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1、地基液化失效第1页/共67页地基开裂第2页/共67页地基滑动第3页/共67页地基处理现场图片第4页/共67页地基处理施工图第5页/共67页一一.地基处理的目的地基处理的目的、对象和对象和及原则及原则地基处理的对象主要是软弱地基和特殊土地基。软弱地基系指主要由软土（淤泥、淤泥质土）、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。1.软土：软土：淤泥及淤泥质土的总称为软土。软土具有显著地结构性、流变性、高压缩性、渗透系数小、抗剪强度低和不均匀性。软土地基承载力低，在外荷载作用下，地基变形大，不均匀变形也大，且变形稳定历时较长，在比较深厚的软土层上，建筑物基础的沉降往往持续数年甚至数十年之久。软土地基
2、是在工程实践中最需要人工处理的地基。4 4.1 .1 概述概述第6页/共67页杂填土主要特性是强度低强度低、压缩性高压缩性高和均匀性差均匀性差，即使在同一建筑场地的不同位置，其地基承载力和压缩性也有较大差异。杂填土未经人工处理一般不宜作为持力层。2.杂填土：杂填土：由人类活动所形成的建筑垃圾、工业废弃物和生活垃圾等无规则堆填物。3.冲填土：冲填土：在整治和疏浚江河航道时，用挖泥船通过泥浆泵将夹大量水分的泥砂吹到江河两岸而形成的沉积土。冲填土的工程性质主要取决于颗粒组成、均匀性和排水固结条件，如以粘性土为主的冲填土往往是欠固结的，其强度较低且压缩性较高，一般需经过人工处理才能作为建筑物地基；如以
3、砂性土或其它粗颗粒土所组成的冲填土，其性质基本上与砂性土相类似，可按砂性土考虑是否需要进行地基处理。第7页/共67页对软弱土和特殊土进行地基处理，其目的目的就是为了提高地基的提高地基的强度和保证地基的稳定、降低地基的压缩性、减少地基的沉降强度和保证地基的稳定、降低地基的压缩性、减少地基的沉降和不均匀沉降、防止地震时地基土的振动液化以及消除特殊性和不均匀沉降、防止地震时地基土的振动液化以及消除特殊性土的湿陷性、胀缩性和冻胀性土的湿陷性、胀缩性和冻胀性。4.其它高压缩土其它高压缩土:饱和松散粉细砂饱和松散粉细砂及部分粉土部分粉土，在机械振动、地震等动力荷载的重复作用下，有可能会产生液化或震陷变形。
4、另外，在基坑开挖时，也可能会产生流砂或管涌。因此，对于这类地基土，往往需要进行地基处理。5.特殊土地基：特殊土地基：大部分带有地区性特点，包括湿陷性黄土、膨胀土和冻土等。地基处理的原则：地基处理的原则：在地基处理的设计和施工中应保证安全适用、技术先进、经济在地基处理的设计和施工中应保证安全适用、技术先进、经济合理、确保质量。同时应满足工程设计要求，做到因地制宜、合理、确保质量。同时应满足工程设计要求，做到因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源。土木工程地基处理应执行国就地取材、保护环境和节约资源。土木工程地基处理应执行国家有关规范家有关规范(程程)，且应符合国家现行的有关强制性标准的规定。，且
5、应符合国家现行的有关强制性标准的规定。第8页/共67页二、地基处理方法与方案的旋转二、地基处理方法与方案的旋转地基处理方法的分类可有多种多样。如：按时间按时间可分为临时处理和永久处理；按处理深度按处理深度可分为浅层处理和深层处理；按处理土性对象按处理土性对象可分为砂性土处理和粘性土处理，饱和土处理和非饱和土处理；按地基处理作用机理按地基处理作用机理可分为置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和冷热等处理方法。其中最本质的是根据地基处理作用机理进行分类，其具体分类以及加固原理、适用范围见表4-1（P212）五大类：五大类：置换法置换法、排水固结法、排水固结法、化学加固法、振密、挤密法、加筋法加筋法等
6、等。第9页/共67页三三、地基处理的原则及其注意事项地基处理的原则及其注意事项 地基处理是一门技术性和经验性很强的应用学科。在选择地基处理方法之前，必须认真研究上部结构和地基两方面的特点，并结合当地的经验，选择经济有效的处理方法。地基处理的几条原则：1.针对地质条件和工程特点选用合适的地基处理方法；2.所选用的处理方法必须符合土力学的基本原理;3.根据地基处理的时效特点进行工程验算与控制;4.重视地基处理的工程经验。在众多的地基处理方法中，加固机理、理论分析和计算方法等都尚需进一步研究，因此，经验具有相当重要的作用。岩土工程师必须不断的研究和总结。因地制宜，切忌机械地搬用。第10页/共67页1
