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1、地基、基础及结构漫谈地基、基础及结构漫谈第一部分第一部分 地基地基1地基的定义地基的定义为支承基础的土体或岩体。2地基的组成地基的组成1）持力层直接与基础接触的土层或岩层。2）下卧层持力层以下的土层。3地基的分类地基的分类1）天然地基指在天然情况下，不必经过人工加固就可以满足建筑物要求的地基。2）人工地基 定义指在天然情况下不能满足建筑物要求，必须事先经过人工处理才能在其上修建建筑物的地基。 分类1 人工土基通过人工加固后的土层。2 复合地基部分土体被增强或被置换形成增强体，由增强体和周围地基土共同承担荷载的地基。4地基处理的定义地基处理的定义为提高地基承载力，改善其变形性质或渗透性质而采取的
2、人工处理地基的方法。5地基处理方法分类地基处理方法分类地基处理分类方法很多，在这里我是根据地基处理的加固原理，对常用的地基处理方法进行分类。常用的地基处理方法可归纳分成以下六大类：1）置换是用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中的部分或全部软弱土或不良地基土，形成双层地基或复合地基，以达到提高地基承载力，减少沉降的目的。2）排水固结是指地基土体在一定荷载作用下排水固结，土体空隙比减小，抗剪强度提高，以达到提高地基承载力，减少沉降的目的。3）灌入固化物是向地基中灌入或拌入水泥或石灰，以及其他化学固化材料，在地基中形成复合体，以达到地基处理的目的。4）振密，挤密是指采用振动或挤密的方法，使地基
3、土体进一步密实，以达到提高地基承载力，减少沉降的目的。5）加筋是在地基中设置强度高，模量大的筋材，以达到提高地基承载力，减少沉降的目的。6地基处理加固原理及适用范围地基处理加固原理及适用范围一 置换1）换土垫层法将软弱土或不良土开挖至一定深度，回填抗剪强度较高、压缩性较小的岩土材料，如砂、砾、石渣等，并分层夯实，形成双层地基。垫层能有效扩散基底压力，可提高地基承载力、减少沉降。本法适用于各种软弱土地基。2）挤淤置换法通过抛石或夯击回填碎石置换淤泥，达到加固地基的目的，也有采用爆破挤淤置换。本法适用于淤泥或淤泥质粘土地基。3）褥垫法当建（构）筑物的地基一部分压缩性较小，而另一部分压缩性较大时，为
4、了避免不均匀沉降，在压缩性较小的区域，通过换填法铺设一定厚度可压缩性的土料形成褥垫，以减少沉降差。本法适用于建（构）筑物部分坐落在基岩上，部分坐落在土上，以及类似情况。4）砂石桩置换法利用振冲法、沉管法，或其他方法在饱和粘性土地基中成孔，在孔内填入砂石料，形成砂石桩。砂石桩置换部分地基土体，形成复合地基，以提高承载力，减少沉降。本法适用于粘性土地基，因承载力提高幅度小，工后沉降大，已很少应用。5）强夯置换法采用边填边强夯的方法，在地基中形成碎石墩体，由碎石墩、墩间土以及碎石垫层形成复合地基，以提高承载力，减少沉降。本法适用于人工填土、砂土、粘性土和黄土、淤泥和淤泥质土地基等。6）石灰桩法通过机
5、械或人工成孔，在软弱地基中填入生石灰块或生石灰块加其他掺合料，通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用，改善桩间土的物理力学性质，并形成石灰桩复合地基，可提高地基承载力，减少沉降。本法适用于不含生活垃圾的杂填土和软粘土地基。7）EPS 超轻质料填土法发泡聚苯乙烯，其重度只有土的 1/501/100，并具有较好的强度和压缩性，用作填料，可以有效地减小作用在地基上的荷载，作用在挡土结构上的侧压力，需要时也可置换部分地基土，以达到更好的效果。本法适用于软弱地基土的填方工程。二 排水固结1）加载预压法在地基中设置排水通道-砂垫层和竖向排水系统（通常有普通砂井、袋装砂井、塑料排水带等） ，以缩小土体固结
