地基处理——第一章修改稿.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,*,地 基 处 理,1,目 录,1,、绪论,2,、地基处理技术,介绍,加固机理,设计方法,加固效果检测,所涉及的问题,工程实例,3,、地基处理的选择,2,1,、绪论,1.1,地基处理的目的和意义,1.2,地基处理方法分类,1.3,地基处理规划程序,1.4,地基处理技术的最新发展,3,1.1,地基处理的目的和意义,地基面临的问题,地基处理的目的,4,地基面临的问题,a,、承载力及稳定性问题,地基抗剪强度不足，地基局部或整体剪切破坏；,地基剪切破坏表现在：地基承载力不够、偏心荷载及侧向土压力的作用使建筑物失稳、填土或建筑物荷载使邻近地基土产生隆起、土方开挖时边坡失稳、基坑开挖时坑底隆起。,5,强度问题,加拿大特朗斯康谷仓,事故：,1913,年,9,月装谷物，,10,月,17,日装了,31822,谷物时，,1,小时竖向沉降达,30.5cm,24,小时倾斜,26,53,西端下沉,7.32m,东端上抬,1.52m,上部钢混筒仓完好无损,概况：长,59.4m,，宽,23.5m,，高,31.0m,，共,65,个圆筒仓。,钢混筏板基础，厚,61cm,，埋深,3.66m,。,1911,年动工，,1913,年完工，自重,20000T,。,6,加拿大特朗斯康谷仓,7,加拿大特朗斯康谷仓,原因：,地基土事先未进行调查，只根据邻近结构物基槽开挖取土试验结果，计算地基承载力应用到此谷仓。,1952,年经勘察试验与计算，地基实际承载力远小于谷仓破坏时发生的基底压力。因此，,谷仓地基因超载发生强度破坏而滑动。,处理：,事后在下面做了,70,多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用,388,个,50t,千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来，但其位置比原来降低了米。,26,53,失事后,1913.10.18,1952.10.5,试验孔,填土,褐色粉质粘土,灰色粉质粘土,-0.61,-12.34,-13.72,-4.27,1952.10.3,试验孔,8,加拿大特朗斯康谷仓,9,1940,年在软粘土地基上的某水泥仓的倾覆,某水泥仓的倾覆,10,蓝粘土,石头和粘土,地基土可能的滑动方向,岩石,办公楼外墙,黄粘土,水泥仓地基整体破坏,11,Po Shan Road,Conduit Road,Notewell Road,香港宝城滑坡,原因：,山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗使其强度进一步大大降低，使得,土体滑动力超过土的强度,，于是山坡土体发生滑动。,1972,年,7,月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅,-,宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡,7,人。,12,Early 1972,滑坡前,July,1972,滑坡后,13,地基面临的问题,b,、沉降，水平位移及不均匀沉降、倾斜问题,建筑物的沉降和差异沉降大、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沉降、基坑开挖引起邻近底面沉降、由于降水，地基产生固结沉降。,14,是意大利比萨城大教堂的独立式钟楼，是比萨城的标志。,比萨斜塔是举世闻名的建筑物倾斜的典型实例。,在建筑的过程中就已出现倾斜，原本是一个建筑败笔，却因祸得福成为世界建筑奇观，伽利略的自由落体试验更使其蜚声世界，成为世界著名旅游观光圣地。,变形问题,意大利比萨斜塔,15,始建于,1173,年，,60,米高。,1271,年建成平均沉降,2,米，最大沉降,4,米。倾斜,5.5,，顶部偏心,5.27,米,但随着时间的推移，斜塔倾斜角度的逐渐加大，到上个世纪九十年代，已濒于倒塌。,比萨斜塔,-,不均匀沉降的典型,原因：,地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，强度低，变形大。,16,比萨斜塔,-,不均匀沉降的典型,原因：是由于它地基下面土层的特殊性造成的。其下有好几层不同材质的土层，各种软质粉土的沉淀物和非常软的粘土相间形成，而在深约一米的地方则是地下水层。最新的挖掘表明，钟楼建造在了古代的海岸边缘，,因此土质在建造时便已经沙化和下沉。