軟弱土地基處理軟弱地基處理PPT課件

1、2、沖填土 沖填土是在整治和疏通江河時，用挖泥船或泥漿泵把江河或港灣底部的泥砂用水力沖填形成的。 沖填土的物質成分比較復雜： （1） 若以粉土、粘土為主，則屬于欠固結的軟弱土； （2） 當沖填土主要由中砂粒以上的粗顆粒組成時，則不屬于軟弱土。第1頁/共61頁3、雜填土 雜填土一般是覆蓋在城市地表的人工雜物。 包括： 碎磚瓦塊等建筑垃圾、工業(yè)廢料和生活垃圾等。 雜填土主要特性： （1） 強度低； （2） 壓縮性高； （3） 均勻性差。第2頁/共61頁 二、地基處理的目的 目的 改善地基土的性質，滿足建筑物地基的穩(wěn)定和變形要求，包括改善地基土的變形特性和滲透性，提高其抗剪強度和抗液化能力。 方法

2、每一具體工程都應從地基條件、目標要求、工程費用及材料、機具來源等方面進行綜合分析，以確定合適的地基處理方法。第3頁/共61頁編編號號 分分 類類 處處理理方方法法 原原理理及及作作用用 適適用用范范圍圍 1 碾壓及夯實 重錘夯實法，機械碾壓法，振動壓實法，強夯法（動力固結） 利用壓實原理，通過機械碾壓夯擊，把表層地基土壓實，強夯則利用強大的夯擊能，在地基中產(chǎn)生強烈的沖擊波和動應力，使土體動力固結密實 碎石、砂土、粉土、低飽和度的粘性土、雜填土等。對飽和粘性土可采用強夯法。 2 換土墊層 砂石墊層、素土墊層，灰土墊層，礦碴墊層 以砂石、素土、灰土和礦渣等強度較高的材料，置換地基表層軟弱土，提高持

3、力層的承載力，減少沉降量 暗溝、暗塘等軟弱土 地基 3 排水固結 天然地基預壓，砂井預壓，塑料排水板預壓， 真空預壓，降水預壓 通過改善地基排水條件和施加預壓荷載，加速地基的固結和強度增長，提高地基的穩(wěn)定性，并使基礎沉降提前完成 飽和軟弱土層；對于滲透性很低的泥炭土，則應慎重 4 振密擠密 振沖擠密，灰土擠密樁，砂樁，石灰樁，爆破擠密 采用一定的技術措施，通過振動或擠密，使土體孔隙減少， 強度提高； 也可在振動擠密的過程中，回填砂、礫石、灰土、素土等，與地基土組成復合地基，從而提高地基的承載力，減少沉降量 松砂、粉土、雜填土及濕陷性黃土 5 置換及拌入 振沖置換，深層攪拌， 高壓噴射注漿，石灰

4、樁等 采用專門的技術措施，以砂、碎石等置換軟弱土地基中部分軟弱土，或在部分軟弱土地基中摻入水泥、石灰或砂漿等形成加固體，與周邊土組成復合地基，從而提高地基的承載力，減少沉降量 粘性土、沖填土、粉砂、細砂等 6 土工聚合物 土工膜、 土工織物、土工格柵等合成物 一種用于土工的化學纖維新型材料，可用于排水、隔離、反濾和加固補強等方面 軟土地基、填土及陡坡填土、砂土 7 其 它 灌漿，凍結，托換技術，糾偏技術 通過獨特的技術措施處理軟弱土地基 根據(jù)建筑物和地基基礎情況確定 軟弱土地基處理方法分類表 第4頁/共61頁第二節(jié) 碾壓法與夯實法 一、土的壓實原理控制土的壓實效果的主要因素有：土的含水量，壓實

5、機械、壓實功能、添加料。壓實效果用干密度d來衡量，壓實后d =1.61.7g/cm3。第5頁/共61頁二、機械碾壓法 機械碾壓法是利用壓路機、羊足碾、平碾等機械將地基土壓實。 對于雜填土地基，應把影響深度以上部分挖去，然后分層碾壓并逐層回填碾壓； 對于粘性土地基的碾壓，一般用質量為810315103kg的平碾（或振壓機）或12103kg的羊足碾，每層鋪土厚度為2030cm，碾壓數(shù)遍。第二節(jié) 碾壓法與夯實法 第6頁/共61頁 壓實功能 影響夯擊的壓實功能的因素有：夯錘的重量、落高、夯擊次數(shù)、被夯擊土的厚度 影響碾壓的壓實功能的因素有：碾壓機具的重量、接觸面積、碾壓遍數(shù)、土層的厚度第二節(jié) 碾壓法與

