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1、.,1,第六章 地基处理,第六章 地基处理,.,2,第一节 概 述,地基处理的目的：是针对软土地基上建造建筑物可能产生的问题，采取人工的方法改善地基土的工程性质，达到满足上部结构对地基稳定和变形的要求。,人工地基：土木工程建设中，有时不可避免地遇到工程地质条件不良的软弱土地基，不能满足建筑物要求，需要先经过人工处理加固，再建造基础，处理后的地基称为人工地基。,地基处理方法的分类,6-1 概述 第六章 地基处理,.,3,6-1 概述 第六章 地基处理,公路工程地基处理方法分类及其适用范围 表6-1,.,4,6-1 概述 第六章 地基处理,公路工程地基处理方法分类及其适用范围 表6-1,.,5,6
2、-1 概述 第六章 地基处理,.,6,6-1 概述 第六章 地基处理,.,7,6-1 概述 第六章 地基处理,.,8,6-1 概述 第六章 地基处理,.,9,6-1 概述 第六章 地基处理,.,10,6-1 概述 第六章 地基处理,.,11,6-1 概述 第六章 地基处理,.,12,注意：很多地基处理方法具有多重加固处理的功能，例如碎石桩具有置换、挤密、排水和加筋的多重功能；而石灰桩则具有挤密、吸水和置换等功能。,因此：对于每一工程必须进行综合考虑，通过方案的比选，选择一种技术可靠、经济合理、施工可行的方案，既可以是单一的地基处理方法，也可以是多种方法的综合处理。,6-1 概述 第六章 地基处
3、理,.,13,第二节 软土地基,软土的分布：指沿海的滨海相、三角洲相、内陆平原或山区的河流相、湖泊相、沼泽相等主要由细粒土组成的土。 软土的特点：具有孔隙比大（一般大于1）、天然含水量高（接近或大于液限）、压缩性高（a1-20.5MPa-1）和强度低的特点，多数还具有高灵敏度的结构性。 软土的分类：主要包括淤泥、淤泥质黏性土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等。,6-2 软土处理 第六章 地基处理,.,14,一软土的成因及划分,（一）滨海沉积 1.滨海相： 常与海浪岸流及潮汐的水动力作用形成较粗的颗粒(粗、中、细砂)相掺杂，使其不均匀和极松软，增强了淤泥的透水性能，易于压缩固结。 2.泻湖相： 颗粒
4、微细、孔隙比大、强度低、分布范围较宽阔，常形成海滨平原。在泻湖边缘，表层常有厚约0.32.0m的泥炭堆积。底部含有贝壳和生物残骸碎屑。 3.溺谷相： 孔隙比大、结构松软、含水量高，有时甚于泻湖相。分布范围略窄，在其边缘表层也常有泥炭沉积。 4.三角洲相： 由于河流及海潮的复杂交替作用，而使淤泥与薄层砂交错沉积，受海流与波浪的破坏，分选程度差，结构不稳定，多交错成不规则的尖灭层或透镜体夹层，结构疏松软，颗粒细小。如上海地区深厚的软土层中央有无数的极薄的粉砂层，为水平渗流提供了良好条件。,6-2 软土处理 第六章 地基处理,.,15,（二）湖泊沉积 湖泊沉积是近代淡水盆地和咸水盆地的沉积。沉积物中
5、夹有粉砂颗粒，呈现明显的层理。淤泥结构松软，呈暗灰、灰绿或暗黑色，厚度一般为10m左右，最厚者可达25m。,（三）河滩沉积 主要包括河漫滩相和牛轭湖相。成层情况较为复杂，成分不均一，走向和厚度变化大，平面分布不规则。一般常呈带状或透镜状，间与砂或泥炭互层，其厚度不大，一般小于10m。,6-2 软土处理 第六章 地基处理,.,16,（四）沼泽沉积 分布在地下水、地表水排泄不畅的低洼地带，多以泥炭为主，且常出露于地表。下部分布有淤泥层或底部与泥炭互层。 软土由于沉积年代、环境的差异，成因的不同，它们的成层情况，粒度组成，矿物成分有所差别，使工程性质有所不同。不同沉积类型的软土，有时其物理性质指标虽
