常用地基加固方法-文档资料.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,常用地基加固方法,地基基础加固，就是因为天然地基软弱无法满足地基强度、变形等要求，那么就需要事先对地基进行处理，利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法改良地基土的工程特性，从而达到地基加固的目的。,1,地基处理的目的及意义主要有下面,5,点：,1.,提高地基土的抗剪切强度 地基的剪切破坏表现在：建筑物的地基承载力不够；由于偏心荷载及侧向土压力的作用使结构物失稳；由于填土或建筑物荷载，使邻近地基产生隆起；土方开挖时边坡失稳；基坑开挖时坑底隆起。地基的剪切破坏反映在地基土的抗剪强度不足，因此，为了防止剪切破坏，就需要采取一定措施以增加地基土的抗剪强度。,2,2.降低地基土的压缩性 地基土的压缩性表现在建筑物的沉降和差异沉降大；由于有填土或建筑物荷载，使地基产生固结沉降；作用于建筑物基础的负摩擦力引起建筑物的沉降；大范围地基的沉降和不均匀沉降；基坑开挖引起邻近地面沉降；由于降水地基产生固结沉降。地基的压缩性反映在地基土的压缩模量指标的大小。因此，需要采取措施以提高地基土的压缩模量，借以减少地基的沉降或不均匀沉降。,3,3.改善地基土的透水特性 地基土的透水性表现在堤坝等基础产生的地基渗漏；基坑开挖工程中，因土层内夹薄层粉砂或粉土而产生流砂和管涌。以上都是在地下水的运动中所出现的问题。为此，必须采取措施使地基土降低透水性或减少其水压力。,4,4.改善地基土的动力特性 地基土的动力特性表现在地震时饱和松散粉细砂(包括部分粉土)将产生液化；由于交通荷载或打桩等原因，使邻近地基产生振动下沉。为此，需要采取措施防止地基液化，并改善其振动特性以提高地基的抗震性能。,5.改善特殊土的不良地基特性 主要是消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等。,5,地基加固方法,（一）注浆法加固地基,注浆就是让水泥浆液或其他浆液在土体中通过充填、渗透、扩展形成网络,一方面钻孔对周围土体挤压提高土体的整体密度,;,另一方面,钻孔内的灌注浆液形成柱状,增加了土体的强度,三者经过压密使地基土体形成复合地基,相互共同作用达到控制沉降、提高承载力的目的。,6,强度控制及施工控制标准,经注浆处理后,确保地面以下,1.5m,土层承载力特征值,f,ak,160kPa,。由于杂填土均一性差、空隙率变化大、理论耗浆量不容易确定,因此施工时不能单纯凭理论计算量来控制,还应按耗浆量降低率来控制,即孔段耗浆量随注浆次序的增加而减少。,7,浆材与浆液扩散半径,浆材采用两种配方的纯水泥浆,第一注浆段水灰比为,0.5,第 二注浆段为,0.75,。由于杂填土均一性差,其孔隙率、渗透系数变化大,因而仅用理论公式计算浆液扩散半径显然不甚合理。现据大量的经验数据与现场注浆试验综合得出,r=1.5m,。,8,注浆孔位置及孔深,根据浆液扩散半径,注浆孔孔距为,1.5m,最优排距为,1.5m,。注浆孔采取梅花形分布。根据基础的埋深及勘察资料中杂填土及淤泥质土的层厚,注浆孔深为,4.0m,5.0m,注浆段厚约,3.0m,。,9,注浆,由于注浆压力与土的重度、强度、初始应力、孔深、位置及注浆次序等因素有关,而这些因素又难以准确地确定,经注浆试验,得出如下参数,:,注浆压力为,0.3MPa,0.6MPa,其注浆过程中根据具体情况再做适当调整。注浆量主要与注浆对象的体积,v,土的孔隙率,n,和经验系数,k,值有关。据,Q=k,v,n,理论估算杂填 土、淤泥或淤泥质土单位吸浆量分别为,0.35m,3,0.28m,3,。在规定的注浆压力下,孔段吸浆量小于,0.6L/min,时,延续,30min,即可结束注浆。