土力学基地及基础陈兰云第8章.pptx

,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,#,教学目标,知道地基处理的目的,会一些基本的地基处理方法,能进行简单的判断和选择地基处理方法,重 点,地基处理的方法,。,难 点,换垫层法、排水固结法,。,地基处理的目的,地基处理的,目的,是选择合理的地基处理方法，对不能满足直接使用的天然地基进行有针对性的处理，以解决不良地基所存在的承载力、变形、液化及渗透等问题，从而满足工程建设的要求。,1.提高地基强度或增加其稳定；,2.降低地基压缩性，以减少基变形；,3.改善地基渗透性，以减少其渗漏或加强其渗透稳 定性；,4.改善地基的动力特性，以提高其抗震性能；,5.改良地基的某种特殊不良特性，以满足工程的要求。,软弱地基,：,主要由淤泥，淤泥质土，冲填土，杂填土和其他高压缩性土层构成的地基。,1.,淤泥及淤泥质土,淤泥及淤泥质土总称为软土。,软土的工程特性,：,（1）天然含水量高，,w,w,L,，流塑状态；,（2）孔隙比较大，,e,1.0,;,（3）,压缩性高；,（4）抗剪强度低，其不排水强度约为,10,20kPa,，,标准贯入击数小于5，承载力标准值,f,k,小于,5080,kPa,。,8.1,软弱土的种类和性质,2.,冲填土,冲填土是在治理和疏通江河航道时，用挖泥船通过泥浆泵将泥砂夹大量水分吹填到江河两岸而形成的沉积土，称为冲填土。,分布,：,在我国长江、黄浦江、珠江两岸均分布着不同性质的冲填土。,特点,：,冲填土的物质成分比较复杂，若以黏性土为主，由于土中含有大量水分，且难以排出，土体在形成初期处于流动状态，强度要经过一定的固结时间，才能逐渐提高。因而，这类土属于强度低和压缩性较高的欠固结土。若主要以砂或其他粗颗粒土所组成的冲填土就不属于软弱土。冲填土的工程性质主要取决于颗粒组成、均匀性和排水固结条件，与自然沉积的同类土相比，强度低，压缩性高，常产生触变现象。,3.,杂填土,杂填土是人类活动所形成的无规则堆积物，由大量建筑垃圾、工业废料、或生活垃圾组成，其成分复杂，性质也不相同，且无规律性。在大多数情况下，杂填土是比较疏松和不均匀的，在同一场地不同位置，地基承载力和压缩性也可能有较大的差异。杂填土的性质随着堆填龄期而变化，其承载力随着时间增长而提高。,杂填土的主要特点是,:,强度低，压缩性高和均匀性差。,4.,其他高压缩性土,饱和松散粉细砂及部分粉土,，虽然在静载作用下具有较高的强度，但在机械振动，车辆荷载，波浪或地震的反复作用下，有可能发生液化或震陷变形。地基会因液化而丧失承载力，基坑开挖时易产生管涌。该地基也属于软弱地基的范畴。,另外，,湿陷性黄土,、,膨胀土,和,季节性冻土,等特殊性土的不良地基现象，都属于需要进行地基处理的软弱地基范畴。,勘察时,:,应查明软弱土层的均匀性、组成、分布范围和土质情况。对冲填土尚应了解排水固结条件。,设计时,:,应考虑上部结构和地基的共同作用，对建筑体型，荷载情况，结构类型和地质条件进行综合分析，确定合理的建筑措施和地基处理方法。,8.2,地基处理技术综述,地基处理方法,排水固结法,振密挤密法,置换及拌入法,灌浆法,加筋法,冷热处理法,托换技术,纠偏,选用地基处理方法的原则,：,力求技术先进、经济合理、因地制宜、安全适用、确保质量。具体选用时要根据场地的工程地质条件、地基加固的目的要求以及拟采用处理方案的适用性、技术经济指标、工期等多方面因素综合考虑，最后选择其中一种较合理的地基处理措施或两种以上地基处理方法组合的综合处理方案。