7、.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。在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载的作用。4 4.2 2 复合地基理论复合地基理论第11页/共67页2复合地基的加固机理 1)桩体作用2)垫层作用3)加速固结作用4)挤密作用5)加筋作用3复合地基的设计参数 1)面积置换率mm=Ap/Ae等边三角形布置时，de=1.05s；正方形布置时，de=1.13s第12页/共67页2)桩土应力比nn=p/s桩土荷载分担比NN=Pp/PsN=mn/(1-m)3)复合压缩模量Es
8、pmEp+(1-m)Es或Esp1+m(n-1)EsEsp1+m(n-1)Es第13页/共67页4.复合地基承载力确定 1）散体材料桩复合地基采用以下三种计算公式当当2）对水泥土类桩复合地基（1）理论计算公式（2）现场试验确定在工程应用中，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，有经验时可采用竖向增强体和其周边土的载荷试验确定第14页/共67页5.复合地基变形验算 s=s1+s2第15页/共67页换土垫层法是挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较粗料径的材料，并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。换土垫层主要用于浅层地基处理，一般适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填
9、土地基及暗沟、古井、古墓等处理深度不大(通常控制在3m以内)的各类软弱土层。换填的材料应具有强度高、压缩性低、稳定性好和无侵蚀性等良好的工程特性，根据垫层材料不同，可分为砂和砂石垫层、灰土垫层、土工合成材料垫层、粉煤灰垫层以及矿渣垫层等。在各类工程中，垫层所起的主要作用有时是不同的，如建筑物基础下的垫层主要是起换土作用；而在路堤和土坝等工程，主要是利用垫层起排水固结作用。4 4.3 3 换土垫层法换土垫层法1.换填垫层法的作用提高浅层地基承载力；减少沉降量；加速软弱土层的排水固结；防止冻胀消除膨胀土的胀缩性第16页/共67页 2.垫层的设计与计算1)垫层厚度的确定pz+pczfaz对条形基础：
10、对矩形基础：23300.50286200.25灰土粉质黏土、粉煤灰中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾、石屑、卵石、碎石、矿渣换填材料 z/b注：1当z/b0.25，除灰土取=28外，其余材料均取=0，必要时，宜由试验确定；2当0.25 z/b0.5，值可内插求得。压力扩散角()第17页/共67页2)垫层的宽度(1)垫层的顶宽为防止垫层向两侧挤出，垫层顶面每边宜超出基础底边不小于300mm(2)垫层的底宽b1b+2ztan3)地基变形计算 s=s1+s2第18页/共67页3.换填垫层的施工与质量检验1）施工方法机械碾压法重锤夯实法 可用于处理非饱和黏性土或杂填土，也可用于处理湿陷性黄土地基，消除其湿陷
11、性 振动压实法 可用于处理砂土和由炉灰、炉渣、碎砖等组成的杂填土地基 2）施工要点 垫层施工必须保证达到设计要求的密实度垫层的砂料必须具有良好的压实性开挖基坑铺设垫层时，必须避免对软弱土层的扰动和破坏坑底土的结构垫层底面宜设在同一标高上，如深度不同，应挖成阶梯或斜坡进行搭接，并按先深后浅的顺序进行垫层施工，搭接处应夯压密实粉质黏土和灰土垫层土料的施工含水量宜控制在最优含水量wop2的范围内，粉煤灰垫层的施工含水量宜控制在wop4的范围内第19页/共67页3）质量检验 对粉质黏土、灰土、粉煤灰和砂石垫层的施工质量可用环刀法、贯入仪、静力触探、轻型动力触探或标准贯入试验进行检验；对砂石、矿渣垫层可
12、用重型动力触探检验。检验均应通过现场试验，以设计压实系数对所对应的贯入度为标准检验垫层的施工质量。压实系数也可采用环刀法、灌砂法、灌水法或其他方法检验 垫层的施工质量检验必须分层进行。各层的压实系数符合设计要求后，才能铺填上层用环刀法取样时，取样点应位于每层厚度的2/3深度处。检验点数量，对大基坑每50100m2不应少于1个检验点；对基槽每1020m不应少于1个点；每个单独柱基不应少于1个点。采用贯入仪或动力触探检验垫层的施工质量时，每分层检验点的间距应小于4m。竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时，每个单体工程不宜少于3点；对于大型工程则应按单体工程的数量或工程的面积确定检验点数 第20页/
