 8米米 施工机具简单施工机具简单 强夯机具主要为履带式起重机，当起吊能力有限时铺龙门式强夯机具主要为履带式起重机，当起吊能力有限时铺龙门式起落或其他设备，加上自动脱钩装置。当机械设备困难时，起落或其他设备，加上自动脱钩装置。当机械设备困难时，还可因地制宜采用打桩机、龙门架、桅杆等简易设备。还可因地制宜采用打桩机、龙门架、桅杆等简易设备。节省材料节省材料 强夯法处理地基，无需添加建筑材料。对于饱

23、和低渗透性土，强夯法处理地基，无需添加建筑材料。对于饱和低渗透性土，可以铺以砂井、挤密碎石桩配合强夯施工，其加固效果比单可以铺以砂井、挤密碎石桩配合强夯施工，其加固效果比单一工艺高出许多，材料亦比单一砂井、挤密碎石桩方案节省，一工艺高出许多，材料亦比单一砂井、挤密碎石桩方案节省，费用较低。费用较低。降低工程造价降低工程造价 强夯处理价格低廉。北京乙稀工程，挤密碎石桩方案造价强夯处理价格低廉。北京乙稀工程，挤密碎石桩方案造价200200元元/m/m2 2，强夯仅为强夯仅为2525元元/m/m2 2；茂名三十万吨乙稀工程，茂名三十万吨乙稀工程，回填地基，原来用分层碾压法处理，没有达到应有的加固回填

24、地基，原来用分层碾压法处理，没有达到应有的加固效果，如果采用挤密碎石桩，加固费用增加效果，如果采用挤密碎石桩，加固费用增加250250元元/m/m2 2以以上，强夯处理仅需上，强夯处理仅需30305050元元/m/m2 2，且加固效果好，工期短。且加固效果好，工期短。施工快捷施工快捷 施工工期短，特别是粗颗粒非饱和土的强夯，周期更短。施工工期短，特别是粗颗粒非饱和土的强夯，周期更短。加固机理加固机理瑞利波（瑞利波（表面波表面波 ）以夯坑为）以夯坑为中心沿地表向四周传播，使中心沿地表向四周传播，使表层土体松动形成松弛区域。表层土体松动形成松弛区域。体波对地基体波对地基起加固作用，起加固作用，纵波

25、（纵波（压缩压缩波波 ）使土体）使土体受拉压作用，受拉压作用，使孔隙水压使孔隙水压力增加，导力增加，导致土骨架解致土骨架解体；体；横波（横波（剪切波剪切波 ）使解体的土颗粒处使解体的土颗粒处于更密实的状态。于更密实的状态。一、加固非饱和土原理 采用强夯法加固非饱和土是基于动力压实原理，即用冲击采用强夯法加固非饱和土是基于动力压实原理，即用冲击型动力荷载，使土体颗粒产生相对位移重新排列，土中孔型动力荷载，使土体颗粒产生相对位移重新排列，土中孔隙中的气相被排出，孔隙体积减小，土体变得更为密实，隙中的气相被排出，孔隙体积减小，土体变得更为密实，从而提高其强度从而提高其强度 夯锤夯击土体的瞬间，土体产

26、生较大沉降，锤底土形成土塞向下运动，土中压力超过土的强度，土结构破坏。由于结构破坏，使土体软化，侧压力系数增大，侧压力增大，土不仅被压实，而且被侧向挤密，形成苹果形。这一压实区（A）就是土的破坏压实区在该区域外为次压实区（在该区域外为次压实区（B），），该区应力小于土极限强该区应力小于土极限强度而大于土的弹性极限。该区土可能被破坏，但未被度而大于土的弹性极限。该区土可能被破坏，但未被充分压实，此区也可称为破坏削弱区。充分压实，此区也可称为破坏削弱区。动应力远大于原来土动应力远大于原来土的自重应力，坑底土的自重应力，坑底土在向侧向挤出时，坑在向侧向挤出时，坑侧土在侧向分力的作侧土在侧向分力的作用

27、下将隆起，形成被用下将隆起，形成被动破坏区。夯坑越深，动破坏区。夯坑越深，土内聚力越大，土不土内聚力越大，土不易破坏隆起，反之就易破坏隆起，反之就易隆起。易隆起。不可压缩的液体固结时液体排出的孔径不变弹簧刚度为常数无摩擦活塞静力固结模型动力固结模型含有少量气泡的可压缩液体固结时液体排出的孔径是变化的弹簧的刚度不为常数有摩擦活塞二、加固饱和土原理 三、动力置换 动力置换是指在冲击能量的作用下，强行将砂、碎石等挤填动力置换是指在冲击能量的作用下，强行将砂、碎石等挤填到饱和软土层中，置换饱和软土，形成密实砂、石层或桩柱。到饱和软土层中，置换饱和软土，形成密实砂、石层或桩柱。动力置换砂桩：当地基表层为动力置换砂桩：当地基表层为适当厚度的砂覆盖层，其下卧适当厚度的砂覆盖层，其下卧层为高压缩性淤泥质软土时，层为高压缩性淤泥质软土时，采用较低的夯击能将表层砂夯采用较低的夯击能将表层砂夯挤入软土层中，形成一根根砂挤入软土层中，形成一根根砂桩。桩。