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1、,8. 地基处理,2,8.地基处理,内容提要,常用地基处理方法分类 复合地基承载力与变形计算 地基处理技术简介换土垫层法、重锤夯实法、 土工合成物法、强夯法、砂石桩法、CFG桩法、高压 喷射注浆桩法、深层搅拌桩法、排水固结法、灌浆法 托换技术简介,3,8.地基处理,8.1 概述,概念 也称地基加固，是人为改善土的工程性质或地基组成，使之适应工程需要而采取的措施，处理后称人工地基。,目的 提高土的抗剪强度，使地基保持稳定; 降低土的压缩性或改善地基组成; 降低土的渗透性，防止或减少水的渗漏; 改善土的动力性能，防止地基产生震陷变形; 改善特殊土地基安定性，消除或减少湿陷变形。,4,8.地基处理,
2、8.1.2 常用地基处理方法分类,置换法:包括开挖置换法和振冲置换法 拌入法:高压喷射注浆、深层喷浆搅拌、深层喷粉搅拌 排水固结法 振密和挤密法:重锤夯实、强夯、振冲挤密及砂桩、土 桩或灰土桩挤密法等 灌浆法 加筋法 托换技术,6,8.地基处理,8.2.2 复合地基作用机理与破坏模式,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,7,8.地基处理,8.2.3 复合地基的有关设计参数,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。,8,8.地基处理,桩土应力比 n
3、,定义：桩体竖向应力sp与桩间土竖向平均应力ss之比,8.2.3 复合地基的有关设计参数,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。,9,8.地基处理,8.2.4 复合地基承载力fspk确定,复合求和法 稳定分析法,10,8.地基处理,复合求和法,对散体材料桩复合地基 式中：fspk、fpk、fsk分别为复合地基、桩体和桩间土承载 力特征值。,8.2.4 复合地基承载力fspk确定,11,8.地基处理,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。,8.2.4
4、复合地基承载力fspk确定,12,8.地基处理,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 桩间土面积； b 桩间土承载力折减系数，取0.81.0。,8.2.4 复合地基承载力fspk确定,13,8.地基处理,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。,8.2.4 复合地基承载力fsp
5、k确定,14,8.地基处理,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。,8.2.4 复合地基承载力fspk确定,15,8.地基处理,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，,8.2.4 复合地基承载力fspk确定,16,8.地基处理,8.2.4 复合地基变形s计算,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。,17,8.地基处理,8.2.4 复合地基变形计算,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
6、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。,18,8.地基处理,8.3.1 换土垫层法,定义当软弱地基土层承载力和变形不能满足要求，且层厚不很大时，可将基底下一定范围内的软弱土部分或全部挖去后分层换填并压实强度大、性能稳定、无侵蚀性的材料。 分类：砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层等。 适用土层 淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的不良地基的浅层处理。,砂垫层,20,8.地基处
7、理,8.3.1 换土垫层法,垫层的主要作用 提高地基承载力； 减少地基沉降量； 加速排水固结； 消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性； 防止土的冻胀作用； 改善土的抗液化性能。,21,8.地基处理,8.3.1 换土垫层法,垫层设计,垫层厚度z：根据垫层底面自重压力与附加压力之和小于或等于该处下卧土层的承载力要求确定，即,矩形基础：,条形基础：,0.5z3 m,22,8.地基处理,8.3.1 换土垫层法,垫层底面尺寸b 垫层底面宽度及长度b和 l需满足应力扩散要求：,垫层设计,23,8.地基处理,8.3.2 重锤夯实法,方法和原理 方法：用起重机将夯锤提升到一定高度，然后自由下落产生冲击能挤密地基，
8、经不断重复夯击，使地基得以加固，满足强度和变形要求。 原理：经重锤夯击后，地基表面形成一层比较密实的土层（硬壳），使地基表层强度得以提高。,适用土类 一般适用于地下水距地表0.8m以上稍湿粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填和分层填土，但在有效夯实深度内存在软粘土层时不宜采用。,重锤夯实法 重锤夯实法是运用起重机械将重锤(一般不轻于15kN)提到一定高度(34m)然后锤自由落下，这样重复夯击地基，使它表层(在一定深度内)夯击密实而提高强度。它适用于砂土、稍湿的粘性土，部分杂填土、湿陷性黄土等，是一种浅层的地基加固方法。,重锤的样式：常为一截头圆锥体，重为1530kN，锤底直径0.7m1.5m，锤底面