13、共67页排水固结法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。排水固结法分类 加载预压法真空预压法降水预压法电渗预压法联合预压法4.4 4.4 排水固结法排水固结法排水固结法主要适用于处理淤泥、淤泥质土及其他饱和软黏土。对于含水平砂夹层的黏性土，因其具有较好的横向排水性能，所以不用竖向排水体(砂井等)处理，也能获得良好的固结效果。第21页/共67页图4-8 排水固结法增大地基土密度的原理 图4-9 排水法的原理 第22页/共67页地基土的排水固结效果与它的排水边界有关，根据固结理论，黏性土固结所需的时
14、间与排水距离的平方成正比。一、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1排水竖井设计(1)砂井的直径和间距：常用的普通砂井直径可取300500mm，袋装砂井直径可取70120mm。塑料排水板已标准化，一般相当于直径6070mm。砂井的间距可按井径比选用，井径比(n)按下式确定：nde/dw通砂井的间距可按n68选用，塑料排水板和袋装砂井的间距可按n1522选用第23页/共67页（2）砂井深度度砂井的长度应根据建筑物对地基的稳定性、变形要求和工期确定当压缩土层不厚、底部有透水层时，砂井应尽可能贯穿压缩土层；当压缩土层较厚，但间有砂层或砂透镜体时，砂井应尽可能打至砂层或透镜体；
15、当压缩土层很厚，其中又无透水层时，可按地基的稳定性及建筑物变形要求处理的深度来决定。按稳定性控制的工程，如路堤、土坝、岸坡、堆料场等，砂井深度应通过稳定分析确定，砂井长度应超过最危险滑弧面的深度2.0m。从沉降考虑，砂井长度宜穿透主要的压缩土层（3）砂井的排列正方形等边三角形第24页/共67页（4）砂井的布置范围一般由基础的轮廓线向外增加24m（5）砂料砂料宜用中、粗砂，必须保证良好的透水性，含泥量不应超过3，渗透系数宜大于10-2cm/s（6）砂垫层砂井顶部应铺设砂垫层，垫层厚度不应小于500mm垫层砂料宜用中粗砂，含泥量应小于5。砂料中可混有少量粒径小于50mm的石粒。砂砾垫层的干密度应大
16、于1.5t/m3。在预压区内宜设置与砂砾垫层相连的排水盲沟，并把地基中排出的水引出预压区。第25页/共67页2预压荷载 等载预压超载预压3砂井地基的固结度计算 一级或多级等速加载条件下，当固结时间为t时，对应总荷载的地基平均固结度瞬时加载条件下，考虑涂抹和井阻影响时，竖井地基径向排水平均固结度n15对排水竖井未穿透受压土层之地基，应分别计算竖井范围土层的平均固结度和竖井底面以下受压土层的平均固结度，通过预压使该两部分固结度和所完成处理的变形量满足设计要求注意防止预压荷载过大，使地基发生滑动破坏；预压期不宜小于6个月 第26页/共67页 4预压荷载下地基土体的抗剪强度验算 ftf0+zUttan
17、cu 5预压荷载下地基的最终竖向变形量计算 经验系数，对正常固结饱和黏性土地基可取=1.11.4，荷载较大、地基土较软弱时取较大值，否则取较小值。受压层的计算深度取pz/pcz0.1第27页/共67页二、袋装砂井和塑料排水板预压法 1.袋装砂井预压法 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人砂垫层至少300mm，并不得卧倒。2.塑料排水板预压法 当量换算直径dP=2(b+)/第28页/共67页三、天然地基堆载预压法当软土层厚度不大或软土层
18、含较多薄粉砂夹层，且固结速率能满足工期要求时，可不设置排水竖井。在施工中通常要监测加载过程中堆体的竖向变形、边桩的水平位移、沉降速率和孔隙水压力发展的情况。根据观测结果，严格控制加载速率，使竖向变形每天一般不超过10mm(对天然地基)和15mm(对砂井地基)，边桩水平位移每天不超过5mm，孔隙水压力保持在堆土荷载的50以内，并且随着荷载的增加，为了安全起见，加载速率应逐渐减小。第29页/共67页四、真空预压法和降水位预压法1.真空预压法 软黏土中真空预压的膜下真空度应稳定地保持在650mmHg以上真空预压区边缘应大于建筑物基础轮廓线，每边增加量不得小于3.0m地基最终竖向变形计算：取可取0.8
19、0.9，真空联合堆载预压以真空预压为主时，可取0.92.降低水位预压法 第30页/共67页一、挤密砂桩法 挤密砂（或砂石）桩是利用振动或锤击作用，将桩管打入土中，分段向桩管加砂石不断提升并反复挤压而形成的密实桩体，并和桩周土组成复合地基的地基处理方法。砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、黏性土、素填土和杂填土等地基。对饱和黏性土上对变形控制要求不严的工程也可采用砂石桩置换处理。该法亦可用于可液化地基。4.54.5 挤（振）密法挤（振）密法第31页/共67页1.砂桩的设计 每边放宽不应少于13排；用于防止砂层液化时，每边放宽不宜小于处理深度的1/2，且不宜小于5m；对高速公路，一般应处理至边缘外1
