軟弱地基處理

1、3.3軟弱地基處理,土木工程建設(shè)中，當(dāng)天然地基不能滿足建（構(gòu)）筑物對地基的要求時(shí)，需對天然地基進(jìn)行加固改良，形成人工地基，以滿足建（構(gòu)）筑物對地基的要求，保證其安全與正常使用。這種地基加固改良稱為地基處理。(Ground Treatment或Ground Improvement) 天然地基是否需要進(jìn)行地基處理取決于地基土的性質(zhì)和建（構(gòu)）筑物對地基的要求兩個方面,在土木工程建設(shè)中經(jīng)常遇到的軟弱土和不良土主要包括：軟粘土、人工填土、部分砂土和粉土、濕陷性土、有機(jī)質(zhì)土和泥炭土、膨脹土、多年凍土、巖溶、土洞和山區(qū)地基等。 地基處理方法分類 1 換土墊層法 2 振密、擠密法 （1）表層壓實(shí)法；（2）重錘

2、夯實(shí)法； （3）強(qiáng)夯法；（4）振沖擠密法；（5）土樁與灰土樁法；（6）砂樁；（7）爆破法,3 排水固結(jié)法 （1）堆載預(yù)壓法；（2）砂井法；（3）真空預(yù)壓法；（4）降低地下水位法；（5）電滲排水法 4 置換法 （1）振沖置換法（碎石樁法）；（2）石灰樁法；（3）強(qiáng)夯置換法；（4）水泥粉煤灰碎石樁法(CFG樁法） 5 加筋法 （1）土工聚合物；（2）加筋土；（3）土層錨桿；（4）土釘；（5）樹根樁法,6 膠結(jié)法 （1）注漿法；（2）高壓噴射注漿法；（3）水泥土攪拌法 7 冷熱處理法 （1）凍結(jié)法；（2）燒結(jié)法 處理方法選用原則：選用地基處理方法應(yīng)力求做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量,地基

3、處理方法很多，沒有一種方法是萬能的。對每一具體工程均應(yīng)進(jìn)行具體細(xì)致分析，從地基條件、處理要求（處理后地基應(yīng)達(dá)到的各項(xiàng)指標(biāo)、處理的范圍、工程進(jìn)度等）、工程費(fèi)用以及材料、機(jī)具來源等各方面進(jìn)行綜合考慮，以確定合適的地基處理方法。1 地基處理工程的特點(diǎn) （1）大部分地基處理方法的加固效果不是在施工結(jié)束后就能全部發(fā)揮； （2） 每一項(xiàng)地基處理工程都有它的特殊性； （3） 地基處理是隱蔽工程，很難直接檢驗(yàn)其加固效果,地基處理工程的效果檢驗(yàn) 對地基處理的效果檢驗(yàn),應(yīng)在地基處理施工結(jié)束后一定時(shí)間再進(jìn)行檢驗(yàn)。效果檢驗(yàn)的方法有：載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、動力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、取芯試驗(yàn)等。有時(shí)需要采用多種手段進(jìn)

4、行檢驗(yàn)，以便綜合評價(jià)地基處理效果,二、換土墊層法 墊層的作用 (1）提高持力層的承載力； （2）減少沉降量； （3）加速軟弱土層的排水固結(jié)； （4）防止凍脹； （5）消除膨脹土的脹縮作用,墊層設(shè)計(jì)： 1 墊層的厚度的確定 墊層的厚度z應(yīng)根據(jù)需置換軟弱土的深度或下臥土層的承載力確定，并符合下式要求： 式中 pz 相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，墊層底面處的附加壓力值（kPa）； pcz墊層底面處土的自重壓力值（kPa）； faz 墊層底面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值（kPa）。 墊層厚度不宜小于0.5m,也不宜大于3m,墊層底面處的附加壓力值可分別按下兩式計(jì)算： 對條形基礎(chǔ) 對矩形基礎(chǔ) 式中 b矩

5、形基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)底面的寬度（m）； l 矩形基礎(chǔ)底面的長度（m）； pk 相應(yīng)于荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，基礎(chǔ)底面處的平均壓力值（kPa）； pc基礎(chǔ)底面處土的自重壓力值（kPa）； z 基礎(chǔ)底面下墊層的厚度（m）； 墊層的壓力擴(kuò)散角，宜通過試驗(yàn)確定，當(dāng)無試驗(yàn)資料時(shí)，可按下表采用,壓力擴(kuò)散角,2 墊層寬度的確定 墊層底面的寬度應(yīng)滿足基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴(kuò)散的要求，可按下式確定： 式中 墊層底面寬度（m）； 壓力擴(kuò)散角，按上表采用。 墊層頂面每邊超出基礎(chǔ)底邊不宜小于300mm,3 墊層材料的選用 1）砂石。宜選用碎石、卵石、角礫、圓礫、礫砂、粗砂、中砂或石屑（粒徑小于2mm的部分不應(yīng)超過總重的45），應(yīng)級配良

