地基处理.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,2014/7/23,#,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,2014/7/23,#,1,地基处理,内容,简介,第一章、地基简介,第二章、换填垫层处理,第三章、,强夯和强夯置换施工工法,第四章、柱锤冲扩桩复合地基,第五章、预压法处理地基,第六章、旋喷桩复合地基,第七章、水泥搅拌法,第八章、,CFG,复合地基,第九章、复合地基,第十章、石灰桩法,第十一章、灰土挤密桩法和土挤密桩法,第十二章、注浆加固,第一章、地基简介,（一,）、地基的概念,地基,【subsoil】,指的是直接承受构造物荷载影响的地层。基础下面承受建筑物全部荷载的土体或岩体称为地基。地基不属于建筑的组成部分，但它对保证建筑物的坚固耐久具有非常重要的作用。是地球的一部分。,（二）、地基处理的目的,地基处理的目的就是采取切实有效的,地基处理方法,改善地基土的工程性质,使其满足工程建设的要求。,（三）、,从,现场施工的角度来讲地基，地基可分为天然地基、人工地基。,1,、天然地基：是不需要人加固的天然土层，其节约工程造价。,2,、人工地基：经过人工处理或改良的地基。当土层的地质状况较好，承载力较强时可以采用天然地基；而在地质状况不佳的条件下，如坡地、沙地或淤泥地质，或虽然土层质地较好，但上部荷载过大时，为使地基具有足够的承载能力，则要采用人工加固地基，即人工地基。,（四）、,地基,的处理方法根据实际情况主要分为以下几种：,一、换填法：当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时，常采用换土垫层来处理软弱地基。即将基础下一定范围内的土层挖去，然后回填以强度较大的砂、碎石或灰土等，并夯实至密实。,二、预压法：预压法是一种有效的软土地基处理方法。该方法的实质是，在建筑物或构筑物建造前，先在拟建场地上施加或分级施加与其相当的荷载，使土体中孔隙水排出，孔隙体积变小，土体密实，提高地基承载力和稳定性。堆载预压法处理深度一般达,10m,左右，真空预压法处理深度可达,15m,左右。三、强夯法：强夯法是法国,L,梅纳（,Menard,）,1969,年首创的一种地基加固方法，即用几十吨重锤从高处落下，反复多次夯击地面，对地基进行强力夯实。实践证明，经夯击后的地基承载力可提高,2,5,倍，压缩性可降低,200,500%,，影响深度在,10m,以上。,四、振冲法：振冲法是振动水冲击法的简称，按不同土类可分为振冲置换法和振冲密实法两类。振冲法在粘性土中主要起振冲置换作用，置换后填料形成的桩体与土组成复合地基；在砂土中主要起振动挤密和振动液化作用。振冲法的处理深度可达,10m,左右。,五、深层搅拌法：深层搅拌法系利用水泥或其它固化剂通过特制的搅拌机械，在地基中将水泥和土体强制拌和使软弱土硬结成整体，形成具有水稳性和足够强度的水泥土桩或地下连续墙，处理深度可达,8,12m,。施工过程：定位沉入到底部喷浆搅拌（上升）重复搅拌（下沉）重复搅拌（上升）完毕,六、砂石桩法：振动沉管砂石桩是振动沉管砂桩和振动沉管碎石桩的简称。振动沉管砂石桩就是在振动机的振动作用下，把套管打入规定的设计深度，夯管入土后，挤密了套管周围土体，然后投入砂石，再排砂石于土中，振动密实成桩，多次循环后就成为砂石桩。也可采用锤击沉管方法。桩与桩间土形成复合地基，从而提高地基的承载力和防止砂土振动液化，也可用于增大软弱粘性土的整体稳定性。其处理深度达,10m,左右。,七、土或灰土挤密桩法：土桩及灰土桩是利用沉管、冲击或爆扩等方法在地基中挤土成孔，然后向孔内夯填素土或灰土成桩。成孔时，桩孔部位的土被侧向挤出，从而使桩周土得以加密。土桩及灰土桩挤密地基，是由土桩或灰土桩与桩间挤密土共同组成复合地基。土桩及灰土桩法的特点是：就地取材，以土治土，原位处理、深层加密和费用较低。,第二章、换填垫层,处理,3.1,换填垫层法,3.1.1,基本概念,当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时，常采用换填土垫层来处理软弱地基。即将基础下一定范围内的土层挖去，然后回填以强度较大的砂、砂石或灰土等，并分层夯实至设计要求的密实程度，作为地基的持力层。换填法适于浅层地基处理，处理深度可达,2,3,米。在饱和软土上换填砂垫层时，砂垫层具有提高地基承载力，减小沉降量，防止冻胀和加速软土排水固结的作用。