9、自重静压力约为1525kPa，落距一般采用2.54.0m。,有效影响深度：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，当锤重为15kN，锤底直径1.15m，落距34m时，夯击68遍，夯击有效深度约为1.101.20m，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。,25,8.地基处理,8.3.3 土工合成物法,土工聚合物又称土工织物，是土工用合成纤维材料的总称。具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、滤水、不霉烂、不缩水、不怕虫蛀等性能。其造价低廉、施工简便、整体性好，能明显改善和增强岩土工程性质，其作用： 反滤作用； 排水作
10、用； 隔离作用； 加固和补强作用； 其它作用如隔水、防护、保湿防冻、减小应力集中等。,土工合成材料加固路堤,29,8.地基处理,8.4.1 强夯法,定义：法国人Menard首创的地基加固法，亦称动力固结法：将80400kN重锤起吊到一定高度(830m)后自由下落，强力夯实地基，以提高其强度、降低压缩性。 加固机理：与重锤夯实法不同，其利用重锤下落产生的强大夯击能量，在土中形成冲击波和冲击应力，除挤密土粒外，还产生较大孔隙水压力，甚至导致土体暂时液化。同时，巨大冲击能使夯点周围产生裂缝，形成良好的排水通道，加速孔隙水压力消散，使土体进一步加密。 适用性：可用于加固各种填土、湿陷性黄土、碎石、低饱
11、和度的粘性土与粉土。,强夯法亦称为动力固结法，是一种将较大的重锤(一般约为80400kN，最重达2000kN)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。,特点：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、效果好等优点。,强夯法,强夯法,强夯法,强夯法,强夯法,王曲电厂8000KN.M强夯2,榆次大乘寺2000KN.M强夯,强夯法的设计,(1)有效加固深度：强夯的有效加固深度影响因素很多，有锤重、锤底面积和落距，还有地基土性质，土层分布，地下水位以及其他有关设计参数等。我国常采用的是根据国外经验方式进行修正后的估算公式：
12、,（2）强夯的单位夯击能：,指单位面积上所施加的总夯击能，它的大小应根据地基土的类别、结构类型、荷载大小和处理的深度等综合考虑，并通过现场试夯确定。对于粗粒土可取10004000)KNmm2；对细粒土可取15005000kNmm2。夯锤底面积对砂类土一般为(34)m2，对粘性土不宜小于6m2。夯锤底面静压力值可取2440kPa，强夯置换锤底静压力值可40200 kPa。实践证明，圆形夯锤底并设置可取250300mm的纵向贯通孔的夯锤，地基处理的效果较好。,（3）夯击次数与遍数：,夯击次数应根据现场试夯的夯击次数和夯沉量关系曲线以及最后两击夯沉量之差并结合现场具体情况来确定。施工的合理夯击次数，
13、应取单击夯沉量开始趋于稳定时的累计夯击次数，且这一稳定的单击夯沉量即可用作施工时收锤的控制夯沉量。但必须同时满足：,最后两击的平均夯沉量不大于50mm，当单击夯击能量较大时，应不大于100mm，当单击夯击能大于6000kNm时不大于200mm； 夯坑周围地基不应发生过大的隆起； 不因夯坑过深而发生起锤困难。各试夯点的夯击数，应使土体竖向压缩最大，而侧向位移最小为原则，一般为515击。夯击遍数一般为23遍，最后再以低能量满夯一遍。,（4）间歇时间：对于多遍夯击，两遍夯击之间应有一定的时间间隔，主要取决于加固土层孔隙水压力的消散时间。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
14、的地基可连续夯击。,（5）夯点布置及间距：夯点的布置一般为正方形、等边三角形或等腰三角形，处理范围应大于基础范围，宜超出1/22/3的处理深度，且不宜小于3m。夯间距应根据地基土的性质和要求处理的深度来确定。一般第一遍夯击点间距可取59m，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间，以后各遍夯击点间距可与第一遍相同，也可适减小。,重锤夯实与强夯区别,重锤夯实法是一种利用起重机械将重锤提高到一定的高度，然后使锤自由下落，并重复夯击以加固地基的方法。经夯击后的地基表层土体，其相对密实度或干密度将增加，形成一层比较密实的土层（硬壳层），从而提高了地基表层土的强度，减小其压缩性，并可消除一些地基的不良特性（如减
15、少杂填土表层的不均匀性、减少湿陷性黄土的湿陷性等）。,强夯法虽然在工程中得到广泛应用，但由于其加固机理比较复杂，至今还没有一套成熟的理论和设计计算方法。强夯法加固地基的机理，与重锤夯实法有着本质的不同。强夯主要是将机械能转化为势能，再由势能转化为动能（夯击能），由此在地基中产生强大的冲击波和动应力对土体的结果。土的类型不同，其强夯加固机理亦不同。,振冲法,振冲法主要的施工机具是振冲器、吊机和水泵。振冲器是一个类似插入式混凝土振捣器的机具，其外壳直径为0.2m0.45m，长25m，重约2050kN，筒内主要由一组偏心块、潜水电机和通水管三部分组成。 振冲器有两个功能，一是产生水平向振动力(409
16、0kN)作用于周围土体；二是从端部和侧部进行射水和补给水。振动力是加固地基的主要因素，射水起协助振动力在土中使振冲器钻进成孔，并在成孔后清孔及实现护壁作用。,详细信息,振冲器构造示意图 振冲施工过程,施工方法：振冲器由吊车或卷扬机就位后，打开下喷水口，启动振冲器，在振动力和水冲作用下，在土层中形成孔洞，直至设计标高。然后经过清孔，用循环水带出孔中稠泥浆后，向桩孔逐段添加填料(粗砂、砾砂、碎石、卵石等)，填料粒径不宜大于80mm，碎石常用20mm50mm，每段填料均在振冲器振动作用下振挤密实，达到要求密实度后就可以上提，重复上述操作直至地面，从而在地基中形成一根具有相当直径的密实桩体，同时孔周围一
