软弱地基及其处理.pptx

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1、软基处理概述软基处理概述一、地基常见问题包括以下五个方面：1 1地基强度及稳定性问题：地基的抗剪强度不足引起局部或整体剪切破坏。2 2压缩及不均匀沉降问题：引起开裂。3 3渗漏问题：大坝地基，基坑开挖降水，防洪4 4液化问题：地震、机器、车辆的振动以及波浪作用和爆破等动力荷载可能引起地基土，特别是饱和无粘性土的液化、失稳和震陷等危害。5.5.特殊土地基问题：比如黄土湿陷、膨胀土涨缩、岩溶塌陷等。第1页/共92页软基处理概述软基处理概述加拿大特朗斯康谷仓，建于19131913年。高31m31m，宽23m23m，片筏基础。由于事前未探明有厚达16m16m的软土层，建成储存谷物后，西侧突然陷入土中8

2、.88.8米，东侧抬高1.5m1.5m，仓身倾斜2727o o。地基强度不够失事的谷仓第2页/共92页软基处理概述软基处理概述路基滑坡由于路基下伏软土地基，因其强度不够而导致路基滑坡。第3页/共92页软基处理概述软基处理概述因地基不均匀沉降导致墙体开裂第4页/共92页软基处理概述软基处理概述地基沉降变形因其路面开裂第5页/共92页软基处理概述软基处理概述地面塌陷第6页/共92页软基处理概述软基处理概述 路基路面塌陷路基路面塌陷第7页/共92页软基处理概述软基处理概述岩溶塌陷引起桩基折断第8页/共92页软基处理概述软基处理概述1.软弱地基 淤泥及淤泥质土地基，即软土地基 冲填土地基 人工填土地基

3、 高压缩性土地基2.不良地基 湿陷性黄土地基、膨胀土地基、季节性冻土地基、岩溶地基、松砂土地基二、地基处理对象二、地基处理对象第9页/共92页软基处理概述软基处理概述软弱与不良地基软土杂填土冲填土饱和松砂湿陷黄土膨胀土有机质土山区土岩溶第10页/共92页软基处理概述软基处理概述软弱地基软弱地基 在附加应力影响范围内主要受力层由软土组成，则为软弱地基。一般由软弱土组成，软弱土指淤泥、淤泥质土、某些冲填土以及其他高压缩性土。1）淤泥和淤泥质土是在静水或缓慢流水的环境中沉积，并经生物化学作用而形成，是具有特殊性质的粘性土。具有高含水率，高孔隙比，高压缩性、抗剪强度低，触变性和流变性等不良特征。第11

4、页/共92页软基处理概述软基处理概述 2）冲填土冲填土是在疏浚河流或港口航道时，认为地由水力冲填泥砂形成的填土。它的颗粒组成随泥砂来源而变，多为粘粒和粉粒，其次为砂粒。冲填土当粘粒含量较多时往往是欠固结的，其强度和压缩性都比天然沉积的同类土差。第12页/共92页软基处理概述软基处理概述3）杂填土 主要是人类在生产和生活活动中，堆填建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物形成的填土。这些土的组成物质中，建筑垃圾性能较为稳定，工业垃圾遇水会发生变化；生活垃圾成分极为复杂，混合不均匀。杂填土性质与堆填年龄有关，填龄较短者往往是欠固结，一般填龄达到五年左右的杂填土，性质才逐渐趋于稳定。杂填土大多疏松且不均匀

5、，在同一场地的不同位置，其承载力和压缩性往往有较大差异。第13页/共92页软基处理概述软基处理概述 4）其他高压缩性土 饱和松散粉细砂(包括部分粉土)也应属于软弱地基范畴。其在动力荷载(机械振动、地震等)重复作用下将产生液化；基坑开挖时也会产生管涌。第14页/共92页软基处理概述软基处理概述不良地基不良地基 主要受力层由具有特殊工程性质的土层组成，这些土层包括：湿陷性黄土、膨胀土。1）湿陷性黄土 在我国西北和华北地区分布很广，其颗粒以粉粒为主，颗粒间主要由碳酸盐、硫酸盐和氯化物等可溶性盐逐渐浓缩、沉淀形成的胶结物所胶结，孔隙比在1.0左右。天然黄土强度一般很高，能直立成壁，压缩性也较低。但遇水

6、后，由于水膜增厚和颗粒间盐类胶结物质溶于水而使土的结构破坏，从而突然发生显著的沉陷，强度也迅速降低。第15页/共92页软基处理概述软基处理概述 2）膨胀土 天然状态下强度很高，压缩性较低。但由于其粘粒含量很高，且矿物成分主要为蒙脱石和伊利石，胀缩性显著，吸水膨胀失水收缩，反复作用强度降低，不均匀变形较大，引起上部建筑物开裂。3）山区土岩组合地基第16页/共92页软基处理概述软基处理概述三、地基处理目的1增加地基土的剪切强度；2降低地基土的压缩性；3改善地基的透水特性；4改善动力特性（抗液化，抗震）；5改善特殊土的不良地基的特性；主要是指消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等特殊土的不良地基特