,工程实践表明，在合适的条件下，采用换填垫层法能有效地解决中小型工程的地基处理问题。本法的优点是：可就地取材，施工方便，不需特殊的机械设备，既能缩短工期，又能降低造价，因此，得到较为普遍的应用。,3.1.2,适用范围,换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层软弱地基及不均匀地基的处理。但在用于消除黄土湿陷性时，尚应符合国家现行标准湿陷性黄土地区建筑规范中的有关规定。在采用大面积填土作为建筑地基时，应符合国家标准建筑地基基础设计规范,(GB50007),的有关规定。,换填时应根据建筑体型、结构特点、荷载性质和地质条件，并结合施工机械设备与当地材料来源等综合分析，进行换填垫层的设计，选择换填材料和夯压施工方法。,3.1.3,加固机理,(1)置换作用。将基底以下软弱土全部或部分挖出，换填为较密实材料，可提高地基承载力，增强地基稳定。(2)应力扩散作用。基础底面下一定厚度垫层的应力扩散作用，可减小垫层下天然土层所受的压力和附加压力，从而减小基础沉降量，并使下卧层满足承载力的要求。(3)加速固结作用。用透水性大的材料作垫层时，软土中的水分可部分通过它排除，在建筑物施工过程中，可加速软土的固结，减小建筑物建成后的工后沉降。(4)防止冻胀。由于垫层材料是不冻胀材料，采用换土垫层对基础地面以下可冻胀土层全部或部分置换后，可防止土的冻胀作用。(5)均匀地基反力与沉降作用。对石芽出露的山区地基，将石芽间软弱土层挖出，换填压缩性低的土料，并在石芽以上也设置垫层；或对于建筑物范围内局部存在松填土、暗沟、暗塘、古井、古墓或拆除旧基础后的坑穴，可进行局部换填，保证基础底面范围内土层压缩性和反力趋于均匀。,因此，换填的目的就是：提高承载力，增加地基强度；减少基础沉降；垫层采用透水材料可加速地基的排水固结,。,第三章、,强夯和强夯置换,强,夯,法,1,、,强力夯实法（简称强夯法）是用起重机械将夯锤（,8,30,吨）提至一定高度（,6,30m,），自由落下给地基土以强大能量的夯击（势能作用力原理）迫使土颗粘重新排列、排除孔隙中的气和水，从而提高地基土强度，降低其压缩性的一种地基加固方法，其特点：适用于加固碎石土、砂土、黄土、高填土及杂填土和低饱和度的粉土与粘性土等地基，强夯置换法可用于高饱和度的粉土与软塑,流塑状态的粘性土地基，并对变形要求不严格的工程，夯后地基压缩性可降低,2,10,倍，承载力可提高,2,5,倍，造价比桩基础均低,24%,50%,倍，同时工艺简单，使用范围广、效果好、速度快、材料和费用省，为一种经济简便而有效的地基加固方法。,2,、,工艺流程：场地勘察施工准备,试夯确定试夯参数及方案,放出主夯夯击点线,施夯（主夯,次夯,满夯）,检测；,3施工场地勘察施工准备：开工前要对施工现场进行调查，对施工场地不平地段进行推平、碾压，必须时要铺垫一层（,0.5m2.0m,）砂石垫层，确保机械行驶方便，邻近周围建筑物及构筑物小于,15m,处要设置防震沟（沟深要超过建筑物基础深）等防震、隔震措施。在施工现场强夯影响范围以外处加设排水沟、沟深不小于,2m,，保证孔隙水压力的充分消散、畅通,。,一、强夯加固机理,强夯法虽然在工程中得到广泛应用，但由于其加固机理比较复杂，至今还没有一套成熟的理论和设计计算方法。根据工程实际实践和试验研究成果，对不同的土质条件和施工工艺，其加固机理有所不同。目前，强夯法加固机理概括起来有三个方面，即动力固结、动力夯实和动力置换。,（一）、动力固结,Menard根据饱和土经强夯后瞬时沉降数十厘米这一事实，对传统的固结理论提出不同看法，认为饱和土是可压缩的，并提出了一个新的动力固结模型,。,动力固结理论可概括为以下几方面：,（1）、饱和土的压缩性,传统的固结理论以孔隙水的排出是饱和细颗粒土出现沉降的前提为条件。但在进行强夯施工时，在瞬时荷载作用下，孔隙水不能迅速排出，显然这就无法解释强夯时立即发生沉降这一现象。,Menard以为，由于土中有机物的分解，第四纪土中大多数都含有微气泡形式出现的气体，其含气量大约在1%4%，强夯时，气体压缩，孔隙水压力增大，随后气体有所膨胀，孔隙水排出，液相、气相体积减少，即饱和土具有可压缩性。根据试验，每夯击一遍，气体体积可减少40%。,强夯时，含气孔隙水不能消散而具有滞后现象，气相体积不能立即膨胀，这一现象由动力固结模型中活塞与筒体间存在摩擦来模拟。,（2）、局部液化,强夯时，土体被压缩，夯击能越大，沉降越大，孔隙水压力也不断增加，当孔隙水压力达到上覆土压力时，土体产生液化，这时土中吸着水变为自由水，土的强度下降到,最小值，,即土体的压缩模量是可变的，在,动固结,模型中以可变弹簧刚度来模拟。