20、3m1）加固范围 2）桩直径及桩位布置 砂桩直径可采用300800mm，对松软黏性土地基宜选用较大的直径。砂桩孔位宜采用等边三角形或正方形布置。3）砂桩的间距 一般对粉土和砂土地基，不宜大于砂桩直径的4.5倍；对黏性土地基，不宜大于砂桩直径的3倍(1)松散粉土和砂土地基松散粉土和砂土地基可根据挤密后要求达到的孔隙比e1来确定等边三角形布置正方形布置第32页/共67页(2)黏性土地基黏性土地基等边三角形布置正方形布置一根砂桩承担的处理面积4）砂桩桩长 砂桩桩长可根据工程要求和工程地质条件通过计算确定，不宜小于4m；当软弱土层厚度不大时，砂桩桩长宜穿过松软土层；当松软土层厚度较大时，对按稳定性控制
21、的工程，砂石桩桩长不应小于最危险滑动面以下2m的深度；对按变形控制的工程，砂桩桩长应满足处理后地基变形量不超过建筑物的地基变形允许值并满足软弱下卧层承载力的要求；对可液化的地基，砂石桩桩长应按现行相关国家标准中的有关规定采用。5）砂桩孔内的填料和填砂量 砂桩内填料宜用砾砂、粗砂、中砂、圆粒、角砾、卵石、碎石等，填料中含泥量不应大于5，并不宜含有粒径大于50mm的粒料。充盈系数可取1.21.4第33页/共67页6）垫层 在砂桩顶部宜铺设一层厚度为300500mm的砂石垫层。必要时可在垫层中增设加筋织物，加大地基抗剪强度。7）强度验算 等边三角形布桩时正方形布桩时滑动面处桩体的竖向应力8沉降计算在
22、砂桩桩长深度内地基的沉降szsz=sss桩间土折减系数第34页/共67页2.砂桩施工 砂桩施工可采用振动沉管、锤击沉管或冲击成孔等成桩法。当用于消除粉细砂及粉土液化时，宜用振动沉管成桩法。锤击式是将钢套管打入土中，其他工艺与振动式基本相同，但灌砂成桩和扩大是用内管向下冲击而成。3.质量检验 应在施工期间及施工结束后，检查砂桩的施工记录。对沉管法，尚应检查套管往复挤压振动次数与时间、套管升降幅度和速度、每次填砂石料量等施工记录。施工后应间隔一定时间方可进行质量检验。对饱和黏性土地基应待孔隙水压力消散后进行，间隔时间不宜少于28d；对粉土、砂土和杂填土地基，不宜少于7d。砂桩的施工质量检验可采用单
23、桩载荷试验，对桩体可采用动力触探试验检测，对桩间土可采用标准贯入、静力触探、动力触探或其他原位测试等方法进行检测。桩间土质量的检测位置应在等边三角形或正方形的中心。砂桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。第35页/共67页二、强夯法强夯法，亦称为动力固结法，是一种将较大的重锤(1040t)从620m高处(最高达40m)自由落下，对较厚的软土层进行强力夯实的地基处理方法强夯法是法国L梅纳（Menard）1969年首创的一种地基加固方法。夯击后的地基承载力可提高25倍，压缩性可降低200500，影响深度在10m以上。第36页/共67页强夯法适用于碎石类土、砂类土、素填土与杂填土、低饱
24、和粉土和与黏性土、湿陷性黄土等地基的加固，效果较好。对于高饱和软黏土(淤泥及淤泥质土)强夯处理效果较差，但若结合夯坑内回填块石、碎石或其他粗粒料，强行夯入形成复合地基(称为强夯置换或动力挤淤)，处理效果较好。但使用中应慎重，必须通过试夯验证设计的合理性。1.1.强夯法加固的机理强夯法加固的机理 动力挤密、动力固结、动力置换 第37页/共67页2.2.强夯法设计强夯法设计 1)有效加固深度H=(MH)1/22)夯点的夯击次数（最佳夯击能）以夯坑的压缩量最大，夯坑周围地面隆起量最小为原则，且最后两击或三击的平均沉降量不大于50100mm3)夯点布置夯点可采用正方形或等边三角形布置，间距以57m为宜
25、。一般夯锤有效加固面积可以相连或重合。4)夯击遍数通过试夯确定5)间歇时间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置换时，可按37d考虑。对于渗透性较差的粘性土地基的间隔时间，应不小于34周，渗透性较好的地基可连续夯击。第38页/共67页强夯处理后的地基竣工验收承载力检验，应在施工结束后间隔一定时间方能进行，对于碎石土和砂土地基，其间隔时间可取714d；粉土和黏性土地基可取1428d。强夯置换地基时间间隔可取28d。对强夯加固后地基承载力检验应采用原位测试和室内土工试验。强夯置换后的地基竣工验收时，承载力检验除应采用单墩载荷试验外，尚应采用动力触探等有效手