7、性。第17页/共92页软基处理概述软基处理概述 对于不能满足强度、变形和稳定性等要求的问题地基，必须经过人工改良或加固后才能使用，这种改良和加固，就称地基处理。四、地基处理定义四、地基处理定义第18页/共92页软基处理概述软基处理概述换土垫层法：换土垫层法：密实法密实法：表层密实法、重锤夯实法、强夯法、阵：表层密实法、重锤夯实法、强夯法、阵 冲挤密桩法、土（灰土、二灰土冲挤密桩法、土（灰土、二灰土)桩法、桩法、夯实水泥土桩法等夯实水泥土桩法等置换法置换法：碎石桩法、石灰桩法、：碎石桩法、石灰桩法、CFGCFG桩法桩法胶结法胶结法：静压注浆法、高压喷射注浆法、水泥土搅：静压注浆法、高压喷射注浆法

8、、水泥土搅 拌法拌法排水固结法排水固结法：堆载预压法、真空预压法、降低地下：堆载预压法、真空预压法、降低地下 水法等水法等加筋法加筋法：土工织物法、加筋土法、土锚、土钉、树：土工织物法、加筋土法、土锚、土钉、树 根桩法根桩法五、地基处理方法第19页/共92页换土垫层法换土垫层法换填法垫层设计垫层设计垫层设计垫层设计垫层材料垫层材料垫层材料垫层材料工艺控制工艺控制工艺控制工艺控制适用范围适用范围适用范围适用范围淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土素填土、杂填土垫层厚度，垫层宽度垫层厚度，垫层宽度砂石、粉质粘土、灰土、粉煤灰、矿渣、工砂石、粉质粘土、灰土、粉煤灰、

9、矿渣、工业废渣、土工合成材料业废渣、土工合成材料分层夯实，控制含水量分层夯实，控制含水量第20页/共92页换土垫层法换土垫层法一、垫层法的概念垫层法的概念 当建筑物基础下持力土层比较软弱，不能满足设计荷载或变形的要求时，常在地基表面铺设一定厚度的垫层，或者把表面部分软弱土层挖去，置换成强度较大的砂石素土等，处理地基表层，这类方法称为垫层法。二、垫层法的分类垫层法的分类 按其组成材料分为：砂垫层、碎石垫层、灰土按其组成材料分为：砂垫层、碎石垫层、灰土 垫层垫层 和加筋土垫层。和加筋土垫层。按垫层在地基中的主要作用又分为：换土垫层、按垫层在地基中的主要作用又分为：换土垫层、排水垫层和加筋土垫层。排

10、水垫层和加筋土垫层。垫层的作用第21页/共92页换土垫层法换土垫层法1提高地基承载力提高地基承载力。地基中的剪切破坏是从基础底面开始，随着基底压力的增大，逐渐向纵深发展。故强度较大的砂石等材料代替可能产生剪切破坏的软弱土，就可避免地基的破坏。2减少地基沉降量减少地基沉降量。3垫层用透水材料可加速软弱土层的排水固结垫层用透水材料可加速软弱土层的排水固结。固结效果仅限于表层，对深部的影响并不显著。4.防止冻胀防止冻胀。5.消除膨胀土的胀缩性。消除膨胀土的胀缩性。三、垫层法的作用第22页/共92页换土垫层法换土垫层法换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层处理。常

11、用于轻型建筑、地坪、堆料场地和道路工程等地基处理。当建筑物荷载不大，软弱土层厚度较小时，采用换填垫层法能取得较好的效果。四、垫层法的适用范围第23页/共92页换土垫层法换土垫层法 垫层设计的主要内容是确定断面的合理宽度和厚度。垫层设计的主要内容是确定断面的合理宽度和厚度。设计的垫层不但要求满足建筑物对地基变形及稳定的要设计的垫层不但要求满足建筑物对地基变形及稳定的要求，而且应符合经济合理的原则。求，而且应符合经济合理的原则。1 1垫层厚度的确定垫层厚度的确定 垫层的厚度必须满足如下要求：当上部荷载通过垫层垫层的厚度必须满足如下要求：当上部荷载通过垫层按一定的扩散角传至下卧软弱土层时，该下卧软弱

