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1、地基处理方法概述地基处理方法概述主题主题合肥工业大学本科生教学合肥工业大学本科生教学地基处理地基处理钟剑钟剑 2一一 地基处理的目的和意义地基处理的目的和意义二二 常见软弱土和不良土常见软弱土和不良土三三 地基处理常用方法地基处理常用方法四四 地基处理方法分类及适用范围地基处理方法分类及适用范围五五 地基处理方法选用原则和规划程序地基处理方法选用原则和规划程序六六 地基处理发展展望地基处理发展展望地基处理方法概述地基处理方法概述内容提要内容提要3n天然地基天然地基土质地基土质地基岩石地基岩石地基特殊土地基特殊土地基n人工地基人工地基若天然地基软弱，承载力和变形不能满足设计要求若天然地基软弱，承
2、载力和变形不能满足设计要求时，需进行加固处理的时，需进行加固处理的( (如排水固结法等处理如排水固结法等处理) )地基。地基。n复合地基复合地基由两种不同强度的介质（如软土中加入水泥）组成由两种不同强度的介质（如软土中加入水泥）组成的人工地基。的人工地基。一一 地基处理的目的和意义地基处理的目的和意义4一一 地基处理的目的和意义地基处理的目的和意义各种建筑物和构筑物对地基的要求主要包括三个方面：各种建筑物和构筑物对地基的要求主要包括三个方面：稳稳定定问问题题：指在建(构)筑物荷载(包括静、动荷载的各种组合)作用下，地基土体能否保持稳定。变变形形问问题题：指在建(构)筑物的荷载(包括静、动荷载的
3、各种组合)作用下，地基土体产生的变形(包括沉降，或水平位移，或不均匀沉降)是否超过相应的允许值。渗渗透透问问题题：包括（1）蓄水构筑物地基渗流量是否超过其允许值（如水库坝基渗流量超过其允许值的后果是造成较大水量损失，甚至导致蓄水失败）；（2）地基中水力比降是否超过其允许值（地基中水力比降超过其允许值时，地基土会因潜蚀和管涌产生稳定性破坏，进而导致建(构)筑物破坏）。5一一 地基处理的目的和意义地基处理的目的和意义 当当天天然然地地基基不不能能满满足足建建(构构)筑筑物物在在上上述述三三个个方方面面的的要要求求时时，需需要要对对天天然然地地基基进进行行地地基基处处理理。天天然然地地基基通通过过地
4、地基基处处理理形形成成人人工工地地基基，从从而而满满足足建建(构构)筑筑物物对对地地基基的的各各种种要要求。求。土土木木工工程程功功能能化化、城城市市建建设设立立体体化化、交交通通运运输输高高速速化化，以以及及改改善善综综合合居居住住条条件件已已成成为为我我国国现现代代土土木木工工程程建建设设的的特特征征。各类土木工程建设项目对地基提出了更高的要求。各类土木工程建设项目对地基提出了更高的要求。6二二 常见软弱土和不良土常见软弱土和不良土 判判别别天天然然地地基基是是否否属属于于软软弱弱地地基基或或不不良良地地基基没没有有明明确确的的界界限限，工工程程师师们们常常常常将将不不能能满满足足建建(构
5、构)筑筑物物对对地地基基要要求求的的天天然然地地基基称称为为软软弱弱地地基基或或不不良良地地基基。因因此此，天天然然地地基基是是否否属属于于软软弱弱地地基基或或不不良良地地基也可以说是相对的，并无严格的标准。基也可以说是相对的，并无严格的标准。 在在土土木木工工程程建建设设中中常常常常将将下下述述地地基基土土称称为为软软弱弱土土和和不不良良土土：软软黏黏土土、人人工工填填土土、部部分分砂砂土土和和粉粉土土、湿湿陷陷性性土土、有有机机质质土土和和泥泥炭炭土土、膨膨胀胀土土、盐盐渍渍土土、垃垃圾圾土土、多多年年冻冻土土、岩岩溶溶、土土洞洞和和山山区区地基等。地基等。地基土要求截然不同地基土要求截然