6、好，不含植物殘?bào)w、垃圾等雜質(zhì)。當(dāng)使用粉細(xì)砂時(shí)，應(yīng)摻入不少于總重30的碎石或卵石。砂石的最大粒徑不宜大于50mm。 2）粉質(zhì)粘土。土料中有機(jī)質(zhì)含量不得超過5，當(dāng)含有碎石時(shí)，粒徑不宜大于50mm,3）灰土。體積配合比宜為2：8或3:7。土料宜用粉質(zhì)粘土，不宜使用塊狀粘土和砂質(zhì)粉土，不得含有松軟雜質(zhì)，并應(yīng)過篩，其顆粒不得大于15mm。石灰宜用新鮮得消石灰，其顆粒不得大于5mm。 4） 粉煤灰?？捎糜诘缆?、堆場和小型建筑物、構(gòu)筑物等的換填墊層。粉煤灰墊層上宜覆土0.30.5m。 5） 礦渣。主要用于堆場、道路和地坪，也可用于小型建筑物、構(gòu)筑物地基。選用礦渣的松散重度不小于11kN/m3，有機(jī)質(zhì)及含泥總

7、量不超過5,粉煤灰墊層,粉煤灰墊層適用于廠房、機(jī)場、公路和堆場等工程大面積填筑。 粉煤灰的工程特性 1）自重輕。松散重度67kN/m3，擊實(shí)后干重度9.213.5 7kN/m3。 2）擊實(shí)性能好。粉煤灰的最優(yōu)含水量變動幅度是4，大于土的2的變動幅度。 3）抗剪強(qiáng)度。粉煤灰的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)與粉煤灰的灰種、剪切方法、壓實(shí)系數(shù)大小和齡期長短有關(guān)。當(dāng)壓實(shí)系數(shù)為0.90.95時(shí),粘聚力530kPa,內(nèi)摩擦角2330度,4）壓縮性。當(dāng)壓實(shí)系數(shù)為0.90.95時(shí),壓縮模量為820MPa。 5）承載能力。對壓實(shí)系數(shù)為0.90.95的浸水墊層,其承載力可采用120200kPa。 6）滲透性。粉煤灰顆粒組成近似砂質(zhì)

8、粉土，滲透系數(shù)在104105cm/s之間變化。 7） 抗液化性。粉煤灰經(jīng)壓實(shí)后不會發(fā)生液化,墊層施工要點(diǎn) 1) 按密實(shí)方法分類，有機(jī)械碾壓法、重錘夯實(shí)法和平板振動法。應(yīng)根據(jù)不同的換填材料選擇施工機(jī)械。 2) 墊層的施工方法、分層鋪填厚度、每層壓實(shí)遍數(shù)等宜通過試驗(yàn)確定。一般情況下，墊層的分層鋪填厚度可取200300mm。 3) 為保證分層壓實(shí)質(zhì)量，應(yīng)控制機(jī)械碾壓速度，一般平碾為2km/h; 羊足碾為3km/h;振動碾為2km/h;振動壓實(shí)機(jī)為0.5km/h,質(zhì)量檢驗(yàn),1) 對粉質(zhì)粘土、灰土、粉煤灰和砂石墊層的施工質(zhì)量檢驗(yàn)可用環(huán)刀法、貫入儀法、靜力觸探、輕型動力觸探或標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢驗(yàn)；對砂石、礦渣

9、墊層可用重型動力觸探試驗(yàn)。 2 ) 墊層的施工質(zhì)量檢驗(yàn)必須分層進(jìn)行。應(yīng)在每層的壓實(shí)系數(shù)符合設(shè)計(jì)要求后鋪填上層土。 3 ) 采用環(huán)刀法檢驗(yàn)墊層的施工質(zhì)量時(shí)，取樣點(diǎn)應(yīng)位于每層厚度的2/3處。檢驗(yàn)點(diǎn)數(shù)量，對大基坑每50100m2不應(yīng)少于1個檢驗(yàn)點(diǎn)；對基槽每1020m不應(yīng)少于1個點(diǎn)；每個獨(dú)立柱基不應(yīng)少于1個點(diǎn)。 4 竣工驗(yàn)收采用載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)墊層承載力時(shí)，每個單體工程不宜少于3點(diǎn),3、振沖法 利用振動和水沖加固土體的方法，適用于處理砂土、粉土、粘性土、素填土和雜填土等，不加填料適用于粘粒含量不大于10%的中、粗砂。 一、加固原理 對于砂土主要為振沖擠密。 粘性土地基（特別飽和軟粘土），主要置換，構(gòu)成復(fù)合

10、地基,初步設(shè)計(jì)時(shí)也可用單樁和處理后樁間土承載力特征值按下式估算： 等邊三角形布樁 正方形布樁 矩形布樁 s、s1、s2分別為樁間距、縱向間距和橫向間距,對小型工程的粘性土地基如無現(xiàn)場載荷試驗(yàn)資料，初步設(shè)計(jì)時(shí)復(fù)合地基的承載力特征值也可按下式估算： 式中 n為樁土應(yīng)力比，在無實(shí)測資料時(shí)，可取24，原土強(qiáng)度低取大值，原土強(qiáng)度高取小值,復(fù)合土層的壓縮模量可按下式計(jì)算： 式中 Esp復(fù)合土層壓縮模量（ MPa）； Es 樁間土壓縮模量（MPa），宜按經(jīng)驗(yàn)取值，可取天然地基壓縮模量。 n值當(dāng)無實(shí)測資料時(shí)，對粘性土可取24，對粉土和砂土可取1.53，原土強(qiáng)度低取大值，原土強(qiáng)度高取小值,樁長 樁長應(yīng)根據(jù)軟弱土