,（3）、渗透性变化,在强夯的冲击能量作用下，当土中的超孔隙水压力大于土颗粒间的侧向压力时，土颗粒间会出现裂隙并形成树枝状排水通路，使土的渗透性变好，孔隙水能顺利排出,。,（4）、触变恢复,土体在夯击能量作用下，结构被破坏，当出现液化时，抗剪强度几乎为零，但随着时间的推移，土的结构逐渐增长，这一过程称为触变恢复，也称为时效。,（二）、动力夯实,强夯加固多孔隙颗粒、非饱和土是基于动力夯实的机理。夯锤夯击地面的冲击能量是以振动波的形式在地基中传播，其中对地基加固起作用的主要是纵波和横波。纵波使土体受拉、压作用，使孔隙水压力增加，导致土骨架解体；横波使解体的土颗粒处于更密实的状态。因此，土体在冲击能量作用下，被挤密压实，强度提高，压缩性降低。,根据工程实践，非饱和土夯击一遍后，夯坑可达0.61.0m深，坑底形成一层厚度为夯坑直径1.01.5倍的硬壳层，承载力可提高23倍三）、动力置换,动力置换是指在冲击能量作用下，强行将砂、碎石等挤填到饱和软土层中，置换饱和软土，形成密实的砂、石层或桩柱。,目前，动力置换有3种形式：,（1）动力置换砂柱：当地基表层为适当厚度的砂覆盖层，其下卧层为高压缩性淤泥质软土时，采用较低的夯击能将表层砂夯挤入软土层中，形成一根根砂柱。,（2）动力置换碎石桩：先在软土表面堆铺一层碎石料，利用夯锤夯击成孔，向夯坑中填料后再夯击，直至夯实成桩。,（3）动力置换挤淤：在厚度不是很大的淤泥质软土层上抛填石块，利用抛石自重和夯锤冲击力使块石沉到持力硬土层，将大部分淤泥挤走，少量留在石缝中，利用块石之间的相互接触，提高地基的承载能力。,（,四,两遍夯击之间的时间间隔,两遍夯击之间应有一定的时间间隔，间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。当缺少实测资料时，可根据地基土的渗透性确定，对于渗透性较差的粘性土地基，间隔时间不应少于,3 4,周；对于渗透性好的地基可连续夯击。,（五）,、夯击点位置,夯击点位置可根据基底平面形状，采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯击点间距可取夯锤直径的,2.5 3.5,倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。,以后各遍夯击点间距可适当减小。对处理深度较深或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。,（六）、强夯处理,范围,强,夯处理范围应大于建筑物基础范围，每边超出基础外缘的宽度宜为基底下设计处理深度的,1/2,至,2/3,，并不宜小于,3m,。,（七）、现场试夯,根据,初步确定的强夯参数，提出强夯试验方案，进行现场试夯。应根据不同土质条件待试夯结束一至数周后，对试夯场地进行检测，并与夯前测试数据进行对比，检验强夯效果，确定工程采用的各项强夯参数。,（八）,、强夯地基承载力特征值,强夯地基承载力特征值应通过现场载荷试验确定，初步设计时也可根据夯后原位测试和土工试验指标按现行国家标准 建筑地基基础设计规范GB50007有关规定确定。,（九）,、强夯变形计算,强夯地基变形计算应符合现行国家标准 建筑地基基础设计规范GB50007有关规定。夯后有效加固深度内土层的压缩模量应通过原位测试或土工试验确定。,第四章、柱,锤冲扩桩（,DDC,）,施工,1,基本概念,柱,锤冲扩法是采用直径,300,500mm,、长度,2,6m,、质量,1,8t,的柱状锤,(,简称柱锤,),，通过自行杆式起重机或其他专用设备，将柱锤提升至距地面一定高度后下落，在地基土中冲击成孔，并重复冲击至设计深度，在孔内分层填料、分层夯实形成桩体，同时对桩间土进行挤密，并在桩顶部设置,200,300mm,厚砂石褥垫层，形成复合地基。柱锤冲扩法的加固机理主要有：成孔及成桩过程中对原土的动力挤密作用；对原土的动力固结作用；冲扩桩充填置换作用,(,包括桩身及挤入桩间土的骨料,),；生石灰的水化和胶凝作用,(,化学置换,),。,2,适用范围,柱,锤冲扩桩法地基处理方式适用于处理杂填土、粉土、黏性土、素填土和黄土等地基，对地下水位以下饱和松软土层。限于设备条件，处理深度不宜大于,6m,，复合地基承载力特征值一般不超过,160kPa,。,3,作业准备,3.1,技术准备,编制实施性施工组织设计，内容包括桩孔位施工顺序，施工工艺设计与主要技术措施，安全质量保证措施，劳动、物流组织和材料保障等。