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1、地 基 处 理 主讲：刘华强,一、 地基处理的目的和意义软土地基处理的目的是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，用以改良地基土的工程特性，主要包括： 1)提高地基的稳定性 2)降低地基的压缩性 3)改善地基的透水特性 一种增加地基土的透水性加快固结，另一种是降低透水性或减少其水压力（基坑抗渗透）。 4)改善地基的动力特性 5）改善特殊土的不良地基特性。,第一章 绪论,二、地基处理的对象：1)软粘土软粘土是软弱粘性土的简称，包括海相、泻湖相、三角洲相、溺谷相和湖泊相的粘土沉积物。其天然含水量大于液限，孔隙比大于1.0。天然孔隙比大于1.0小于1.5时，称为淤泥质土
2、。天然孔隙比大于1.5 时，称为淤泥；2）人工填土按照物质组成和堆填方式分为素填土、杂填土和冲填土三类。按堆填时间又可分为老填土、新填土。粘性土堆填时间超过10年、粉土堆填时间超过5年，称为老填土。,二、地基处理的对象：3)部分砂土和粉土主要指饱和粉砂土、饱和细砂土和砂质粉土。4）湿陷性土湿陷性土包括湿陷性黄土、粉砂土和干旱半干旱地区具有崩解性的碎石土等。是否属于湿陷性土可根据野外浸水载荷试验确定。当在200kpa 压力作用下附加变形量与载荷板宽之比大于1：0.015 时称为湿陷性土。5）有机质土和泥炭土土中有机质含量大于5 时称为有机质土，大于60时称为泥炭土。6）膨胀土膨胀土是指粘粒成分主
3、要由亲水性粘土矿物组成的粘性土，在环境的温度和湿度变化时会产生强烈的胀缩变形。,二、地基处理的对象：7）多年冻土多年冻土是指连续3年或3年以上保持在0度或0度以下，并含有冰的土层。8）岩溶、土洞和山区地基岩溶或称“喀斯特”，它是石灰岩、白云岩、泥灰岩、大理石、岩盐、石膏等可溶性岩层受水的化学和机械作用而形成的溶洞、溶沟、裂隙，以及由于溶洞的顶板塌落使地表产生陷穴、洼地等现象和作用的总称。土洞是岩溶地区上覆土层被地下水冲蚀或被地下水潜蚀所形成的洞穴。山区地基地质条件比较复杂，主要表现在地基的不均匀性和场地的稳定性两方面。,三、建筑物建造在软弱地基和特殊土地基时面临的四个问题：强度及稳定性：当地基
4、的抗剪强度不足以承受上部结构的自重及附加荷载时，地基就会发生局部或整体破坏。变形：当地基在上部结构的自重及附加荷载作用下产生过大的变形时，会影响建筑物的正常使用；当超过建筑物所能容许的不均允沉降时，结构可能产生开裂；湿陷性黄土遇水湿陷，膨胀土遇水膨胀、失水收缩也属于这类问题。,渗漏：渗漏是由地下水在运动中产生的动水压力而引起的，当地基的渗漏或水力坡降超过容许值时，会导致流砂（土）和管涌事故。液化：在地震、机器及车辆的振动、波浪作用和爆破等动力荷载作用下，会引起饱和松散粉细砂（包括部分粉土）产生液化，使土体类似于液体而失去抗剪强度，从而造成地基失稳和震陷。,四、地基处理方法分类及应用范围 1.
