《地基處理技術(shù)》PPT課件.pptVIP

軟弱地基類型,1、淤泥和淤泥質(zhì)土 2、松沙 3、充填土 4、雜填土 5、泥炭土 6、濕陷性黃土 7、凍土,地基處理方法,換填： 強(qiáng)夯： 樁基： 深層攪拌： 高壓旋噴： 注漿： 排水固結(jié)： 加筋技術(shù)： 托換技術(shù)： 其它,緒論,地基處理目的與意義,提高地基強(qiáng)度 減少地基變形 降低地基滲透性 避免地基液化 其他,緒論,地基處理 的設(shè)計(jì)程序,緒論,換填法(Replacement Method)： 把基礎(chǔ)底面下一定范圍內(nèi)的軟弱地基土挖除，然后回填以工程性能好的土，壓密后作為地基持力層。,換填法,作用 提高地基承載力；減少基礎(chǔ)沉降量；加速軟土的固結(jié)排 水；防止地基凍脹；減少地基的濕陷和脹、縮 應(yīng)用范圍 1.土層： 淤泥、濕陷性黃土、膨脹土、雜填土、凍土等 2.建筑物基礎(chǔ)： 中、小型建筑物為主 3.深度： 一般3米以下。 墊層材料 中粗砂、卵石、礫石、素土、灰土、礦渣,換填法(Replacement Method),換填法,墊層設(shè)計(jì),一、墊層厚度 二、墊層寬度,換填法,墊層厚度(z),墊層厚度計(jì)算可采用基礎(chǔ)作用在軟弱下臥層的附加應(yīng)力計(jì)算公式,條形基礎(chǔ)：,pz：墊層底面處的附加壓力設(shè)計(jì)值（kPa）； pcz：墊層底面處土的自重壓力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）； fz：墊層底面處土層的地基承載力設(shè)計(jì)值（kPa）,矩形基礎(chǔ)：,p：基礎(chǔ)底面壓力設(shè)計(jì)值（kPa）； co：基礎(chǔ)底面處土的自重壓力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）； b：基礎(chǔ)底面寬度（m）； l：矩形基礎(chǔ)底面長(zhǎng)度（m）； ：墊層壓力擴(kuò)散角。,換填法,返回,壓力擴(kuò)散角(單位：度),注：當(dāng)時(shí)z/b0.25，除灰土取=30o外，其余材料=0； 當(dāng)0.25z/b0.5時(shí)，可由內(nèi)插法求得。,換填法,墊層寬度,計(jì)算值,經(jīng)驗(yàn)參考值,換填法,設(shè)計(jì)值的計(jì)算,f：地基承載力設(shè)計(jì)值，kPa： fk：地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa； ：基礎(chǔ)底部以下土的天然容重，地下水位以下用浮容重，kN/m3； o：基礎(chǔ)底部以上土的加權(quán)平均容重，kN/m3；地下水位以下用浮容重，kN/m3； b，d：相應(yīng)于基礎(chǔ)寬度和埋置深度的承載力修正系數(shù)，按土類不同可查表得到； b：基礎(chǔ)寬度，m。寬度小于3m按3m計(jì)算；大于6m按6m計(jì)算； d：基礎(chǔ)埋深，m。,緒論,換填法施工,一、施工方法 1. 碾壓法； 2. 夯實(shí)法； 3. 振動(dòng)壓實(shí)法 二、墊層材料 砂、砂石墊層 素土墊層 粉煤灰墊層 干渣墊層,換填法,強(qiáng)夯,方法： 強(qiáng)夯(Heavy Tamping)：通過重錘(830噸) 利用一定的落差(820米) ，對(duì)地基施加很大的沖擊能，以達(dá)到地基加固的目的。,應(yīng)用范圍 應(yīng)用地層： 砂土、碎石土、低飽和度的粉土與粘土、濕陷性 黃土、雜填土和素填土等 應(yīng)用工程： 工業(yè)與民用建筑、倉(cāng)庫(kù)、儲(chǔ)油罐、公路與鐵路、 機(jī)場(chǎng)跑道以及碼頭等設(shè)施的地基處理,強(qiáng)夯法,加固機(jī)理 動(dòng)力密實(shí)： 非飽和飽和 動(dòng)力固結(jié)： 降低含水量； 排水固結(jié)(強(qiáng)度提高)； 結(jié)構(gòu)破壞(滲透性增強(qiáng))； 觸變恢復(fù)(強(qiáng)度恢復(fù))； 振動(dòng)液化：,動(dòng)力固結(jié)模型,強(qiáng)夯法,設(shè)計(jì)計(jì)算,一、有效加固深度 二、夯錘重量和落距 三、夯擊點(diǎn)布置 四、夯擊次數(shù)與遍數(shù) 五、墊層鋪設(shè),強(qiáng)夯法,有效加固深度,單擊強(qiáng)夯的有效加固深度H可按下式確定：,M夯錘重量(10kN)； h夯錘落距(m)； K修正系數(shù)，粘性土取0.5，砂性土取0.7，黃土取0.350.5,強(qiáng)夯法,有效加固深度,根據(jù)照強(qiáng)夯能量按進(jìn)行下表進(jìn)行預(yù)估,單擊強(qiáng)夯的有效加固深度(m),強(qiáng)夯法,夯錘重量M和落距h,總夯擊能量：,E總夯擊能量(kN.m)； n總夯擊次數(shù)；,單位夯擊能量：,e單位夯擊能量(kN.m/m2)； A被夯擊場(chǎng)地面積(m2)；,對(duì)粗顆粒土e取10003000kN.m/m2；細(xì)顆粒土e取15004000 kN.m/m2； 夯錘重一般1025噸；落距一般 820米。,強(qiáng)夯法,夯擊點(diǎn)布置,2、夯擊點(diǎn)間距,1、總體布置夯點(diǎn)位置布置,正方形、等邊三角形： 大面積基礎(chǔ) 等腰三角形： 一般民用建筑,基礎(chǔ)邊緣夯擊寬度： 設(shè)計(jì)處理深度的1/21/3，不小于3m。,一般： 58m。