,施工范围内的所有地上、地下障碍物已经拆除或拆迁，对不能拆除的已采取防护措施。查清有无地下管线埋设，高空电线有无影响。,测量放线，定出控制轴线、施工场地边线，桩位放线一般可在地面上洒白灰线，或在桩位处用短钢钎击深,200mm,，然后灌入白灰，以保证桩位准确。在不受施工影响的处所，设置若干个水准基点。核查地质资料，结合设计参数，选择合适的施工机械和施工方法。,技术要求,处理范围应大于基底面积。对一般地基，在基础外缘应扩大,1,2,排桩，并不应小于及底下处理土层厚度的,1,2,。对可液化地基，处理范围可按上述要求适当加宽。成孔和填料夯实的施工顺序，宜间隔进行。因为柱锤冲扩桩法夯击能量较大，易发生地面隆起，造成表层桩和桩间土出现松动，从而降低处理效果。基槽开挖后，应进行晾槽拍底或碾压，随后铺设垫层并压实，避免处理好的路基闲置时间过长，基底泡水影响处理质量。基础底面以上应预留,0.51.0m,厚的土层，待施工结束后将表层挤松的土挖除，或分层夯压夯实后，立进下道工序施工。雨季或冬季施工，应采取防雨，防冻措施，防止水泥料受雨水淋湿或冻结。,5,施工工艺及操作要点,5.1,工艺流程 柱锤冲扩桩施工主要有两道工序：桩锤中孔，孔内填料、成桩。详见图,1“,柱锤冲扩桩施工工艺流程图”。,5.2,操作要点 柱锤冲孔：根据土质及地下水情况可分别采用下述四种成孔方式：清理平整场地 布 置 桩 位 柱锤冲孔 冲孔检测 孔内填料 柱锤分层冲夯 成桩检测 施工机具移位 施工机具就位 填料拌和 初步确定施工参数,冲击成孔：常规的成孔方式，将柱锤提升一定高度，自动脱钩下落冲击土层，如此反复冲击至设计成孔深度时，可在孔内填少量粗骨料继续冲击，直到孔底被夯密实。填料冲击成孔。成孔时出现缩颈或坍孔时，可分次填入碎砖和生石灰块，边冲击边将填料挤入孔壁及孔底，当孔底接近设计成孔深度时，夯入部分碎砖形成扩大端。复打成孔：当塌孔严重难以成孔时，可提锤反复冲击至设计孔深，然后分次填入碎砖和生石灰块，待孔内生石灰吸水膨胀、桩间土性质有所改善后，再进行二次冲击复打成孔。当采用上述方法仍难以成孔时，也可以采用套管成孔，即用柱锤边冲孔边将套管压入土中，直至桩底设计标高。第二次冲孔可在原桩位，也可在桩间进行。套管成孔：用柱锤边冲孔边将套管压入土中，直至桩底设计标高。孔内填料、成桩：用标准料斗或运料车将拌和好的填料分层填入桩孔夯实。当采用套管成孔时，边分层填料夯实，边将套管拔出。锤的质量、锤长、落距、分层填料量、分层夯实度、夯击次数、总填料量等应根据试验或按当地经验确定。每个桩孔应夯填至桩顶设计标高以上至少,0.5m,，其上部桩孔宜用原槽土夯封。施工中应做好记录，并对发现的问题及时进行处理。数，选择合适的施工机械和施工方法。,柱锤冲扩桩施工工艺流程图,第五章、预压法,处理地基,一、砂井堆载预压法,（,一）砂井堆载预压的设计与施工应解决的主要问题预压荷载的大小、分布及加荷速率和预压时间。预压荷载的大小根据设计要求确定，一般宜接近设计荷载，必要时可超出设计荷载,10,20,，有时，直接利用填土自重使地基固结，因设置了砂井，从而达到加速地基固结的目的。预压荷载的分布应与地基设计荷载的分布大致相同。在施加预压荷载的过程中，任何时刻作用于地基上的荷载不得超过地基的极限荷载，以免地基失稳破坏。如需施加较大荷载时，应采取分级加荷，并控制加荷速率，使之与地基的强度增长相适应，待地基在前一级荷载作用下达到一定的固结度后再施加下一级荷载。特别是在加荷后期，更须严格控制加荷速率。加荷速率可通过理论计算来确定，但是一般情况下，通过现场原位测试来控制。现场原位测试工作项目有：地面沉降速率、边桩水平位移和地基中孔隙压力的量测等。根据工程实践经验，提出如下几项控制要求：在排水砂垫层上埋设地基竖向沉降观测点，对竖井地基要求堆载中心地表沉降每天不超过,15mm,，对天然地基，最大沉降每天不应超过,l0mm.,在离预压土体边缘约,lm,处，打一排边桩（即短木桩），长,1.5,2.0m,，打入土中,1m,，边桩的水平位移，每天应不超过,5mm,，当堆载接近极限荷载时，边桩位移量将迅速增大。在地基中不同深度处，埋设孔隙水压力计，应控制地基中孔隙水压力不超过预压荷载所产生应力的,50,60,。,二、真空预压法,真空预压法是先在需加固的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，四周密封好与大气隔绝，在砂垫层内埋设渗水管道，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，从而使土体固结。