,10,注浆施工,注浆施工流程,P59,注浆过程中,同线位孔实行跳孔位作业。,暂停控制,:,当出现孔口冒浆,注浆压力和耗灰量均较小时,暂停注浆,间歇后重注。,终注控制,:,注浆自下而上依次分段进行。若注浆压力和耗灰 量均正常,地面出现冒浆或浆液在邻孔冒出时,可终止该孔注浆作业。,注浆时随时注意孔口、邻近孔口及地面冒浆情况,以确定是 否暂停或终注。注浆处理过程中,对注浆压力、水灰比等严格把关,确保注浆质量。,11,在注浆过程中,当浆液从附近其他钻孔流出即串浆时,采取如下方法处理:加大第次序孔间的孔距;在施工组织安排上,适当延长相邻两个次序孔施工时间的间隔,使前一次序孔浆液基本凝固或具有一定强度后,再开始后一次序钻孔;串浆孔若为待注孔,采取同时并联注浆的方法处理,如串浆孔正在钻孔,则停钻封 闭孔口,待注浆完后再恢复钻孔,12,施工效果检验,1),轻型动力触探试验。注浆结束后第二天,经过开挖场地西 北角地基,可见杂填土中的水泥结石呈片状、条带状。水泥浆呈根须状渗入砂砾和土层中。当天东南角经两个检查点测试,在基础面以下土体中作轻型动力触探试验,N,10,达到,19,击,20,击,相应承载力,f,ak,达到,120kPa,145kPa,较处理前,N,10,=10,击,12,击有明显提高,随着水泥浆的固化强度会继续提高,土体承载力,f,ak,满足,160kPa,的要求。,13,2),浅层平板载荷试验。注浆施工结束,15d,后,在施工段选择,3,个代表性地点,其中,2,个在注浆点位,1,个在两相邻灌浆点位中间,进行浅层平板,(0.5m,2,),载 荷试验。当加载到设计值的两倍时,即在杂填土顶面单点加载达,320kN,满足设计要求后便停止加载,这时最大沉降量仅,9.01mm(,极限沉降,10.6mm),。表明该点地基土未达到极限破坏状态,说明了经灌浆处理地基承载力标准值大于,160kPa,见图,1,图,3,。,14,15,注浆技术加固软地基在技术上是可行的,在施工质量和处理 效果上是好的,其承载力和稳定性将得到较大提高,能够满足经济、工期要求,而且极大地减少了环境污染,值得推广。,16,（二）粉体喷射法加固地基,采用粉体喷射法加固此处软土地基，喷下去的水泥粉能迅速吸收地基中的水分，发生物理化学变化，大大提高地基强度，使粉喷桩与桩间土形成复合地基，达到理想的加固效果。,采用粉体喷射法加固，使桩与桩间土形成复合地基能取得良好的加固效果和较好的经济效益。,17,（一）施工准备,1.,材料,（,1,）粉体搅拌法目前主要使用的固化剂为石灰粉、水泥以及石膏及矿渣等，也可使用粉煤灰作掺和料。,（,2,）粉体生石灰桩技术要求,1,）石灰应该是细磨的，在搅拌过程中，为防止桩体中石灰聚集，石灰最大粒径应小于,2mm,。,2,）石灰应尽量选取纯净无杂质的，石灰中氧化钙和氧化镁含量至少应为,8.5%,，其中氧化钙含量最好不低于,80%,。,3,）石灰的储存期，不宜超过三个月。,4,）石灰的液性指数不低于,70%,。,18,（,3,）石灰桩法（包括块灰灌入法、粉灰搅拌法）常用掺合料是粉煤灰，也可掺入火山灰、钢渣或黏土、采用掺合料后可防止石灰桩软心。,（,4,）石灰加掺合料比例通常为,15%-30%,，加大掺合料比例，使桩身强度提高较大，粉体材料为生石灰粉掺入,3%,，半水石膏适用于地基酸性反应。,（,5,）掺粉煤灰必然引起减少桩身吸水效果，对不追求石灰吸水胀发作用可增大粉煤灰掺量，最高掺量达,80%-90%,。,（,6,）掺入,30%,细磨石灰粉，提高流塑状轻亚黏土地基的加固效果。,19,2.作业条件,（1）工作场地表层硬壳很薄时，需先铺填砂、砾石垫层，以便机械在场内顺利移动和施钻，如场内桩位有障碍物，例如木桩、石块等应排除。,（2）机械设备配置：钻机、粉体发送器、空气压缩机、搅拌钻头等。