6、较相似，但工程性质并不很接近，不应借用。软土的力学性质参数宜尽可能通过现场原位测试取得。,6-2 软土处理 第六章 地基处理,.,17,二、软土的工程特性,含水量较高，孔隙比较大 抗剪强度低压缩性较高 渗透性很小 结构性明显 流变性显著,6-2 软土处理 第六章 地基处理,五大特性,.,18,三、软土地基的承载力、沉降和稳定性的计算,(一) 软土地基的承载力,软土地基承载力应根据地区建筑经验，并结合下列因素综合确定： 软土成层条件、 应力历史、力学特性及排水条件； 上部结构的类型、刚度、荷载性质、大小和分布，对不均匀沉降的敏感性； 基础的类型、尺寸、埋深、刚度等； 施工方法和程序； 采用预压排
7、水处理的地基，应考虑软土固结排水后强度的增长。,6-2 软土处理 第六章 地基处理,.,19,1根据极限承载力理论公式确定,公桥基规提出软土地基承载力容许值 (kPa)为,2根据土的物理性质指标确定,一般情况，地基承载力是与其天然含水量密切相关的，根据统计资料w与软土的承载力基本容许值 关系如下表所示。,6-2 软土处理 第六章 地基处理,.,20,3按临塑荷载估算,软土地基承载力，考虑变形因素可按临塑荷载pcr公式估算，以控制沉降在一般建筑物容许范围。条形基础临塑荷载pcr (kPa)计算式为,饱和软土 时，Nq=1，Nc= 则,6-2 软土处理 第六章 地基处理,.,21,4用原位测试方法
8、确定,由于室内试验测定土的物理力学指标(如cu等)常受土被扰动影响使结果不正确；而一般土的承载力理论公式用于软土也会有偏差，因此采用现场原位测试的方法往往能克服以上缺点。 软土地基常用的原位测试方法： 载荷试验、旁压试验 十字板剪切试验 按标准贯入试验 静力触探试验,6-2 软土处理 第六章 地基处理,.,22,（二）软土地基的沉降计算,软土地基在荷载下沉降变形的主要部分为固结沉降Sc，此外还包括瞬时沉降Sd与次固结沉降Ss，如图所示。软土地基的总沉降量S为Sd、Sc、Ss之和。,6-2 软土处理 第六章 地基处理,图6-1 软土地基沉降的组成,.,23,1固结沉降Sc,在荷载作用下，软土地基
9、缓慢地排水固结发生的沉降称为（主）固结沉降，常用的计算方法如下。,（1）采用ep曲线计算,（2）采用压缩模量计算,(3)采用elogp曲线计算,6-2 软土处理 第六章 地基处理,.,24,2瞬时沉降Sd,瞬时沉降包括土的两种沉降，一种由地基土弹性变形引起；另一部分是由于软土渗透系数低，加荷后初期不能排水固结，因而土体产生剪切变形，此时沉降是由软土侧向剪切变形引起。前一部分可用弹性理论公式计算,有时也用Sd(0.20.3)Sc对瞬时沉降进行估算。,6-2 软土处理 第六章 地基处理,.,25,3次固结沉降Ss,长期现场观测表明，在理论计算的固结过程结束后，软土地基因土骨架的蠕动而继续发生长期(
10、长达数年以上)的、缓慢的压缩，称为次固结沉降。,6-2 软土处理 第六章 地基处理,计算公式：,图6-2 次固结沉降图,.,26,(三)软土地基的稳定性分析,分析软土地基上建筑物承受水平推力后，由于地基土抗剪强度低，发生基础连同部分地基土在土中剪切滑移失稳的可能性。在软土地基上桥台、挡土墙等承受侧向推力的建筑物在保证其地基承载力、沉降验算。同时，应进行稳定性的分析。,6-2 软土处理 第六章 地基处理,.,27,四、软土地基基础工程应注意的事项,6-2 软土处理 第六章 地基处理,（一）要取得代表性很好的地质资料,（二）软土地基路堤地基处理设计应注意的事项,1软土路堤的稳定性分析 2软土路堤的