图,2-1,是典型真空预压施工断面图。,真空预压法适于饱和均质粘性土及含薄层砂夹层的粘性土，特别适于新吹填土、超软地基的加固，但不适用于在加固范围内有足够的水源补给的透水土层，以及无法堆载的倾斜地面和施工场地狭窄等场合。,第六章、,旋,喷桩施工,1,目的,明确地基处理旋喷桩作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导及规范旋喷桩作业施工。,2,适用范围,适用于成都高新区南延线跨府河桥梁工程项目部,P2,承台基坑支护旋喷桩施工。,3,施工流程,旋喷桩施工工艺流程如右图所示：,旋喷桩,施工工艺流程图,第七,章、,水,泥土搅拌桩施工,水,泥土搅拌桩施工工艺（详见水泥土搅拌桩施工工艺图）流程如下：,测量,放线,桩,机就位、对中,报,验桩位,制备,水泥浆,搅拌,喷浆下沉,喷浆,、搅拌、提升,重复,搅拌下沉,重复,搅拌上升,成,桩结束位移,地基,处理效果检测,施工方法及技术措施,a,、施工准备,（,1,）水泥进场时必须有质量合格证书，出厂试验报告；在使用前按规范要求取样，检测结果合格报监理签字认可后方可使用。,（,2,）依据工程地质勘察资料和室内配合比试验，结合设计要求，选择最佳水泥掺入比，水灰比,0.5,确定搅拌工艺参数。,（,3,）依据设计图纸，做好现场平面布置，安排好打桩施工流水。布置水泥浆制备系统和泵送系统。,（,4,）清理施工现场的地下、地面及空中障碍，以利安全施工。,（,5,）水泥现场堆放应注意防水防潮。,（,6,）按设计要求，进行现场测量放线，定出桩位，并打入小木桩。,水泥土搅拌桩施工工艺图,1,、定义,:,水泥粉煤灰碎石桩复合地基是由水泥、粉煤灰、碎石、砂加水拌合形成的高粘结强度桩。（简称,CFG,桩），通过在基底和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层以保护层以保证桩、土共同承担荷载，使桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。,2,、,CFG,桩复合地基技术指标,CFG,桩在工程中常用的施工工艺包括长螺旋钻孔灌注桩、管内泵压混合料成桩、振动沉管灌注桩。根据现场情况，本项目采用长螺旋灌注桩。施工现场,CFG,桩复合地基主要技术指标：桩径：400mm,桩间距：,1200mm,（电梯间）剩余主楼,1500mm,桩长：,16.5m,级配沙石粒径：,10-30mm,厚度：,300mm,压实系数：,0.95,单桩承载力：,740KN/M3,复合地基承载力：,445Kpa,3,、适用范围：适用于处理粘性土、粉土、沙土和自重固结的素填土等地基，对淤泥质土应根据当地强 制性标准或通过现场试验确定其适用性。就地基而言，既可用于条基、独基、筏基，采取适当的技术处理措施后亦可用于刚度较软弱的基础及柔性基础。,第八章、CFG桩基,4,、,施工工艺:,CFG桩：,施工准备,定位放线启动桩机对准桩位桩机调平、钻杆调直关闭钻头阀门启动锤头钻进到设计桩底标高、同时进行混合料的搅拌开动混凝土输送泵灌料、同时启动卷扬机提升钻杆直至施工设计桩顶标高成桩完毕停机移位至下一桩位。,钻机调平、长螺旋杆调直,钻孔对位,开工,钻 进,钻深,是,基底标高,混合料搅拌,边提钻杆边灌砼,砼运料、泵送,停灌桩顶标高,成 桩,移机下一桩位,CFG,桩,工艺流程,图：,施工准备,桩位放点,9.1,概述,一、复合地基的定义,当天然地基不能满足建筑物对地基的要求时，需要进行地基处理，形成人工地基，以保证建筑的安全与正常使用。,经过处理形成的人工地基通常有三种类型：均质地基、复合地基和桩基。,1.,均质地基：,（,1,）天然地基在地基处理过程中加固区土体性质得到全面改良,；,（2,）加固区土体的物理力学性质基本上是相同的。,如均质的天然地基采用排水固结法形成的人工地基在排水固结过程中，加固区范围内地基土体中孔隙比减少，抗剪强度提高，压缩性减少，加固区内土体性质比较均匀，则这种人工地基可视为均质地基。均质人工地基承载力和变形计算方法基本上与均质地基的计算方法相同。,第九章、复合地基,双层地基：,天然地基经过地基处理形成的均质加固区的厚度与荷载作用面积或者与其相应持力层和压缩层厚度相比较小时，在荷载影响区内，地基由两层性质相差较大的土体组成。采用换填法或表层压实法处理形成的人工地基，当处理范围比荷载作用面积较大时，可归属于双层地基。,复合地基：,天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体,(,天然地基土体或被改良的天然地基土体,),和增强体两部分组成的人工地基。