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1、1. 熟悉地基处理的概念、目的、处理对象及其特性； 2. 熟悉地基处理方法的分类、常用地基方法的基本原 理、适用范围和局限性； 3. 掌握换填垫层法的适用范围、设计要点、施工要点及施工质量检验内容； 4. 掌握排水固结法的适用范围、设计要点、施工要点及施工质量检验内容；,第六章 地基处理,【知识目标（一）】,5. 掌握强夯法的适用范围、设计要点、施工要点及施工质量检验内容； 6. 掌握水泥粉煤灰碎石桩法的适用范围、设计要点、施工要点及施工质量检验内容； 7. 掌握土桩和灰土桩法的适用范围、设计要点、施工要点及施工质量检验内容； 8. 掌握水泥土搅拌法的适用范围、设计要点、施工要点及施工质量检验
2、内容。,【知识目标（二）】,第六章 地基处理,能够根据本地区的地基特点，根据具体工程的 工程地质特点和工程要求，按照现行地基处理规范 进行简单的地基处理。,第六章 地基处理,【能力目标】,第一节 概述 第二节 复合地基概论 第三节 换填垫层法 第四节 排水固结法 第五节 强夯法 第六节 水泥粉煤灰碎石桩法 第七节 灰土挤密桩法和土挤密桩法 第八节 水泥土搅拌法,第六章 地基处理,第一节 概述,一、地基处理的概念 二、地基处理的目的 三、地基处理的对象及其特性 四、地基处理方法分类及适用范围 五、地基处理方案的选择 六、地基处理施工注意事项,一、地基处理的概念,【地基处理】：地基处理是指天然地基
3、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。 欧美国家称为地基处理（Ground Treatment），或地基加固（Ground Improvement）。,二、地基处理的目的,1. 为了改善剪切特性，提高软弱地基和不良地基的强度，保证地基的稳定； 2. 改善地基的压缩特性，减少基础的沉降和不均匀沉降； 3. 改善地基的动力特性，防止地震时液化，并改善其振动特性以提高地基的抗震性能； 4. 消除特殊性土的湿陷性、胀缩性、冻胀性等不良工程特性； 5. 改善土的透水特性，使地基土变成不透水或减少其水压力，防止地基渗漏或在市政及路桥开挖工程中产生的流砂和管涌。
4、,三、地基处理的对象及其特性,【地基处理的对象】：通常指承载力低、压缩性高以及具有不良工程特性的各种软弱地基及特殊土地基。 软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。 特殊土地基带有地区性特点，它包括湿陷性土、膨胀土、红粘土、冻土和盐渍土等地基。,三、地基处理的对象及其特性,【地基处理对象的特性】：软弱地基主要由软土、人工填土和高压缩性土组成。软土的特性是天然含水量高、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；人工填土的特性取决于填料的特性；高压缩性土为饱和松散粉细砂包括部分
5、粉土，在重复荷载作用下会产生液化；在基坑开挖时会产生管涌。特殊土地基主要由湿陷性土、膨胀土、红粘土、冻土和盐渍土等地基组成，其工程特性详见后叙。,四、地基处理方法分类及适用范围,工程上通常根据加固机理分类，将地基处理分为置换、排水固结、化学加固、振密挤密、加筋五类。,表6-1 地基处理方法分类及其适用范围,五、地基处理方案的选择,【选择地基处理方案的原则】： 选择地基处理方案总的原则是要做到确保工程 质量、经济合理和技术先进。 【准备工作】：1.详细的工程地质勘察资料；2.了解当地地基处理经验和施工条件；3.材料和机械的来源情况；4.调查邻近建筑、地下工程和有关管线等情况；5.了解建筑场地的环