12、土层按一定的扩散角传至下卧软弱土层时，该下卧软弱土层顶面所受的自重力与附加应力之和不大于同一标高处软顶面所受的自重力与附加应力之和不大于同一标高处软弱土层的地基承载力设计值，如图弱土层的地基承载力设计值，如图6-16-1所示。其表达式所示。其表达式为：为：换土垫层的设计第24页/共92页换土垫层法换土垫层法图图6-1 砂垫层剖面图砂垫层剖面图对于对于条形基础条形基础：对于对于矩形基础矩形基础：第25页/共92页换土垫层法换土垫层法b矩形基础或条形基础底面的宽度（m）；l矩形基础底面的长度（m）;pk基础底面压力（kPa）；z基础底面下垫层的厚度（m）；垫层的压力扩散角（）;l 基础底面处土的自

13、重压力。一般砂垫层的厚度约为1-2m左右。砂垫层厚度一般不宜大于3m，太厚施工困难，也不宜小于0.5m，太薄则换土垫层的作用不显著。第26页/共92页换土垫层法换土垫层法关于垫层宽度的计算，目前还缺乏可行的理论关于垫层宽度的计算，目前还缺乏可行的理论 方法，在实践中常常按照当地某些经验数（考虑砂垫层方法，在实践中常常按照当地某些经验数（考虑砂垫层两侧土的性质）或按经验方法确定。常用的经验方法是两侧土的性质）或按经验方法确定。常用的经验方法是扩散角法。此时矩形基础的垫层底面的长度扩散角法。此时矩形基础的垫层底面的长度l l及宽度及宽度b b为：为：l ll l+2+2z ztgtg b bb b

14、+2+2z ztgtg 式中式中 b b、l l垫层底面宽度及长度；垫层底面宽度及长度；垫层的压力扩散角，仍按表垫层的压力扩散角，仍按表5-25-2取值。取值。条形基础则只计算垫层底面宽度条形基础则只计算垫层底面宽度b b。2 2砂垫层底面尺寸的确定第27页/共92页换土垫层法换土垫层法砂垫层法需注意的问题：考虑到工程质量，不应该用浅的垫层来解决加固上部荷载较大、深厚软土的地基问题，在地震区使用砂垫层也应慎重考虑，另外砂垫层法不能解决由于上部荷载不均匀而产生的不均匀沉降。l垫层顶面每边最好比基础底面大300mm，或从垫层底面两侧向上按当地开挖基坑经验的要求放坡延伸至地面。整片垫层的宽度可根据施

15、工的要求适当加宽。当垫层的厚度、宽度和放坡线确定后，即得砂垫层的设计断面。第28页/共92页换土垫层法换土垫层法3.砂石垫层的施工及质量检验1）砂石垫层施工材料要求：一般采用级配良好、质地坚硬的粒料，颗粒的不均匀系数不能小于5，以中粗砂为好，可掺入一定量的碎石，但要分布均匀。细沙也可作为垫层材料，但不易压实且强度不高，使用时一般掺入一定数量的碎卵石。含泥量和水稳定性不良的砂料必须限制在一定范围之内。第29页/共92页换土垫层法换土垫层法在满足垫层材料要求后，尚应注意以下垫在满足垫层材料要求后，尚应注意以下垫 层施工要点：层施工要点：（1 1）应注意将砂加密到要求的密实度，这是保）应注意将砂加密

16、到要求的密实度，这是保证砂垫层质量和承载力的关键。要求采用适合证砂垫层质量和承载力的关键。要求采用适合的加密方法，采用分层铺砂，然后逐层振密。的加密方法，采用分层铺砂，然后逐层振密。分层厚度视振动力的大小而定，一般为分层厚度视振动力的大小而定，一般为15-20cm15-20cm之间。之间。（2 2）铺筑垫层前，应先行验槽，清除浮土，保）铺筑垫层前，应先行验槽，清除浮土，保持边坡稳定。若基坑或基槽两侧有低于地基的持边坡稳定。若基坑或基槽两侧有低于地基的孔洞、沟、井和墓穴等，应在未做垫层前加以孔洞、沟、井和墓穴等，应在未做垫层前加以填实。填实。第30页/共92页换土垫层法换土垫层法（3 3）当采用

17、碎石垫层时，为防止基坑底部）当采用碎石垫层时，为防止基坑底部 的表层软土发生局部破坏而使建筑物基础产生的表层软土发生局部破坏而使建筑物基础产生附加沉降，最好在基坑底部先铺一层砂垫底，附加沉降，最好在基坑底部先铺一层砂垫底，然后再铺碎石垫层。铺砂层时要注意对基坑底然后再铺碎石垫层。铺砂层时要注意对基坑底部土层的保护，不要对其扰动，防止产生结构部土层的保护，不要对其扰动，防止产生结构破坏引起强度降低，引起大的附加沉降。破坏引起强度降低，引起大的附加沉降。（4 4）当砂石垫层底面由于建筑物构造要求不在）当砂石垫层底面由于建筑物构造要求不在同一标高时，应注意分层搭接处的捣实，施工同一标高时，应注意分层