6、不同我国广泛分布着海相、湖相、河相沉积的软弱黏性土层：我国广泛分布着海相、湖相、河相沉积的软弱黏性土层：含水量大、压缩性、高强度低、透水性差、不少情况埋藏深厚含水量大、压缩性、高强度低、透水性差、不少情况埋藏深厚7二二 常见软弱土和不良土常见软弱土和不良土1、软黏土、软黏土 8二二 常见软弱土和不良土常见软弱土和不良土2、人工填土、人工填土 人工填土按照物质组成和堆填方式可以分为素填土、杂填土和冲填土三类。人工填土按照物质组成和堆填方式可以分为素填土、杂填土和冲填土三类。 素素填填土土是是由由碎碎石石、砂砂或或粉粉土土、黏黏性性土土等等一一种种或或几几种种组组成成的的填填土土。若若经经分分层层
7、压压实实后后则则称称为为压实填土压实填土。人工填土地基性质取决于填土性质、压实程度以及堆填时间。人工填土地基性质取决于填土性质、压实程度以及堆填时间。 杂杂填填土土是是人人类类活活动动形形成成的的无无规规则则堆堆积积物物，其其成成分分复复杂杂，性性质质也也不不相相同同，且且无无规规律律性性。在在大大多多数数情情况况下下，杂杂填填土土是是比比较较疏疏松松和和不不均均匀匀的的。在在同同一一场场地地的的不不同同位位置置，地地基基承承载载力力和和压缩性也可能有较大的差异。压缩性也可能有较大的差异。 冲冲填填土土是是由由水水力力冲冲填填泥泥砂砂形形成成的的填填土土。冲冲填填土土的的性性质质与与所所冲冲填
8、填泥泥砂砂的的来来源源及及冲冲填填时时的的水水力力条条件件有有密密切切关关系系。含含带带土土颗颗粒粒较较多多的的冲冲填填土土往往往往是是欠欠固固结结的的，其其强强度度和和压压缩缩性性指指标标都都比同类天然沉积土差；以粉细砂为主的冲填土，其性质基本上和粉细砂相同。比同类天然沉积土差；以粉细砂为主的冲填土，其性质基本上和粉细砂相同。 素填土素填土杂填土杂填土围海筑地冲填土围海筑地冲填土9二二 常见软弱土和不良土常见软弱土和不良土3、部分砂土和粉土、部分砂土和粉土 地基土液化震陷变形地基土液化震陷变形10二二 常见软弱土和不良土常见软弱土和不良土4、湿陷性土、湿陷性土 渤海渤海华北平原华北平原东南季
9、风东南季风太行山太行山黄土高原黄土高原沙漠沙漠戈壁戈壁降雨降雨降尘降尘西风西风黄土高原上的湿陷性黄土黄土高原上的湿陷性黄土11以粉土为主以粉土为主孔隙比大孔隙比大 e1.0天然密度小天然密度小 1.41.65 g/cm3富含碳酸盐类富含碳酸盐类遇水沉降增大，称湿陷性遇水沉降增大，称湿陷性成因：成因： 风成，部分水成风成，部分水成特点：特点：湿陷性湿陷性又分：自重湿陷性黄土地基和非自重湿陷性黄土地基又分：自重湿陷性黄土地基和非自重湿陷性黄土地基 湿陷性黄土湿陷性黄土二二 常见软弱土和不良土常见软弱土和不良土4、湿陷性土、湿陷性土 12二二 常见软弱土和不良土常见软弱土和不良土5、有机质土和泥炭土
10、、有机质土和泥炭土6、垃圾土、垃圾土 垃垃圾圾土土：城城市市废废弃弃的的工工业业垃垃圾圾和和生生活活垃垃圾圾形形成成的的地地基基土土。垃垃圾圾土土的的性性质质十十分分复复杂杂，很很大大程程度度上上取取决决于于废废弃弃垃垃圾圾的的类类别别和和堆堆积积时间，生活垃圾比工业垃圾更为复杂。时间，生活垃圾比工业垃圾更为复杂。 垃垃圾圾堆堆场场的的地地基基处处理理也也已已成成为为岩岩土土工工程程师师的的工工作作内内容容，不不仅仅要要保保持持垃垃圾圾土土地地基基稳稳定定，而而且且要要解解决决好好防防止止垃垃圾圾污污染染地地下下水水源源等等环境保护问题。环境保护问题。 13二二 常见软弱土和不良土常见软弱土和
11、不良土7、膨胀土、膨胀土 膨膨胀胀土土是是指指黏黏粒粒成成分分主主要要由由亲亲水水性性黏黏土土矿矿物物组组成成的的黏黏性性土土。膨膨胀胀土土在在环环境境的的温温度度和和湿湿度度变变化化时时会会产产生生强强烈烈的的胀胀缩缩变变形形。利利用用膨膨胀胀土土作作为为建建(构构)筑筑物物地地基基时时，如如果果没没有有采采取取必必要要的的地地基基处处理理措措施，膨胀土饱水膨胀、失水收缩常会给建施，膨胀土饱水膨胀、失水收缩常会给建(构构)筑物造成危害。筑物造成危害。 膨膨胀胀土土在在我我国国分分布布范范围围很很广广，根根据据现现有有的的资资料料，广广西西、云云南南、湖湖北北、河河南南、安安徽徽、四四川川、河
