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1、吊装场地地基处理常识,中国石化集团第十建设公司 侯仁波,内容提要,概述 地基基础的基本概念 吊装场地地基处理前的准备 换填地基设计 其他几种常用的地基处理方式 地基处理的实施与检验 案例介绍,第一部分 概述,课件简介 吊装场地地基处理学科的兴起 吊装场地地基处理学科的研究对象 吊装场地的分类 吊装场地地基处理的特点,课件简介,由于吊装场地地基处理的特殊性，截至当前尚未查到关于吊装场地地基处理方面的相关规范、标准，相关研究、论著也不多见，因此本课件的编撰主要是根据笔者近年来从事相关工作所积累的不成熟经验所作，从地基基础的基本概念，吊装场地地基处理前的准备，换填地基设计，其他几种常用的地基处理方式
2、，地基处理的实施与检验，案例介绍等几个方面，应该说是对吊装场地地基处理的常识性介绍，由于作者的水平有限、经验不多，再加上缺乏试验数据，其中肯定存在着这样那样的不足、缺陷、乃至错误，衷心希望在座各位提出批评、勘误，并衷心希望与各位相互交流、切磋，以利进一步做好吊装场地的处理，并希图形成吊装场地地基处理的理论基础。,吊装场地地基处理学科的兴起,吊 装 场 地 地 基 处 理 学 科 研 究 对 象,理论基础,土力学，结构力学，钢、砖石、混凝土结构理论,设计原则,因地制宜，理论与经验并重，确保安全,吊装参数,吊装机械，吊装工艺，吊装重量,场地参数,水文地质，隐蔽物与障碍物,气象参数,风情、雨雪、雷暴
3、,合理利用,走道板、技措用料及性能，既有条件,处理常识,施工与管理，检测与验收,设计难点,条件苛刻与不确定因素,研究课题,地基瞬间承载性能与机理，设计理论，试验检测,吊装场地的分类,吊装场地可以根据吊装 机械、吊装工艺、场地 状况等，可以多种方式 分类，这里出于吊装场 地地基处理的需要，按 照吊装机械对吊装场地 的作用方式，大致可以 分为五种类型,吊装场地地基处理的特点,服务性：场地处理为吊装服务，以满足吊装需要为目的； 唯一性：场地的唯一，措施的唯一 沉降敏感性：不均匀沉降危害巨大而敏感，均匀沉降不敏感 安全至上性：只许成功、不许失败 因地制宜性：地基处理工作的共性 理论不成熟性：缺少规范性
4、参考资料和理论与试验研究 多样性：吊装机械、吊装工艺、吊物、地基等多种多样 相对费用低：相对于吊车和吊物，地基处理费几乎微不足道 专业互通性不强：吊装不懂地基，地基不懂吊装,第二部分 地基基础的基本概念,现场吊装的吊车要站在土层或岩石上面才能作业。土层受到吊车荷载的作用后，就要产生压缩变形。土层的压缩性不仅比通常的建筑材料要大，同时土层及隐蔽在土层内的其他设施也可能因分布不均而产生不均匀的压缩，亦即站立吊车的土层会产生均匀或不均匀的下沉。为了减小吊车站位土层的下沉和不均匀下沉，保证吊车站立的稳定，就需要对吊车与土层接触部分的断面尺寸适当扩大，以减小吊车与土接触部分的压强。建筑工程中将土层称为地
5、基，而将扩大断面尺寸的这一部分称为基础，就吊装场地地基处理的意义而言，我们对地基进行的处理实际上就是为吊车做一个基础。 为保证吊装安全，地基应同时满足两个基本要求（1）地基应具有足够的强度，在荷载作用后不致于失稳破坏；（2）地基不能产生过大的下沉、尤其不能产生过大的不均匀下沉，而影响吊装安全。 强度低、压缩性高的软弱地基，难以满足上述要求，即使具有较高强度、较低压缩性的良好地基，也大多难以满足吊车站位要求，这就需要对吊装场地的地基进行人工处理。要对地基土进行处理，就不得不对土的性质、地基设计理论有所了解甚至掌握，本章的目的就在于，向各位扼要的介绍一些土的物理力学性质，地基中的应力和变形，土的抗