11、層的性能、厚度或工程要求按下列原則確定： （1）當(dāng)軟土層不厚時(shí)，應(yīng)穿透軟土層； （2）當(dāng)軟土層較厚時(shí)，對按變形控制的工程，加固深度應(yīng)滿足砂樁復(fù)合地基變形不超過地基容許變形值的要求； （3）對按穩(wěn)定性控制的工程，樁長應(yīng)不小于最危險(xiǎn)滑動面的深度； （4）在可液化地基中，樁長應(yīng)按要求的抗震處理深度確定； （5）樁長不宜小于4m,3 布樁范圍 應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性和場地條件及基礎(chǔ)形式而定。對一般基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)外應(yīng)擴(kuò)大13排；對可液化地基，在基礎(chǔ)外緣擴(kuò)大寬度不應(yīng)小于可液化土層厚度的1/2，并不應(yīng)小于5m 。 4 樁間距 應(yīng)根據(jù)荷載大小和原土的抗剪強(qiáng)度確定，可用1.52.5m。 5 樁體材料 可用碎石、卵石

12、、角礫、圓礫等硬質(zhì)材料，含泥量不得大于5%，最大粒徑不宜大于50mm,質(zhì)量檢驗(yàn) （1）對粉質(zhì)粘土地基間隔時(shí)間可取2128d，對粉土地基可取1421d。 （2）樁的施工質(zhì)量可采用單樁載荷試驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)量為總樁數(shù)的0.5%，且不少于三根。樁體檢驗(yàn)可用重型動力觸探進(jìn)行隨機(jī)檢驗(yàn)。對樁間土可用標(biāo)準(zhǔn)貫入、靜力觸探等進(jìn)行檢驗(yàn)。 （3）復(fù)合地基竣工驗(yàn)收，應(yīng)采用復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的0.5%，且每個單體工程不應(yīng)少于3點(diǎn),4、深層攪拌法 是利用水泥、石灰等材料作為固化劑通過特制的攪拌機(jī)械，就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強(qiáng)制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高地基土強(qiáng)

13、度和增大變形模量。 水泥土攪拌法分為深層攪拌法（濕法）和粉體噴攪法（干法）。水泥土攪拌法適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。當(dāng)?shù)鼗恋奶烊缓啃∮?0、或地下水的pH值小于4時(shí)不宜采用干法,加固機(jī)理 1 水泥的水解水化反應(yīng) 2 土顆粒與水泥水化物的作用 （1）離子交換和團(tuán)粒化作用 （2）硬凝反應(yīng) 3 碳酸化作用 4 復(fù)合地基的應(yīng)力傳遞作用,3 設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）固化劑 宜選用強(qiáng)度等級為32.5級以上的普通硅酸鹽水泥，水泥摻量宜為1220。 （2）樁長 宜穿透軟弱土層到達(dá)承載力相對較高的土層。濕法加固深度不宜大于20m，干法加固

14、深度不宜大于15m。 （3） 樁徑 常用樁徑500700mm。 （4）承載力,初步設(shè)計(jì)時(shí)按下式估算： 式中 Ra單樁豎向承載力特征值（kN）； Ap樁的截面積（m2）； 樁間土承載力折減系數(shù)。當(dāng)樁端土未經(jīng)修正的承載力特征值大于樁周土的承載力特征值的平均值時(shí)，可取0.10.4，差值大時(shí)取低值；當(dāng)樁端土未經(jīng)修正的承載力特征值小于或等于樁周土的承載力特征值的平均值時(shí)，可取0.50.9，差值大時(shí)或設(shè)置褥墊層時(shí)均取高值,單樁豎向承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場載荷試驗(yàn)確定。也可由下兩式估算，取小值。 式中 與攪拌樁樁身水泥配比相同的室內(nèi)加固土試塊（邊長70.7mm的立方體）在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下90d齡期的立方體抗壓強(qiáng)度平均值（kPa）； 樁身強(qiáng)度折減系數(shù)，干法可取0.200.30，濕法可取0.250.33； up 樁的周長（m,總樁數(shù)可按下式計(jì)算： 水泥土攪拌法的施工步驟為： （1）攪拌機(jī)就位、調(diào)平； （2）預(yù)攪下沉至設(shè)計(jì)加固深度； （3）邊噴漿（粉）、邊攪拌提升直至預(yù)定的停漿（灰）面； （4）重復(fù)攪拌下沉至設(shè)計(jì)加固深度； （5）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，噴漿（粉）或僅攪拌提升直至預(yù)定的停漿（灰）面； （6）關(guān)閉攪拌機(jī)