根據(jù)土質(zhì)與設(shè)計(jì)處理深度變化,強(qiáng)夯法,夯擊次數(shù)與遍數(shù),1、夯擊次數(shù),夯擊次數(shù)應(yīng)按照現(xiàn)場(chǎng)試夯得到的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定，并且應(yīng)該同時(shí)滿足以下條件： 最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm(對(duì)于這等夯擊能) ； 夯坑周圍不應(yīng)該發(fā)生過大的隆起； 不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難； 各夯擊點(diǎn)夯擊數(shù)應(yīng)該使土體豎向壓縮量最大，而側(cè)向位移量最小為原 則。一般為410擊。,2、夯擊遍數(shù)與間隔,遍數(shù)：夯擊一般采用23遍。 間隔：取決于空隙水壓力的消散時(shí)間。對(duì)于砂土，一般 24min，對(duì)于粘性土，一般24周。,強(qiáng)夯法,墊層鋪設(shè),作用：擴(kuò)散夯擊能、增強(qiáng)地下水位與地表面距離、支承起重設(shè)備。 材料：砂、礫石、碎石。 厚度：0.52.0 m。,強(qiáng)夯法,加固范圍,由于基礎(chǔ)的應(yīng)力擴(kuò)散作用，加固范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)范圍，具體擴(kuò)大的范圍應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)類型和重要性等圍素綜合分析確定。 根據(jù)國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于一般建筑物，每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度宜為設(shè)計(jì)處理深度的1213，并不小于3m，對(duì)于重要建筑物，每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬 度宜為設(shè)計(jì)處理的深度。若為非穩(wěn)定邊坡應(yīng)加固到最危險(xiǎn)的滑弧范圍處。,施工工藝,施工步驟,1清理平整施工場(chǎng)地； 2標(biāo)出第一遍夯擊點(diǎn)位置，并測(cè)量場(chǎng)地高程； 3起重機(jī)就位，使夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)位置； 4測(cè)量夯前錘頂高程； 5將夯錘起吊到預(yù)定高度，待夯錘脫鉤自由落下后放下吊鉤， 測(cè)量錘頂高程；若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時(shí)，應(yīng)及時(shí)將坑底平整； 6重復(fù)步驟5，按照設(shè)計(jì)要求的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個(gè)夯擊點(diǎn)的夯擊； 7重復(fù)步驟36，完成第一遍全部夯點(diǎn)的夯擊； 8用推土機(jī)將夯坑填平，并測(cè)量場(chǎng)地高程； 9在規(guī)定的時(shí)間間隔后，按照上述步驟完成全部夯擊遍數(shù)，最后用低能量滿夯，將場(chǎng)地表層松土夯實(shí)，并測(cè)量場(chǎng)地高程。,強(qiáng)夯法,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,1地面及深層變形 目的： 了解地表隆起的范圍以及墊層密實(shí)度變化； 研究夯擊能量與夯沉量的關(guān)系，以確定單點(diǎn)最佳夯擊能量； 確定場(chǎng)地平均沉降量，用以研究夯擊效果； 方法： 地面沉降觀測(cè)； 深層沉降觀測(cè)； 水平位移觀測(cè)。 2孔隙水壓力 3側(cè)向擠壓力 4振動(dòng)加速度,強(qiáng)夯法,用振動(dòng)、沖擊或水沖等方法在軟弱地層中成孔后，再將碎石或砂擠壓入土孔中，形成大直徑的由碎石或砂所構(gòu)成的密實(shí)樁體稱碎石樁(Stone Column)或砂樁(Sand Pile，總稱粗顆粒樁(Granular Pile)。,方法,成樁方法： 沉管法、振動(dòng)氣沖法、袋裝碎石樁法以及強(qiáng)夯置換法等,碎石樁與砂樁,中小型工業(yè)與民用建筑 港灣構(gòu)筑物：如碼頭、護(hù)岸等 土工構(gòu)筑物：如土石壩、路基等 材料堆置場(chǎng)：如礦石場(chǎng)、原料場(chǎng)等 其它：如軌道、滑道、船塢等。,應(yīng)用范圍,碎石樁與砂樁,加固機(jī)理,一、對(duì)松散砂土的加固機(jī)理,擠密作用； 排水減壓作用； 砂基預(yù)振作用。,二、對(duì)粘性土的加固機(jī)理,置換作用； 排水固結(jié)； 加筋作用。,碎石樁與砂樁,設(shè)計(jì)計(jì)算,一、一般設(shè)計(jì)原則 二、砂性土 1、樁距確定 2、液化判別 三、粘性土 1、承載力計(jì)算 2、沉降計(jì)算 3、固結(jié)度計(jì)算 4、穩(wěn)定分析,碎石樁與砂樁,設(shè)計(jì)計(jì)算：砂性土樁距,設(shè)樁的布置如下圖(p82)。假設(shè)在松散砂土中樁能起到100%的擠密效果，即成樁過程中地面沒有隆起或下沉，被加固的砂土沒有流失。