,注意事项：,地基处理大多是隐蔽工程，在施工前现场人员必须了解所采用的地基处理方法的原理、技术标准和质量要求、施工方法等。施工过程中经常进行施工质量和处理效果的检验，同时也应做好监测工作；施工结束后应尽量采用可能的手段来检验处理的效果并继续做好监测工作，从而保证施工质量。,8.3,压实法及强夯法,8.3.1,压实法,土的压实原理,:,换土层的主要作用是改善原地基土的承载力并减少其沉降量。这一目的通常是通过外界的压（夯、振）实功来实现的。在一定的压（夯、振）实能量作用下，土最容易被压（夯、振）密，并能达到最大的干密度，这时土所具有的含水量即为最优含水量，通常,w,op,表示。当土的含水量大于或小于这一界限时，都不易被压实。,机械碾压法,机械碾压法,是一种采用平碾，羊足碾、压路机、推土机或其他机械压实松散土的方法。机械碾压法主要使用于大面积的回填土方工程的压实和杂填土地基的处理，一般用于处理浅层地基。,碾压的效果,主要取决于被压实土的含水量是否符合最优含水量和压实机械的压实能量；施工时应控制碾压土的含水量，选择适当的碾压分层厚度和碾压的遍数。,碾压的质量标准,，以分层检验压实土的干重度和含水量来控制。如控制干重量为,d,，最大干重度为,max,（由试验确定）。则,d,与,max,的比值,D,y,称为压实系数，压实系数和现场含水量的控制值应符合表,8-1,的规定。,表,8-1,填土地基质量控制值表,结类型,填土部位,压实系数,D,y,控制含水量,砖石结构和框架结构,在地基主要受力层范围内,0.96,w,op,2%,w,op,在地基主要受力层范围以下,0.930.96,简支结构和排架结构,在地基主要受力层范围内,0.940.97,w,op,2%,w,op,在地基主要受力层范围以下,0.910.93,重锤夯实法,重锤夯实,是利用起重机将重锤提到一定的高度，然后使其自由落下，重复夯打，把地基表面夯实，以提高浅层地基的强度，减少其压缩性和不均匀性。这种方法可用于处理非饱和黏性土或杂填土，也可用于处理湿陷性黄土，消除其湿陷性。,重锤夯实的效果,与锤重、锤底直径、落距、夯击遍数、夯实土的种类和含水量有一定的关系。施工中宜由现场夯击试验,决定有关参数。当土质和含水量变化时，这些参数应相应加以调整。,注意,:,拟加固土层必须高出地下水位,0.8m,以上，且该范围内不宜存在饱和软土层。否则可能将表层土夯成橡皮土，反而破坏土的结构和加大压缩性。所以当地下水位埋藏在夯击的影响深度范围内时，须采取降水措施。,振动压实法,振动压实法,是利用振动压实机在表面施加振动，把浅层松散土振密的方法。振动压实的效果主要决定于被压实土的成分和振动时间。振动的效果，开始时振密作用较为显著，但随着时间推移变形渐趋稳定。所以施工前应先进行现场试验，根据振实的要求确定振实的时间。有效的振实深度约,1.21.5m,。如果地下水位太高，则将影响振实效果。此外尚应注意振动对周围建筑物的影响，振源与建筑物的距离应大于,3m,。,振动压实法主要适用于,处理砂土、炉渣、碎石等无黏性土或黏粒含量少和透水性好的杂填土地基。,8.3.2,强夯法,1.,强夯法的加固机理及适用范围,加固机理,:,是将势能转化为夯击能，在地基中产生强大的应力和冲击波，对土体产生,加密作用、液化作用、固结作用和时效作用,。,适用范围,:,强夯法适用于杂填土、碎石土、砂土、黏性土、湿陷性黄土及人工填土等地基的施工，对淤泥和淤泥质土等饱和黏性土地基，需经试验证明有效时方可采用。