,（3）根据地质资料，通过原位测试及室内试验取得地基土、灰土物理力学及化学指标，选取最佳含灰量，作为设计掺灰量，决定设置搅拌范围，选择桩长、截面及根数。,20,（二）操作工艺,1.粉体喷射搅拌法是在软土地基中输入粉柱体加固材料，通过和原位地基土强制搅拌混合，使地基土和加固材料发生化学反应，在稳定地基土的同时，提高强度的方法。,（1）施工原理：由压缩空气输送的加固材料通过搅拌叶片旋转产生的空隙部位喷出，并随着搅拌叶片的旋转和原位地基土搅拌均匀混合一起，和加固材料分离后的空气，就沿着搅拌轴，由轴与土的缝隙处排出地面。,21,（,2,）固结原理：粉体喷射搅拌法使用的固化剂，主要有石灰、水泥，还有石膏及矿渣，可使用粉煤灰作为掺合料。,通过固结反应而形成稳定的石灰粉体，在软土中加入生石灰，生石灰和土中的水分发生化学反应成熟石灰，水分被吸收，起到了胶结作用，并产生热量，柱体消化而产生体积膨胀,1-2,倍，促进周围土体的固结。,拌入石灰后软土物理性能起了变化，加灰后软土液性指数随含水量增加呈线性递减，含水量小于,50%,的土加灰后，液性指数从原来流态进入半固态或固态，在稳定压力下压缩量随石灰粉含量增加而递减，压缩量减小达,1/3,，提高石灰柱体的强度。拌入石灰后增加软黏土的渗透性，石灰柱在不同类型软土中起到排水作用。,22,2.粉体搅拌法工艺要求,室内试验：在现场取回土样与加固料均匀搅拌后制备灰土试件，具体按下面原则选择：,1）当含水量为天然地基土含水量，养护龄期为7天，28天和90天。,2）当含水量高于天然地基土含水量，含灰量可取10-15%。,3）当含水量低于天然地基土含水量，含灰量可取6-10%。,23,3.粉体喷射搅拌法施工工艺 P61,粉体喷射搅拌法是以机械强制搅拌土粉混合体，使灰土混合形成加固柱体。,4.粉体搅拌加固形成,24,（三）质量标准,1.保证项目,使用材料的各种指标，包括含灰量、灰液性指数和外加剂品种掺量，必须符合设计要求。,检验方法：材料出厂证明、合格证、试验报告及施工日志。,2.基本项目 P62,25,（四）施工注意事项,（1）空压机的压力不需要很高，风量不宜过大。,（2）钻机及桅秆安装在载体上，在地面上进行操作，要满足耐压力要求。,（3）在施工现场要设置石灰池，石灰粉要遮盖，一防止飞粉污染，二防止遇雨水产生化学反应，溅伤皮肤及眼睛，施工人员要配戴防护眼镜。,26,（三）深层搅拌法加固地基,自我国引进开发水泥深层搅拌法以来，这种地基处理方法很快在全国得到推广 使用，成为软土地基处理的一种重要手段。水泥深层搅拌加固法处理软土技术发展至今已成为软土地基处理中应用最为普遍的一种地基处理方法,并具有广阔的发展前景。,27,1,.,应用特点和适用范围,水泥深层搅拌法加固软土技术是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处直接将软土和固化剂强制拌和,使软土硬结而形成强度较高的补强桩体,使补强桩体和桩间天然地基共同组成承载力较高、压缩性较低的复合地基。,目前常用的深层搅拌桩桩径多数为,500mm,加固深度从数米到数十米不等。可用于增加软土地基承载力,减少沉降量和提高边坡的稳定性。常用于建,(,构,),筑物地基、大面积的码头、公路和坝基加固及地下防渗墙等工程,处理后的复合地基承载力可达,200kPa,甚至更高。,28,2.,加固原理及影响因素,2.1,软土与水泥采用机械搅拌加固的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应。主要表现为,:,水泥的水解水化反应,形成凝胶体和水泥杆菌结晶体。当水泥的各种水化物生成后,有的自身硬化,形成水泥骨架,有的则与周围具一定活性的粘土颗粒发生离子交换、团粒化作用、硬凝反应等,生成新的化合物,从而提高水泥土的强度。水泥水化物中游离的氢氧化钙吸收水及空气中的二氧化碳,形成不溶于水的碳酸钙,也使土的强度增加。