5、换土垫层法(1)垫层法其基本原理是挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土，按回填的材料可分为砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。该法常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等)与低洼区域的填筑。一般处理深度为23m。适用于处理浅层非饱和软弱土层、素填土和杂填土等。(2)强夯挤淤法 采用边强夯、边填碎石、边挤淤的方法，在地基中形成碎石墩体。可提高地基承载力和减小变形。适用于厚度较小的淤泥和淤泥质土地基，应通过现场试验
6、才能确定其适应性。,四、地基处理方法分类及应用范围 2.深层密实法原理是采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小，强度提高，达到地基处理的目的。软土地基中常用强夯法强夯法 利用强大的夯击能，迫使深层土液化和动力固结，使土体密实，用以提高地基土的强度并降低其压缩性。3.排水固结法其基本原理是软土地基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形。在这个过程中，随着土体超静孔隙水压力的逐渐消散，土的有效应力增加，地基抗剪强度相应增加，并使沉降提前完成或提高沉降速率。排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水可以利用天然土层本身的透水性，也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板
7、之类的竖向排水体。加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法。为加固软弱的粘土，在一定条件下，采用电渗排水井点也是合理而有效的。,四、地基处理方法分类及应用范围 4.置换法 其原理是以砂、碎石等材料置换软土，与未加固部分形成复合地基，达到提高地基强度的目的。 (1)振冲置换法(或称碎石桩法) 适用于地基土的不排水抗剪强度大于20kPa的淤泥、淤泥质土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等地基。对不排水抗剪强度小于20kPa的软土地基，采用碎石桩时须慎重。(2)水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩) 是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和，用振动沉管打桩机或其它成桩机具制成的具有一定粘结强度
8、的桩。桩和桩间土通过褥垫层形成复合地基。适用于填土、饱和及非饱和粘性土、砂土、粉土等地基。,五、选择地基处理方案的因素和步骤根据结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形地貌、地层结构、工程地质及水文地质条件、环境情况和对相邻建筑的影响等因素，初步选定几种处理方案。对初步选定的各种地基处理方案，分别从加固机理、适用范围、预期效果以材料来源及消耗、机具条件、工期要求、施工队无素质和对环境的影响等方面进行技术经济分析和对比，确定最优处理方案。对已确定的处理方案，在有代表性的场地上进行相应的现场试验，并进行必要的测试，以检验设计参数和处理效果，如果达不到设计要求时，应查找原因、采取措施或对方案进行修改。
9、,六、地基处理方法的选择 1、搜集建筑物场地详细的岩土工程地质、水文地质和地基基础设计资料； 2、根据建筑物结构类型、荷载大小和使用要求，结合地质、水文等因素，初选几个可供使用的地基处理方案。 3、综合现场条件、施工条件、工期要求及经济条件，选出最佳方案。 4、对已选方案，在有代表性场地进行现场试验。,七、地基处理工程的特点 1、时效性 2、特殊性 3、隐蔽性 八、现行规范 1、建筑地基处理规程（JGJ79-2002) 2、公路软土地基路堤设计与施工技术规范（JTJ017-96）,一、概述1.均质地基和复合地基均质地基：复合地基：复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强、或被置换，
10、或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体（天然地基土体）和增强体两部分组成的人工地基。,第二章 复合地基理论概要,一、概述2.复合地基分类根据地基中增强体的方向可分为水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基。,一、概述3.浅基础、桩基础和复合地基1）浅基础特点：浅基础中，上部结构荷载是通过基础板直接传递给地基土体的,一、概述3.浅基础、桩基础和复合地基2）桩基础特点：端承桩桩基础中，上部结构荷载通过基础板传递结桩体，再依靠桩的端承力直接传递给桩端持力层。不仅基础板下地基土不传递荷载，而且桩侧土也基本上不传递荷载。摩擦桩桩基础中，上部结构荷载通过基础板传递给桩体，再通过桩面摩阻力和桩端端承力传