18、搭接处的捣实，施工应按先深后浅的顺序进行。应按先深后浅的顺序进行。第31页/共92页换土垫层法换土垫层法2 2）砂垫层质量检验）砂垫层质量检验（1 1）环刀取样法）环刀取样法在夯实振捣后的砂垫层中用容积不小于在夯实振捣后的砂垫层中用容积不小于200cm3200cm3的的环刀取样，测定干容重，以不小于该砂在中密环刀取样，测定干容重，以不小于该砂在中密状态时的干容重数值为合格。一般为状态时的干容重数值为合格。一般为15.5kN/m3 16.0kN/m315.5kN/m3 16.0kN/m3。（2 2）贯入测定法）贯入测定法先将垫层表面的砂刮去先将垫层表面的砂刮去3cm3cm左右，然后用贯入仪、左右

19、，然后用贯入仪、钢筋等工具以贯入度大小来衡量砂垫层的质量。钢筋等工具以贯入度大小来衡量砂垫层的质量。第32页/共92页机械压实法机械压实法夯（压）实法对砂土地基及含水率在一定范围内的软弱黏夯（压）实法对砂土地基及含水率在一定范围内的软弱黏性土可提高其密实度和强度，减少沉降量。此法也适用于加固性土可提高其密实度和强度，减少沉降量。此法也适用于加固杂填土和黄土等。填方或地面浅表层常用的压实方法是碾压法、杂填土和黄土等。填方或地面浅表层常用的压实方法是碾压法、夯实法和振动压实法，而浅层处理可采用重锤夯实法，深层处夯实法和振动压实法，而浅层处理可采用重锤夯实法，深层处理可选择强夯法。理可选择强夯法。第

20、33页/共92页机械压实法机械压实法(一)重锤夯实法重锤夯实法是运用起重机械将重锤重锤夯实法是运用起重机械将重锤(一般不轻于一般不轻于15kN)提到提到一定高度一定高度(34m)然后锤自由落下，这样重复夯击地基，使它表然后锤自由落下，这样重复夯击地基，使它表层层(在一定深度内在一定深度内)夯击密实而提高强度。它夯击密实而提高强度。它适用于砂土、稍湿适用于砂土、稍湿的黏性土，部分杂填土、湿陷性黄土的黏性土，部分杂填土、湿陷性黄土等，是一种浅层的地基加等，是一种浅层的地基加固方法。固方法。重锤的样式重锤的样式：常为一截头圆锥体，重为常为一截头圆锥体，重为1530kN，锤底直，锤底直径径0.7m1.

21、5m，锤底面自重静压力约为，锤底面自重静压力约为1525kPa，落距一般采，落距一般采用用2.54.0m。有效影响深度：有效影响深度：重锤夯实的有效影响深度与锤重、锤底直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，当锤重为锤重为15kN，锤底直径，锤底直径1.15m，落距，落距34m时，夯击时，夯击68遍，夯遍，夯击有效深度约为击有效深度约为1.101.20m，为达到预期加固密实度和深度，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。应在现场进行试夯，确定需要的落距、夯击遍

22、数等。第34页/共92页机械压实法机械压实法 重锤的式样常为一截头圆锥体重锤的式样常为一截头圆锥体(图图6-13)，重为，重为1530kN，锤底直径锤底直径0.7m1.5m，锤底面自重静压力约为，锤底面自重静压力约为1530kPa，落距，落距一般采用一般采用2.54.0m。图6-13 6-13 夯锤第35页/共92页机械压实法机械压实法(二)强夯法强夯法概念：强夯法概念：用质量达数十吨的重锤自数米高处自由下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（图落，给地基以冲击（图6-14），从而提高一定深度内地基土），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。的密度、强度并降

23、低其压缩性的方法。特点：特点：夯击能量大，因此影响深度也大。并具有工夯击能量大，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、效果好等艺简单，施工速度快、费用低、适用范围广、效果好等优点。优点。强夯法适用范围：强夯法适用范围：处理碎石土、砂土、低饱和度的粉处理碎石土、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、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，碎砾石、卵石等粒料进行强夯置换处理，第36页/共92页机械

24、压实法机械压实法1强夯法加固的机理图6-14 6-14 强夯法示意图（1）动力密实）动力密实（2）动力固结）动力固结（3）动力置换）动力置换第37页/共92页机械压实法机械压实法2强夯法设计 (1)(1)有效加固深度：(2)(2)夯点的夯击次数（最佳夯击能）：以夯坑的压缩量最大，夯坑周围地面隆起最小为原则，以夯坑的压缩量最大，夯坑周围地面隆起最小为原则，且最后两击或三击的平均夯沉量不大于且最后两击或三击的平均夯沉量不大于50100mm。(3)(3)夯点可采用正方形或等边三角形布置，间距以夯点可采用正方形或等边三角形布置，间距以57m为宜。一般夯锤有效加固面积可以相连或重合。为宜。一般夯锤有效加