,17,1838-1839,：挖环形基坑卸载,1933-1935,：基坑防水处理,基础环灌浆加固,1990,年,1,月,:,封闭,1992,年,7月：加固塔身，用压重,法和取土法进行地,基处理,目 前,:,已向游人开放。,处理措施,比萨斜塔,18,苏州虎丘塔,概况：位于虎丘公园山顶，建于宋太祖建隆二年,(,公元,961,年,),。塔高,47.5m,，平面呈八角形。,问题：塔身向东北方向严重倾斜，塔顶离中心线达,2.31m,，底层塔身发生不少裂缝，成为危险建筑物。,原因：坐落于不均匀粉质粘土层，产生不均匀沉降。,处理：在四周建造圈桩排式地下连续墙并对塔周围与塔基进行钻孔注浆和打设树根桩加固塔身。,19,1986,年：开工,1990,年：人工岛完成,1994,年：机场运营,面积：,4370m,1250m,填筑量：,180,10,6,m,3平均厚度：,33m,世界最大的人工岛,日本,关西机场,20,关西机场,问题：沉降大且不均匀,设计沉降：,5.7-7.5 m,完成时,(1990,年,),实际沉降：,8.1 m,，,5cm/,月,预测主固结需：,20,年,比设计多超填：,3m,21,上海展览中心,地基严重下沉,22,墨西哥市艺术宫,地基土为超高压缩性土，天然孔隙比,7,12,，天然含水量,150,600,，为世界罕见的软弱土，层厚,25m,。下沉达,4m,，旁边的道路下沉,2m,。,23,广州地铁三号线,附近居民楼倾斜,24,25,26,27,地基面临的问题,C,、地基的透水性问题（渗透问题）,地基透水性表现在：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管涌和流砂。地下水的运动中出现的问题。,28,土坝，,高,90m,，,长,1000m,，,1975,年建成,次年,6,月失事,Teton,坝（美国）,损失,直接,8000,万美元，起诉,5500,起，,2.5,亿美元，死,14,人，受灾,2.5,万人，,60,万亩土地，,32,公里铁路被冲,原因,渗透破坏：冲蚀,水力劈裂,造成土体管涌或直接对槽底松土产生管涌,渗透问题,Teton,坝渗流破坏过程,29,1976,年,6,月,5,日上午,10:30,左右，下游坝面有水渗出并带出泥土。,11:30,洞口继续向上扩大，泥水冲蚀了坝基，主洞的上方又出现一渗水洞。流出的泥水开始冲击坝趾处的设施。,12,：,00,过后坍塌口加宽,失事现场目前的状况,30,地基面临的问题,d,、地基的动力特性导致的问题,地震、机器以及车辆的振动、海浪作用和爆破等动力荷载可能引起地基土，特别是饱和无粘性土的液化、失稳和震陷等危害；由于交通荷载或大桩等原因，使邻近地基产生振动下沉。,31,阪神大地震中的地基液化,液化：,松砂地基在振动荷载作用下丧失强度变成流动状态的一种现象,神户码头：,地震引起大面积砂土地基液化后产生很大的侧向变形和沉降，大量的建筑物倒塌或遭到严重损伤,32,地基液化造成的路面塌陷,阪神大地震中的地基液化,33,1964,年日本新泻地震地基的大面积液化,34,1.1,地基处理的目的和意义,地基面临的问题,地基处理的目的,35,地基处理的目的,a,、提高地基土的抗剪强度,承载力及稳定性问题,b,、降低地基土的压缩性,沉降，水平位移及不均匀沉降问题,c,、改善地基土的透水特性,地基的透水特性导致的问题,d,、改善地基土的动力特性,动力荷载可能引起地基土，特别是饱和无粘性土的液化、失稳和震陷等危害。,e,、改良特殊土的不良地基特性,消除或减弱黄土的湿陷性和膨胀土的涨缩特性。,36,地基处理的目的,利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋,和热学等方法对地基土进行加工用以改良地基土,的工程特性。,37,地基处理对象,软弱地基土和特殊地基土软粘土、人工地基、部分砂土和粉土、湿陷性土、,有机质土和泥炭土、膨胀土、多年冻土、盐渍土、,岩溶、土洞以及垃圾填埋地基等。,38,淤泥和淤泥质土,39,泥炭土和泥炭质土,40,41,西藏冻土,42,软土特性,高含水量,:40-200%,higher than liquid limit,有机质含量高,:clay 60,70%,strange smell,高天然孔隙比,1.0,2.0 1.5,淤泥,1.5,淤泥质土,高压缩性,:av=0.5,2.0MPa-1,高灵敏度,:St=3,4,8,9,抗剪强度低,:Cu20kPa,内摩擦角,5o,标准贯入度,1,渗透系数小,:k1.0,天然密度小,1.41.65 