它不仅能在陆地上施工，还可以在不深的水下对地基夯实。,2,强夯法设计要点,强夯法进行地基加固所取得的效果与施工参数有关，如夯点距离、击数、间歇时间等。强夯法加固地基的深度与夯击能有关，可按下列经验公式计算,:,（,8-1,）,根据加固土层的深度和选择的锤重，即可按式,(8-1),确定锤的落距。,3.,强夯法施工一般步骤,1,）清理并平整场地。,2,）标出首遍夯点位置，测量场地高程。,3,）起重机就位，使夯锤对准夯点标记。,4,）测量夯前锤顶高程。,5,）起吊夯锤至预定高度，释放夯锤，测量锤顶高程，及时整平坑底。,6,）重复步骤,5,），按设计夯击次数及控制标准完成夯点的夯击。,7,）重复步骤,3,）,6,），完成第一遍夯击。,8,）用推土机填平夯坑，测量场地高程。,9,）重复步骤,2,）,8,），完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。,8.4,换土垫层法,8.4.1,加固机理及适用范围,1.,加固机理,换土垫层法是将天然软弱土层挖去或部分挖去，分层回填强度高、压缩性较低且无腐蚀性的砂石、素土、灰土、工业废料等材料，夯实至要求的密度后作为地基持力层。换土垫层法也称为开挖置换法。,换土垫层的作用,提高基底持力层的承载力,减少沉降量,加速地基的排水固结,防止冻胀,消除地基的湿陷性和胀缩性,适用范围,：,换土垫层法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、膨胀土、素填土、杂填土、季节性冻土地基以及暗沟、暗塘等的浅层处理。,处理分布范围不大、深度有限的不良土层。,8.4.2,垫层设计要点,垫层设计的主要内容是确定垫层厚度,z,，垫层宽度,b,（见图,8-1,）。其校核条件是必须满足下卧层承载力要求。,.,。,图,8-1,垫层内应力的分布,a),下卧层承载能力较低,b),下卧层承载能力良好,1,基础,2,持力层,3,填土,8.4.3,垫层材料选择,垫层材料,砂石,黏土（均质土,）,灰土,粉煤灰,矿渣,土工合成材料,垫层材料的选择必须满足无污染、无侵蚀性及无放射性等要求。,8.4.4,垫层施工及注意事项,1.,垫层施工应根据不同的换填材料选择施工机械。,2.,垫层的施工方法、分层铺添厚度、每层压实遍数等宜通过试验确定。,3.,基坑开挖时应避免坑底土层受扰动，可保留约,200mm,厚的土层暂不挖，待铺填垫层前再挖至设计标高。,4.,对淤泥或淤泥质土层厚度较小，在碾压或强夯下抛石能挤入该层底面的工程，可采用抛石挤淤处理。,5.,换填垫层施工要注意基坑排水，必要时就采用降低地下水位的措施，严禁水下换填。,6.,铺设土工合成材料，下卧层顶面应均匀平整，防止土工合成材料被刺穿顶破。,8.4.5,垫层质量检验,对素土、灰土、粉煤灰和砂垫层可用贯入仪、轻型动力触探或标准贯入试验检验；对砂和粉煤灰垫层也可用钢筋检验；对砂石、矿渣垫层可用重型动力触探检测；并均应通过现场试验以控制压实系数所对应的贯入度为合格标准。压实系数的检验可采用环刀法、灌水法或其他方法。,垫层的质量检验必须分层进行，每夯实完一层，应检验该层的平均压实系数。当压实系数符合设计要求后，才能铺填上层。当采用贯入仪、钢筋或动力触探检验垫层的质量时，每分层检验点的间距应小于,4m,。当取样检验垫层的质量时，对大基坑每,50100m,应不少于,1,个检验点；对基槽每,1020m,应不少于,1,个点；每个单独柱基应不少于,1,个点。