6、排水距离，地基在预压荷载作用下，排水固结，地基产生变形，地基土强度提高。卸去预压荷载后，再建造建（构）筑物，地基承载力提高，工后沉降小。本法适用于软粘土、不含生活垃圾的杂填土、泥炭土地基等。2）超载预压法其原理基本上与堆载预压法相同，不同之处是其预压荷载大于设计使用荷载。超载预压不仅可减少工后固结沉降，还可消除部分工后次固结沉降。本法适用于软粘土、不含生活垃圾的杂填土、泥炭土地基等。3）真空预压法在软粘土地基中设置排水体系（同加载预压法） ，然后在上面形成一不透气层（覆盖不透气密封膜，或其他措施） ，通过对排水体系进行长时间不断抽气抽水，在地基中形成负压区，而使软粘土地基产生排水固结，以达到提
7、高地基承载力，减小工后沉降的目的。本法适用于软粘土地基。4）真空预压法和堆载联合使用当真空预压法达不到设计要求时，可与堆载预压联合使用，两者的加固效果可以叠加。本法适用于软粘土地基。5）电渗法在地基中形成直流电场，在电场作用下，地基土体产生排水固结，达到提高地基承载力，减小工后沉降的目的。本法适用于软粘土地基。6）降低地下水位法通过降低地下水位，改变地基土受力状态，其效果如堆载预压，使地基土产生排水固结，达到加固目的。本法适用于砂性土或透水性较好的软粘土层。三 灌入固化物1）深层搅拌法利用深层搅拌机将水泥浆或水泥粉和地基土在原位搅拌形成圆柱状、格栅状或连续墙水泥土增强体，形成复合地基以提高地基
8、承载力，减小沉降。本法适用于淤泥、淤泥质土、粘性土和粉土等软土地基；有机质含量较高时应通过试验，确定本法的适用性。2） 高压喷射注浆法利用高压喷射专用机械，在地基中通过高压喷射流冲切土体，用浆液置换部分土体，形成水泥土增强体。按喷射流组成形式，高压喷射注浆法有单管法、二重管法、三重管法。按施工工艺可形成定喷、摆喷和旋喷。高压喷射注浆法可形成复合地基，以提高地基承载力，减少沉降。本法适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基；当含有较多的大块石，或地下水流速较快，或有机质含量较高时，应通过试验，确定本法的适用性。3) 渗入性灌浆法在灌浆压力作用下，将浆液灌入地基中，以
9、填充原有孔隙，改善土体的物理力学性质。本法适用于中砂、粗砂、砾石地基。4） 劈裂灌浆法在灌浆压力作用下，浆液克服地基土中初始应力和土的抗拉强度，使地基中原有的孔隙或裂隙扩张，用浆液填充新形成的裂隙和孔隙，改善土体的物理力学性质。本法适用于岩基或砂、砂砾石、粘性土地基。5) 挤密灌浆法在灌浆压力作用下，向土层中压入浓浆液，在地基中形成浆泡，挤压周围土体。通过压密和置换改善地基性能。本法适用于可压缩性地基，排水条件较好的粘性土地基。四 振密与挤密1）表层原位压实法采用人工或机械夯实、碾压或振动，使土体密实。本法适用于杂填土、疏松无粘性土、非饱和粘性土、湿陷性黄土等地基的浅层处理。2）强夯法采用重量
10、为 10-40 吨的夯锤从高处自由落下，地基土体在强夯的冲击力和振动力作用下密实，可提高地基承载力，减少沉降。本法适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土，湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。3）振冲密实法一方面依靠振冲器的振动使饱和砂层发生液化，砂颗粒重新排列，孔隙减小；另一方面依靠振冲器的水平振动力，加回填料，使砂层挤密，从而达到提高地基承载力，减少沉降，并提高地基土体抗液化能力。本法适用于粘粒含量小于 10%的疏松砂性土地基。4）挤密砂石桩法采用振动沉管法等在地基中设置碎石桩，在制桩过程中，对周围土层产生挤密作用。被挤密的桩间土和密实的砂石桩形成砂石桩复合地基，以达到提高地基承载力，减少沉降的目
11、的。本法适用于砂土地基、非饱和粘性土地基。5）爆破挤密法利用在地基中爆破产生的挤压力和振动力，使地基土密实，以提高土体的抗剪强度，提高地基承载力和减少沉降。本法适用于饱和净砂、非饱和但经灌水饱和的砂、粉土、湿陷性黄土地基。6）土桩、灰土桩法采用沉管法、爆扩法和冲击法在地基中设置土桩或灰土桩，在成桩过程中挤密桩间土，由挤密的桩间土和密实的土桩或灰土桩，形成土桩复合地基或灰土桩复合地基，以提高地基承载力和减小沉降；有时是为了消除湿陷性黄土的湿陷性。本法适用于地下水位以上的湿陷性黄土、杂填土、素填土等地基。7）夯实水泥土桩法在地基中人工成孔，然后填入水泥和土的混合物，分层夯实，形成水泥土桩复合地基，