g/cm,3,富含碳酸盐类,遇水沉降增大，称湿陷性,成因：,风成，部分水成,特点：,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,湿陷性,黄土,44,1,、绪论,1.1,地基处理的目的和意义,1.2,地基处理方法分类,1.3,地基处理规划程序,1.4,地基处理技术的最新发展,45,1.2,地基处理方法分类,加密法,深层压密法,加筋法,（土工合成材料、加筋土、土层锚杆、土钉、树根桩法）,化学加固法,方法众多，分类不统一,换土垫层法,复合地基,换填法,浅层压密法,强夯法,挤密桩复合地基,预压加固法,冻结法,胶结法,(,灌浆法、高压喷射注浆法、水泥土搅拌法,),46,软粘土的加固方法,换土垫层法,排水固结法（排水和加压系统）,堆载预压法、砂井法（袋装砂井、塑料排水带）、真空预压法、降低地下水位法、电渗排水法。,复合地基法,深层搅拌法、注浆法、高压喷射注浆法、碎石桩法、砂桩法等。,加筋法,（土工合成材料、加筋土、土层锚杆、土钉、树根桩法）,47,1,、绪论,1.1,地基处理的目的和意义,1.2,地基处理方法分类,1.3,地基处理规划程序,1.4,地基处理技术的最新发展,48,49,1,、绪论,1.1,地基处理的目的和意义,1.2,地基处理方法分类,1.3,地基处理规划程序,1.4,地基处理技术的最新发展,50,1.4,地基处理技术的最新发展,古老技术,灰土垫层基础、短桩复合地基,较成熟,高压喷射注浆法、振冲法、强夯法、深层搅拌法,近,20,年发展起来的技术,真空堆载预压法、,CFG,刚性桩、夯实水泥土桩法、超轻质填料法等。,近年来发展的新技术,强夯置换碎石桩法、石灰桩法和深层搅拌法多元复合地基应用、,CFG,桩和深层搅拌法多元复合地基、,CFG,桩和石灰桩多元复合地基应用等。,51,52,第二次授课换土垫层法,适用范围,加固机理,垫层设计,垫层施工,垫层质量检验,加固效果检验,工程实例,b,回填土,53,填土的压实机理,1,、粘性土的压缩有一个最优含水率问题,2,、一般的土都含有些细粒，或者粘粒，粘性土的含量的多少影响到最优含水量的大小，粘粒越多，最优含水量越大，反之亦然。,3,、最优含水率一般是在实验室内的击实实验得到的。,4,、对于土的压实，不同的压实功能，也会影响到最优含水量的值。如对于同种土，压实功能越大，则需要的最优含水量要相应降低。,5,、现场施工的土料，土块大小不一，含水量和铺填厚度很难控制均匀，实际压实土的均质性差。对现场土的压实，应以压实系数 （土的控制干密度与最大干密度之比）与施工含水量来检验,54,(1),表层压实法,55,重锤夯实法是利用起重机械将夯锤提到一定高度,(2.5,4.5m),，然后使锤自由落下并重复夯击以加固地基。锤重一般不小于,15kN,，经夯击以后，地基表层土体的相对密实度或于密度将增加，从而提高表层地基的承载力。对于湿陷性黄土，重锤夯实可减少表层土的湿陷性；对于杂填土，则可减少其不均匀性。,56,在,建筑施工技术,中，强夯地基和重锤夯实地基有什么本质区别？答：但两者主要在加固原理、适用范围、施工工艺和加固效果方面有区别。,1,、重锤夯实是用起重机械将特制的重锤，提升到一定高度后，自由下落，重复夯击基土表面，使地基被压密加固，适用于地下水位,0.8m,以上稍湿的粘性土、砂土，湿陷性黄土、杂填土后分层填土地基，但当夯击对邻近建筑物有时，或地下水位高于有效夯实深度时，不宜采用。重锤表面夯实的加固深度一般为,1.2m,2m,。,2,、强夯法是用起重机械将大吨位夯锤起吊到高处，自由落下，对土体进行强力夯实，以提高地基强度，降低地基的压缩性。强夯法是在重锤夯实法的基础上发展起来的，但在作用机理上，两者又有本质区别。强夯法是用很大的冲击能，使土中出现冲击,波和很大的应力，迫使土中孔隙压缩，土体局部液化，夯击奌周围产生裂隙，形成良好的排水通道，土体迅速固结。此法适用于粘性土、湿陷性黄土及人工填土地基的深层加固。,57,此法是反复将很重的锤提到一定高度使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，从而提高地基的强度并降低其压缩性，改善地基性能。夯锤重,10t,40t,，提升高度,10m,30m,。,58,锤重：,825t,，最大,200t,落距：,825m,有效深度：,510m,承载力：,180250kPa,59,一、,强夯技术的发展概括与研究动态,二、强夯法加固地基的原理,三、强夯法的设计计算,四、强夯法加固地基的试验与监测,五、工程实例,60,一、,强夯技术的发展概括与研究动态,1,、,强夯技术的发展、适用范围与特点,2,、强夯技术的最新发展动态,61,1,、,强夯技术的发展、适用范围与特点,60,年代末由法国,Menard,技术公司处理滨海填土地基。