12、河北北、山山东东、陕陕西西、江江苏苏、内内蒙蒙古古、贵州和广东等地均有不同范围的分布。贵州和广东等地均有不同范围的分布。 8、盐渍土、盐渍土14二二 常见软弱土和不良土常见软弱土和不良土10、岩溶、土洞和山区地基、岩溶、土洞和山区地基 9、多年冻土、多年冻土 15三三 地基处理常用方法地基处理常用方法地基处理方法多达上百种，常用的主要有：地基处理方法多达上百种，常用的主要有：换填法换填法排水固结法排水固结法土桩、灰土桩挤密法土桩、灰土桩挤密法沉管挤密砂石桩法沉管挤密砂石桩法振冲法振冲法强夯法和强夯置换法强夯法和强夯置换法灌浆法灌浆法高压喷射注浆法高压喷射注浆法水泥土搅拌法水泥土搅拌法石灰桩法石
13、灰桩法低强度桩复合地基法低强度桩复合地基法冻结法冻结法锚固法锚固法土的加筋法土的加筋法垫层置换法垫层置换法三三 地基处理常用方法地基处理常用方法砂（碎石）垫层砂（碎石）垫层17n1 散体材料桩、砂石桩、石灰桩n2 胶结掺和料桩n 水泥粉煤灰碎石桩n 水泥土桩n 高压喷射注浆桩土桩置换法土桩置换法三三 地基处理常用方法地基处理常用方法堆载预压堆载预压18混凝土灌注桩混凝土灌注桩三三 地基处理常用方法地基处理常用方法真空预压真空预压19静重碾压静重碾压Compaction by rolling 振动平胎碾砾石羊足碾粘性土或粉土机械压密法机械压密法三三 地基处理常用方法地基处理常用方法平滑鼓型振动碾
14、平滑鼓型振动碾 振动平板碾级配砂或者砂、砾和粘性土的混合土振动平板碾级配砂或者砂、砾和粘性土的混合土灰土挤密桩灰土挤密桩20进料口进料口管嘴管嘴砂桩套管套管管嘴管嘴深层挤密法深层挤密法三三 地基处理常用方法地基处理常用方法21强夯法强夯法三三 地基处理常用方法地基处理常用方法振冲法振冲法(1)设备设备,振冲器振冲器d=270420mm,l=23m, G=820KN(2)原理原理: 振振:偏心轮旋转偏心轮旋转,振动加密振动加密, 使颗粒移动使颗粒移动 冲冲:高压水从中间穿过高压水从中间穿过,土颗粒振浮液化固结土颗粒振浮液化固结22振冲法振冲法三三 地基处理常用方法地基处理常用方法23刚性桩基础法
15、刚性桩基础法三三 地基处理常用方法地基处理常用方法CFG桩法桩法24打入桩打入桩三三 地基处理常用方法地基处理常用方法桩板结构桩板结构25高压喷射注浆法高压喷射注浆法三三 地基处理常用方法地基处理常用方法灌浆法灌浆法26桩土应力比：桩土应力比：n= p / s面积置换率：面积置换率：m=Ap/A复合地基复合地基散体材料桩复合地基散体材料桩复合地基柔性桩复合地基柔性桩复合地基刚性桩复合地基刚性桩复合地基砂石桩、砂桩、搅拌桩、水泥砂石桩、砂桩、搅拌桩、水泥土桩、土桩、灰土桩、土桩、土桩、灰土桩、CFG桩；桩；混凝土桩混凝土桩桩与土共同变形，共同承桩与土共同变形，共同承载；非均质，各向异性载；非均质
16、，各向异性 与桩基区别？与桩基区别？深层水泥搅拌法深层水泥搅拌法三三 地基处理常用方法地基处理常用方法27已有桩或墩的持力层加固已有桩或墩的持力层加固已有结构地基加固已有结构地基加固提高水平抵抗力提高水平抵抗力抵抗上浮抵抗上浮结构结构沉井沉井持力层持力层深层水泥搅拌法深层水泥搅拌法三三 地基处理常用方法地基处理常用方法28深层搅拌法施工工艺流程深层搅拌法施工工艺流程定定位位预预搅搅拌拌下下沉沉喷喷浆浆搅搅拌拌上上升升重重复复搅搅拌拌下下沉沉重重复复搅搅拌拌上上升升完完毕毕深层水泥搅拌法深层水泥搅拌法三三 地基处理常用方法地基处理常用方法2929人工加固建筑性能不良的软土地基，常用的加固方法有：
