第十一章地基处理技术-课件.ppt
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- 第十一 地基 处理 技术 课件
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1、第十一章第十一章 地基处理技术地基处理技术n 地基处理地基处理对象:对象:软弱地基软弱地基目的:目的:增加地基的强度和稳定性,减少地基变形增加地基的强度和稳定性,减少地基变形常用的地基处理方法常用的地基处理方法排水固结法排水固结法振密、挤密法振密、挤密法置换及拌入法置换及拌入法加筋法加筋法n换土垫层法换土垫层法 定义:定义:将基础底面下一定深度范围内的软弱土层部分或全部将基础底面下一定深度范围内的软弱土层部分或全部挖除,换填其他无侵蚀性的低压缩性的散体材料,经分层夯实挖除,换填其他无侵蚀性的低压缩性的散体材料,经分层夯实后,作为地基的持力层。后,作为地基的持力层。适用条件:适用条件:适用于淤泥
2、、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、适用于淤泥、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,且建筑物荷载不太大杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理,且建筑物荷载不太大的地基。的地基。换填法的处理深度通常宜控制在换填法的处理深度通常宜控制在3m3m以内较为经济合理以内较为经济合理垫层材料:垫层材料:中(粗)砂、碎(卵)石、灰土、素土等中(粗)砂、碎(卵)石、灰土、素土等11.1 11.1 换土垫层法换土垫层法n换土垫层法换土垫层法 作用作用 (1)(1)提高地基承载力提高地基承载力 (2)(2)减少地基沉降量减少地基沉降量 (3)(3)加速软弱土层的排水固结加速软弱土层的排水固结
3、 (4)(4)防止地基土冻胀防止地基土冻胀优点优点 可就地取材、施工简便,不需特殊的机械设备,既能可就地取材、施工简便,不需特殊的机械设备,既能缩短工期,又能减低造价。缩短工期,又能减低造价。11.1 11.1 换土垫层法换土垫层法砂垫层砂垫层n砂垫层的设计砂垫层的设计砂垫层厚度的决定砂垫层厚度的决定 根据垫层底部软弱土层的承载力来确定,即作用在根据垫层底部软弱土层的承载力来确定,即作用在砂垫层底面处土的自重应力与附加应力之和应不大于软弱砂垫层底面处土的自重应力与附加应力之和应不大于软弱土层的承载力设计值。土层的承载力设计值。11.1 11.1 换土垫层法换土垫层法czzaf 一般下卧土层承载
4、力特征值一般下卧土层承载力特征值为为6080kPa,垫层厚度为,垫层厚度为0.51.0倍基础宽度,砂垫层的倍基础宽度,砂垫层的承载力特征值为:承载力特征值为:100200kPan砂垫层的设计砂垫层的设计砂垫层宽度的决定砂垫层宽度的决定 垫层宽度应根据垫层侧面土的承载力来确定垫层宽度应根据垫层侧面土的承载力来确定 一般情况砂垫层顶面尺寸按此确定,以防止承受荷载后一般情况砂垫层顶面尺寸按此确定,以防止承受荷载后垫层向两侧软土挤动。垫层向两侧软土挤动。11.1 11.1 换土垫层法换土垫层法2 tanbbz n砂垫层的施工砂垫层的施工采用级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、卵石、碎石,采用级配良好