场地表层为新近填筑的约,9m,厚的碎石填土，下,12m,厚疏松砂质粉土，场地上要求建造,20,栋,8,层居住建筑。由于碎石填土,新近填筑，桩基负摩擦力将占单桩承载力的,60,70,，十分不经济。,经研究采用堆载预压法处理，历时,3,个月堆土高度,5m,，只沉降,200mm,。,62,用强夯法，单位夯击能,1200KN.m/m,2,只夯击一遍，整个场地平均夯沉量,500mm,。建筑竣工后，其平均沉降仅为,13mm,。,63,1,、,强夯技术的发展、适用范围与特点,我国,1975,年开始介绍和引进，,1978,年底工程试用。,八五期间，强夯技术加固地基达,300,万,m,2,以上。,著名工程实例：,（,1,）北京乙烯工程,消除液化，提高承载力,处理面积,23,万,m,2,，深度,8m,。,比挤密碎石桩加固方案和直接采用灌注桩方案节省工程投资,3800,万元,，缩短施工周期约,3,个月。,64,著名工程实例：,（,2,）茂名乙烯工程,加固砾质粘性土回填地基,处理面积,60,万,m2,，深度,5.7m,。,比直接采用灌注桩方案或挤密碎石桩方案节约,数千万元,投资，大大缩短了施工周期。,（,3,）贵阳龙洞堡国际机场,回填地基,处理面积,12,万,m,2,，深度,54m,。,65,1,、,强夯技术的发展、适用范围与特点,适用的地基土：,碎石土、砂土、粉土、粘性土、素填土、黄土、建筑生活垃圾或工业废料组成的杂填土地基。,还常用于处理可液化砂土地基和湿陷性黄土地基。,适用的工程范围：,各类工业与民用建筑、仓库、油罐、贮仓、飞机场跑道、铁路和公路路基和码头堆场等。,66,1,、,强夯技术的发展、适用范围与特点,特点：,适用各类土层；,应用范围广泛；,加固效果显著：明显提高地基承载力、压缩模量，消除湿陷性、膨胀性，防治振动液化。,有效加固深度大，多层可达,24,54m,；,施工机具简单；,节省材料；,节省工程造价；,施工快捷。,67,2,、强夯技术的最新发展动态,（,1,）大能量强夯技术,（,2,）饱和软土复合地基的强夯技术,挤密碎石桩加强夯,砂桩加强夯,真空,/,堆载预压加强夯,68,69,一、,强夯技术的发展概括与研究动态,二、强夯法加固地基的原理,三、强夯法的设计计算,四、强夯法加固地基的试验与监测,五、工程实例,70,二、强夯法加固地基的原理与应用,强夯法是利用强大的夯击能给地基一冲击力，并在地基中产生冲击波，在冲击力作用下，夯锤对上部土体进行冲切，土体结构破坏，形成夯坑，并对周围土进行动力挤压。,目前，强夯法加固地基有三种不同的加固机理：,动力密实、动力固结和动力置换,，它取决于地基土的类别和强夯施工工艺。,71,二、强夯法加固地基的原理与应用,动力密实,采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密实的机理，即用冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。非饱和土的夯实过程，就是土中的气相,(,空气,),被挤出的过程，其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。,72,二、强夯法加固地基的原理与应用,动力固结,用强夯法处理细颗粒饱和土时，则是借助于动力固结的理论，即巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波，破坏了土体原有的结构，使土体局部发生液化并产生许多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固结。由于软土的触变性，强度得到提高。,73,Vibration resource,Rayleigh wave,Shear wave,Shear window,Compression wave,Horizontal branch,Vertical branch,加固机理,74,第五章 排水固结法,5.1,概述,5.2,加固原理,5.3,排水固结法的设计与计算,5.4,施工工艺,5.5,加固效果检验,5.6,工程实例,75,5.1,概述,排水加固法堆载预压,降水预压,真空预压,适用于,饱和软粘土,：淤泥及淤泥质土、冲填土、填海（湖）造田。含水量、压缩性高，强度、渗透性低。