6、境情况。,【地基处理方案确定步骤 】： 1. 根据地基处理的目的、使用要求、荷载大小等因素和场地条件，初选几种可供参考的地基处理方案。 2. 从处理效果、施工条件、施工进度和环境影响等方面对初选方案进行技术经济对比，根据安全可靠、施工方便和经济合理的原则选择最佳处理方案。 3. 对已选定的地基处理方案，根据道路等级和场地复杂程度，在有代表性的场地上进行相应的现场试验，通过试验检验设计参数和处理效果。,五、地基处理方案的选择,六、地基处理施工注意事项,1. 技术交底与质量监理施工前，应对施工人员进行技术交底，使其掌握所承担 工程的地基处理目的、加固原理、技术要求和质量标准等。 施工期间应有专人旁
7、站，对施工质量进行监理。 2. 现场监测工作在地基处理施工过程中，应有计划地进行监测工作，根 据测试数据总结前一阶段施工的偏差，对下一阶段作必要的 修正，提高技术水平。 3. 处理效果检验在地基处理施工完成后，经必要的间隔时间，应按国家 有关规定采用多种手段检验地基处理的效果。处理效果宜用 地基同一地点处理前后定量指标的变化加以说明。,第二节 复合地基概论,一、复合地基的定义、分类与形成条件 二、复合地基面积置换率、桩土荷载分担比和复合模量的概念 三、复合地基的承载力 四、复合地基的沉降,一、复合地基的定义、分类与形成条件,【复合地基的定义】：天然地基在地基处理过程中部分土体被置换，或在天然
8、地基中设置加筋材料，从而形成加固后的地基，该地基中的 增强体与原地基协同工作共同承担外荷载，这样一种人工地 基称为复合地基。,【复合地基的分类】：,根据地基中增强体的方向，复合地基可分为竖向增强体复合地基和水平向增强体复合地基两大类。竖向增强体复合地基习惯上称为桩体复合地基。根据桩体材料性质，桩体复合地基又可分为散体材料桩复合地基和粘结材料桩复合地基两类。粘结材料桩复合地基根据桩体刚度大小又可分为柔性桩复合地基和刚性桩复合地基两类。复合地基分类如下所示：,【形成复合地基的条件】：,在地基中设置增强体是形成复合地基的必要条件， 而桩和桩间土协调变形，桩间土始终处于受力状态， 桩和桩间土共同承担荷
9、载是形成复合地基的充分条件。散体材料桩由于受荷后产生鼓胀变形，可保证桩和 桩间土共同受力；对于刚性桩及半刚性桩，应设置褥 垫层，以保证桩、土共同作用。根据工程经验，常用褥垫层厚度为200300mm，垫 层材料以砂石料为主，应夯压密实。,二、复合地基面积置换率、桩土荷载分担比 和复合模量的概念,【置换率】： 复合地基中桩体的横断面积与其所分担的地基处理面积 之比，称为面积置换率，用m表示。,式中 AP 桩的横断面积，m2；Ae 1根桩所分担的地基处理面积，m2；d 桩的直径，m；de 1根桩所分担的地基处理面积的等效圆的直径，m。,桩体在平面上的布置形式最常用的有两种：等边三角形 和正方形布置。
10、除上述两种形式外，还有长方形布置。也可 将增强体连成连续墙形状，采用网格状布置。桩体在平面上 的几种布置形式如下图所示。,对圆柱形桩体，若桩体直径为d ，桩间距为l，则复合地基置换率在正方形布置和等边三角形布置两种情况下，与桩体直径和桩间距的关系分别为:,对长方形布置，若桩体直径为d，桩间距为l1和l2，则复合地基置换率为：,对网格状布置，若增强体宽度为d，增强体间距分别为a和b，则复合地基置换率为：,【桩土荷载分担比】：在荷载作用下，复合地基中桩体承担的荷载与桩间土承担 的荷载之比称为桩土荷载分担比。有时也用复合地基加固区上表面上桩体的竖向应力和桩间 土的竖向应力之比来衡量，称为桩土应力比。
11、,在荷载作用下，复合地基中桩体承担的荷载记为Pp ，桩间土承担的荷载记为Ps，则桩土荷载分担比N为：,在荷载作用下，复合地基加固区上表面上桩体的竖向应力记为p，桩间土中的竖向应力记为s，则桩土应力比n为：,桩土荷载分担比N与桩土应力比n的换算关系：,【复合模量】：复合地基加固区是由增强体和基体两部分组成的，是非均 质的。在工程计算中，为简化计算，将加固区视为一均质的复 合土体，用等效的均质复合土体代替真实的非均质复合土体。 此等效的均质复合土体的模量称为复合地基土体的复合模量。,复合模量在数值上等于某一应力水平时复合土体在完全侧限条件下竖向附加应力与相应应变的比值。竖向增强体复合地基复合土层压