設(shè)樁的加固面積為A，單位深度灌碎石(或砂)量為Ap，原砂土地基單位深度的平均體積為Vo，其中砂固體顆粒所占體積為Vs；樁距為L(zhǎng)。,碎石樁與砂樁,處理前地基土的體積：,(3-2),(3-3),(3-4),處理后地基土的體積：,從式(3-2) 和(3-3) 可以得到：,碎石樁與砂樁,(3-5),所以：,設(shè)樁的直徑為d，則：,(1) 當(dāng)樁按正方形布置時(shí)：,(2) 當(dāng)樁按等邊三角形布置時(shí)：,碎石樁與砂樁,地基擠密后，要求得到的孔隙比e1可以按照工程對(duì)地基承載力的要求或下式求得：,emax, emin分別為砂土的最大與最小孔隙比。地基擠密后要求達(dá)到的相對(duì)密實(shí)度0.700.85。,碎石樁和砂樁每根樁每米長(zhǎng)度的填料量q：,等邊三角形布置：,正方形布置：,如果用加固前后土的重度o、1表示則：,碎石樁與砂樁,設(shè)計(jì)計(jì)算：砂性土液化判別,一般對(duì)在地下15m范圍內(nèi)的液化土應(yīng)該符合下面要求：,N63.5-飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)實(shí)測(cè)值(未經(jīng)桿長(zhǎng)修正)； Ncr液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值； No液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值，按下表取值； ds飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)深度(m)； c粘粒含量百分率，當(dāng)小於3或?yàn)樯巴習(xí)r，均采用3； dw地下水位深度(m)。,碎石樁與砂樁,設(shè)計(jì)計(jì)算：粘性土承載力計(jì)算,fR地基土極限承載力的作用面積； fnCu的作用面積； fmpro的作用面積 pP樁頂應(yīng)力(kPa)； ps樁間土面上的應(yīng)力(kPa)； pro樁對(duì)土塊的側(cè)向作用力(kPa)； BA面與水平面的夾角； Cu地基土不排水抗剪強(qiáng)度(kPa)。,單樁承載力Brauns極限承載力法,假設(shè)單樁的破壞是空間軸對(duì)稱問題，樁周土體是被動(dòng)破壞(p86),碎石樁與砂樁,設(shè)計(jì)計(jì)算：粘性土承載力計(jì)算,單樁承載力Brauns極限承載力法,假設(shè)單樁的破壞是空間軸對(duì)稱問題，樁周土體是被動(dòng)破壞,又,求pro的極大值,得到：,則可以得到：,則：,碎石樁與砂樁,設(shè)計(jì)計(jì)算：粘性土承載力計(jì)算,綜合極限承載力法,假設(shè)單樁的破壞是空間軸對(duì)稱問題，樁周土體是被動(dòng)破壞。,KP被動(dòng)土壓力系數(shù),p碎石料的內(nèi)摩擦角，取350450； r1-樁體側(cè)向極限應(yīng)力，可以按下式計(jì)算,K常量； ho某深度處的初始總側(cè)向應(yīng)力。 如果按照單樁極限承載力計(jì)算，可以寫成：,碎石樁與砂樁,設(shè)計(jì)計(jì)算：復(fù)合地基承載力,當(dāng)作用由復(fù)合地基上的載荷為時(shí)p(p90)，設(shè)作用于樁的載荷為pP,作用于粘性土的載荷為ps。假設(shè)在樁和粘性土各自面積和范圍內(nèi)為均布應(yīng)力，則：,其中A單樁所分擔(dān)的加固面積。,設(shè)樁土應(yīng)力比為,對(duì)粘性土取24，對(duì)粉土取1.53,樁土面積置換率為,碎石樁與砂樁,則：,p應(yīng)力集中系數(shù)； s應(yīng)力降低系數(shù)。,Su樁間土十字板抗剪強(qiáng)度。,對(duì)小型工程，可以按下式簡(jiǎn)單計(jì)算地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值,設(shè)計(jì)計(jì)算：復(fù)合地基承載力,碎石樁與砂樁,設(shè)計(jì)計(jì)算：沉降計(jì)算,(1) 分層總和法： 復(fù)合土層的壓縮模量：,Esp復(fù)合土層的壓縮模量； Es樁間土的壓縮模量。,(2)沉降折減法 一般天然粘性土地基沉降量可以用下式計(jì)算：,H固結(jié)土層厚度； p垂直附加應(yīng)力平均值； mv天然地基的體積壓縮系數(shù)。,碎石樁與砂樁,如果用作為沉降量折減系數(shù)：,地基經(jīng)過處理以后，垂直附加應(yīng)力，體積壓縮系數(shù)都有變化，處理后地基的沉降量應(yīng)該為：,則處理后地基的沉降量為：,設(shè)計(jì)計(jì)算：沉降計(jì)算,碎石樁與砂樁,設(shè)計(jì)計(jì)算：穩(wěn)定分析,利用復(fù)合地基的抗剪特性，用圓弧滑動(dòng)法計(jì)算(p94) 假設(shè)在復(fù)合地基中某深度處，剪切面與水平面的交角為，如果考慮樁與樁間土都發(fā)揮抗剪強(qiáng)度，則復(fù)合地基的抗剪強(qiáng)度為,，,m面積置換,c樁間土的凝聚力； z自地表算起的計(jì)算深度； p樁料的重度； p樁料的內(nèi)摩擦角； p應(yīng)力集中系數(shù),碎石樁與砂樁,石灰樁：方法,一、塊灰灌入法 塊灰灌入法，亦稱石灰樁法。采用鋼套管成孔，然后在孔中灌入新鮮生石灰塊，或在生石灰塊中加入少量水硬性材料(如粉煤灰和火山灰) ，一般配比為：8：2或7：3。在拔管時(shí)同時(shí)搗實(shí)。 二、粉灰攪拌法 粉灰攪拌法，亦稱石灰柱法。