,排水系统,加压系统,竖向,横向,联合预压,76,排水固结法,(1),堆载预压法,(2),砂井法,(,包括袋装砂井、塑料排水带等,),(3),真空预压法,(4),降低地下水位法,(5),电渗排水法,77,（,1,）堆载预压,1,2,分级堆载,竖向排水砂井、塑料排水板,水平排水垫层,堆载过快易失稳,真空预压不会失稳,78,等载预压,超载预压,（,1,）堆载预压,79,堆载预压的加载速率,p,t,80,(2),砂井法,(,包括袋装砂井、塑料排水带等,),袋装砂井施工,视频81,（,3,）真空预压,-u,真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水管道，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空装置进行抽气，使其形成真空，增加地基的有效应力。,82,(3),真空预压法,83,真空预压排水固结法,84,NS,真空预压法对传统真空预压法进行了改进，不需要铺设排水砂垫层，在处理场地上打插塑排水板后，每隔两排塑料排水板布置一条水平管道，并使用连接器将塑料排水板露出部份紧密连接到水平管道上。,NS,真空预压法,85,无疏水砂层真空预压法适用于大面积软土地基加固，如机场跑道、公路、港口、码头以及岸堤填海造陆的水下软土等的地基处理施工，特别是对于吹填土和新近淤泥堆积的超软土有特别好的加固效果，且节省了铺设砂垫层的大量投入，真空度传递效果好，具有施工工期短，经济节约的独特优势。从而使水平向排水板系统和垂直向排水板系统连成一个有机的整体，铺膜后使用抽真空装置进行真空预压施工。,NS,真空预压法,86,87,88,89,90,91,92,(4),降低地下水位法,借助井点抽水降低地下水位，增加土体有效应力而使得土体得到加固的一种地基处理方法。,93,(4),降低地下水位法,与堆载预压法相比，不会破坏土体结构，无需控制加荷速率，可一次降水到预定深度。,缺点：可能会引起邻近建筑物的附加差异沉降，且施工需要专门设备和专人管理和维修。,94,井点降水原理视频,井点降水施工视频,95,排水固结法的主要目的：,减少地基沉降，使地基的沉降在加载预压期间,大部分或基本完成；,通过排水固结，加速地基土抗剪强度的增长，提高地基强度及稳定性；,消除欠固结软土地基中桩的负摩阻力，并可消除竣工后地基的不均匀沉降等。,96,第五章 排水固结法,5.1,概述,5.2,加固原理,5.3,排水固结法的设计与计算,5.4,施工工艺,5.5,加固效果检验,5.6,工程实例,97,5.2,加固原理,土的固结就是孔隙水压消散和有效应力不断增加的过程，这一过程遵循有效应力原理：,98,堆载预压,降水预压,真空预压,加压系统,联合预压,52,加固原理,99,5.2,加固原理（堆载预压法）,原位自重应力,s,建筑物附加应力,z,预加压力,t,=(1.21.5),z,（超载预压法）,t,e,2,z,e,1,e,p,s,加压,100,砂井,排水,普通砂井,袋装砂井,塑料排水板,砂垫层,5.2,加固原理（堆载预压法）,101,复合桩基,桩土应力比：,n=,p,/,s,面积置换率：,m=A,p,/A,复合桩基,散体材料桩复合地基,柔性桩复合地基,刚性桩复合地基,碎石桩、砂桩；搅拌桩、水泥土桩、土桩、灰土桩、,CFG,桩；混凝土桩、树根桩,桩与土共同变形，共同承载；非均质，各向异性,与桩基区别？,102,复合桩基,散体材料桩（砂桩、碎石桩）,柔性桩（土桩、灰土桩、石灰桩、水泥粉煤灰碎石桩,CFG,、水泥搅拌桩、旋喷桩）,刚性桩（混凝土桩、树根桩）,103,散体材料桩,桩身由散体颗粒材料组,成，如砂、碎石、砂石等无,胶凝性材料。,特点：,桩身,c,0,，只有,依靠桩周围土体的围箍作用,才能形成桩体。桩承载力取,决于桩材的内摩擦角和桩周,土对桩身的侧向约束力，而,呈现出与桩长无关的特征。,桩破坏形式主要为鼓胀破坏。,104,柔性桩（半刚性桩）,无须桩周土的围箍即能自立。桩身刚度和强度较小，压缩量较大；单桩沉降以桩身压缩为主，受桩端持力层性状影响不大的复合地基竖向增强体。,特点,:,与散体材料桩依靠桩周土提供的被动土压力维持桩体平衡、承受上部荷载的作用不同，柔性桩同刚性桩一样依靠桩周摩阻力和端阻力把作用在桩体上的荷载传递给地基土。因而，柔性桩复合地基中土的垂直应力的扩散范围较散体材料的大、深度深，加固效果明显。,105,刚性桩,无须桩周土的围箍即能自立。桩身刚度和强度较大，压缩量较小。,特点,:,依靠桩周摩阻力和,端阻力,把作用在桩体上的荷载传递给地基土。深度深，加固效果明显。