17、人工加固建筑性能不良的软土地基，常用的加固方法有：排水、压密、加筋、固化排水、压密、加筋、固化等几类。等几类。土的加筋法土的加筋法三三 地基处理常用方法地基处理常用方法30四四 地基处理方法分类及适用范围地基处理方法分类及适用范围对地基处理方法进行严格的统一分类很困难。对地基处理方法进行严格的统一分类很困难。方法分类原则多，同一原则不同专家分类方法也不同。方法分类原则多，同一原则不同专家分类方法也不同。不不少少地地基基处处理理方方法法具具有有多多种种效效用用，如如土土桩桩和和灰灰土土桩桩既既有有挤挤密密作作用又有置换作用。用又有置换作用。一一些些地地基基处处理理方方法法的的加加固固机机理理以以
18、及及计计算算方方法法目目前前还还不不是是十十分分明明确，尚需进一步探讨，如低位高真空击密法等。确，尚需进一步探讨，如低位高真空击密法等。地地基基处处理理方方法法也也在在不不断断发发展展，功功能能不不断断扩扩大大，也也使使地地基基处处理理方方法分类变得更加困难。法分类变得更加困难。地基处理方法分类也不宜太细、类别太多。地基处理方法分类也不宜太细、类别太多。 地基处理方法八类。地基处理方法八类。置置换换，排排水水固固结结，灌灌入入固固化化物物，振振密密、挤挤密密，加加筋筋，冷冷热热处理，托换，纠倾和迁移处理，托换，纠倾和迁移31四四 地基处理方法分类及适用范围地基处理方法分类及适用范围1.置换置换
19、2.排水固结排水固结32四四 地基处理方法分类及适用范围地基处理方法分类及适用范围4.振密、挤密振密、挤密3.灌入固化物灌入固化物33四四 地基处理方法分类及适用范围地基处理方法分类及适用范围5.加筋加筋6.冷热处理冷热处理7.托换托换8.纠倾和迁移纠倾和迁移34四四 地基处理方法分类及适用范围地基处理方法分类及适用范围35四四 地基处理方法分类及适用范围地基处理方法分类及适用范围36四四 地基处理方法分类及适用范围地基处理方法分类及适用范围37四四 地基处理方法分类及适用范围地基处理方法分类及适用范围38四四 地基处理方法分类及适用范围地基处理方法分类及适用范围39四四 地基处理方法分类及适
20、用范围地基处理方法分类及适用范围40四四 地基处理方法分类及适用范围地基处理方法分类及适用范围41四四 地基处理方法分类及适用范围地基处理方法分类及适用范围42五五 地基处理方法选用原则和规划程序地基处理方法选用原则和规划程序43五五 地基处理方法选用原则和规划程序地基处理方法选用原则和规划程序地地基基处处理理规规划划程程序序44六六 地基处理发展展望地基处理发展展望 近近20多多年年来来，我我国国地地基基处处理理技技术术和和复复合合地地基基理理论论发发展展很很快快，表表现现在在各各种种地地基基处处理理方方法法得得到到应应用用和和普普及及，地地基基处处理理队队伍伍的的不不断断扩扩大大，我我国国
21、地地基基处处理理理理论论发发展展也也很很快快。在在探探讨讨加加固固机机理理、改改进进施施工工机机械械和和施施工工工工艺艺、发发展展检检验验于于段段、提提高高处处理理效效果果、改改进进设设计计方方法等方面，每一种地基处理方法都取得不少进展。法等方面，每一种地基处理方法都取得不少进展。应重视普及基础上的进一步提高，重视下述几个方面工作。应重视普及基础上的进一步提高，重视下述几个方面工作。研制和引进地基处理新机械，提高各种工法的施工能力研制和引进地基处理新机械，提高各种工法的施工能力加强理论研究，提高设计水平加强理论研究，提高设计水平发发展展地地基基处处理理新新方方法法、复复合合地地基基新新技技术术、地地基基处处理理新新材材料料，如如深层搅拌专用固化剂等。深层搅拌专用固化剂等。发发展展测测试试技技术术，包包括括各各种种地地基基处处理理工工法法本本身身的的质质量量检检验验，以以及及采用地基处理加固效果的评价。采用地基处理加固效果的评价。