采用粉體噴射攪拌方法，將石灰粉與原位軟土攪拌均勻，促使軟土硬結(jié)。 三、石灰漿壓力噴注法 石灰漿壓力噴注法是壓力注漿法的一種，采用壓力將石灰漿或石灰-粉煤灰漿噴注于地基的孔隙或預(yù)先鉆好的孔內(nèi)，使灰漿在地基土中擴(kuò)散和硬凝，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到加固目的。,此法主要可應(yīng)用于：,處理膨脹土；加固破壞的堤岸岸坡；處理松動(dòng)下沉的鐵路路基等。,石灰樁：加固機(jī)理,一、樁間土 1、成孔擠密 2、膨脹擠密：生石灰膨脹1.53.5倍。 3、脫水?dāng)D密：1kg生石灰消解反應(yīng)吸收0.32kg水, 而且使樁間溫度達(dá)到50度 左右，形成一定的汽化脫水。 4、膠凝作用：主要是生石灰吸水產(chǎn)生的Ca(OH)2與土中的SiO2和Al2O3反應(yīng)，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等產(chǎn)物。 二、樁身 樁身膨脹1倍左右，但一般樁身強(qiáng)度不大，而且樁心有軟化現(xiàn)象。增加樁身初始密度或則采用攙和料(粉煤灰、火山灰、鋼渣或粘性土) 等可以防止石灰樁軟心。,石灰樁：設(shè)計(jì)計(jì)算,一、樁徑 石灰樁的樁徑一般為150400mm。 二、樁的布置 樁距一般為樁徑3倍。平面布置一般為梅花形或正方形。場(chǎng)地邊緣一般要兩排以上的護(hù)樁。 三、樁長(zhǎng) 樁長(zhǎng)取決于加固目的和上部構(gòu)件要求。如果只是為了形成一個(gè)壓縮性較小的墊層，樁長(zhǎng)L=4米即可。如果為了減少沉降或解決深部滑移問題，則應(yīng)該采用長(zhǎng)樁。 四、承載力,石灰樁：設(shè)計(jì)計(jì)算承載力,1、樁間土體強(qiáng)度 石灰樁加固軟弱地基的強(qiáng)度可以按復(fù)合地基計(jì)算。設(shè)計(jì)時(shí)只考慮樁身四周的早期強(qiáng)度，后期強(qiáng)度作為安全儲(chǔ)備。 樁間土的強(qiáng)度可按加固后樁間土的平均含水量、孔隙比等物理指標(biāo)查有關(guān)規(guī)范得到。,土的脫水量可以按下式計(jì)算,-消化后石灰樁的飽和度，一般取85%。,w0-天然地基含水量(%)； w加固后地基的平均含水量(%)； t天然地基的重度(kN/m3)； m石灰樁的置換率； w孔隙水的重度，近似等于10kN/m3； h生石灰樁的化學(xué)吸水當(dāng)量，一般取0.28； c生石灰樁的充填重度，一般取13kN/m3,v生石灰樁的膨脹率，一般取80%；,-消化后石灰樁的孔隙率，一般取65%；,石灰樁,石灰樁：設(shè)計(jì)計(jì)算承載力,當(dāng)?shù)鼗翞轱柡屯習(xí)r，地基土的孔隙比降低量為：,e0-天然地基土的孔隙比； e加固后地基土的孔隙比； ds土顆粒相對(duì)密度； w含水量降低值。,石灰樁,石灰樁：設(shè)計(jì)計(jì)算承載力,(1) 樁身變形模量 Es=1030MPa； Es=(35)Ec (Ec為樁 間土變形模量) ； (2) 加固后地基承載力可達(dá)原地基承載力23倍； (3) 樁間土的粘聚力和無側(cè)陷抗壓強(qiáng)度提高4070%。,石灰樁,石灰樁：施工工藝,一、材料 生石灰，粒徑50mm左右，含粉量小于10，CaO含量大于80。 生石灰粉煤灰（或者火山灰）：7：3。 二、施工順序 先外排，后內(nèi)排；先兩端后中間。 三、成樁 1成孔 沉管法 沖擊法 螺旋鉆進(jìn)法 爆擴(kuò)法 2夯填 3封頂 一般用灰土或者粘土封頂。封頂長(zhǎng)度1m左右。,石灰樁,土樁及灰土樁,方法 利用打入剛套管(或振動(dòng)成管) 在地基中成孔，通過擠壓作用使地基得到加密，然后在孔中分層填入素土(或灰土、粉煤灰加石灰) 后夯實(shí)成樁。 土樁：孔內(nèi)分層填入素土后夯實(shí)成土樁。 灰土樁：孔中分層填入灰土后夯實(shí)成灰土樁。 二灰樁：孔中分層填入粉煤灰加石灰后夯實(shí)成二灰樁。,應(yīng)用范圍 處理地下水位以上濕陷性黃土、新近堆積黃土、素填 土和雜填土。 不宜應(yīng)用于 飽和度大于65%，含水量大于23%的地基土，以及含有薄砂礫夾層的地基土層。 當(dāng)以消除黃土的濕陷為主時(shí)采用土樁；當(dāng)以提高地基承載力或水穩(wěn)定性為主時(shí)采用灰土樁,土樁及灰土樁,主要特點(diǎn) 1、土(灰土、二灰) 樁擠密屬于橫向擠密，但可以使樁 間土達(dá)到設(shè)計(jì)要求的最大密度指標(biāo)。 2、與土墊層相比，無須開挖回填，比換填法縮短工期約一半。 3、處理深度可以達(dá)到12m左右。 4、處理造價(jià)比較底。,土樁及灰土樁,一、擠密作用 樁間土被強(qiáng)制向側(cè)擠壓，使樁周圍一定范圍內(nèi)的土層密實(shí)度提高?？妆诟浇恋拿芏瓤梢赃_(dá)到甚至超過最大干密度max，即壓實(shí)系數(shù)c大于1。一般壓實(shí)擠密的影響半徑可以達(dá)到1.52.0倍樁徑。 二、灰土性質(zhì)作用 1、灰土樁 石灰與土的比例一般為體積比2：8(或3：7) ?；彝粱旌喜牧暇哂兴残耘c氣硬性。隨時(shí)間增加，樁體本身強(qiáng)度提高。增加地基強(qiáng)度。 2、二灰樁 粉煤灰中含SiO2和Al2O3，與石灰及水混合后生成硅鋁酸鈣和水硬性膠凝物質(zhì)，充填于粉煤灰顆粒的空隙中，提高樁體強(qiáng)度。增加地基強(qiáng)度。,加固機(jī)理,土樁及灰土樁,一、樁徑與樁深 樁距小有利于樁間土的擠密。