,106,复合地基面积置换率,桩面积,加固面积,107,p,s,p,s,s,桩土应力比,n,可取,2,4,桩应力,土应力,108,复合地基承载力,109,B,软弱下卧层,复合桩基,复合桩基承载力计算简图,110,加固区,未加固区,复合桩基的抗剪强度指标,111,复合桩基的沉降量验算,总沉降量公式,加固区压缩量,下卧层压缩量（天然土）,加固区（复合土层）压缩模量,112,5.1,概述,5.2,加固原理,5.3,设计与计算,5.4,施工工艺,5.5,效果检验,5.6,工程实例,第五章 碎石（砂）桩法,主要内容,113,5.1,概述,定 义,适用范围,重要概念,114,利用,振动和水冲,加固土体。具体而言，利用振冲器的高频振动和高压水流，,边振动边水冲,将振冲器沉到土中预定深度，经洗孔后加入填料并振密形成桩体。,填料：,碎石、砾石、粗砂、矿渣等。,振冲碎石桩法或,振冲砂桩法。,一、定义,115,116,振冲器,117,振冲挤密法,2,1184),振冲挤密法,1,119,20,世纪,50,年代末、,60,年代初，德国凯勒公司在,Nurembreg,的一项地基工程中用振冲器在粘性土中制造了,2m,深的孔，填入块石，再用振冲器使块石密实，处理后，地基承载力有很大提高。,？来的,-,工程背景,120,1960,年，英国一家地基工程公司，建造一栋六层房屋时，在开挖基槽时意外发现地基中有一层厚,2m,的有机粉土，强度很低，最后采用振冲造孔，回填碎石的方法处理，效果很好。后，这两家公司有意识地把这一方法用于加固软弱粘土地基,振冲法。由于使用的桩身材料为碎石，故称振冲碎石桩法。,我国首次应用的工程在南京，,1977,年。,？来的,-,工程背景,121,由蒸汽（或柴油）打桩机或振动打桩机在松散的砂性土或人工填土上冲击或振动成孔并灌填砂料后形成的桩体。,砂桩置换法、,挤密砂桩法,一、定义,122,123,124,125,适用砂土、粉土、粉质黏土、素填土、杂填土,不适用于淤泥和淤泥质土？,在制桩过程中，填料在振冲器的水平向振动力作用下挤向孔壁的软土中，从而桩体直径扩大。当这一挤入力与土的约束力平衡时，桩径不再扩大。当强度越低，即约束力越小，形成的桩体越粗。若原土的强度过低，以致土的约束力始终不能平衡挤入力，则始终不能形成桩体，振冲法则不适用。,二、适用范围振冲,碎石（砂）桩,126,主要适用于：,松散砂土、粉土、素填土和杂填土地基。,与预压法联合使用，可用于软弱粘性土地基。,二、适用范围,挤密砂（碎石）桩,127,1,、功能区别,桩本身是承受荷载的而砂井本身增加的地基承载力一般不计，仅用来排水固结土基。,砂桩与砂井的区别,128,2,、施工区别,砂桩直径较大，成孔后直接灌砂振动密实，成桩后就能发挥承载作用。,砂井直径较小（,70,左右），所以成孔后，要用编制袋等盛砂入孔。之后一般要堆载预压，砂井就起排水管的作用，不需振实，能保持自然状态就可,。,砂桩与砂井的区别,129,3,、作用机理不同,砂桩,挤密作用，复合桩基,砂井,排水作用，竖向排水通道,4,、直径、间距不同,砂桩比砂井直径大，间距小。,砂桩与砂井的区别,130,松散砂土地基中原理,软弱粘性土中原理,加固原理,5.2,加固原理,-,挤密法,131,1,、挤密作用,横向挤压力。,2,、振密作用,振动使结构破坏，颗粒重新排列,3,、抗液化作用,挤密或振动，提高强度；,良好排水通道，加速,u,消散；,多次预振，提高抗液化能力。,一、在砂土地基中加固原理,132,1,、置换作用,砂料替代软粘土。,2,、排水固结作用,砂桩体的排水通道作用，加快地基固结。,二、在粘性土地基中加固原理,133,加固范围、加固深度,桩位布置,桩直径、桩间距,设计参数,5.3,设计与计算,振冲法,134,一、加固范围、加固深度,加固面积,建筑物的重要性和场地。,多层建筑和高层，宜基础外缘扩大,1,2,排桩。,当要求消除地基液化，宜基础外缘扩大宽度,可液化土层的一半。,135,一、加固范围、加固深度,加固深度,软弱层厚度,10m,，不穿透，宜短而密，深度,按建筑物地基变形允许值确定。,136,S,梅花形布置（等边、等腰三角形）,行列式布置（正方形、矩形）,大面积满堂处理,等边三角形,单独基础或条形基础,等腰，矩形或方形。,二、桩位布置,137,S,30kw,振冲器桩直径,0.7m,1.0m,三、桩直径、桩间距,138,S,30kw,振冲器桩间距,1.3m,2.0m,55kw,振冲器桩间距,1.4m,2.5m,75kw,振冲器桩间距,1.5m,3.0m,三、桩直径、桩间距,139桩位布置、桩距,灌砂量、桩长、砂料,处理范围,设计参数,5.3,设计与计算,挤密法,140,S,等边三角形布置（砂性土地基）,正方形布置,直径,300-600mm,。,一、桩位布置,141,S,1,、粘性土地基,正三角形布置,桩间距,正方形布置,A,e,1,根砂桩承担的处理面积。,A,p,桩截面积。,m,面积置换率。（,0.100.30,）,142,2,、砂土和粉土地基,正三角形布置,正方形布置,e,1,处理后要求的孔隙比。