26、段查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验。第39页/共67页三、振冲法振冲法振冲法是利用振冲器在土层中振动和水流喷射的联合作用成孔，然后填入是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石桩的地基处理方法。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。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质黏土、素填土和杂填土等地基 对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa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。不加填料振冲加密适用于处理黏粒含量不大于10%的中
27、砂、粗砂地基。对大型的、重要的或场地地层复杂的工程，在正式施工前应通过现场试验确定其处理效果。振冲法处理地基最有效地土层为砂类土和粉土，其次为黏粒含量较少的黏性土，对于黏粒含量大于30%的黏性土，则挤密效果明显降低，主要产生置换作用。1.1.加固机理加固机理1）对砂性土地基的加固机理2）对黏性土地基的加固机理 第40页/共67页2.2.振冲法设计和施工振冲法设计和施工 振冲置换和振冲密实 加固地基时要排出大量的泥浆，环境污染比较严重加固地基时要排出大量的泥浆，环境污染比较严重 第41页/共67页1）振冲桩加固砂类土的设计计算，类似于挤密砂桩的计算，即根据地基土振冲挤密前后的孔隙比进行设计计算；
28、对黏性土地基应按前述复合地基理论进行设计计算，另外也可通过现场试验取得各项参数。当缺乏资料时，可参考P241表4-6进行设计。2）振冲法处理范围应根据建筑物的重要性和场地条件确定，当用于多层建筑和高层建筑时，宜在基础外缘扩大12排桩。当要求消除地基液化时，在基础外缘扩大宽度不应小于基底下可液化土层厚度的1/2。当相对硬层埋深不大时，桩长应按相对硬层埋深确定；当相对硬层埋深较大时，按建筑物地基变形允许值确定；在可液化地基中，桩长应按要求的抗震处理深度确定。桩长不宜小于4米。在桩顶和基础之间宜铺设一层300500mm厚的碎石垫层。3）质量检验：振冲施工结束后，除砂土地基外，应间隔一定时间后方可进行
29、质量检验。对粉质黏土地基间隔时间可取2128d，对粉土地基可取1421d。检验方法可采用静载试验、标准贯入试验、静力触探或土工试验等方法，对加固前后进行对比。振冲处理后的地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。检验点应选择在有代表性或地基土质较差的地段，并位于振冲点围成的单元形心处及振冲点中心处。检验数量可为振冲点数量的1%，总数不应少于5点。第42页/共67页四、水泥粉煤灰碎石桩法 水泥粉煤灰碎石桩水泥粉煤灰碎石桩（cement fly-ash gravel pile，简称CFG桩）法是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成高黏结强度桩，并由桩、桩间土和褥垫层一起组成复
30、合地基的地基处理方法。水泥粉煤灰碎石桩法适用于处理黏性土、粉土、砂土和已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。1.1.加固机理加固机理 桩体作用挤密作用 褥垫层作用 保证桩、土共同承担荷载；减少基础底面的应力集中；褥垫层厚度可以调整桩土荷载分担比；褥垫层厚度可以调整桩土水平荷载分担比。第43页/共67页2.2.设计计算设计计算 1）桩径CFG桩常采用振动沉管法施工，其桩径根据桩管大小而定。桩可只在基础范围内布置，桩径宜取350600mm。2）桩距桩距应根据设计要求的复合地其承载力、土性、施工工艺等确定，一般取35倍桩径。3）褥垫层桩顶和基础之间应设置褥垫层，
31、褥垫层厚度可取150300mm，当桩径大或桩距大时褥垫层厚度宜取高值。褥垫层材料选用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，最大粒径不宜大于30mm。第44页/共67页4）承载力（1）水泥粉煤灰碎石桩复合地基的承载力特征值，应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时也可按复合地基中公式估算(4-9)，即（2）单桩竖向承载力特征值Ra的取值，应符合下列规定：当采用单桩载荷试验时，应将单桩竖向极限承载力除以安全系数2；当无单桩载荷试验资料时，可按第下式估算：fpk=Ra/Ap(4-48)（3）桩体试块抗压强度平均值应满足 fcu3Ra/Ap(4-49)取按式(4-48)和(4-49)确定Ra的小值作为单桩竖