5、、质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、卵石、碎石,含泥量不宜大于含泥量不宜大于3%。控制最优含水量,分层铺筑,分层捣实,一般为控制最优含水量,分层铺筑,分层捣实,一般为1520cm。垫。垫层底面宜铺筑在同一标高上。层底面宜铺筑在同一标高上。捣实方法有振实、夯实和压实等方法。常见的有平振法、插振捣实方法有振实、夯实和压实等方法。常见的有平振法、插振法、水撼法、夯实法、碾压法。法、水撼法、夯实法、碾压法。捣实垫层时,注意不要破坏基坑底面和侧面土的强度。对结构捣实垫层时,注意不要破坏基坑底面和侧面土的强度。对结构性强的基底土,在垫层下一层宜先铺性强的基底土,在垫层下一层宜先铺150200mm厚松沙,只用厚松
6、沙,只用木夯仔细夯实。每一层需经密实度检验合格后再继续施工。木夯仔细夯实。每一层需经密实度检验合格后再继续施工。细砂作为垫层材料,注意地下水的影响,不宜使用振捣法和水细砂作为垫层材料,注意地下水的影响,不宜使用振捣法和水撼法。撼法。11.1 11.1 换土垫层法换土垫层法n砂垫层的质量检测砂垫层的质量检测环刀取样法环刀取样法 贯入测定法贯入测定法 11.1 11.1 换土垫层法换土垫层法n概述概述复合地基:复合地基:在软土地基中,按照一定间距设置许多非刚性桩体的土在软土地基中,按照一定间距设置许多非刚性桩体的土层称为复合土层,由复合土层组成的地基称为复合地基,如层称为复合土层,由复合土层组成的
7、地基称为复合地基,如碎石桩、挤密砂桩、石灰桩、旋喷桩、深层搅拌桩等。碎石桩、挤密砂桩、石灰桩、旋喷桩、深层搅拌桩等。传力机理传力机理 桩体的压缩模量和强度远比桩周松软土要大的多,在外荷桩体的压缩模量和强度远比桩周松软土要大的多,在外荷载作用下桩体主要起着应力集中的作用。随着桩、土的等量载作用下桩体主要起着应力集中的作用。随着桩、土的等量变形会逐渐将外荷转移到桩上桩周松软土承担的压力相应减变形会逐渐将外荷转移到桩上桩周松软土承担的压力相应减少。少。复合地基承载力有所提高,压缩变形减少复合地基承载力有所提高,压缩变形减少。11.2 11.2 复合地基计算复合地基计算n概述概述桩体破坏模式桩体破坏模
8、式鼓出破坏(鼓出破坏(L4d)刺入破坏刺入破坏 11.2 11.2 复合地基计算复合地基计算n复合地基计算复合地基计算变形模量计算变形模量计算11.2 11.2 复合地基计算复合地基计算ssccfE AE AEA复合地基的弹性模量复合地基的弹性模量n复合地基计算复合地基计算复合地基的沉降计算复合地基的沉降计算11.2 11.2 复合地基计算复合地基计算00111111()()lllnniiiiiiiiii nfisippszzzzEE 沉降是由桩加固后形成的复合地基的沉降和下部未经加沉降是由桩加固后形成的复合地基的沉降和下部未经加固的土层的沉降两部分组成固的土层的沉降两部分组成n复合地基计算复
9、合地基计算复合地基承载力计算复合地基承载力计算11.2 11.2 复合地基计算复合地基计算荷载试验确定复合地基承载力荷载试验确定复合地基承载力根据桩与桩间土的实测资料计算复合地基极限承载力根据桩与桩间土的实测资料计算复合地基极限承载力抗滑稳定计算抗滑稳定计算 复合地基的抗剪强度分别由桩与桩间土两部分组成,复合地基的抗剪强度分别由桩与桩间土两部分组成,Aboshi等提出按平面面积加权法求得:等提出按平面面积加权法求得:uussuccp Ap Ap A(1)costancos1(1)spuppzpzppzpSm cmSSppznnm n表面压实法表面压实法11.3 11.3 机械压实法机械压实法一