,上部结构的荷载由基体和增强体共同承担。复合地基与桩基都是采用以桩的形式处理地基，,复合地基与桩基区别,1,）形式上：复合地基中桩体与基础往往不是直接相连的，它们之间通过垫层（碎石或砂石垫层）来过渡；而桩基中桩体与基础直接相连，两者形成一个整体。,2,）受力特性：存在着明显差异，即复合地基的主要受力层在加固体内；而桩基的主要受力层是在桩尖以下一定范围内。由于复合地基的理论的最基本假定为桩与桩周土的协调变形。为此，从理论而言，复合地基中也不存在类似桩基中的群桩效应。,二、复合地基的分类,按增强体的方向,水平向增强体复合地基,竖向增强体复合地基,水平向增强体复合地基主要指加筋土地基。加筋材料主要是土工织物、土工膜、土工格栅和土工格室等。,竖向增强体习惯上称为桩，有时也称为柱，竖向增强体复合地基通常称为桩体复合地基。,复合地基,竖向增强体,水平增强体,散体材料桩,粘结材料桩,柔性桩：如灰土桩、石灰桩等,刚性桩：如,CFG,桩等,桩体复合地基具有以下两个基本特点：,(1),加固区是由基体和增强体两部份组成，是非均质的和各项异性的；,(2),在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载的作用。,前一特征使复合地基有别于均质地基，后一特征使复合地基有别于桩基，,从某种意义上讲，复合地基介于均质地基和桩基之间。,形成复合地基的条件是基体与增强体在荷载作用下，通过两者变形协调，共同分担荷载。,5.2,复合地基常用型式,在工程实践中应用的复合地基型式很多，可从下述三个方面来分类：增强体设置方向；增强体材料；基础刚度以及是否设置垫层等。,分类如下：,（,1,）按增强体设置方向：竖向、水平向及斜向,（,2,）按增强体材料：土工合成材料，如土工格栅、土工织物等；砂石桩；石灰桩、水泥土桩等；,CFG,桩和低强度混凝土桩等；两种以上竖向增强体（多元复合地基）；水平向和竖向增强体（柱网复合地基）,（,3,）按基础刚度和垫层设置：刚性基础，设垫层；刚性基础，不设垫层；柔性基础，设垫层；柔性基础，不设垫层。,（,4,）按增强体长度：等长度；不等长度（长短桩复合地基）,由于增强体设置方向不同、增强体的材料组成差异、基础刚度以及垫层情况不同，增强体长度不一定相同，复合地基的型式非常复杂，要建立可适用于各种类型复合地基承载力和沉降计算的统一公式是困难的，或者说是不可能的。在进行复合地基设计时一定要因地制宜，不能盲目套用一般理论，应该以一般理论作指导，结合具体工程进行精心设计。,5.3,复合地基的常用概念,1.,复合地基面积置换率,竖向增强体复合地基中，竖向增强体习惯上称为桩体，基体即为桩间土体。若桩体的横截面面积为,A,p,，该桩体所承担的加固面积为,A,e则复合地基面积置换率的定义为,2.,复合地基桩土应力比,对某一复合土体单元，在荷载作用下，假设桩顶应力为,p,，桩间土表面应力为,s,，桩土应力比为,一、,概述,（,一）定义：石灰桩是指采用机械或人工在地基中成孔，然后贯入生石灰或安一定比例加入粉煤灰、炉渣、火山灰等掺和料及少量外加剂进行振密或夯实而形成的桩体，石灰桩与经过改良后的桩周土共同承担上部建筑物载荷。属复合地基中的,低粘结强度的柔性桩,第十章、石灰桩法,按,用料特征和施工工艺分类：,1,块灰灌如法（亦称石灰桩法）,采用钢套管成孔，在孔内灌入新鲜生石灰块，或在石灰块中掺入适量的水硬性掺和料粉煤灰和火山灰，配合比一般为,8:2,或,73,。在拔管的同时进行振密和挤密。利用生石灰吸取桩周土体中水分进行水化反应，此时生石灰的吸水、膨胀、发热及离子交换作用，使桩四周土体的含水量降低、孔隙减小，土体挤密和桩体硬化,。,2,粉灰搅拌法,是粉体喷射搅拌法中的一种。原料为石灰粉，通过特制的搅拌机械将石灰粉加固料余原位软土搅拌均匀，促使软土硬结，形成石灰（土）桩。,1,、成桩挤密作用,石灰桩施工时是由振动钢管下沉成孔，使桩间土产生挤压和排土作用，其挤密效果与土质、上覆压力及地下水状况等有密切关联。一般地基土的渗透性愈大，打桩挤密效果越好；挤密效果底下水位以上比以下的要好。,2,膨胀挤密作用,石灰桩在成孔后贯入生石灰便吸水膨胀，使桩间土收到强大的挤压力，这对地下水位一下软粘土的挤密起主导作用。测试结果表明：根据生石灰质量高低，在自然状态下熟化后其体积可增加,1.5,3.5,倍，即体膨胀系数为,1.5,3.5,。,3,桩和桩间土的高温效应,软粘土的含水量一般为,40,80,，,1Kg,生石灰的消化反应要吸收,0.32Kg,的水，同时在理论上将放出,278,千卡的热量。