25、固面积可以相连或重合。(4)(4)夯击遍数通过试夯确定。夯击遍数通过试夯确定。第38页/共92页机械压实法机械压实法(5)(5)间歇时间：两遍夯击之间留出使土中超孔隙水压力消散的时间，可两遍夯击之间留出使土中超孔隙水压力消散的时间，可以通过试夯过程中孔隙水压力测量确定，当缺少实测资料时，以通过试夯过程中孔隙水压力测量确定，当缺少实测资料时，可按可按37d考虑（适用条件是：饱和软黏土地基中夹有多层粉考虑（适用条件是：饱和软黏土地基中夹有多层粉砂或采用在夯坑中回填块石、碎砾石、卵石等粒料进行强夯砂或采用在夯坑中回填块石、碎砾石、卵石等粒料进行强夯置换时）。置换时）。第39页/共92页机械压实法机械

26、压实法强夯法强夯法第40页/共92页机械压实法机械压实法强夯法强夯法第41页/共92页机械压实法机械压实法第42页/共92页机械压实法机械压实法强夯法强夯法第43页/共92页机械压实法机械压实法第44页/共92页机械压实法机械压实法三、振冲法概念：概念：利用振冲器在土层中振动和水流喷射的联合作用成孔，利用振冲器在土层中振动和水流喷射的联合作用成孔，然后填入碎石料并提拔振冲器逐段振实形成刚度较大的碎然后填入碎石料并提拔振冲器逐段振实形成刚度较大的碎石桩的地基处理方法。石桩的地基处理方法。适用范围：适用范围：适用于处理砂土、粉土、粉质黏土、素填土和杂填土适用于处理砂土、粉土、粉质黏土、素填土和杂填

27、土等地基。等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的饱和黏性土的饱和黏性土和饱和黄土地基，应在施工前通过现场试验确定其适用性。和饱和黄土地基，应在施工前通过现场试验确定其适用性。第45页/共92页机械压实法机械压实法振冲法对砂性土地基的加固原理：振冲法对砂性土地基的加固原理：振动力除直接将砂层挤压密实外，还向饱和砂土传播加振动力除直接将砂层挤压密实外，还向饱和砂土传播加速度，因此在振冲器周围一定范围内砂土产生振动液化，液速度，因此在振冲器周围一定范围内砂土产生振动液化，液化后的土颗粒在重力、上覆土压力及外添填料的挤压下重新化后的土颗粒在重力、上覆土压力及外添填

28、料的挤压下重新排列变得密实，孔隙比大为减小，从而提高地基承载力及抗排列变得密实，孔隙比大为减小，从而提高地基承载力及抗振能力；另一方面，依靠振冲器的重复水平振动力，在加回振能力；另一方面，依靠振冲器的重复水平振动力，在加回填料情况下，通过填料使砂层挤压加密。填料情况下，通过填料使砂层挤压加密。第46页/共92页机械压实法机械压实法振冲器构造示意图振冲器构造示意图 振冲施工过程振冲施工过程振冲法主要的施工机具和施工工艺振冲法主要的施工机具和施工工艺：第47页/共92页机械压实法机械压实法振冲桩方法第48页/共92页机械压实法机械压实法振冲桩方法第49页/共92页机械压实法机械压实法振冲桩方法第5

29、0页/共92页机械压实法机械压实法振冲桩方法第51页/共92页机械压实法机械压实法第52页/共92页机械压实法机械压实法第53页/共92页机械压实法机械压实法第54页/共92页高压注浆法高压注浆法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。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、软塑可适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑可塑黏性土、砂土

30、、黄土、素填土和碎石土等地基。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。分为旋转喷射、定向喷射和摆动喷射三种类别。按注浆的基本工艺可分为单管法（浆液管）、二重管法按注浆的基本工艺可分为单管法（浆液管）、二重管法（浆液管和气管）、三重管法（浆液管、气管和水管）和多（浆液管和气管）、三重管法（浆液管、气管和水管）和多重管法（水管、气管、浆液管和抽泥浆管）等。加固形状可重管法（水管、气管、浆液管和抽泥浆管）等。加固形状可分为柱状、壁状、条状和块状。分为柱状、壁状、条状