,对换填垫层的总体质量验收，可通过载荷试验进行；在有本工程对应合格压实系数的贯入指标时，也可采用静力触探、动力触探或标准贯入试验。,8.5,挤密法和振冲法,挤密法,挤密法是以振动或冲击的方法成孔，然后在孔中填入砂、石、土、石灰、灰土或其他材料，并加以捣实成为桩体。按其填入的材料不同分为砂桩、砂石桩、石灰桩、灰土桩等。挤密法一般采用各种打桩机械施工，也有用爆破成孔的。,振冲法,振冲法的主要设备为振冲器，由潜水电动机、偏心块和通水管三部分组成。振冲器内的偏心块在电动机带动下高速旋转而产生高频振动，在高压水流的联合作用下，可使振冲器贯入土中，当达到设计深度后，关闭下喷水口，打开上喷水口，然后向振冲形成的孔中填以粗砂、砾石或碎石。振冲器振一段上提一段，最后在地基中形成一根密实的砂、砾石或碎石桩体。,振冲法,振冲置换法,振冲挤密法,土或灰土挤密桩法,砂石挤密桩法,振冲挤密法施工工艺,图,8-2,振冲挤密法施工工艺,a),定位,b),振冲下沉,c),振冲至设计标高,加填料或不加填料,d),、,e),边振边加料或不加料，边上提,f),成桩,8.6,排水固结法,8.6.1,加固原理及适用范围,排水固结法就是利用地基土排水固结规律，采用各种排水技术措施处理饱和软黏土的一种方法。地基受压固结时，一方面孔隙比减少，土体被压缩，抗剪强度相应提高；另一方面，卸荷再压缩时，土体已变为超固结状态的压缩，抗剪强度也相应有所提高。排水固结法就是利用这一规律来处理软弱土地基，以达到提高土体强度和减少沉降量的目的。,8.6.2,砂井堆载预压法,砂井排水堆载预压法系在软弱地基中用钢管打孔、灌砂，设置砂井作为竖向排水通道，并在砂井顶部设置砂垫层作为水平排水通道，在砂垫上部压载以增加土中附加应力，附加应力产生超静水压力，使土体中孔隙水较快地通过砂井、砂垫层排出，以达到加速土体固结，提高地基土强度的目的。,8.6.3,真空预压法,真空预压法是以大气压力作为预压载荷，在需加固软土地基表面铺设一层透水砂垫层或砂砾层，再在其上覆盖一层不透气的塑料薄膜或橡胶布，四周密封使其与大气隔绝，在砂垫层里埋设渗水管道，然后与真空泵连通进行抽气，使透水材料保持较高的真空度，在土的孔隙水中产生负的孔隙水压力，将土中孔隙水和空气逐渐吸出，从而加速土体固结。对于渗透系数小的软黏土，为加速孔隙水的排出，也可在加固部位设置砂井、袋装砂井或塑料排水板等竖向排水系统。,8.6.4,降水预压法,降水预压法是借助于井点抽水降低地下水位以增加土的有效自重应力，从而达到预压的目的。井点降水一般是先用高压射水将外径为,3850mm,的下端具有长约,1.7m,滤管的井管沉到所需深度，并将井管顶部用管路与真空泵相连，通过吸水使地下水位下降，形成漏斗状的水位线。井管间距视土质而定，一般为,0.82.0m,，井点可按实际情况进行布置。滤管长度一般取,12m,，滤孔面积应占滤管表面积的,20%25%,，滤管外设置可靠滤层以防止滤管被堵塞。,降水,56m,时降水预压荷载可达,5060kPa,，相当于堆高,3m,左右的砂石，而其工程量却小得多。如采用多层轻型井点或喷射井点等其他降水方法，则其效果将更显著。,8.7,化学加固法,化学加固法是利用化学溶液或胶结剂，灌入土中，把土粒胶结起来，以提高地基处理强度，减小沉降量的一种加固方法。,目前采用化学浆液,水泥浆液,硅酸盐（水玻璃）为主的浆液,丙稀酸氨为主的浆液,纸浆为主的浆液,主要化学加固方法,深层搅拌法,高压喷射注浆法,水泥压力注浆法,硅化法,压力双液硅化法,压力单液硅化法,压力混合液硅化法,电动硅化法,加气硅化法,结束！,谢谢大家！,