12、缩模量Esp通常可采用面积加权平均法计算，即：,式中 Esp复合模量；Ep 桩体压缩模量，可由室内压缩试验或现场原位试验测定；Es 桩间土压缩模量，可由室内压缩试验或现场原位试验测定。,三、复合地基的承载力,复合地基承载力由桩和桩间土的承载力两部分组成，合理 估计二者对复合地基承载力的贡献是桩体复合地基承载力计算 的关键。工程中确定复合地基承载力特征值常通过现场复合地 基载荷试验确定，但初步设计时也可采用经验公式估算复合地 基承载力特征值，其计算公式如下：,式中 fspk 复合地基承载力特征值（kPa）；m 面积置换率；Ra单桩竖向承载力特征值（kN）； AP桩的截面积； 桩间土承载力折减系数
13、； fsk处理后桩间土承载力特征值（kPa），宜按当地经 验取值，无经验时可取天然地基承载力特征值。,单桩竖向承载力特征值Ra可按下列二式计算，取其中较小值：,式中 fcu与桩身加固体相同的室内加固体试块在标准养护条 件下，在规定龄期的无侧限抗压强度值；桩身强度折减系数，根据增强体不同依建筑地基 处理技术规范JGJ 79-2002取值，0.33；qsi桩周第i层土的侧阻力特征值；Up桩周长；li桩周范围内第i层土的厚度；桩端天然地基土的承载力折减系数；qp桩端土的承载力特征值。,四、复合地基的沉降,在各类实用计算方法中，通常把复合地基沉降量分为两部 分，如图所示。图中h为复合地基加固区厚度，z
14、为荷载作用下 地基压缩层厚度。复合地基加固区的压缩量记为S1,加固区下 卧层压缩量记为S2，复合地基的总沉降量S为两部分之和。,【加固区压缩量S1】：1. 复合模量法（Esp法） 将复合地基加固区土体等效为 复合土体，采用复合压缩模量Esp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。,2. 应力修正法（Es法） 根据桩间土分担荷载，按照桩间 土的压缩模量，采用分层总和法计算，实质与复合模量法相同。 3. 桩身压缩量法（Ep法） 计算方法同上，只是尚需考虑桩底端进入下卧层土体的刺入量，计算比较困难。故工程计算中，常采取复合模量法计算加固区沉降量，较为简便。,式中 第i 层复合
15、土层上的附加应力平均值；Hi 第i 层复合土层的厚度。,【下卧层压缩量S2】：1. 压力扩散法 设复合地基的长为l，宽为b，其上作用 的附加荷载为p0，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pz可用下式计算，计算简图如右所示：,对条形基础，仅考虑宽度方向扩散，上式可以改写为：,【下卧层压缩量S2】：2. 等效实体法 对于刚性桩及半刚性桩复合地基，当桩土 置换率m20时，将复合地基加固区等效为一实体深基础， 作用在下卧层上的荷载作用面积与作用在复合地基上的相同。设复合地基的长为l，宽为b，其上作用的附加荷载为p0， 在等效实体四周作用有侧摩阻力平均值 ，则复合地基加固区 下卧土层
16、上附加压力pb可用下式计算，计算简图如右所示：,对于条形基础，仅考虑宽度方向扩散，上式可以改写为：,【下卧层压缩量S2】：计算出下卧层上的附加应力，再运用分层总和法即可求 出下卧层受荷沉降的压缩量S2，计算公式如下：,式中 下卧层第i层土的附加应力平均值；Hi下卧层第i层土的厚度。Esi下卧层第i层土的压缩模量。,【规范方法计算复合地基沉降 】：按照建筑地基基础设计规范GB 50007-2002的相关规定： 如果桩体未穿透压缩层，沉降由加固区土层压缩量S1和下卧层 压缩量S2两部分组成。其计算公式如下：,式中 S复合地基最终沉降量；s沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定，也可参考建筑地基基础设计规范GB 50007-2002确定；p0对应于荷载效应准永久组合时的基础底面处的附加压力；Espi复合地基加固区第i 层的压缩模量；Esi复合地基下卧层第i 层土的压缩模量，按实际应力范围取值；zi、zi-1基础底面至第i 层土、第i -1层土底面的距离；、 基础底面计算点至第i 层土、第i -1层土底面范围内平均附加应力系数。,