10、般开挖基坑后,常用各种夯击的方法在坑底进行夯实。一般开挖基坑后,常用各种夯击的方法在坑底进行夯实。影响深度很浅,只能用于分层压实或基槽平整,并不能达影响深度很浅,只能用于分层压实或基槽平整,并不能达到加固深层地基的目的。到加固深层地基的目的。常用的有机械碾压和振动压实等常用的有机械碾压和振动压实等n表面压实法表面压实法11.3 11.3 机械压实法机械压实法机械碾压法机械碾压法 碾压法是利用压路机、推土机或其他压实机械来压实松散的地基土,常用于处理含水量较低的填土或杂填土地基。碾压后密实度增加,压缩性减少碾压地基时,采用分层回填压实,适用于基坑面积宽大和开挖土方量法的工程812t的压路机n表面
11、压实法表面压实法11.3 11.3 机械压实法机械压实法振动压实法振动压实法 应用于处理无黏性土或黏性土含量少,透水性较好的松散杂填土地基。用振动法处理炉灰、炉渣、碎砖、瓦块等组成的杂填土地基,可取得良好的效果。n深层挤密法深层挤密法11.3 11.3 机械压实法机械压实法为了挤密较大深度范围内的松软土,常采用挤密桩的方法。为了挤密较大深度范围内的松软土,常采用挤密桩的方法。先往土中打入桩管成孔,拔出桩管后向孔中填入砂或其他材先往土中打入桩管成孔,拔出桩管后向孔中填入砂或其他材料并加以振捣而成。料并加以振捣而成。作用是挤密桩周的松软土层,使桩和挤密后的土共同组成基作用是挤密桩周的松软土层,使桩
12、和挤密后的土共同组成基础下的复合土层,作为持力层,从而提高地基承载力和减小地础下的复合土层,作为持力层,从而提高地基承载力和减小地基变形。基变形。挤密桩按其所填充的材料有砾石桩、砂桩、石灰桩、灰土桩挤密桩按其所填充的材料有砾石桩、砂桩、石灰桩、灰土桩以及土桩等。以及土桩等。砂桩的作用:砂桩的作用:一是挤密,二是排水一是挤密,二是排水11.3 11.3 机械压实法机械压实法砂桩的桩距砂桩的桩距 砂桩平面布置可采用等边三角形和正方形,对与松散地基,砂桩平面布置可采用等边三角形和正方形,对与松散地基,采用等边三角形布置可使地基挤密得较为均匀。采用等边三角形布置可使地基挤密得较为均匀。等边三角形布置等
13、边三角形布置00110.95esdee220101003()1214eeeeAlsld lee正方形布置正方形布置2As00110.90esdee11.3 11.3 机械压实法机械压实法砂桩的长度和加固范围砂桩的长度和加固范围 长度取决于需要加固土层的厚度,通常应根据地基的稳定长度取决于需要加固土层的厚度,通常应根据地基的稳定和变形检算确定。对可液化砂层,桩长应穿透液化层伸入到稳和变形检算确定。对可液化砂层,桩长应穿透液化层伸入到稳定土层中定土层中 群桩加固宽度,一般不小于基础宽度的群桩加固宽度,一般不小于基础宽度的1.2倍,而且每边须倍,而且每边须放出放出1.5m以上。以上。砂桩施工砂桩施工
14、 振动打桩机的效率最高,振动打桩机的效率最高,管桩的口径宜粗,管桩的口径宜粗,群桩加固宽度,一般不小群桩加固宽度,一般不小于基础宽度的于基础宽度的1.2倍,而且每边倍,而且每边须放出须放出1.5m以上。拔桩前将砂以上。拔桩前将砂贯入贯入 饱和软粘土地基在荷载作用下,孔隙中的水慢慢排出,孔隙体积慢慢地减小,地基发生固结变形。同时,随着超静孔隙水压力逐渐消散,有效应力逐渐提高,地基土的强度逐渐增长。室内压缩试验说明排水固结法原理 在建筑场地上先加一个和上部结构相同的压力进行加载预压使土层固结,然后卸除荷载,再施工建筑物,可以使地基沉降减少,如进行超载预压(预压荷载大于建筑物荷载)效果将更好,但预压