31、和块状。第55页/共92页高压注浆法高压注浆法1加固机理 对天然地基土的加固硬化机理和形成复合地基以加固对天然地基土的加固硬化机理和形成复合地基以加固地基土、提高地基土强度、减少沉降量。地基土、提高地基土强度、减少沉降量。2高压喷射注浆法的施工 首先进行施工前的准备；首先进行施工前的准备；桩机按布好的桩点就位；桩机按布好的桩点就位；开机钻孔至设计深度；开机钻孔至设计深度；高压喷射注浆；高压喷射注浆；边注浆边提升；边注浆边提升；成桩结束提管冲洗。成桩结束提管冲洗。第56页/共92页高压注浆法高压注浆法 高压喷射注浆法在工程上的应用主要有两方面：1.加固地基，提高建筑物地基的承载力，改善地基的变形

32、性质，既可应用于拟建建筑物的地基处理，又可应用于已建建筑物的事故处理。2.地基或土体的防渗处理，形成防渗帷幕，防止渗流破坏、流土或管涌。第57页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法基本概念 CFG桩，是水泥粉煤灰碎石桩的简称，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。通过调整水泥的用量及配比，可使桩体强度等级在C5C20之间变化，最高可达C25，相当于刚性桩。由于桩体刚度很大，区别于一般柔性桩和水泥土类桩，因此，常常在桩顶与基础之间铺设一层150-300mm厚的中砂、粗砂、级配砂石或碎石，以利于桩间土发挥承载力，与桩组成复合地基。第

33、58页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法长螺旋钻机长螺旋钻机第59页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法第60页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法第61页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法第62页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法褥垫层在水泥粉煤灰碎石桩复合地基中具有重要作用，它可起到保证桩土共同承担荷载、调整桩与土垂直及水平荷载的分担和减小基础底面的应力集中的作用。适用范围适用范围 适用于处理黏性土、粉土、砂土和已完成自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。第63页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤

34、灰碎石桩法加固原理 CFG桩法也是通过在地基中形成桩体作为竖向加固体，与桩间土组成复合地基，共同承担基础、回填土及上部结构荷载。当桩体强度较高时，CFG桩类似于钢筋混凝土桩，这样，在常用的几米到二十多米桩长范围内，桩侧摩阻力都能发挥，不存在柔性桩或半刚性桩存在的有效桩长的现象。因此，无论是承载力提高幅度及处理深度都较柔性桩和半刚性桩为优。第64页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法 CFG桩复合地基的工程特性桩复合地基的工程特性1.承载力提高幅度大，可调性强 由于褥垫层对桩和桩间土的变形协调作用，桩距大小不影响桩、土承载力的发挥；CFG桩的桩身强度高，可保证桩长较大时，全桩长发挥作用

35、，充分利用土对桩的侧阻力、端阻力，不会像柔性桩、低强度桩一样受“有效桩长”的限制。因此CFG桩复合地基设计时，可以根据需要，灵活调整桩距和桩长，其承载力调整的幅度非常大。根据已有的工程实例，天然地基承载力的提高幅度从50400。第65页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法2.沉降量和差异沉降控制效果好 实际工程中，CFG桩的材料强度等级与普通灌注桩相近，在竖向受力时，其单桩承载力、沉降量与同等条件下的灌注桩相差无几，因此其绝对沉降量在复合地基中是最小的几种形式之一。此外由于有褥垫层的变形协调作用，基础的局部倾斜、相邻柱基的沉降差也得以减小。因此其沉降量和差异沉降量控制效果好。第66页

36、/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法3.适应范围广 以地基形式而言，CFG桩既可适用于条形基础、独立基础，也可用筏基和箱形基础。就土性而言，CFG桩可用于处理黏性土、粉土、砂土和填土。既可用于挤密效果好土，也可用于挤密效果差的土。当CFG桩用于挤密效果好的土时，承载力的提高既有挤密作用、又有置换作用；当CFG桩用于不可挤密土时，承载力的提高只有置换作用。对淤泥质土和天然地基承载力较低的土，应按地区经验或通过现场试验确定CFG桩的适用性。第67页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法褥垫层的作用及合理厚度 一、作用 由级配砂石、粗砂、碎石等散体材料组成的褥垫，在复合地基中有如下

37、几种作用：1.1.保证桩、土共同承担荷载 褥垫层的设置为CFG桩复合地基在受荷后提供了桩向上、向下刺入的条件；即使桩端位于硬土层上，至少可以提供上刺入条件，以保证桩间土始终参与工作。2.2.减少基础底面的应力集中 第68页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法3.3.褥垫层厚度可以调整桩、土水平荷载分担比 当基础承受水平荷载时，不同褥垫厚度、桩顶水平位移Up和水平荷载Q的关系表明，褥垫层厚度越大，桩顶水平位移越小，即桩顶受的水平荷载越小。试验表明，褥垫厚度不小于10cm时，桩体不会发生水平折断，也就是说桩在复合地基中不会失去工作能力。二、褥垫的合理厚度 对刚性桩复合地基，褥垫厚度过小，