32、向承载力特征值。5）变形计算 s=s1+s2 第45页/共67页3.3.施工施工（1）水泥粉煤灰碎石桩的施工应根据现场条件选用施工工艺；（2）长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工和振动沉管灌注成桩施工除应执行国家现行的有关规定，并应符合下列要求：施工前应按设计要求由试验室进行配合比试验。在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，遇到饱和砂土或粉土层，不得停泵待料；沉管灌注成桩施工拔管速度应按匀速控制，拔管速度应控制在1.21.5m/min，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度应适当放慢。施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高并不少于0.5m。成桩过程中，抽样做混合料试块，每台
33、机械一天应做一组（3块）试块（边长为150mm的立方体），标准养护，测定其立方体抗压强度。（3）冬期施工时混合料入孔温度不得低于5，对桩头和桩间土应采取保温措施。（4）清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。（5）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小时，也可采用动力夯实法，夯填度（夯实后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值）不得大于0.9。（6）施工垂直度偏差不应大于1；对满堂布桩的基础，桩位偏差不应大于0.4倍桩径；对条形基础，桩位偏差不应大于0.25倍桩径，对单排布桩桩位偏差不应大于60mm。第46页/共67页 4.4.质量检验质量检验 施工质量检验主要检查施
34、工记录、混合料坍落度、桩数、桩位偏差、褥垫层厚度、夯填度和桩体试块抗压强度等。竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。水泥粉煤灰碎石桩地基检验应在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在施工结束28d后进行。试验数量宜为总桩数的0.51，且每个单体工程的试验数量不应少于3点。此外，应抽取不少于总桩数的10的桩进行低应变动力试验，检测桩身完整性。第47页/共67页4.6 4.6 化学加固法化学加固法化学加固法是指利用水泥浆液、黏土浆液或其他化学浆液，通过灌注压入、高压喷射或机械搅拌，使浆液与土颗粒胶结起来，以改善地基土的物理和力学性质的地基处理方法。1）常用的浆液材料 化学加固法利用的浆液种类很
35、多。常用的材料主要有：1）水泥浆液；2）以水玻璃为主剂的浆液；3）以丙烯酰胺为主剂的浆液；4）以纸浆废液为主的浆液。2）浆液注入地基的方法 根据地基土的颗粒大小、化学浆液的性状不同，国内外常用压力灌浆法、高压旋喷法、深层搅拌法和电渗硅化法等方法。第48页/共67页一、水泥土搅拌桩法一、水泥土搅拌桩法 水泥土搅拌桩法水泥土搅拌桩法是以水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，将固化剂(浆体或粉体)和地基土强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体的地基处理方法。1.加固机理 水泥的水解和水化反应离子交换和团粒化作用 硬凝反应 碳酸化作用 2.水泥土搅拌桩法的特点及适用范围 特
36、点：在地基加固过程中无振动、无噪音、对周围环境无污染；对软土无侧向挤压，对邻近建筑物影响很小；可根据上部结构需要灵活采用柱状、壁状、格栅状和块状等多种加固形状；可有效提高地基强度；施工机具比较简单，施工期较短，造价低廉，效益显著。适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土及无流动地下水的饱和松散砂土地基和含水量较高且地基承载力不大于120kPa的黏性土地基。多用于墙下条形基础、大面积堆料厂房、高等级公路、铁路、机场的地基处理；用于深基坑开挖时防止坑壁及边坡塌滑及坑底隆起的支护工程以及粉土、夹砂层、砂土地基的防渗工程中。第49页/共67页3.设计要点 1)桩长和桩径 竖向承载搅拌
37、桩的长度应根据上部结构对承载力和变形的要求确定，并宜穿透软弱土层到达承载力相对较高的土层；为提高抗滑稳定性而设置的搅拌桩，其桩长应超过危险滑弧以下2 m。水泥土搅拌桩的桩径不应小于500 mm。2)布桩形式 柱状、壁状、格栅状或块状等 3)单桩竖向承载力特征值 Raupqsili qpApRa fcuAp取其中较小值 4)水泥土搅拌桩复合地基承载力特征值 设计时 复合地基的承载力特征值 现场单桩或多桩复合地基荷载试验 第50页/共67页4.施工要点与质量检验 施工第51页/共67页质量检验 1）水泥土搅拌桩的质量控制应贯穿施工的全过程，并坚持全程施工监理。施工过程中必须随时检查施工记录和计量记