15、荷载不应大于地基土的容许承载力。11.4 11.4 排水固结法排水固结法 排水固结法加固软土地基是一种比较成熟、应用广泛排水固结法加固软土地基是一种比较成熟、应用广泛的方法,它可以解决以下两个方面问题:的方法,它可以解决以下两个方面问题:1 1沉降问题:沉降问题:使地基的沉降在加载预压期间大部分使地基的沉降在加载预压期间大部分或基本完成,使建筑物在使用期间不致产生较大的沉降。或基本完成,使建筑物在使用期间不致产生较大的沉降。2 2稳定问题:稳定问题:加速地基土抗剪强度的增长,从而提加速地基土抗剪强度的增长,从而提高地基的承载力和稳定性。高地基的承载力和稳定性。一、砂井堆载预压法一、砂井堆载预压
16、法 软粘土渗透系数很低,为了缩短加载预压后排水固软粘土渗透系数很低,为了缩短加载预压后排水固结的历时,对较厚的软土层,常在地基中设置排水通道,结的历时,对较厚的软土层,常在地基中设置排水通道,使土中孔隙较快排出水。可在软粘土中设置一系列的竖使土中孔隙较快排出水。可在软粘土中设置一系列的竖向排水通道向排水通道(砂井、袋装砂井或塑料排水板砂井、袋装砂井或塑料排水板),在软土,在软土顶层设置横向排水砂垫层如下图所示,借此缩短排水途顶层设置横向排水砂垫层如下图所示,借此缩短排水途程,增加排水通道,改善地基渗透性能。程,增加排水通道,改善地基渗透性能。砂井堆载预压 砂井地基的设计砂井地基的设计1 1砂井
17、的直径和间距:砂井的直径和间距:砂井的直径和间距主要取决于土的固结特性和施砂井的直径和间距主要取决于土的固结特性和施工期的要求。从原则上讲,为达到相同的固结度,缩短工期的要求。从原则上讲,为达到相同的固结度,缩短砂井间距比增加砂井直径效果要好,即以砂井间距比增加砂井直径效果要好,即以“细而密细而密”为为佳,不过,考虑到施工的可操作性,普通砂井的直径为佳,不过,考虑到施工的可操作性,普通砂井的直径为300500mm300500mm。砂井的间距可根据地基土的固结特征和预定。砂井的间距可根据地基土的固结特征和预定时间内所要求达到的固结度确定,间距可按为直径的时间内所要求达到的固结度确定,间距可按为直
18、径的6868倍选用。倍选用。2 2砂井深度:砂井深度:砂井深度主要根据土层的分布、地基中的附加应力砂井深度主要根据土层的分布、地基中的附加应力大小、施工期限和条件及地基稳定性等因素确定。当软大小、施工期限和条件及地基稳定性等因素确定。当软土不厚(一般为土不厚(一般为1020m1020m)时,尽量要穿过软土层达到砂)时,尽量要穿过软土层达到砂层;当软土过厚(超过层;当软土过厚(超过20m20m),不必打穿粘土,可根据建不必打穿粘土,可根据建筑物对地基的稳定性和变形的要求确定。对以地基抗滑筑物对地基的稳定性和变形的要求确定。对以地基抗滑稳定性控制的工程,竖井深度应超过最危险滑动面稳定性控制的工程,
19、竖井深度应超过最危险滑动面2.0m2.0m以上。以上。3 3砂井排列:砂井排列:砂井的平面布置可采取正方形或等边三角形,在砂井的平面布置可采取正方形或等边三角形,在大面积荷载作用下,认为每个砂井均起独立排水作用。大面积荷载作用下,认为每个砂井均起独立排水作用。为了简化计算,将每个砂井平面上的排水影响面积以等为了简化计算,将每个砂井平面上的排水影响面积以等面积的圆来代替,可得一根砂井的有效排水圆柱体的直面积的圆来代替,可得一根砂井的有效排水圆柱体的直径径dede和砂井间距和砂井间距l l的关系按下式考虑:的关系按下式考虑:等边三角形布置等边三角形布置 llde05.132正方形布置正方形布置 l
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