,29,2.2,从工程应用的观点,水泥土的强度主要受下面因素影响,:,2.2.1,水泥掺入比的影响，当其他条件相同时,在同一土层中水泥土的强度随水泥掺入比的增加而增加。但因场地土质与施工条件的差异,水泥掺入比的提高与水泥土强度的增加并非成正比。实际工程中水泥掺入比一般使用,7%15%,为宜。掺入比,w,用下式表示,:w=(,掺入的水泥量,被加固的粘土重量,)100%,2.2.2,水泥土龄期的影响，水泥土的强度随龄期增加而增大,一般情况下水泥土强度,7d,时可达标准强度的,30%50%,30d,可达标准强度的,60%70%,龄期,3,个月后,水泥土的标准强度基本达到要求。因此,工程上取龄期,3,个月的强度作为水泥搅拌桩的标准强度。,2.2.3,水泥标号的影响，水泥土的强度随水泥标号增加而增加,一般当水泥标号每增加,100#,水泥土的无侧限抗压强度可提高,20%30%,。,30,2.2.4,外掺剂的影响，针对具体工程,选用合适的外掺剂,(,如粉煤灰等,),即可以改善水泥 土的性能,又可以提高其强度。,2.2.5,含水率的影响，当水泥土配方相同时,其强度随土样的天然含水率的降低而增大。,2.2.6,有机质含量的影响，水泥土的强度随土样中有机质含量的增高而降低。,2.2.7,其他因素的影响，此外,地基土及地下水的成分对水泥土的强度也有着不同程度的影响。,因此,在深层搅拌复合地基设计和施工中,应充分考虑上述因素的影响。,31,施工准备,1.,材料,（,1,）深层搅拌法加固软黏土，宜选用,525#,以上普硅水泥作为固化剂，水泥掺量根据加固强度，一般为加固土重的,7%-15%,，每一立方米掺加水泥量约为,110-160Kg,用公式表示为：掺入比（,%,）,=,水泥重,/,被加固的软土重,100%,。,（,2,）改善水泥土性质和桩（墙）体强度，可选用木质素磺酸钙、石膏、氯化钠、氯化钙、硫酸钠等外加剂，还可掺入不同比例的粉煤灰。,（,3,）深层搅拌以水泥作为固化剂，其配合比为水泥：砂,=1,：,1-1,：,2,，为增加水泥砂浆和易性能，利于泵送，宜加入减水剂（木质素磺酸钙），掺入量为水泥用量的,0.2%-0.25%,，并加入硫酸钠，掺入量为水泥用量的,1%,，以及加入石膏，掺入量为水泥用量的,2%,，水灰比为,0.41-0.50,，水泥浆稠度为,1-14CM,，能起到速凝早强作用。,32,2.作业条件,（1）依据地质勘察资料进行室内配合比试验，结合设计要求，选择最佳水泥加固掺入比，确定搅拌工艺。,（2）依据设计图纸，编制施工方案，做好现场平面布置，安排施工进度，布置水泥浆制备的灰浆池，有条件时将水泥浆制备系统安装在流动挂车上，便于流动供应，采用泵送浇筑时，泵送距离小于50米为宜。,（3）清理现场地下、地面及空中障碍物，以利施工安全。,33,（4）测量放线，定出每一个桩位。,（5）机械设备配置：深层搅拌机、起重机及导向、量测、固化剂制备等系统。,（6）劳动组织：每台深层搅拌机械组由12人组成。,（7）如施工现场表土坚硬，需要注水搅拌时，现场四周设排水沟及集水井。,34,操作工艺,1.,深层搅拌法水泥土固化原理及操作工艺,（,1,）利用水泥系作为固化剂通过特殊的深层搅拌机在地基深处就地将软黏土与水泥浆强制拌和后，首先发生水泥分解，水化反应生成水化物，然后水化物胶结与颗粒发生粒子交换，因粒化作用，以及硬凝反应，形成具有一定强度和稳定性水泥加固土，从而提高地基承载力及改变地基土物理力学性能，达到加固软土地基效果。,（,2,）深层搅拌两台电动机分别通过减速器，搅拌轴使搅拌头切削软土，并经中心管向地基土中压入固化剂，强制拌和成水泥土。,35,2.,深层搅拌法施工工艺特点：根据上部结构的要求，可布置成柱状、壁状和块状三种加固形式。柱（桩）状加固形式：每间隔一定的距离打设一根搅拌桩。壁状加固形式：将相邻搅拌桩部分重叠搭接而成。