38、桩对基础将产生很显著的应力集中，需要考虑桩对基础的冲切，势必造成基础加厚。如果基础承受水平荷载，可能造成复合地基桩发生断裂。同时，桩间土承载能力不能充分发挥，必然增加桩的数量或桩长。第69页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法但是如果褥垫层厚度过大，一方面，造成浪费，相当于换土回填；另一方面，使得褥垫层下复合地基表面的桩土应力比n很小，意味着浅层地基土承担了较高的荷载，而浅层地基土的强度往往又较低。虽然浅层土分担的荷载会很快向桩转移，但浅层土压缩变形造成的过大沉降量，实际上使复合地基中设置的桩失去意义。因此，褥垫厚度的合理性在于既要保证桩在水平荷载作用下不会发生断裂，又要合理发挥桩和

39、桩间土的承载能力。褥垫层宜取100-300mm。三、褥垫层材料选取 褥垫层材料宜取粗砂、中砂、级配砂石，碎石的最大粒径不宜大于30mm。第70页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法 水泥粉煤灰碎石桩可只在基础范围内布置，桩径可取350600mm。桩距应根据设计要求的复合地基承载力、所处理场地地基土性、施工工艺等因素确定，一般取3-5倍桩径，当天然地基承载力较高、复合地基要求的承载力提高幅度不大时，也可采用更大一些的桩距，但此时应尽量将桩布置在柱、梁或墙下。水泥粉煤灰碎石桩复合地基承载力应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时也可按下式估算：设计与计算设计与计算 1.桩的布置2.承载

40、力计算第71页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法以上是根据土的阻力计算的单桩承载力。对于桩体本身，其强度也应满足上式所确定的单桩承载力的要求，按下式验算：第72页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法 地基处理后的变形计算应按现行的国家标准建筑地基基础设计规范的有关规定执行，复合土层的分层与天然地基相同，各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的 倍，值可按下式确定：3.3.变形计算式中f fkiki基础地面下第i i层土的天然地基承载力标准值。第73页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法施工施工1.CFG1.CFG桩的施工，应按设计要求和现场条件选用相应的施

41、工工艺，并应按照国家现行规范执行:(1)长螺旋钻孔灌注成桩，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、人工填土地基；（2）泥浆护壁钻孔灌注成桩，适用于粘性土、粉土、砂土、人工填土、碎石（砾）石土及风化岩层分布的地基；（3）长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩，适用于粘性土、粉土、砂土等地基，以及对噪音及泥浆污染要求严格的场地；（4）沉管灌注成桩，适用于粘性土、粉土、淤泥质土、人工填土及无密实厚砂层的地基。第74页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法2.长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工和沉管灌注成桩施工除应执行国家现行有关规范外，尚应符合下列要求：（1）施工时应按设计配比配置混合料，投入搅拌机加水

42、量由混合料塌落度控制，长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工的塌落度宜为180-200mm，沉管灌注成桩施工的塌落度宜为30-50mm，成桩后桩顶浮浆厚度不宜超过200mm；（2）长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应同拔管速度相配合；沉管灌注成桩施工拔管速度应按均匀线速度控制，拔管线速度应控制在1.2-1.5m/min左右，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度可适当放慢；第75页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法（3）施工时，桩顶标高应高出设计桩顶标高，高出长度应根据桩距、布桩形式、现场地质条件和成桩顺序等综合确定，一般不应小于0.5m。（

43、4）成桩过程中，抽样做混合料试块，每台机械一天应做一组（3块）试块（边长为150mm的立方体），标准养护28d，测定其抗压强度；（5）沉管灌注桩成桩施工过程应观测新施工桩对已施工桩的影响，当发现桩断裂并脱开时，必须对工程桩逐桩静压，静压时间一般为3min，静压荷载以保证使断桩接起来为准。第76页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法3.复合地基的基坑复合地基的基坑可采用人工或机械、人工联合开挖。机械、人工联合开挖时，预留人工开挖厚度应有现场开挖确定，以保障机械开挖造成桩的断裂部位不低于基础底面标高，且桩间土不受扰动。4.褥垫层铺设褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间土的含水量较

44、小时，也可采用动力夯实法。5.施工中桩长允许偏差施工中桩长允许偏差为100mm，桩径允许偏差为20mm，垂直度允许偏差为1%。对满堂布桩基础，桩位允许偏差为0.5倍桩径；对条形基础，垂直于轴线方向的桩位允许偏差为0.25倍桩径，顺轴线方向的桩位允许偏差为0.3倍桩径，对单排布桩桩位允许偏差不得大于60mm。第77页/共92页水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法质量检验质量检验1.复合地基检测应在桩体强度满足试验荷载条件时进行，一般宜在施工结束2-4周后检测。2.复合地基承载力宜用单桩或多桩复合地基载荷试验确定，复合地基载荷试验方法宜符合规范中的规定，试验数量不应少于3个试验点。3.对高层建筑或

