地基处理方法-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,*,地 基 处 理,1,一、地基处理：,天然地基软弱不能满足上部结构对地基承载力和变形要求时，对天然地基进行人工处理，再建造基础，这种地基加固称为地基处理。,二、处理对象：,软弱地基,特殊土,淤泥,冲填土,素填土,失陷性黄土,膨胀土,冻 土,2,三、处理地基问题,1、提高地基强度和稳定性,地基承载力,f,0,不足，地基发生破坏,整体剪切破坏,局部剪切破坏,刺入破坏,3,变形过大，产生不均匀沉降、结构开裂,2、降低地基变形：,4,3、消除液化,饱和粉土和砂土受到震动时，孔隙水压力大于上覆重力时，粉砂和粉土变为液态，建筑物倾倒。,4、渗漏、管涌：对大坝破坏方式。,在渗透水流的作用下，土中的细颗粒被冲走，使土的孔隙不断扩大，渗透速度不断增加，使较粗的颗粒也相继被水流带走，逐渐形成管状渗透通道，造成土体崩塌，这种现象称为管涌。,管涌是一种渐进性质破坏，发生在一定级配的无粘性土中,震动液化,震动液化,5,四、地基处理分类,物理处理,化学处理,换土垫层,挤 密 桩,排水固结法,加 筋 法,灌 浆,深层搅拌法,高压旋喷法,土 桩,灰 土 桩,砂 桩,振冲碎石桩,6,换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖去，回填强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实的一种地基处理方法。,常用的垫层有：砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其它性能稳定、无侵蚀性的材料做的垫层等。,换土垫层法的作用：,提高浅层地基承载力。因地基中的剪切破坏从基础底面开始，随应力的增大而向纵深发展。故以抗剪强度较高的砂或其它建筑材料置换基础下较弱的土层，可避免地基的破坏。,1 换土垫层法的原理,换土垫层法,7,减少沉降量。一般浅层地基的沉降量占总沉降量比例较大。加以密实砂或其它填筑材料代替上层软弱土层，就可以减少这部分的沉降量。由于砂层或其它垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧层土上的压力较小，这样也会相应减少下卧层土的沉降量。,加速软弱土层的排水固结。砂垫层和砂石垫层等垫层材料透水性强，软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，使基础下面的孔隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结和提高其强度，避免地基发生塑性破坏。,防止冻胀。因为粗颗粒的垫层材料缝隙大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。,消除膨胀土的胀缩作用。,8,2 垫层的设计要点,垫层的设计不但要满足建筑物对地基变形及稳定的要求，而且应符合经济合理的原则。其设计内容主要是确定断面的合理厚度和宽度。对于垫层，既要求有足够的厚度来置换可能被剪切破坏的软弱土层，又要有足够的宽度以防止垫层向两侧挤出。,21 垫层厚度的确定,f,z,垫层底面处软弱土层承载力特征值,kP,a,p,cz,垫层底面处土的自重应力，kP,a,p,z,垫层底面处土的附加应力，kP,a,。,9,22 垫层宽度的确定,垫层的宽度除要满足应力扩散的要求外，还应防止垫层向两边挤动。如果垫层宽度不足，四周侧面土质又较软弱时，垫层就有可能部分挤入侧面软弱土中，使基础沉降增大。宽度计算通常可按扩散角法，如条形基础，垫层宽度b应为：,10,振动平板夯,YT系列冲击压实机,可转向式手扶振动压路机,四冲程汽油机式高频振动冲击夯,斜坡型单钢轮压振动路机,11,由两种刚度不同材料组成共同承受上部荷载并协调变形的人工地基。,二、复合地基,变形协调指桩和土变形一致共同变形。,按材料分类,散体桩复合地基,柔性桩复合地基,刚性桩复合地基,砂 桩,碎石桩,土 桩,灰土桩,石灰桩,粉喷桩,旋喷桩,树根桩,CFG 桩,12,桩体作用：,由复合地基定义复合地基由桩体和桩间土共同工作，由变形协调条件，桩体和桩间土变形相同。由于,E,桩,E,土，桩体产生应力集中，桩间土应力降低。,由此复合地基承载力和整体刚度高于原地基，沉降有所减小。,13,面积换算率,桩体的横截面积,桩承担复合地基的面积,正方形布置：,桩体直径为d，间距为l，则面积换算率为：,14,桩土应力比,定义：将复合地基中桩体的竖向平均应力记为,桩间土的竖向平均应力记为,桩土应力比为,1、散体桩承载力,（1）,（2）,（3）,15,2、柔性桩复合地基,桩间土承载力折减系数，对摩擦桩取0.51.0，对摩擦支撑桩取0.10.4。,3、对刚性桩地基,基础以下的桩数,单桩承载力标准值,基础面积,桩间土面积,桩间土承载力折减系数，一般取0.81,（1）,16,排水固结法,17,1、,定义,：在建筑物建造前，对天然地基或对以设置竖向排水体的地基加载预压，使土体固结沉降基本完成或完成大部分，从而提高地基土强度的一种方法。