,d,桩直径；,h,竖向变形。,D,r1,处理后要求达到的相对密度（,0.700.85,）,143,1,、桩长：厚度小时，贯穿；大时，按沉降控制。,2,、砂料：采用含泥量小于,5,的中、粗砂。,3,、灌砂量（质量控制的另一个指标）：,单位加固土体所需的填料量,V,二、桩长、砂料、灌砂量,144,条形基础，大于基础宽度,1.5,2.0,倍；,整片基础，每边放宽大于,1,3,排桩；,防治液化，每边放宽大于加固深度的一半，,并不能小于,5m,。,三、处理范围,145,复合地基承载力计算,复合地基沉降量计算,抗滑稳定性分析,计算内容,设计与计算,146,桩土应力比,n,可取,2,4,桩应力,土应力,一、复合地基承载力,147,B,软弱下卧层,复合桩基,复合桩基承载力计算简图,148,2025/8/30 周六,149,二、复合桩基的沉降量验算,总沉降量公式,加固区压缩量下卧层压缩量（天然土）,加固区（复合土层）压缩模量,150,加固区,未加固区,复合桩基的抗剪强度指标,151,5.4,施工工艺,152,5.4,施,工,工,艺,153,154,155,利用成孔过程中的横向挤压作用，将桩孔内土挤向周围，使桩间土挤密，然后将素土或灰土分层填入桩孔内，并分层夯填密实至设计标高。夯填密实的土挤密桩或灰土挤密桩，与挤密的桩间土形成复合地基。,土挤密桩,灰土挤密桩,一、定义,156,适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土地基。处理深度宜为,5,15m,。当以消除地基的湿陷性为主要目的时，宜选用土挤密桩法；当以提高地基的承载力为主要目的时，宜选用灰土挤密桩法。二、适用范围,157,经验表明：当土的,含水量大于,23,及,饱和度大于,0.65,时，不仅桩间土挤密效果差，桩孔也因缩径而难以成形，往往无法夯填成桩，,不宜选用,土桩或灰土挤密桩法。,二、适用范围,158,侧向挤密作用,灰土桩挤密地基,加固原理,6.2,加固原理,土桩挤密地基,159,桩管沉入土中，桩孔内的土被强制侧向挤出，,桩周一定范围内的土被压缩，扰动和重塑。,一、侧向挤密作用,160,1,、夯填的土桩加固,2,、桩间土体的挤密加固。,二、土桩挤密地基,161,1,、灰土的硬化原理（石灰与土掺和，发生系列,物理化学反应，产生离子交换、凝硬反应、,石灰的碳化与结晶等。）,2,、灰土的力学性质,灰土的强度较高、水稳性好，变形模量较大。,3,、灰土桩的挤密作用,分担荷载（灰土桩具有一定的胶凝强度）,桩对土的侧向约束作用（灰土桩具有一定刚度）,提高地基的承载力和变形模量（灰土桩复合地基,承载力为天然地基的,1.5,2.5,倍，比土桩提高,约,40,，变形模量也比天然地基的大为增加）。,三、灰土桩挤密地基,162,7.1,概述,7.2,加固原理,7.3,设计与计算,7.4,施工工艺,7.5,效果检验,7.6,工程实例,第七章 水泥粉煤灰碎石桩,CFG,桩,主要内容,163,7.1,概述,定 义,适用范围,重要概念,164,在碎石桩基础上加入适量石灰、粉煤灰和水泥，加水拌和制成的一种具有一定粘结强度的桩，与周围地基土体形成复合地基。,CFG,水泥粉煤灰碎石桩,一、定义,165,碎石粗骨料 石屑中等粒径骨料，使得级配良好；粉煤灰细骨料和低标号水泥作用，提高桩体后期强度。水泥提高强度。,一、定义,166,按照施工工艺不同，分为挤土和非挤土两类,振动沉管法施工挤土法,螺旋钻施工非挤土法,一、定义,167,CFG,桩和桩间土一起，通过褥垫层形成,CFG,桩复合地基。,褥垫层是,CFG,桩和桩间土形成复合地基的必要条件，是不可缺少的一部分。,一、定义,168,一、保证桩与土共同承担荷载,二、调整桩与土垂直和水平荷载的分担作用,（调整均化作用）,三、减少基础底面的应力集中,褥垫层作用,169,保证桩与土共同承担荷载,褥垫层作用,170,保证桩与土共同承担荷载,褥垫层作用,171,保证桩与土共同承担荷载,褥垫层作用,172,调整桩与土垂直和水平荷载的分担作用,褥垫层作用,173,调整桩与土垂直和水平荷载的分担作用,褥垫层作用,174,减少基础底面的应力集中,H,0,时，桩对基础的应力集中很显著，和桩基础一样，需要考虑桩对桩基的冲切破坏；,H,大到一定程度后，基底反力即为天然地基的反力分布。,褥垫层作用,175,CFG,桩主要适用于：,粘性土、淤泥、淤泥质土、粉土、砂性土、杂填土、湿陷性黄土。,二、适用范围,176,桩体的置换作用,挤密作用,加固原理,7.2,加固原理,褥垫层的调整均化作用,177,桩中的水泥经水解和水化反应以及与粉煤灰,的凝硬反应，生成了不溶于水的稳定结晶化合物，,使桩具有更高的桩体模量和强度。