11、递给地基土体，但以桩侧摩阻力为主。,一、概述3.浅基础、桩基础和复合地基3）复合地基特点：复合地基中，上部结构荷载通过基础板直接同时将荷载传递给杜体和基础板下地基土体。,4. 小结由上面分析可以看出，浅基础、桩基础和复合地基的分类主要是考虑了荷载传递路线。荷载传递路线也是上述三种地基基础形式的基本特征。简言之， 对于浅基础，荷载直接传递给地基土体； 对于桩基础，荷载通过桩体传递给地基土体； 对于复合地基，荷载一部分通过校体传递给地基土体，一部分直接传递给地基土体。,5.垫层的作用：理论研究和试验研究表明，基础和复合地基加固区之间设置垫层不仅可保证各类增强体与桩间土形成复合地基共同承担上部荷载，
12、而且可以有效改善复合地基中浅层的受力状态，如减小桩土荷载分担比、提高桩间土的抗剪强度、提高增强体承受竖向荷载的能力等。,二、桩体复合地基承载力计算1. 复合地基承载力：1）桩体复合地基承裁力计算思路是先分别确定桩体的承载力和桩间土承载力，再根据一定的原则叠加这两部分承载力得到复合地基的承载力。,二、桩体复合地基承载力计算1. 复合地基承载力：2）桩体极限承载力计算粘结材料桩极限承载力计算目前工程上对粘结材料桩(柔性桩和刚性桩)根据下述两种情况计算确定桩的承载力(1)根据桩身材料强度计算承载力；(2)根据桩侧摩擦力和杖端端阻力计算承载力。二者中取较小值为校的承载力。根据桩身材料强度计算单桩极限承
13、载力：根据桩侧摩擦力和桩端端阻力计算单桩极限承载力的表达式为,二、桩体复合地基承载力计算1. 复合地基承载力：3）散体材料桩极限承载力计算与柔性桩、刚性桩等粘结材料桩不同，散体材料桩是依靠周围土体的侧限阻力保持其形状并承受荷载的，散体材料桩的承载力除与桩身材料的性质及其紧密程度有关外，主要取决于桩周土体的侧限能力。,二、桩体复合地基承载力计算1. 复合地基承载力：2）桩间土极限承载力计算根据天然地基载荷板试验结果，或根据其他室内土工试验资料可以确定天然地基极限承载力。复合地基中桩间土极限承载力与天然地基极限承载力密切相关，但两者并不完全相同。在地基中设置竖向增强体，使桩间土极限承载力不同于天然
14、地基承载力。两者的差别随地基土的工程特性、竖向增强体的性质、增强体设置方法不同而不同。有的情况下两者区别很小或者虽有一定区别，但桩间土极限承载力比天然地基极限承载力大，而且又较难计算时工程实际中常用天然地基极限承载力值作为桩向上极限承载力。,二、桩体复合地基承载力计算1. 复合地基承载力：2）桩间土极限承载力计算,二、桩体复合地基承载力计算2.复合地基加固区下卧层承载力验算：当复合地基加固区下卧层为软弱土层时，按复合地基加固区容许承力计算基础的底面尺寸后，尚需要对复合地基下卧层承载力进行验算。要求作用在下卧层顶面处附加应力和自重应力之和不超过下卧层土的容许承载力，即,三、复合地基沉降计算在各类
15、实用计算方法中，通常把复合地基沉降量分为两部分，复合地基加固区压缩量s1和下卧层压缩量s2。,三、复合地基沉降计算1.加固区土层压缩量s1的计算1） 复合模量法(Ec法)。将复合地基加固区中增强体和基体两部分视为一复合土体，采用复合压缩模量Ecs 来评价复合土体的压缩性，并采用分层总和法计算加固区土层压缩量s1。加固区土层压缩量s1的表达式为：,三、复合地基沉降计算1.加固区土层压缩量s1的计算2） 应力修正法(Es法)。在采用应力修正法计算压缩量时，根据桩间土分担的荷载，按照桩间土的压缩模量，采用分层总和法计算加固区土层的压缩量。,三、复合地基沉降计算1.加固区土层压缩量s1的计算3） 桩身
16、压缩量法(Ep法)。在荷载作用下复合地基加固区的压缩量也可通过计算桩体压缩量来得到。设桩底端刺入下卧层的沉降变形量为，则相应加固区土层的压缩量s1的计算式为：,三、复合地基沉降计算2.下卧层土层压缩量s2的计算方法,三、复合地基沉降计算2.下卧层土层压缩量s2的计算方法在计算下卧层压缩量s2时，作用在下卧层上的荷载是比较难以精确计算的。日前在工程应用上，常采用下述几种方法计算。1）压力扩散法,若复合地基上作用荷载为p，复合地基加固区压力扩散角为，则作用在下卧土层上的荷载Pb可用下式计算：对于条形基础：,三、复合地基沉降计算2.下卧层土层压缩量s2的计算方法2）等效实体法,作用在下卧土层上的荷载Pb可用下式计算：对于条形基础：,复合地基在荷载作用下沉降计算也可采用有限单元法计算。在几何模型处理上大致上可以分为二类：一类在单元划分上把单元分为二类增强体单元和土体单元，增强体单元如桩体单元、土工织物单元等，并根据需要在增强体单元和土体单元之间设置或不设置界面单元；另一类是在单元划分上把单元分为加固区复合土体单元和非加固区土体单元，复合土体单元采用复合体材料参数。,