,砂井,塑料排水板,竖向排水体,水平排水体：,砂垫层,排水系统,加压系统,堆载法,真空法,降水法,电渗法,2、,对象：,软粘土、吹填土、松散粉土、新近沉积土,3、,工程应用：,路堤、仓库、罐体、飞机跑道、轻型建筑,18,饱和软粘土地基在荷载作用下，产生孔隙水压力，孔隙水在压差作用下，由排水通道缓慢排出，使孔隙体积减小，地基固结沉降，同时土中有效应力增加，地基土强度逐渐增长。,固结压力,孔隙比,抗剪强度,点，压力增加,土样固结压力为,孔隙比为,坐标上对应,孔隙比减少,对应于曲线,如果卸除,由c点回到f点，曲线,土样发生膨胀，,为卸荷曲线。,19,固结压力,孔隙比,抗剪强度,若对土样再施加,的压力，土样发生再压缩由,点沿虚线变化到,抗剪强度,相应由,点变化（沿虚线）,点，曲线,到,从两条压缩曲线,和,可见施加同样的压力，孔隙比变化量不同，土样在被再压缩时孔隙比减小量,比初压缩量,小得多。,20,排水固结法就是其应用。建造建筑物前预先对地基施加荷载，使地基完成大部分沉降，抗剪强度也得到提高；卸荷后，再建建筑物，地基在建筑物荷载作用下产生沉降将大大减少。,排水固结法关键,在于排出孔隙水，使孔隙减少及有效应力增加，从而产生固结沉降。,粘性土固结所需的时间为,时间因数,固结系数,21,砂井设计,1、直径及间距,砂井有效排水范围内等效直径，30-50cm,砂井直径,井径比,普通砂井,取68,袋装砂井或塑料排水板,取1520,2、深度：,压缩层不厚时，砂井应贯穿压缩土层,压缩层深厚时，由附加压力和自重应力之比为0.10.2处定。,22,强 夯,23,24,定义：,强夯法又名动力固结法（Dynamic consolidation）,强夯法处理地基是19世纪60年代由法国梅那公司首创。将1040吨重的锤起吊到高630米的空中让其自由下落，给地基以冲击和振动，以提高土体强度，降低其压缩性，改善土的振动液化条件，消除湿陷性黄土的湿陷性。,碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。对于高饱和度的粉土与粘性土地基，尤其是淤泥和淤泥质土，处理效果较差。,机场、仓库、油罐、公路、和铁路,处理对象,工程应用,加固地基的优点,25,应用范围广泛,加固效果显著,有效加固深度大,8000KN.M高能级强夯处理深度达12米；一般能量夯能处理深度68米,施工机具简单,强夯机具主要为履带式起重机，当起吊能力有限时铺龙门式起落或其他设备，加上自动脱钩装置。当机械设备困难时，还可因地制宜采用打桩机、龙门架、桅杆等简易设备。,节省材料,强夯法处理地基，无需添加建筑材料。对于饱和低渗透性土，可以铺以砂井、挤密碎石桩配合强夯施工，其加固效果比单一工艺高出许多，材料亦比单一砂井、挤密碎石桩方案节省，费用较低。,26,降低工程造价,强夯处理价格低廉。北京乙稀工程，挤密碎石桩方案造价200元/m,2,，强夯仅为25元/m,2,；茂名三十万吨乙稀工程，回填地基，原来用分层碾压法处理，没有达到应有的加固效果，如果采用挤密碎石桩，加固费用增加250元/m,2,以上，强夯处理仅需3050元/m,2,，且加固效果好，工期短。,施工快捷,施工工期短，特别是粗颗粒非饱和土的强夯，周期更短。,27,加固机理,瑞利波（表面波）以夯坑为中心沿地表向四周传播，使表层土体松动形成松弛区域。,体波对地基起加固作用，纵波（压缩波）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（剪切波）使解体的土颗粒处于更密实的状态。,28,一、加固非饱和土原理,采用强夯法加固非饱和土是基于动力压实原理，即用冲击型动力荷载，使土体颗粒产生相对位移重新排列，土中孔隙中的气相被排出，孔隙体积减小，土体变得更为密实，从而提高其强度,夯锤夯击土体的瞬间，土体产生较大沉降，锤底土形成土塞向下运动，土中压力超过土的强度，土结构破坏。由于结构破坏，使土体软化，侧压力系数增大，侧压力增大，土不仅被压实，而且被侧向挤密，形成苹果形。,这一压实区（A）就是土的破坏压实区,29,在该区域外为次压实区（,B,），该区应力小于土极限强度而大于土的弹性极限。该区土可能被破坏，但未被充分压实，此区也可称为破坏削弱区。,动应力远大于原来土的自重应力，坑底土在向侧向挤出时，坑侧土在侧向分力的作用下将隆起，形成被动破坏区。夯坑越深，土内聚力越大，土不易破坏隆起，反之就易隆起。,30,不可压缩的液体,固结时液体排出的孔径不变,弹簧刚度为常数,无摩擦活塞,静力固结模型,动力固结模型,含有少量气泡的可压缩液体,固结时液体排出的孔径是变化的,弹簧的刚度不为常数,有摩擦活塞,二、加固饱和土原理,31,三、动力置换,动力置换是指在冲击能量的作用下，强行将砂、碎石等挤填到饱和软土层中，置换饱和软土，形成密实砂、石层或桩柱。,动力置换砂桩：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，形成一根根砂桩。,32,