,桩体的置换作用,178,保证桩与土共同承担荷载,调整桩与土垂直和水平荷载的分担作用,减少基础底面的应力集中,褥垫层的调整均化作用,179,非挤土法施工时，施工对土体的振动或挤密,提高了强度。,挤密作用,180,平面布置、桩径、桩距,桩长、桩体强度,褥垫层厚度及材料,设计参数,7.3,设计与计算,181,S,等边三角形或方形布置，,面积置换率,m,不宜超过,10,（充分发挥桩间土作用）,直径,350,600mm,桩距,（,3,6,）,d,平面布置、桩径、桩距182,通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和水泥、石灰等固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间产生一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地基。,深层搅拌法,加固软粘土地基,一、定义,183,最适宜于加固各种成因的,饱和软粘土,。使用深层搅拌法加固的土质有新吹填的超软土、沼泽地带的泥炭土、粘土、粉质黏土、沉积的粉土和淤泥质土等。,加固深度通常超过,5m,，最大的加固深度可达,60m,。,二、适用范围,184,水泥的水解和水化反应,碳酸化作用,加固原理,10.2,加固原理,粘土颗粒与水泥水化物作用,185,水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物,（硅酸三钙、硅酸二钙、铅酸三钙、铁铝酸四钙,、硫酸钙）等很快与软土中的水发生水解和水化,反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙等化合物，这,些化合物能迅速溶于水，使水泥颗粒表面重新暴,露，再与水发生反应，这样周围的水溶液就逐渐,达到饱和。不再溶解的新生成物就只能以胶体析,出，悬浮于溶液中，形成胶体，形成水泥石骨架。,水泥的水解和水化反应,186,当水泥的各种水化物生成后，有的自身继续硬化，,形成水泥石骨架，有的则与其周围具有一定活性,的粘土颗粒发生反应。,粘土颗粒与水泥水化物的作用,187,水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和,空气中的二氧化碳，发生碳酸化反应，生成,不溶于水的碳酸钙，从而增强水泥土强度碳酸化作用,188,软土的分布及其软土指标,室内配比试验,设计参数的确定,设计过程,10.3,设计过程与设计计算,189,为什么要作？,试验内容,测试指标,室内,配比试验,10.3,设计过程与设计计算,190,了解加固软土的可能性；,为水泥土搅拌法的设计计算和施工工艺提供,可靠的指标。,水泥掺入比、水灰比、最佳外掺剂、龄期,室内配合比的目的,191,水泥掺入比,最佳外掺剂提高水泥强度，改善其性能,木质素璜酸钙、石膏、粉煤灰等。,192,水泥土物理性质指标重度、密度,水泥土力学性质指标,无侧限抗压强度,抗拉强度,抗剪强度,变形模量,压缩系数和压缩模量,测试指标,193,固化剂选择,品种、外掺剂,平面布置、桩径,桩长、水泥掺入比、根数,设计参数,柱状形式,10.3,设计过程与设计计算,194,S,在基础平面范围内布置,桩径,450,、,500,、,600mm,一、桩径,195,1,、当土质条件、施工因素限制加固深度,L,根据桩长单桩承载力,R,a,和水泥土抗压强度,q,u,参照室内配合比试验选择所需的水泥掺入比。,二、桩长、水泥掺入比,196,2,、当搅拌加固的深度不受限制时，可根据室内配合比试验资料选定水泥掺入比,再确定桩身强度,根据桩身强度计算单桩承载力特征值,计算桩身长度。,197,3,、直接根据上部结构对地基的要求，选定单桩承载力特征值,计算桩身长度、强度,选择水泥掺入比,198,根据设计要求的地基复合地基承载力特征值,R,sp,和前面求得的单桩承载力特征值,P,a,n,三、桩的根数,199,S,根据求得的总桩数,n,进行平面布置。,可正方形、等边三角形布置。,桩的平面布置要以桩距最大,（以利充分发挥桩侧摩阻力）,和便于施工为原则。,四、桩平面布置,200,第十章 土的加筋技术,10.1,概述,10.2,土工合成材料,10.3,加筋土挡墙,10.4,锚杆与土钉支护,10.5,其他加筋处理,201,10.1,概述,土的加筋,是指在土体中设置加筋材料，形成可以承受抗压、抗拉、抗剪、抗弯的复合土体，以提高地基承载力、减少沉降和增加地基稳定性，常称为,“,加筋土法,”,