38、录，并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评定。检查重点是：水泥用量、桩长、搅拌头转数和提升速度、复搅次数和复搅深度、停浆处理方法等。水泥土搅拌桩的施工质量检验可采用以下方法：成桩7d后，采用浅部开挖桩头深度宜超过停浆（灰）面下0.5m，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。检查量为总桩数的5。成桩后3d内，可用轻型动力触探（N10）检查每米桩身的均匀性。检验数量为施工总桩数的1，且不少于3根。2）竖向承载水泥土搅拌桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基和单桩载荷试验。载荷试验必须在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在成桩28d后进行。检验数量为桩总数的0.51，且每项单体工程不应少于3点。经触
39、探和载荷试验检验后对桩身质量有质疑时，应在成桩28d后，用双管单动取样器钻芯样做抗压强度检验，检验数量为施工总桩数的0.5，且不少于3根。对相邻桩搭接要求严格的工程，应在成桩15d后，选取数根桩进行开挖，检查搭接情况。基槽开挖后，应检验桩位、桩数与桩顶质量，如不符合设计要求，应采取有效补强措施。第52页/共67页二、高压喷射注浆法二、高压喷射注浆法1.分类及形式(1)单管法 (2)二重管法(3)三重管法 高压喷射注浆法又称旋喷法，它是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，用高压脉冲泵(工作压力在20 MPa以上)，将水泥浆液通过钻杆下端的喷射装置，向四周以高速水平喷入土体，借助
40、液体的冲击力切削土层，使喷流射程内土体遭受破坏，与此同时钻杆一面以一定的速度(20 r/min)旋转，一面低速(1530 cm/min)徐徐提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后即在地基中形成直径比较均匀、具有一定强度(0.58.0 MPa)的圆柱体，从而使地基得到加固 第53页/共67页2.特点及适用范围 特点：提高地基的抗剪强度，改善土的变形性质，使地基在上部结构荷载作用下，不产生破坏和较大沉降。利用小直径钻孔旋喷成比孔大810倍的大直径固结体；可通过调节喷嘴的旋喷速度、提升速度、喷射压力和喷浆量旋喷成各种形状桩体；可制成垂直桩、斜桩或连续墙，并获得需要的强度。用于已有建筑物地基加固
41、而不扰动附近土体，施工噪音低，振动小。用于任何软弱土层，可控制加固范围。设备较简单、轻便，机械化程度高，全套设备紧凑，体积小，机动性强，占地少，能在狭窄场地施工。施工简便，操作容易，管理方便，速度快，效率高，用途广泛，成本低。适用范围：高压喷射注浆适用于淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、砂土、湿陷性黄土、人工填土及碎石土等的地基加固；可用于既有建筑和新建筑的地基处理，深基坑侧壁挡土或挡水，基坑底部加固防止管涌与隆起，坝的加固与防水帷幕等工程。但对含有较多大粒块石、坚硬黏性土、大量植物茎基或含过多有机质的土及地下水流过大、喷射浆液无法在注浆管周围凝聚的情况下，不宜采用。第54页/共67页3.设计要点
42、 1)加固体强度和范围高压喷射注浆形成的加固体强度和范围，应通过现场试验确定。当无现场试验资料时，可参照相似土质条件的工程经验估计。2)旋喷桩复合地基承载力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。初步设计时，也可按式(4-9)估算 3)桩的平面布置竖向承载旋喷桩的平面布置可根据上部结构和基础特点确定。独立基础下的桩数一般不应少于4根。4)褥垫层设置竖向承载旋喷桩复合地基宜在基础和桩顶之间设置褥垫层，褥垫层厚度可取200300 mm，其材料可选用中砂、粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜大于30 mm。第55页/共67页三、胶结法 灌浆法，亦称注浆法，是将配制好的浆液，利用压力或电化学原理