12、提高地基承载力和减少沉降。本法适用于地下水位以上的湿陷性黄土、杂填土、素填土等地基。8）孔内夯扩法这是一类地基处理方法的总称。指根据工程地质条件，采用人工成孔，螺旋钻成孔，或振动沉管法成孔等方法，在地基里成孔，回填灰土、水泥土、矿渣土、碎石等填料，在孔内夯实填料，并挤密桩间土，由挤密的桩间土和夯实的填料桩，形成复合地基，以达到提高地基承载力。减小沉降的目的。本法适用于地下水位以上的湿陷性黄土、杂填土、素填土等地基。五 加筋1）加筋土垫层法在地基中铺设加筋材料（如土工织物、土工格栅等、金属板条等） ，形成加筋土垫层，以增大压力扩散角，提高地基稳定性。筋条间用无粘性土，加筋土垫层可适用于各种软弱地
13、基。2）树根桩法在地基中设置如树根状的微型灌注桩（直径 70-250 毫米） ，用于提高地基的承载力。本法适用于各类地基。3）低强度混凝土桩复合地基法在地基中设置低强度混凝土桩，与桩间土形成复合地基，提高地基承载力，减小沉降。本法适用于各类神厚软弱地基。4）钢筋混凝土桩复合地基法在地基中设置钢筋混凝土桩，与桩间土形成复合地基，提高地基承载力，减小沉降。本法适用于各类神厚软弱地基。5）长短桩复合地基法由长桩和短桩与桩间土形成复合地基，提高地基的承载力，减小沉降。长桩和短桩可采用同一桩型，也可采用两种桩型。通常长桩采用刚度较大的桩型，短桩采用柔性桩，或采用散体材料桩。本工法适用于深厚软弱地基。7
14、复合地基设计桩型的合理选用复合地基设计桩型的合理选用1) 前言前言当地基承载力或变形不能满足设计要求时，需做地基处理，复合地基方案在地基处理中用的非常普遍。如上所述，复合地基的桩型很多，不同的桩型加固机理和加固效果是不同的，实际工程中如何针对设计要求合理选择桩型是方案选择的核心。下面就这一问题做一讨论。2) 复合地基承载力分析复合地基承载力分析（一）复合地基承载力可用下式表示：，) 1 (fffakspk)2(zjfff式中，复合地基承载力特征值；spkf天然地基承载力特征值；akf承载力提高值；f挤密分量；jf置换分量。zf（二）按挤密和振密效果可将被加固土分为：（1）挤密效果好的土（如松散
15、粉土、粉细纱） ；（2）可挤密土（如塑性指数较小、密度不大的粉质粘土） ；（3）不可挤密土（如饱和软粘土、密度大的粘土、砂土） 。 （三）施工工艺可分为两大类：（1）无振动、挤密作用的施工工艺；（2）有振动、挤密作用的施工工艺（四）桩体可分为四种：（1）散体桩（如碎石桩） ；（2）低粘结强度桩（搅拌水泥土桩、石灰桩等） ； （3）中等粘结强度桩（夯实水泥土桩） ；（4）高粘结强度桩（CFG 桩） 。从（1）到（4）桩的置换能力逐次增强。方案选择的实质，就是根据给定土性和承载力提高幅度，选择施工工艺和桩型：（1）对无振动挤密的施工工艺：挤密分量，承载力提高幅度唯一地取决于置换分量，0jf即，当设
16、计要求的承载力提高幅度较低时，可选择散体桩或zff低粘结强度桩；当设计要求的承载力提高幅度较高时，可选择中等或高粘结强度桩。（2）对有振动挤密的施工工艺：首先看土性：（a）若土层为不可挤密土则有挤密分量，同样承载力提高幅度唯一地取决于置0jf换分量，即，当设计要求的承载力提高幅度较低时，可选zff择散体桩或低粘结强度桩；当设计要求的承载力提高幅度较高时，可选择中等或高粘结强度桩。（b）若土为可挤密或挤密效果好的土先预估挤密分量（此时认为挤密分量为已知） ，则置换分量jf为，当（）较小时可选择散体桩或低粘结强度桩；jzfffjff当（）较大时，可选择中等或高粘结强度桩。jff3) 几种典型地基的桩型选择几种典型地基的桩型选择（一）不均匀地基桩型选择A、人工填土地基（1）压实填土地基在拟建场地遇有鱼塘、采砂坑，且鱼塘、采砂坑中有水、坑底有淤泥的时，通常应按如下方法进行回填处理：抽水清除