6、剪强度和地基承载力，地基计算原则，吊装场地地基处理设计等相关知识。,土的成因,土是地壳表面的岩石，经受风、霜、雨、雪的侵蚀和生物活动的破坏（风化），而崩解和破碎形成的大小颗粒不同的松散物质。风化后残留在原地的称残积土，风化后经各种自然力的作用搬运到大陆低洼地区和水底积聚起来的称沉积土，经人与机械搬运形成的称填土，经人与水力形成的称冲（吹）填土。陆地上大部分平原地区的土属于沉积土，沉积土经过不同的沉积过程形成不同的颗粒组成，在漫长的地质年代中逐渐加厚、压密、变形、参与杂物，形成颗粒交错、成份混杂、性质各异的地质剖面。 土的沉积年代不同，工程性质也不同，地质学根据主要的地壳运动和古生物演化顺序，用
7、相对地质年代将土的沉积年代，以代、纪、世、期划分时间段。大多数土是在第四纪形成的，第四纪包括早更新世（Q1）、中更新世（Q2）、晚更新世（Q3）和全更新世（Q4）四个世。,土的组成,松散矿物的土由矿物固体颗粒及颗粒间隙中的液体和气体组成，称为土的三相组成，则土的工程性质与三相组成中各自的性质以及相互比例相关。 土的固体颗粒主要由矿物颗粒组成，或含部分有机质。土颗粒的大小、形状、成分及组成对土的物理力学性质有很大影响，工程上将性质相近的土粒划分若干粒组，又将土中各个粒组的相对含量表示土中颗粒的组成情况称为土的颗粒级配。确定粒组相对含量方法称为粒组分析法，粒径大于0.075mm的土采用筛分法，粒径
8、小于0.075mm的土采用比重计法，分析结果通常用颗粒级配曲线表示。 土粒的矿物成分分为原生矿物和此生矿物，原生矿物是岩石风化前的成分，如石英、长石、云母等，性质比较稳定，主要分布在较粗的土颗粒中；此生矿物是岩石经化学风化后产生的新矿物，如蒙脱石、伊利石、高岭石等，主要分布在极细的粘粒土中，性质随不同的化学风化而区别较大。 土中的空气分为与大气联通的自由空气和与大气隔绝的封闭气体，自有气体不影响土粒性质，封闭气体增加土的弹性，减小土的透水性。,土中的水可分为结合水和自由水。结合水又可分为吸着水（强结合水）和薄膜水，吸着水以分子电荷与土粒结合，性质接近固态，不冻结、相对密度大于1，粘滞性大、受外
9、力不转移，不传递静水压力；薄膜水吸附在吸着水之外，不流动，不传递静水压力，冻结温度低，含薄膜水的土具有塑性。自由水游弋与土粒之间的普通水，只受重力影响，能传递静水压力，含有自由水的土具有流动状态。,土的粒组划分与三相草图,质量,土的颗粒组成曲线,土的分类,岩石在自然状态下颗粒间牢固连接，呈整体或具有节理裂隙的岩体。岩石可按地质和工程两种方法分类，地质按地质成因、结构构造和风化程度分类，工程按岩石的工程特性分类。地质分类通过地质勘察给出地质名称和风化程度，为工程建设明确工程特性。工程分类以地质分类为基础，用以确定工程性质、便于工程评价。工程以岩石的坚硬程度和岩体的完整性进行分类。,2.碎石土粒径
10、大于2mm的颗粒含量超过全重50的土。按颗粒性状和密实程度分别分类。,3.砂土粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50、粒径大于0.075mm的颗粒含量超过全重50的土。砂土按粗细程度和密实度分类。,4.粘性土塑性指数Ip大于10的土。粘性土按名称和粘性状态分类。,5.粉土介于砂土与粘性土之间，塑性指数Ip10且粒径大于50的颗粒含量不超过全重50的土。. 6.淤泥在静水或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、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土 7.淤泥质土成因与粉土相同，天然含水量大于液限而天然孔隙比小于1.5但大于或等于1.0的粘性土或粉土。 8.红粘土碳酸盐系的岩
11、石经红土化作用形成的高塑性粘土。其液限一般大于50，经搬运后仍保留基本特征，液限大于45时称此生红粘土。 9.人工填土可分为素填土、压实填土、杂填土、冲填土。 10 膨胀土粘粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩特性，自由膨胀率大于或等于40的粘性土。 11.湿陷性黄土浸水后产生附加沉降，湿陷系数大于或等于0.015的土。.,土的物理性质指标,土的质量密度单位体积土的质量=m/v(t/m3) 土的重力密度单位体积土的重力G/V（kN/m3） 土的含水量土中水与颗粒的质量之比wmw/ms100% 土力相对密度土粒单位体积的质量与4时蒸馏水的密度之比dsms/Vs*w 土的干
