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1、第十一章第十一章 软弱地基及处理软弱地基及处理一、基本概念软弱地基：主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。软弱地基的承载力达不到其上面构造物要求的承载力，或虽在构造物施工时能达到要求，但在后期使用过程中由于地基本身的原因或水的原因，使得地基失稳，造成构造物超限沉陷或不均匀沉陷。地基处理（地基加固）：是指天然地基很软弱，不能满足地基承载力和变形的设计要求，而地基需经过人工处理后再建造基础者。地基处理的对象：软弱地基和特殊土地基地基处理的应用：随着我国国民经济的发展，有时不得不在地质条件不良的地基上修建建筑物；建筑物的荷载日益增大；对变形要求也越来越严格。二、软弱地基和
2、特殊土地基的类型及特性（一）软弱地基1.软土软土是淤泥和淤泥质土的总称。它是在静水或非常缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成的。软土的特性：天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、渗透系数小。在外荷载作用下地基承载力低、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，建筑物基础的沉降住住持续数年乃至数十年之久。 2.冲填土（吹填土）冲填土是指整治和疏通江河航道时，用挖泥船通过泥浆泵将泥砂夹大量水分吹到江河两岸而形成的沉积土。特性：以粘性土为主的冲填土，吹到两岸的土中含有大量水分且难于排出而呈流动状态，这类土是属于强度低和压缩性高的欠固结土；以砂性土或其他粗
3、颗粒土所组成的冲填土，性质基本上和粉细砂相类似而不属于软弱土范畴。3.杂填土杂填土是指由人类活动而任意堆填的建筑垃圾、工业废料和生活垃圾而形成的土。特点：杂填土的成因很不规律，组成的物质杂乱，分布极不均匀，结构松散。强度低、压缩性高和均匀性差，一般还具有浸水湿陷性。4.高压缩性土压缩系数1-20.5MPa-1的土。（二）特殊土地基1.湿陷性黄土湿陷性黄土是在上覆土的自重应力作用下，或在上覆土自重应力和附加应力作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生显著下沉的黄土。2.膨胀土膨胀土是黏粒成分主要由亲水性黏土矿物组成的粘性土。吸水膨胀失水收缩、具有较大的膨胀变形性能，且是变形往复。3.红黏土红黏土
4、是指石灰岩和白云岩等碳酸盐类岩石在亚热带温湿气候条件下，经风化作用所形成的褐红色黏性土。通常红黏土是较好的地基土，但由于下卧岩面起伏及存在软弱土层，一般容易引起地基不均匀沉降.4.季节性冻土冻土是指气候在负温条件下含有冰的各种土季节性冻土是指该冻土在冬季冻结，而夏季融化的土层。多年冻土或永冻土是指冻结状态持续三年以上的土层。季节性冻土因其周期性的冻结和融化，对地基的不均匀沉降和地基的稳定性影响较大。 三、地基处理的目的： 1.改善剪切特性2.改善压缩特性3.改善透水特性 4.改善动力特性5.改善特殊土的不良特性四、地基处理方法的分类按时间可分为临时处理和永久处理；按处理深度可分为浅层处理和深层
5、处理；按处理土性对象可分为砂性土处理和黏性土处理，饱和土处理和非饱和士处理；按地基处理的作用机理进行分类：置换、挤密、排水、胶结、加筋等。（一）换填法当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软弱土层的厚度又不太大时，将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂、碎石、素土、灰土、二灰（石灰和份煤灰）、粉煤灰、高炉干渣或其它性能稳定、无侵蚀性等材料，并压（夯、振）实至要求的密实度为止。换填法适用范围：淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理。 （二）深层密实法深层密实是指采用夯击、爆破、挤压和振动等方法，对松软地基土进行振密和挤
6、密。1.强夯法是一种将几十吨的重锤，从几米到几十米的高处自由落下，对土进行强力夯击的方法。 2.爆破法将炸药放在地面深处，引爆后在地基土内产生了高速压力波，从而在爆炸源附近的区域内，冲击波使土的疏松结构液化，形成密实的结构，以达到地基土加固的目的。如在水下土面以上较小高度处设置炸药起爆，则对水下土层亦能起到加固作用。 3.挤密法是以振动、冲击或带套管等方法成孔，然后向孔中填入砂、石、土（灰土、二灰 ）、石灰或其他材料，再加以振实而成为直径较大桩体的方法。按填入材料的不同，可分为砂桩、土（灰土、二灰 ）桩和石灰桩。作用机理：主要靠桩管打入地基时对地基土的横向挤密作用，小颗粒填入大颗粒的孔隙，颗粒
7、间彼此紧靠，此时土的骨架作用随之增强，从而使土的压缩性减小和抗剪强度提高。由于桩身本身具有较高的承载能力和较大的变形模量，且桩体断面较大，约占加固面积的2030左右，故在弹性土地基加固时，桩体与桩周士组成复合地基，可共同承担建筑物的荷载。4.水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）是在碎石桩的基础上掺入适量的石屑、粉煤灰和少量的水泥加水拌合后制成的一种具有一定胶结强度的桩体。碎石桩是由松散的碎石组成，在荷载作用下将会产生鼓胀变形，当桩周土为强度较低的软黏土时，桩体易产生鼓胀破坏，所以碎石桩加固软土地基仅可提高地基承载力约一倍左右。而CFG桩是一种低强度混凝土桩，因而它可较大幅度地提高地基承载力。（三）排水
8、固结法（预压法）排水固结法是给地基预先施加荷载,为加速地基中水分的排出速率,同时在地基中设置竖向和横向的排水通道（砂井或塑料排水带）,使得土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的。排水系统是一种手段，如没有加压系统，孔隙中的水没有压力差就不会自然排出，地基也就得不到加固。如果只增加压力，不缩短土层的排水距离，则不能在预压期间尽快地完成设计所要求的沉降量，强度不能及时提高，加载也不能顺利进行。 排水固结法常用于解决软黏土地基的沉降和稳定问题，可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成，使建筑物在使用期间不致产生
9、过大的沉降和沉降差。同时，可增加地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力和稳定性。（四）化学加固法是利用水泥泥浆、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。（五）加筋土的加筋是指在人工填土的垫层、土坡、路堤或挡土墙内铺设土工合成材料；或在地基及边坡内打进树根桩、碎石桩、土钉或土锚。这种人工复合土体可承受抗拉、抗弯、抗剪作用，提高地基承载力、减少沉降和增加地基稳定性。树根桩是一种小直径的钻孔灌注桩，其直径通常为100-250mm，有时也有采用300mm的，其长度国外最大达到30m。施工时一般先利用钻机成孔，如对基础进行托换，则需带有合金钢的钻头，钻进原有基础下面的地基土层中去，到达设计标高后进行清孔、下放钢筋和注浆管，再用压力注入水泥浆或水泥砂浆，边灌边振边拔管而成桩。 五、土的压实（一）压实原理最优含水量：在一定的压实功能下，使土最容易压实，并能达到最大密实度的含水量。室内击实实验：将同一种土配制成六分不同含水量的试样，采用击实仪用同样的击实功，分别对各试样分三层击实，然后测定各试样击实后的密度和含水量，并计算出对应的干密度，绘制-d曲线。（二）影响压实效果的因素 含水量、土的组成、土的级配、压实功（三）压实填土的质量控制结 束