11、变形分析 3软土地基处理方案的合理选择 4观测和试验,（三）软土地区的桥涵基础设计应注意的事项,（四）软土地基桥台及桥头路堤的稳定设计应注意的事项,.,28,第三节 换土垫层法,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。,换填的材料主要有砂、碎石、高炉干渣和粉煤灰等，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。,换填垫层法设计的主要指标是垫层厚度和宽度，一般可将各种材料的垫层设计都近似地按砂垫层的计算方法进行设计。,6-3 换土垫层法 第六章 地基处理,.,29,砂垫层,6-3 换土垫层法 第六章 地基处理,.,
12、30,一、砂垫层的设计计算,(一)砂垫层厚度的确定,6-3 换土垫层法 第六章 地基处理,砂垫层厚度计算实质上是软弱下卧层顶面承载力的验算，根据需要置换的软弱下卧层顶面承载力确定垫层厚度，应满足下式要求，通过试算求得：,（6-12）,.,31,6-3 换土垫层法 第六章 地基处理,设计时，一般采用试算法，即先根据上部结构、基础的荷载情况以及软弱下卧层的承载力情况初步取定垫层的厚度，然后验算承载力是否满足要求。不满足时调整初选值再进行验算直至符合要求。垫层的厚度通常不宜小于0.5m，也不宜大于3m。,.,32,(二)砂垫层的宽度,6-3 换土垫层法 第六章 地基处理,（1）垫层的顶宽,为防止垫层
13、向两侧挤出，垫层顶面每边宜超出基础底边不小于300mm，或从垫层底面两侧向上，按当地开挖基坑经验要求的坡度延伸到地面。,（2）垫层的底宽,垫层的宽度应满足基底压应力扩散的要求，可按下式或根据当地经验确定：,.,33,(三)垫层的承载力,6-3 换土垫层法 第六章 地基处理,垫层承载力容许值fcu宜通过现场确定，当无试验资料时，可按表6-4参考采用。,各种垫层承载力容许值fcu 表6-4,.,34,(四)沉降验算,垫层地基的变形包括垫层自身变形及压缩层范围内下卧层的变形。垫层地基的沉降量按下式计算：,6-3 换土垫层法 第六章 地基处理,（6-16）,（6-17）,.,35,二、垫层施工与质量检
14、验,软土地区采用换填地基时，其填筑、压实的施工及检测应符合公路路基施工技术规范（JTG F10-2006 ）规定。垫层施工应严格控制垫层材料的颗粒成分和质量。在地下水位高于基坑底面时，应采取排水或降低水位措施。在基坑挖好经检验后，应迅速进行铺压垫层材料，避免坑底暴露过久，或被践踏、浸水使土结构遭到破坏，强度降低。施工时应严格保证垫层材料的密实度，应选择合格的铺压厚度，确定最优含水量。分层压实可采用机械碾压、重锤夯实、振动压实等。要求分层压实达到设计要求的压实度(应在90%以上)。 砂垫层的质量检验，可选用环刀取样法或贯入测定法进行，采用应达到的干重度或贯入度作为控制指标。 垫层材料除砂、砂砾外
15、，也可考虑用石灰土、二灰土(石灰加粉煤灰)、加筋土等，可根据具体情况因地制宜、就地取材选择，并正确选用有关设计参数。,6-3 换土垫层法 第六章 地基处理,.,36,第四节 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。,图6-5 室内压缩试验说明排水固结法原理 a) e-曲线 b) -曲线,6-4 排水固结法 第六章 地基处理,.,37,一、砂井堆载预压法,6-4 排水固结法 第六章 地基处理,图6-6 砂井堆载预压,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。饱和黏土渗透系数很低，为了缩短加载预压后排水固结的历时，对较厚的软土层，常在地基中设置排水通道，使土中孔隙较