樁徑一般300600mm。樁深一般大于3m，在1215m之間。 二、樁距與樁排 樁距設(shè)計(jì)以樁間土的擠密達(dá)到一定的平均密實(shí)度為目的，即要求樁間土的最小干密度要大于1.5t/m3，平均壓實(shí)系數(shù)c=0.900.93。（壓密系數(shù)d為控制干密度c與最大干密度d, max之比）。 為了樁間土能夠均勻擠密，一般采用等邊三角形布樁。有時(shí)為了減少樁數(shù)，也采用正方形與梅花形樁。,設(shè)計(jì)計(jì)算,土樁及灰土樁,假設(shè)按等邊三角形布樁(圖3-26P61) 。樁距為L(zhǎng)，排距h。等邊三角形ABC范圍內(nèi)天然土的平均干密度，擠密后其面積減少正好是半個(gè)圓的面積，而減少了面積的干土密度由于樁孔內(nèi)土的擠入而增大。由此可以得到：,d樁孔直徑(m)； L樁間距離(m)； h樁排間距離(m)；,-地基擠密后，樁間土的平均壓實(shí)系數(shù)，一般取0.93,-地基土擠密前的平均干密度(t/m3)。,dmax樁間土的最大干密度(t/m3)；,樁距與樁排,土樁及灰土樁,施工工藝,成孔和回填夯實(shí)的施工應(yīng)符合下列要求： (1)成孔施工時(shí)，地基土宜接近最優(yōu)含水量，當(dāng)含水量低于12 時(shí)，宜加水增濕至最優(yōu)含水量。 (2)樁孔中心點(diǎn)的偏差不應(yīng)超過樁距設(shè)計(jì)值的5。 (3)樁孔垂直度偏差不應(yīng)大于1. 5。 (4)對(duì)沉管法，其直徑和深度應(yīng)與設(shè)計(jì)值相同，對(duì)沖擊法或爆擴(kuò)法，樁孔直徑的誤差不得超過設(shè)計(jì)值的70mm。樁孔深度不應(yīng)小 于設(shè)計(jì)深度的0.5m。 (5)向孔內(nèi)境料前，孔底必須夯實(shí)，然后用素土或灰土在員優(yōu)含水量狀態(tài)下分層回填夯實(shí)?；靥钔亮弦话悴捎眠^篩(篩孔不大于 20mm)的粉質(zhì)糊土，并不得含有有機(jī)質(zhì)的含量；粉煤灰采用含水量為30一50濕粉煤灰石灰用塊灰消解(悶透)34d后并過篩， 其租較粒徑不大于5mm的熟石灰。灰土或二灰應(yīng)拌和均勻至顏色一致后及時(shí)回填夯實(shí)。 (6)成孔和回垣夯實(shí)的施工順序宜間隔進(jìn)行，對(duì)大型工程可采取分段施工。,水泥粉煤灰碎石樁,水泥粉煤灰碎石樁(Cement Fly-ash Gravel Pile) 簡(jiǎn)稱CFG樁，是在碎石樁的基礎(chǔ)上加一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和制成的具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的樁。與碎石樁相比，水泥粉煤灰碎石樁具有一定的差異,方法,水泥粉煤灰碎石樁,設(shè)計(jì)計(jì)算,1、樁徑 2、樁距 3、承載力 4、變形計(jì)算,水泥粉煤灰碎石樁,1、樁徑 水泥粉煤灰碎石樁一般采用振動(dòng)沉管法施工，樁徑一般為350400mm。 2、樁距 樁距可以按下表選用。選用時(shí)遵循以下原則： (1) 對(duì)擠密性好的土，如砂土、粉土和松散填土用小樁距； (2) 單、雙排布樁的條形基礎(chǔ)和面積小的獨(dú)立基礎(chǔ)用小樁距，對(duì)滿堂布樁的 筏基礎(chǔ)、箱基礎(chǔ)以及多排布樁的條形基礎(chǔ)、設(shè)備基礎(chǔ)，樁距適當(dāng)放大； (3) 地下水位高、地下水豐富的地基，樁距適當(dāng)放大。,水泥粉煤灰碎石樁,RPsCFG樁復(fù)合地基承載力(kPa)； N基礎(chǔ)下樁數(shù)； Q單樁承載力(kPa)； Rs天然地基承載力(kPa)； As樁間土面積(m2)； A基礎(chǔ)面積(m2)； 樁間土承載力折減系數(shù)，一般取0.81.0,其中：樁間土承載力折減系數(shù)，一般取0.8； n樁土應(yīng)力比，一般取1014； m樁的置換率。,承載力,也可以采用下式計(jì)算復(fù)合地基承載力：,水泥粉煤灰碎石樁,sPsCFG樁復(fù)合地基的變形量，由于比較小，簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)取0； ss下臥軟弱層的變形量,變形計(jì)算,CFG樁復(fù)合地基的變形可以按下式計(jì)算,水泥粉煤灰碎石樁,一、沉管 二、投料 三、拔管 四、施工順序 五、樁頭處理 六、墊層厚度,施工工藝,水泥粉煤灰碎石樁,(一)沉管 (1)樁機(jī)就位須平整、穩(wěn)固、調(diào)整沉管與地面垂直，確保垂直度偏差不大于1。 (2)若采用預(yù)制鋼筋混凝土樁尖，需埋人地表以下300mm左右。 (3)啟動(dòng)馬達(dá)，開始沉管，沉管過程中注意調(diào)整樁機(jī)的穩(wěn)定，嚴(yán) 禁傾斜和錯(cuò)位。 (4)沉管過程中做好記錄。激振電流每沉1m記錄變化處理應(yīng)特別說明。直到沉官至設(shè)計(jì)標(biāo)高。,施工工藝,水泥粉煤灰碎石樁,(二)投料 (1)待沉管至設(shè)計(jì)標(biāo)高后須盡快投料，直到管內(nèi)混合科面與鋼管投料口平齊。 (2)如上料不夠須在拔管過程中空中投料，以保證成樁樁頂、樁高滿足設(shè)計(jì)要求。 (3)混合料配比應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)定碎石和石屑含雜質(zhì)應(yīng)不大于5。 (4)按設(shè)計(jì)配比配制混合科投入攪拌機(jī)加水拌和加水量由 混合料坍落度控制，一般坍落度為30一50mm，成樁后樁頂浮漿厚度一般不超過200mu。 (5)混合料的攝拌須均勻攪拌時(shí)間不得少于1血n。,施工工藝,水泥粉煤灰碎石樁,施工工藝,(三)拔管 (1)當(dāng)混合料加至鋼管投料口平齊后，開動(dòng)馬達(dá)，沉管原地原振10s左右，然后邊振動(dòng)邊拔管。 (2)拔管速度按均勻線速度控制，一般控制在1.21.5mmin 左右，如遇淤泥或淤泥質(zhì)土，拔管速率可適當(dāng)放慢。 (3)樁管撥出地面，確認(rèn)成樁符合設(shè)計(jì)要求后用粒狀材料或混 粘土封頂，然后移機(jī)繼續(xù)下一根樁施工。,水泥粉煤灰碎石樁,施工工藝,(四)施工順序 施工順序應(yīng)考慮隔排樁跳打，打新樁時(shí)與已打樁間隔時(shí)間應(yīng)少于7天。 (五)樁頭處理 CPG樁施工完畢待樁體達(dá)到一定強(qiáng)度(一般為7天左右)，方可進(jìn)行基槽開挖。 (六)墊層厚度 為了調(diào)整CFG樁和樁間土的共同作用，宜在基礎(chǔ)下鋪設(shè)度的墊層。工程中一般墊層厚度在150一300mm之間。,高壓旋噴（高壓噴射注漿 ）,高壓旋噴是利用鉆機(jī)把帶有高壓噴嘴的注漿管鉆入地層預(yù)定位置，讓漿液以高壓射流的形式從噴嘴噴射出來，沖擊破壞土體，同時(shí)鉆桿以一定的速度逐漸提升，使?jié){液與土體顆粒攪拌混合，漿液凝固后，在地層中形成固結(jié)體，從而達(dá)到提高地基性能的目的。,方法,單管法： 漿液高壓射流：20MPa。,二重管法 漿液高壓射流：20MPa； 壓縮空氣：0.7MPa。,三重管法 水高壓射流：20MPa； 漿液高壓射流：5MPa； 壓縮空氣：0.7MPa。,使用范圍 主要適用于處理淤泥、 粘性土、 粉土、黃土、 砂、 碎石土 人工填土,第三節(jié) 設(shè)計(jì)計(jì)算,一、旋噴直徑,二、地基承載力,三、地基變形,四、防滲,五、漿量,六、配方,旋噴直徑,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定,影響旋噴直徑因素： 地層 噴射壓力 噴嘴直徑 漿液性能 施工工藝,地基承載力,用旋噴樁處理的地基，按照復(fù)合地基設(shè)計(jì)。 地基承載力可以按現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或則下式確定：,單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa):,fsp, k復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)； Ae一根樁承擔(dān)的處理面積(m2)； Ap樁的平均面積； 樁間天然地基承載力折減系數(shù)，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，或取0.20.6,單樁承載力,-樁的平均直徑(m) ； n樁長(zhǎng)范圍內(nèi)土的層數(shù)； hi樁周第i層土的厚度(m) ； qsi樁周第i層土的摩擦力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)； qp樁端天然地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa) 。,fcu, k樁身試塊(邊長(zhǎng)70.7mm的立方體) 的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值(kPa)； 強(qiáng)度折減系數(shù)0.350.50；,地基變形,復(fù)合地基土層的壓縮模量為,Esp旋噴樁復(fù)合地基的壓縮模量(kPa)； Es樁間土的壓縮模量(kPa)； Ep樁體的壓縮模量(kPa)；,防滲,在防滲工程中，一般按三排或雙排標(biāo)準(zhǔn)樁。在這種情況下，孔距為1.73R0(R0為旋噴設(shè)計(jì)半徑)、排距為1.5R0時(shí)最經(jīng)濟(jì),每一排樁之間的交圈厚度e可以按下式計(jì)算,e旋噴樁的交圈厚度(m)； L旋噴樁孔位間距(m)。,漿量,體積法,Q需要的漿量(m3); De旋噴體直徑(m); D0注漿管直徑(m); K1充填率，取0.750.9; h1旋噴樁長(zhǎng)度(m); h2未噴長(zhǎng)度(m); K2未噴范圍土的充填率，取0.50.75; 損失系數(shù)，取0.10.2;,工藝法,提升速度(m3/min); H噴射長(zhǎng)度(m); q單位時(shí)間噴漿量(m3/min);,配方,良好的可噴性， 足夠的穩(wěn)定性， 氣泡少， 凝固時(shí)間可調(diào)范圍寬， 良好的力學(xué)性能， 安全無污染， 結(jié)石率高。,深層攪拌,利用水泥(或石灰) 等材料作為固化劑，通過攪拌機(jī)械，在地層深處就地將軟土和固化劑(漿液或者粉體)攪拌，由固化劑和軟土之間的物理-化學(xué)反應(yīng)，使軟土固結(jié)，從而提高地基的性能,深層攪拌法(CDM：Cement Deep Mixture),特點(diǎn),1、固化劑與軟土就地?cái)嚢?，地基土層利用率高?2、對(duì)周圍建筑物影響??； 3、施工噪音?。?4、加固后的土體重度變化小，對(duì)下部地層的附加應(yīng)力?。?5、加固樁形狀可以多樣：柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等。,深層攪拌,適用范圍,1、建筑物地基、高填方路基； 2、碼頭施工、深基坑開挖支護(hù)； 3、防滲圍幕。