45、重要建筑，可抽取总桩数的10%进行低应变动力测试，检验桩身结构完整性。第78页/共92页预压法预压法 预压法又称排水固结法，指直接在天然地基或在设置有袋状砂井、塑料排水带等竖向排水体的地基上，利用建筑物本身重量分级逐渐加载或在建筑物建造前在场地先行加载预压，使土体中孔隙水排出，提前完成土体固结沉降，逐步增加地基强度的一种软土地基加固方法。预压法由加压系统和排水系统两部分组成。加压系统通过预先对地基施加荷载，使地基中的孔隙水产生压力差，从饱和地基中自然排出，进而使土体固结；排水系统则通过改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离，使地基在预压期间尽快地完成设计要求的沉降量，并

46、及时提高地基土强度。预压法适用于处理各类淤泥质土、淤泥及冲填土等饱和粘性土地基。预压荷载是其中的关键问题，因为施加预压荷载后才能引起地基土的排水固结。第79页/共92页预压法预压法加压系统加压系统排水系统排水系统竖向排水体竖向排水体水平排水体水平排水体普通砂井普通砂井袋装砂井袋装砂井塑料排水带塑料排水带砂垫层砂垫层堆载预压堆载预压真空预压真空预压降水预压降水预压电渗排水电渗排水真空联合堆载预压真空联合堆载预压排水固结排水固结第80页/共92页预压法预压法预压法加固机理时，时，时，土在某一荷载作用下，孔隙水逐渐排出，土体随之压缩，土体的密实度和强度随时间逐步增长，这一过程称之为土的固结过程。亦即

47、孔隙水压力消散、有效应力增长的过程。第81页/共92页预压法预压法 (1)(1)堆载预压加固机理 堆载预压是指先在地基中设置砂井、塑料排水带等竖向排水体，后利用建筑物本身重量分级逐渐加载，或建筑物建造前，在场地先行加载预压，使土体中的孔隙水缓慢排出，土层逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的过程。第82页/共92页预压法预压法砂井堆载预压法第83页/共92页预压法预压法基本方法：砂井堆载预压法系在软弱地基中通过采用钢管打孔、灌砂，设置砂井作为竖向排水通道，并在砂井顶部设置砂垫层作为水平排水通道，形成排水系统；在砂垫层上部堆载，以增加软弱土中附加应力，使土体中孔隙水在较短的时间内通过竖向砂井

48、和水平砂垫层排出，达到加速土体固结、提高软弱地基土承载力之目的 。主要用于道路路堤、土坝、机场跑道、工业建筑油罐、码头、岸坡等工程的地基处理，对于泥炭等有机沉积地基则不适用。第84页/共92页预压法预压法堆水预压第85页/共92页预压法预压法(2)(2)真空预压加固机理 真空预压指在软土地基中打设竖向排水体后，在地面铺设排水用砂垫层和抽气管线，然后在砂垫层上铺设不透气的封闭膜使其与大气隔绝，再用真空泵抽气，使排水系统维持较高的真空度，利用大气压力作为预压荷载，增加地基的有效应力，以利于土体排水固结。真空预压适用于均质粘性土及含薄粉砂夹层粘性土等，尤其适用于新吹填土地基的加固。对于在加固范围内有

49、足够补给水源的透水层，而又没有采取隔断措施时，不宜采用该法。第86页/共92页预压法预压法(3)(3)降水预压加固机理 降水预压法是借助于井点抽水降低地下水位，以增加土的有效自重应力，从而达到预压的目的。抽水前水位线抽水后水位降落线滤水管抽水井管降水预压原理降水预压原理第87页/共92页预压法预压法原水位o原水位o第88页/共92页预压法预压法(4)(4)电渗预压加固机理 电渗预压是在土中插入金属电极并通以直流电，由于直流电场作用，土中的水分从阳极流向阴极，将水在阴极排除且无补充水源的情况下，引起土层的压缩固结。电渗预压与降水预压一样，是在总应力不变的情况下，通过减小孔隙水压力来增加土的有效应力作为固结压力的，所以不需要用堆载作为预压荷载，也不会使土体发生破坏。第89页/共92页预压法预压法AB水力坡降线第90页/共92页预压法预压法 预压法的设计，实质上是根据上部结构荷载的大小、地基土的性质及工期要求合理安排加压系统与排水系统，使地基在预压过程中快速排水固结，缩短预压时间，从而减小建筑物在使用期间的沉降量和不均匀沉降，同时增加一部分强度，以满足逐级加荷条件下地基的稳定性。第91页/共92页感谢您的观看！第92页/共92页