,二、加固机理,我国加掺和料的石灰桩，桩内温度最高到,200,300,摄氏度。桩间土的温度升高滞后于桩体，在正常情况下，桩间土的温度最高可达,40,50,度，其土体产生一定的气化脱水。从而使土体含水量下降，孔隙减小，土体颗粒靠拢挤密，加固区的地下水位也有一定的下降。4,、置换作用,由于石灰桩桩体具有桩间土更大的强度（抗压强度约,0.51MPa,），因此形成复合地基。,5,、排水固结作用,试验分析结果表明，石灰桩桩体的渗透系数一般为,10,5,10,-3,cm/s,，亦相当于细砂。由于其桩间距较小（一般为,2,3,倍桩径），水平排水路径很短，具有较好的排水固结作用。从建筑物沉降记录表明，建筑竣工开始，其沉降已基本稳定。,6,、加固层的减载作用,石灰桩的密度为,8KN/m,，显著小于土的密度，即使桩体饱和后，其密度也小于土的天然密度。当采用排土成桩时，加固层的自重减小，作用在下卧层的自重应力显著减小，即减小了下卧层顶面的附加应力。,采用不排土成桩时，对于杂填土和砂类土等，由于成孔挤密了桩间土，加固层的重量变化不大。对于饱和粘性土，成孔时土体将隆起或侧向挤出，加固层的减载作用仍可考虑。,7,胶凝作用,由于生石灰吸水生成的,Ca(oH),2,一部分与土中二氧化硅和氧化铝长生反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等。水化物对土体颗粒起胶结作用，使土聚集体积增大，并趋于紧密。同时加固土体粘粒含量减少，说明颗粒胶结根本上变了土的结构，提高了土的强度，而使土的强度将随龄期的增长而增加。,（,1,）复合地基承载力特征值不宜超过,160MPa,，当土质较好且采取保证桩身强度的措施时，经过试验后可适当提高。,（,2,）其复合地基承载力特征值应通过单桩或多桩复合地基载荷试验确定。,（,3,）初步设计时可按一般散体材料桩的复合地基承载力公式估算,;,三、承载力,1,概述,灰土挤密桩法和土挤密桩法都是利用成孔过程中的横向挤压作用，桩孔内土被挤向周围，使桩间土挤密，然后将灰土或素土（黏性土）分层填入桩孔内，并分层夯填密实至设计标高。前者称为灰土挤密桩法，后者称为土挤密桩法,。,土挤密桩法是原苏联阿别列夫教授于,1934,年首创，,20,世纪,50,年代中期我国西北黄土地区开始进行土挤密桩法的研究和应用。,第十一章、灰土挤密桩法和土挤密桩法,灰土,挤密桩法和土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土、杂填土等地基。可处理地基的深度为,5,15m,。但,当地基土的含水量大于,24,、饱和度大于,65,时，不宜选用灰土挤密桩法或土挤密桩法,。灰土,挤密桩法和土挤密桩法具有原位处理、深层挤密和以土治土的特点，在我国西北和华北地区广泛用于处理深厚湿陷性黄土、素填土和杂填土地基时，具有较好的经济效益和社会效益。,采用灰土挤密桩或土挤密桩处理后形成的复合地基的承载力特征值，应通过现场单桩或多桩复合地基载荷试验确定。初步设计当无试验资料时，可按当地经验确定，但对灰土挤密桩复合地基的承载力特征值，不宜大于处理前的,2.0,倍，并不宜大于,250kPa,；对土挤密桩复合地基的承载力特征值，不宜大于处理前的,1.4,倍，并不宜大于,180kPa,。,2,、设计,计算,灰土挤密桩法和土挤密桩法一般采用等边三角形排列桩孔，其设计计算一般包括下述几方面：,（,1,）桩孔直径,宜为,300,450mm,，并可根据所选用的成孔设备或成孔方法确定。,（,2,）桩孔间距,桩孔间距可为桩孔直径的,2.0,2.5,倍，也可按下式估算：,施工主要包括桩孔成孔和桩孔夯填。成孔方法有沉管法（锤击、振动）、冲击法和爆扩法等。成孔施工时地基土宜接近,最优含水量,，当含水量低于,12,时，宜加水增湿至最优含水量。,夯填施工前应进行夯填工艺试验，确定合理的分次填料量和夯击次数。,3,、,施 工,成桩后，应及时抽样检验灰土挤密桩或土挤密桩处理地基的质量。主要检查施工记录、检测全部处理深度内桩体和桩间土的干密度，并将其换算为平均压实系数和平均挤密系数。抽样检验的数量，对一般工程不应少于桩总数的,1,，对重要工程不应少于桩总数的,1.5,。,灰土挤密桩或土挤密桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。检验数量不应少于桩总数的,0.5,，且每项单体工程不应少于,3,点。