43、通过专用的注浆设备和注浆管路，注入岩土的孔隙、裂隙和空洞中去，浆液经扩散、凝固、硬化，将松散的土体或缝隙岩体胶结成整体，降低岩土的渗透性，改变其力学性能，提高其强度和稳定性，从而实现加固岩土或防渗堵漏等目的。1.灌浆法1）灌浆方法渗透灌浆劈裂灌浆压密灌浆电化学灌浆（或电渗法）2）浆液材料在地基处理中采用最多的化学浆液是硅化灌浆材料，是以硅酸钠（水玻璃Na2OnSiO2）为主剂的浆液的化学浆液，其他还有以丙烯酰胺为主剂和以纸浆废液木质素为主剂的化学浆液。2.硅化法 利用硅酸钠（水玻璃）为主剂的化学浆液加固方法称为硅化法。对于受沥青、油脂、石油化合物等浸透的土以及地下水pH值大于9的土不宜采用硅化
44、法加固。第56页/共67页一、土工合成材料一、土工合成材料4.7 4.7 土工合成材料加筋法土工合成材料加筋法土工合成材料是岩土工程领域中的一种新型建筑材料，是用于土工技术和土木工程以聚合物为原料的具有渗透性的材料的总称。1.1.土工合成材料的类型土工合成材料的类型 第57页/共67页各类土工合成材料的主要功能 功能类型土工合成材料的功能分类隔离加筋反滤排水防渗防护土工织物(GT)PPPPPP土工格栅(GG)P土工网(GN)PP土工膜(GM)SPS土工垫块(GCL)SP复合土工材料(GC)P或SP或SP或SP或SP或SP或S注：P表示主要功能，S表示辅助功能第58页/共67页2.2.土工合成材
45、料的作用及机理土工合成材料的作用及机理 1）反滤作用2）排水作用3）隔离作用4）加筋作用第59页/共67页3.3.施工技术施工技术 1）基层处理铺放土工合成材料的基层应平整，场地上的杂物应清除干净。对于不宜直接铺放土工合成材料的基层应先设置砂垫层，砂垫层厚度不宜小于300mm，宜用中粗砂，含泥量不大于5。2）土工合成材料铺放土工合成材料须按其主要受力方向铺放。铺放时应用人工拉紧，没有皱格，且紧贴其下承力层。应随铺填及时压固，以免被风掀起。土工合成材料铺放时，两端须有富余量。富余量每端不少于1000mm，且应按设计要求加以固定。相邻土工合成材料的连接，对土工格栅可采用密贴排放或重叠搭接，用聚合材
46、料绳、棒或特种连接件连接。对土工织物及土工膜可采用搭接或缝接。当加筋垫层采用多层土工材料时，上下层土工材料的接缝应交替错开，错开距离不小于500mm。土工织物、土工膜的连接可采用搭接法、缝合法和胶结法。连接处强度不得低于设计要求的强度。搭接法中搭接长度一般为3001000mm，视建筑荷载、铺设地形、基层特性和铺放条件而定。荷载大、地形倾斜、基层极软的，不小于500mm；水下铺放不小于1000mm。当土工织物、土工膜上铺有砂垫层时不宜采用搭接法。缝合法采用尼龙或涤纶线将土工织物或土工膜双道缝合，两道缝线间距1025mm。胶结法采用热黏接或胶黏接。黏接时搭接宽度不宜小于100mm。在土工合成材料铺
47、放时，不得有大面积的损伤破坏。对小的裂缝或孔洞，应在其上缝补新材料。新材料面积不小于破坏面积的4倍，边长不小于1000mm。第60页/共67页四、土工合成材料在应用中的问题(1)土工合成材料的理论研究工作滞后于应用，制约了土工合成材料技术的深入发展；(2)在选择土工合成材料的性能指标时，必须依据具体工程的要求，寻找性能改善的程度与土工合成材料成本之间的平衡；(3)土工合成材料的耐久性包括很多方面，主要指土工合成材料对紫外线辐射、温度变化、化学与生物侵蚀、干湿变化、冻融变化和机械磨损等外界因素变化的抗御能力；(4)土工合成材料的施工损伤可引起强度降低，对土工合成材料的耐久性影响较大；(5)为了选
48、择和应用土工合成材料，必须了解材料的工程性质，以便确定设计参数。第61页/共67页二、土的加筋二、土的加筋 土的加筋是指在土体中设置加筋材料，形成可以承受抗压、抗拉、抗剪、抗弯的复合土体，以提高地基承载力、减少沉降和增加地基稳定性。土体中起加筋作用的人工材料称为筋体。由土和筋体所组成的复合土体称为加筋土。1.1.加筋土的基本原理加筋土的基本原理 摩擦加筋原理准黏聚力原理 2.2.加筋土挡墙的施工技术加筋土挡墙的施工技术 基础开挖面板安装铺设筋带 填料的采集、摊铺和压实 第62页/共67页托换技术是通过对既有建筑物的地基或基础进行加固，解决既有建筑物地基基础承载力不足与变形不满足正常使用要求等问
49、题，使之能达到正常使用状态。一般分为补救性托换、预防性托换和维持性托换三种。4.8 4.8 托换技术托换技术1.1.托换技术分类托换技术分类 1）按托换原理分类补救性托换预防性托换维持性托换第63页/共67页2 2）按托换方法分类 第64页/共67页2.2.基础加宽托换基础加宽托换 第65页/共67页3.3.桩式托换桩式托换 桩式托换为采用桩进行基础托换方法的总称。它是在基础结构的下部或两侧设置各类桩（包括静压桩、锚杆静压桩、预试桩、打入桩、灌注桩、灰土桩和树根桩等），在桩上搁置托梁或承台系统，或直接与基础锚固，来支承被托换的墙或柱基。4.4.特殊托换技术特殊托换技术 灌浆托换高压喷射注浆托换热加固托换基础减压和加强刚度托换第66页/共67页感谢您的观看！第67页/共67页