,第二節(jié) 加固機(jī)理,一、水泥水解與水化 水泥中含有硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣以及硫酸鈣的水泥礦物，水泥水解與水化產(chǎn)生時(shí)，生成氫氧化鈣、含水硅酸鈣、含水鋁酸鈣以及含水鐵酸鈣等硬化礦物。,二、粘土與水泥的作用 1、離子交換與團(tuán)粒化作用； 2、硬凝反應(yīng)，生成不溶于水的穩(wěn)定化合物： SiO2+Ca(OH)2+nH2OCaOSiO2(n+1)H2O Al2O3+Ca(OH)2+nH2OCaOAl2O3(n+1)H2O,三、碳酸化作用 水泥中游離出的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳作用 Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O,試驗(yàn)結(jié)果整理與分析 1、水泥土的物理性能： 含水量 重度 滲透系數(shù) 抗凍性能 2、水泥土的力學(xué)性能： 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度 抗剪強(qiáng)度 變形模量 壓縮系數(shù)和壓縮模量,水泥土配方試驗(yàn),設(shè)計(jì)計(jì)算,柱狀加固地基,單樁豎向承載力設(shè)計(jì)計(jì)算 按照以下兩式計(jì)算，取小值：,-樁土間平均摩擦力，kPa； Up樁周長(zhǎng)(m)； l樁長(zhǎng)，(m) ； qp樁端天然地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa); 樁端天然地基土承載力折減系數(shù)，0.40.6。,-單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kN) ； Ap樁的截面積(m2)； 強(qiáng)度折減系數(shù)，0.350.5； fcu,k與攪拌樁樁身加固土配比相同的室內(nèi)加固土試塊(邊長(zhǎng) 70.7mm的立方體) 的90天齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度(kPa) ；,fsp,k復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)； m面積置換率； fs,k樁間天然地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa); 樁間天然地基土承載力折減系數(shù)，0.11.0。,復(fù)合地基設(shè)計(jì)計(jì)算,復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值：,置換率m和總樁數(shù)n可以按下式求得：,A地基被加固面積(m2);,fsp,k復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)； m面積置換率； fs,k樁間天然地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa); 樁間天然地基土承載力折減系數(shù)，0.11.0。,-單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值(kN) ；,Ap樁的截面積(m2)；,壁狀加固,LH, Lv滲透起始點(diǎn)至滲流出口的地下輪廓線的水平與垂直總長(zhǎng)度(m); m換算系數(shù)，m=1.52.0; H擋土墻兩側(cè)水位差(m); ci滲徑系數(shù)，粘土34；粉質(zhì)粘土45；粉質(zhì)土56；砂質(zhì)粉土67。,抗?jié)B計(jì)算,抗?jié)B流長(zhǎng)度：,Kf一般為1.53,抗?jié)B安全系數(shù)：,排水固結(jié)法,排水固結(jié)法,第一節(jié) 概述 一、方法 二、類型 第二節(jié) 固結(jié)原理 第三節(jié) 設(shè)計(jì)與計(jì)算 一、預(yù)壓法 二、砂井排水 三、抗剪強(qiáng)度預(yù)測(cè) 四、穩(wěn)定分析 五、沉降計(jì)算 第四節(jié) 施工方法,排水固結(jié)法,排水固結(jié)法：是對(duì)天然地基，采用或先在地基中設(shè)置砂井(袋裝砂井或塑料排水帶) 等豎向排水體，然后利用建筑物本身重量分級(jí)逐漸加載；或在建筑物建造前對(duì)地基進(jìn)行加載預(yù)壓的方法，使土體孔隙水排出，土體逐步固結(jié)，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。 排水固結(jié)系統(tǒng)是由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分組成,方法,排水固結(jié)法,1、排水系統(tǒng) 豎向排水系統(tǒng)： 普通砂井 袋裝砂井 塑料排水帶 水平排水系統(tǒng)： 砂墊層 2、加壓系統(tǒng) 堆載加壓； 真空加壓； 降低地下水位法； 電滲法； 聯(lián)合法,類型,根據(jù)排水與加壓兩大系統(tǒng)的不同可以分成很多類型。