,4,、,质量检验,当复合地基载荷试验的压力沉降曲线上极限荷载能确定，而其值不小于对应比例界限的,2,倍时，可取比例界限作为复合地基承载力特征值；当其值小于对应比例界限的,2,倍时，可取极限荷载的一半。,当按相对变形值确定复合地基承载力特征值时，对土挤密桩复合地基，可取,s/b(,或,s/d),等于,0.012,所对应的压力；对灰土挤密桩复合地基，可取,s/b(,或,s/d),等于,0.008,所对应的压力。,第十二章、注浆,加固法,1,.,概略,注浆,加固法适用于砂土、粉土、粘性土和人工填土等地基加固。一般用于防渗堵漏、提高地基土的强度和变形模量以及控制地层沉降等。注浆设计前宜进行室内浆液配比试验和现场注浆试验以确定设计参数和检验施工方法及设备。可参考当地类似工程的经验确定设计参数。,2,、灌浆,加固机理,灌浆,就是要让水泥或其他浆液在周围土体中通过渗透、充填、压密扩展形成浆脉。由于地层中土体的不均匀性，通过钻孔向土层中加压灌入一,定水灰比的浆液，一方面灌浆孔向外扩张形成圆柱状浆体，钻孔周围土体被挤压充填，紧靠浆体的土体遭受破坏和剪切，形成塑性变形区，离,浆体较远的土体则发生弹性变形，钻孔周围土体的整个密度得到提高。另一方面随着灌浆的进行，土体裂缝的发展和浆液的渗透，浆液在地层,中形成方向各异、厚薄不一的片状、条状、团块状浆体，纵模交错的浆脉随着其凝结硬化，造成结石体与土体之间紧密而粗糙的接触，沿灌浆,管形成不规则的、直径粗细相间的桩柱体。这种桩柱体与压密的地基土形成复合地基，相互共同作用起到控制沉降、提高承载力的作用,。,3,、灌浆,设计,3,1,1,强度控制标准,灌浆后，杂填土承载力标准值（,fk,）要求达到,130kPa,，淤泥或淤质土,fk,值,80kPa,100kPa,粉细砂,fk,值大于,110kPa,；复合地基承载力标准值不,小于,130kPa,。,3,1,2,施工控制标准,施工控制标准是获得最佳灌浆效果的保证。本次灌浆对象之一的杂填土，由于均一性差、孔隙变化大、理论耗浆量不定，故不单纯用理论耗浆,量来控制，同时还按耗浆量降低率来控制，即孔段耗浆量随灌浆次序的增加而减少。,3,2,灌浆段选择,本次灌浆分两个灌浆段，即第一灌浆段为杂填土范围；第二灌浆段为淤泥或淤泥质土和粉、细砂范围。,3,3,浆材及配方设计,浆材采用两种配方的纯水泥浆，在第一灌浆段水灰比为,0,5,，在第二灌浆段为,0,75,。若杂填土中局部孔隙较大，导致灌浆量过大时，采用水,水泥细砂,0,7511,的水泥砂浆灌注。,3,4,浆液扩散半径（,r,）的确定,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，暂定,r,值为,1,5m,。在现场进行灌浆试验后进一步确定,r,值,。,3,5,灌浆孔位布置,灌浆孔采取梅花形分布，假定灌浆体的厚度,b,为,1,66m,，则灌浆孔距,L,2,（,r2,b2,4,）,1,2,21,52,1,662,4,）,1,2,2,5m,，最优排,距,Rm,r,b,2,1,5,1,66,2,2,33m,。,3,6,灌浆孔孔深,根据工勘资料，暂定孔深,3,5m,6,0m,，平均约,4,5m,，以孔底到粘性土层为准。,3,7,灌浆压力,由于灌浆压力与土的重度、强度、初始应力、孔深、位置及灌浆次序等因素有关，而这些因素又难以准确地确定，因而本次灌浆的压力通过灌,浆试验来确定。现据有关公式计算，暂定灌浆压力在第一、第二灌浆段灌浆时分别为,0,1MPa,0,2MPa,、,0,3MPa,0,4MPa,，在灌浆过程中根,据具体情况再作适当的调整。,3,8,灌浆量,灌浆量主要与灌浆对象的体积,v,、土的孔隙率,n,和经验系数,k,值有关，据,Q,k,v,n,公式，理论估算杂填土、淤泥或淤泥质土和粉、细砂的单位,吸浆量分别为,0,35m3,、,0,28m3,和,0,18m3,。,3,9,灌浆结束标准,在规定的灌浆压力下，孔段吸浆量小于,0,6L,min,，延续,30min,即可结束灌浆，或孔段单位吸浆量大于理论估算值时也可结束,灌浆,4,3,1,施工顺序,根据多台机同时作业、现场施工条件、工程地质条件和灌浆方法等，施工顺序采取从里往外的方式进行。,4,3,2,施工程序,成孔安放灌浆管并孔口封堵搅浆灌浆待凝成孔安放灌浆管并孔口封堵搅浆灌浆封孔。,4,3,3,施工技术要点,（,1,）成孔钻头（,110mm,）对准孔位后，采取冲击成孔的方法钻进。在杂填土中钻进时，若孔壁不稳，可下入导管护壁；当钻进到淤泥或淤泥,质土和粉、细砂时，下入导管护壁，然后采取捞砂筒取砂成孔的方法直至下卧粘性土层。,（,2