块状加固形式：纵横两个方向的相邻桩搭接而成。,3.,深层搅拌桩施工工艺,P63,4.,壁状加固施工工艺流程：按柱状加固工艺，将相邻两桩纵向相垂搭接成行施工，相邻两桩搭距按设计需要确定。形状如“,8”,字型。,5.,块状加固施工工艺流程：按深层搅拌施工工艺将相邻的桩纵横搭接施工，即组成块状加固体，两行桩之间搭接距可按设计需要确定。,36,质量标准,1.保证项目,深层搅拌桩使用的水泥品种、标号、水泥浆的水灰比，水泥加固土的掺入比和外加剂的品种掺量，必须符合设计要求。,检验方法：检查出厂证明、合格证试验报告及施工记录,37,2.基本项目,（1）深层搅拌桩的深度、断面尺寸、搭接情况整体稳定和墙体、桩身强度必须符合设计要求。检验方法：,1）一般成桩后两周内用钻机取样检验，开挖检查断面尺寸，观察桩身搭接情况及搅拌均匀程度，桩身不能有渗水现象。,2）搅拌桩质量检验，使用轻便触探，根据触探击数判断各段水泥浆强度。,38,（2）现场载荷试验：用此法进行工程加固效果检验，因为搅拌桩的质量与成桩工艺、施工技术密切相关，用现场载荷试验所得到的承载力完全符合实际情况。,（3）定期进行沉降观测，对正式采用深层搅拌加固地基的工程，定期进行沉降观测、侧向位移观测，是直观检查加固效果的理想方法。,39,施工注意事项,1.避免工程质量通病,（1）深层搅拌机应基本保持垂直，要注意平整度和导向架垂直度。,（2）深层搅拌叶下沉到一定深度后，即开始按设计配合比拌制水泥浆。,（3）水泥浆不能离析，水泥浆要严格按照设计的配合比配置，水泥要过筛，为防止水泥浆离析，可在灰浆机中不断搅动，待压浆前才浆水泥浆倒入料斗中。,40,（,4,）要根据加固强度和均匀性预搅，软土应完全预搅切碎，以利于水泥浆均匀搅拌,1,）压浆阶段不允许发生断浆现象，输浆管不能发生堵塞。,2,）严格按设计确定数据，控制喷浆、搅拌和提升速度。,3,）控制重复搅拌时的下沉和提升速度，以保证加固范围每一深度内，得到充分搅拌。,（,5,）在成桩过程中，凡是由于电压过低或其它原因造成停机，使成桩工艺中断的，为防止断桩，在搅拌机重新启动后，将深层搅拌叶下沉半米后再继续成桩。,41,（,6,）相邻两桩施工间隔时间不得超过,12,小时（桩状）。,（,7,）确保壁状加固体的连续性，按设计要求桩体要搭接一定长度时，原则上每一施工段要连续施工，相邻桩体施工间隔时间不得超过,24,小时（壁状）。,（,8,）考虑到搅拌桩与上部结构的基础或承台接触部分受力较大，因此通常还可以对桩顶板,-1.5m,范围内再增加一次输浆，以提高其强度。,（,9,）在搅拌桩施工中，根据摩擦型搅拌受力特点，可采用变掺量的施工工艺，即用不同的提升速度和注浆速度来满足水泥浆的掺入比要求。在定量泵条件下，在软土中掺入不同水泥浆量，只有改变提升速度，通过提升速度检测仪检测。,42,主要安全技术措施,（1）深层搅拌机冷却循环水在整个施工过程中不能中断，应经常检查进水和回水温度，回水温度不应过高。,（2）深层搅拌机的入土切削和提升搅拌，负载荷太大及电机工作电流超过额定值时，应减慢提升速度或补给清水，一旦发生卡钻或停钻现象，应切断电源，将搅拌机强制提起之后，才能重启动电机。,（3）深层搅拌机电网电压低于380V应暂停施工，以保护电机。,43,（,4,）灰浆泵及输浆管路,1,）泵送水泥浆前管路应保持湿润，以利输浆。,2,）水泥浆内不得有硬结块，以免吸入泵内损坏缸体，每日完工后，需彻底清洗一次，喷浆搅拌施工过程中，如果发生故障停机超过半小时宜见拆卸管路，排除灰浆，妥为清洗。,3,）灰浆泵应定期拆开清洗，注意保持齿轮减速器内润滑油清洁。,（,5,）深层搅拌机械及起重设备，在地面土质松软环境下施工时，场地要铺填石块、碎石，平整压实，根据土层情况，铺垫枕木、钢板或特制路轨箱。,44,产品保护,深层搅拌桩施工完成后，不允许在其附近随意堆放重物，防止桩体变形。,45,46,