主要有：,排水固結(jié)法,設(shè)計(jì)與計(jì)算,一、預(yù)壓法 (一)、堆載預(yù)壓 (二)、真空預(yù)壓 二、砂井排水 (一)、砂井的布置 (二)、砂井地基固結(jié)度 三、抗剪強(qiáng)度預(yù)測(cè) 四、穩(wěn)定分析 (一)、地基強(qiáng)度沿深度增加時(shí)的穩(wěn)定分析方法 (二)、有效固結(jié)壓力強(qiáng)度指標(biāo)的穩(wěn)定分析法 五、沉降計(jì)算 (一)、單向壓縮固結(jié)沉降的計(jì)算 (二)、瞬時(shí)沉降的計(jì)算 (三)、最終沉降量計(jì)算 (四)、實(shí)用實(shí)測(cè)的沉降-時(shí)間曲線推算最終沉降量,排水固結(jié)法,設(shè)計(jì)與計(jì)算：堆載預(yù)壓計(jì)算步驟,1、第一級(jí)容許載荷 2、第一級(jí)載荷下地基的強(qiáng)度增長(zhǎng) 3、第一級(jí)載荷作用下地基固結(jié)時(shí)間 4、第二級(jí)載荷 5、重復(fù)以上步驟，計(jì)算各級(jí)載荷 6、計(jì)算地基在預(yù)壓載荷下的地基最終沉降量和預(yù)壓期間的沉降量,繼續(xù),排水固結(jié)法,設(shè)計(jì)與計(jì)算:砂井排水,井徑與井距布置原則： 細(xì)而密 砂井井徑一般為0.30.4m；護(hù)管砂井井徑為0.15m；0.070.12m。 塑料排水帶設(shè)計(jì)時(shí)換算成相當(dāng)直徑的砂井。設(shè)塑料帶寬度為b, 厚度為，則換算砂井直徑為：,其中為換算系數(shù)，通過試驗(yàn)強(qiáng)度一般取0.60.9。,砂井井距一般為井徑的68倍，沙袋井為1530倍。,排水固結(jié)法,設(shè)計(jì)與計(jì)算:砂井有效直徑,砂井的平面布置可以采用正三角形和正方形,正方形,正三角形,de砂井有效直徑； l砂井間距,排水固結(jié)法,砂井深度： 砂井深度一般為1020m。 砂墊層： 砂墊層厚度一般0.5m，水下施工時(shí)1m左右。,設(shè)計(jì)與計(jì)算:砂井排水,排水固結(jié)法,設(shè)計(jì)與計(jì)算:砂井排水,砂井未穿過整個(gè)受壓土層的平均固結(jié)度固結(jié)度,設(shè)H1、H2分別為砂井深度及砂井以下壓縮層范圍內(nèi)的土層厚度，則整個(gè)壓縮層的平均固結(jié)度為,土工材料,土工合成材料 是應(yīng)用于巖土工程的、以合成材料為原材料制成的各種產(chǎn)品的統(tǒng)稱,主要有：聚酰胺纖維（PA，如尼龍、錦綸）、聚酯纖維（滌綸）、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維等等。,土工材料,土工材料的應(yīng)用,一、反 濾 二、排 水 三、隔 離 四、防 護(hù) 五、防 滲 六、加 筋 七、其 它,土工材料,土工合成材料 Geosynthetics,土工織物 Geotextile,土工膜 Geomembrane,土工復(fù)合材料 Geocomposite,特種土工材料,土工材料,土工材料的性能,物理性能指標(biāo)單位面積質(zhì)量 厚度 孔隙率,力學(xué)性能指標(biāo) 抗拉強(qiáng)度與延伸率 握持強(qiáng)度 撕裂強(qiáng)度 脹破強(qiáng)度,水力性能指標(biāo) 等效孔徑 垂直滲透系數(shù)和透水率 水平滲透系數(shù)和導(dǎo)水率,土工材料與土相互作用性能指標(biāo) 土土工材料之間摩擦系數(shù) 土土工材料之間滲透系數(shù),耐久性指標(biāo) 耐磨、抗紫外線、抗生物、抗化學(xué)等,土工材料,這4個(gè)強(qiáng)度的試驗(yàn)都表示土工織物抵抗外部沖擊荷載的能人，其共向特點(diǎn)是試樣為圓形，用環(huán)形夾具將試樣夾住；其差別 是試樣尺、加荷方式不同。,脹破強(qiáng)度、CBR頂破強(qiáng)度、回球頂破強(qiáng)度、刺破強(qiáng)度,土工材料,反濾作用,當(dāng)土中水流過土上織物時(shí)，水可以順暢穿過、而土粒卻被阻留的現(xiàn)象稱為反濾(過濾)。反濾不同于排水，后者的水流是沿織 物表面進(jìn)行的，而不是穿越織物。當(dāng)土中水從細(xì)粒土流向粗粒土，或水流從土內(nèi)向外流出的出逸處，需要設(shè)置反濾措施，否則土粒 將受水流作用而被帶出土體外，發(fā)展下去可能導(dǎo)致土體破壞。土工織物可以代替水利工程中傳統(tǒng)采用的砂礫等天然反濾材料作為反濾層(或稱濾層)。,土工材料,(1)被保護(hù)的土料在水流作用下，土粒不得被水流帶走。即需要有“保土性”，以使防止管涌破壞。 (2)水流必須能順暢通過織物平面，即需要有”透水性”，以防止積水產(chǎn)生過高的滲透壓力。 (3)織物孔徑不能被水流挾好的土粒所阻塞，即要有“防堵性”，以避免反濾作用失效。,反濾設(shè)計(jì)基本要求,土工材料,1所需的基本資料 與反濾設(shè)計(jì)中要求的類似，應(yīng)提供土體的物理力學(xué)特性，如土的分類、土的顆粒分析曲線、土的滲透系數(shù)等；有關(guān)地質(zhì)、水文資料；來水量(或根據(jù)條件估算)；土與水的化學(xué)成分等。 另外，應(yīng)提供待選土工織物的厚度、等效孔徑O95，水平滲透系數(shù)Kh、垂直滲透系數(shù)Kv等。 2以反濾準(zhǔn)則檢驗(yàn)待選土工織物 用于排水的無紡?fù)凉た椢锸紫葢?yīng)符合反濾準(zhǔn)則，故待選材料 應(yīng)先按反濾的三項(xiàng)準(zhǔn)則逐一加以檢驗(yàn)，如不合格，應(yīng)更換其他合格材料。,排水設(shè)計(jì),一般排水設(shè)計(jì),土工材料,隔離功能,隔離是指在兩種物理力學(xué)性質(zhì)不同的材料之間鋪設(shè)土工合成材