12、密度单位体积内土颗粒质量dms/V /(1+w) (t/m3) 土的干重度单位体积内土颗粒重力dGs/V d*g 土的饱和密度土中孔隙完全被水充满时的密度sat（ms+Vv* w ）(t/m3) 土的饱和重度土中孔隙完全被水充满时的重度 sat（Gs+Vv* w）/V(kN/m3) 10. 土的有效重度土受到水的浮力作用时的重度 （Gs+Vv* w）/V-V*w/V= sat- w 11. 土的孔隙比土中孔隙体积与土粒体积之比 eVv/Vs=ds*w（1w）/ -1 12. 土的孔隙率土中孔隙体积与土粒体积之比nVv/V*100%=e/(1+e)*100% 土的饱和度土中水的体积与孔隙体积之比
13、Sr=Vw/Vv=w*ds/e 土的塑限土由固体状态变到塑性状态时的分界含水量wp搓条试验获得 液限土由塑性状态变为流动状态时的分界含水量wL锥式液限仪测得 塑性指数液限与塑限之差Ip=wL-wp 液性指数天然含水量与塑限之差IL=(w-wp)/Ip,土的工程特性指标,土的工程特性指标包括强度指标，压缩性指标，静力触探探头阻力，标准贯入试验锤击数，载荷试验承载力等，代表值分为标准值、平均值及特征值，其中抗剪强度指标采用标准值，压缩性指标采用平均值，载荷试验承载力采用特征值。各代表值均应通过试验数据统计获得。 土的抗剪强度指标采用原状土室内剪切试验、无侧限抗压强度试验、现场剪切试验、十字板剪切试
14、验等方法测定； 土的压缩性指标采用原状土室内压缩试验、原位浅层平板载荷试验、旁压试验等方法确定。地基土的压缩性可按p1为100kPa，p2为200kPa时相对应的压缩系数值a12划分压缩性，其中a12小于0.1/MPa（/MPa用于表示MPa的倒数）时为低压缩性土，当a1-2大于等于0.1/MPa而小于0.5/MPa时为中压缩性土，当a1-2大于等于0.5/MPa时为高压缩性土 载荷试验承载力包括浅层和深层平板载荷试验； 静力触探探头阻力、表准贯入试验锤击数均为用以测定地基工程特性的试验方法和代表值。,地基中的应力,地基受到基础的荷载以后，将在地基土中产生在原有自重应力之外的附加应力，为掌握这
15、个附加应力的分布规律，多少年来许许多多的土力学科学家做了各种各样的实验研究和理论推导，较早和比较公认的也是应用较多的应力的分布如图所示。,地基的破坏模式,很多学者通过现场载荷试验对于地基土的破坏模式进行了研究，较为公认的是太沙基（K.Terzaghi）与魏锡克（A.S.Vesic）提出的三种典型模式：图（a）给出了整体剪切破坏的特征，当基础荷载较小时，基础下形成一个三角形压密区，这是p-s曲线呈直线关系。随着荷载的增大，压密区 向两侧挤压，土中出现塑性区，从基础边缘处逐步扩展为、塑性区，这时p-s曲线呈现曲线状态。当荷载达到极限值以后，土中形成连续滑裂面，并延伸到地基土表面，土从基础两侧挤出并
16、隆起，地基沉降量急剧增加，导致地基失稳破坏。整体剪切破坏一般出现在浅埋基础下的密砂或者硬黏土等坚实地基中。图（b）给出了局部剪切破坏的特征，随着荷载的增加地基中也出现压密区和塑性区，但是塑性区的发展被限制在地基中的某一范围内，地基中的滑裂面并不延伸到地基表面，仅在基础两侧底面微微隆起，不出现明显的裂缝，其p-s曲线的拐点不像整体剪切破坏那样明显，拐点以后的沉降也不急剧增加。局部剪切破坏的模式一般发生在中等密砂中。图（c）给出了冲剪破坏模式，随着荷载增加，基础下土层发生压缩变形，基础随之下沉，当荷载继续增加，基础周围土体发生竖向剪切变型，使挤出刺入土中，地基的侧向变型较小，基础两侧的土体也没有明显移动以及隆起现象，p-s曲线没有明显的拐点。,地基极限承载力理论,地基的极限承载力是地基不致失稳时地基土单位面积上所能承受的最大荷载，理论上的推导由于假定条件的不同，所得到的计算公式就不同，主要有普朗