6、夯實法第7頁/共61頁第二節(jié) 碾壓法與夯實法 壓實條件 指壓實時被壓實土層的特點，所采用壓實機械的功能和性能，壓實的方法和方式等。 其它因素 如：土的顆粒粗細、級配、礦物成分、添加材料等因素。第8頁/共61頁第二節(jié) 碾壓法與夯實法第9頁/共61頁第二節(jié) 碾壓法與夯實法 適用范圍 處理距地下水位0.8m以上稍濕的雜填土、粘性土、濕陷性黃土和分層填土等地基，在有效夯實深度內存在軟粘土時不宜采用此法。 停夯標準 隨著夯擊遍數(shù)的增加，土的每遍夯沉量逐漸減少，對于粘性土及濕陷性黃土，一般要求最后兩遍平均夯沉量不大于1.02.0cm；對于砂性土，不大于0.51.0cm。第10頁/共61頁第二節(jié) 碾壓法與夯

7、實法第11頁/共61頁第二節(jié) 碾壓法與夯實法四、振動壓實法適用范圍：處理砂土、爐碴、碎石等無粘性土的填土。主要機具：振動壓實機影響壓實效果的因素：被壓實土的成分和振動時間。第12頁/共61頁第三節(jié) 換土墊層法一、換土墊層法的原理 換土墊層法是將基礎下一定深度內的軟弱土層挖去，回填強度較高的砂、碎石或灰土等，并夯擊、碾壓至密實的一種地基處理方法。第13頁/共61頁第三節(jié) 換土墊層法二、墊層設計要點 墊層的設計不但要滿足建筑物對地基變形及穩(wěn)定的要求，而且應符合經(jīng)濟合理的原則。 設計內容主要是確定墊層斷面合理的厚度和寬度。 對于有排水要求的墊層來說，除要求有一定厚度和寬度外，還需形成一個排水面，促進

8、軟弱土的固結，提高強度，以滿足上部結構的要求。第14頁/共61頁第三節(jié) 換土墊層法(一)墊層厚度的確定 墊層厚度一般是根據(jù)墊層底面處土的自重應力與附加應力之和不大于軟弱土層的承載力設計值進行確定。 其表達式為： czz f f 墊層底面處軟弱土層的承載力設計值； cz 墊層底面處土的自重應力(KPa)； z 墊層底面處土的附加應力(KPa)。 第15頁/共61頁第三節(jié) 換土墊層法墊層底面處的附加應力z ，按計算即：條形基礎矩形基礎()(2tan )czpbbz()(2 .tan )(2 .tan )czpblbzlz第16頁/共61頁 p 基礎底面平均壓力設計值(kPa)； C 基礎底面標高處

9、的自重應力(kPa)；l、b 基礎底面的長度和寬度(m)； z 墊層的厚度(m)； 墊層的應力擴散角，按下表選取。墊層材料z/b中砂、粗砂、礫砂、碎石類土、石屑粘性土和粉土（8Ip14）灰土0.25206300.503023()(2tan )czpbbz()(2 .tan )(2 .tan )czpblbzlz第17頁/共61頁第三節(jié) 換土墊層法(二) 墊層寬度的確定 墊層的寬度除要滿足應力擴散的要求外，還應防止墊層向兩邊擠動。如果墊層寬度不足，就有可能部分擠入側面軟弱土中，增大基礎沉降。寬度計算通常可按應力擴散角法。 底寬確定后，再根據(jù)開挖基坑所要求的坡度延伸至地面，即得墊層的設計斷面。 第

10、18頁/共61頁第三節(jié) 換土墊層法三、施工要點1、墊層施工必須保證達到設計要求的密實度。密實方法常用的有振動法、水撼法、碾壓法等。2、墊層的砂料必須具有良好的壓實性。砂料的不均勻系數(shù)不能小于5，以中粗砂為好，可在砂中摻入一定數(shù)量的碎石，但要分布均勻。3、開挖基坑鋪設墊層時，必須避免對軟弱土層的擾動和破壞坑底土的結構。第19頁/共61頁第四節(jié) 排水固結預壓法 排水固結預壓法是利用地基排水固結的特性，通過施加預壓荷載，并增設各種排水條件（砂井和排水墊層等排水體），以加速飽和軟粘土固結，提高土體強度的一種軟土地基處理方法。第20頁/共61頁第四節(jié) 排水固結預壓法 一、加固原理與應用條件1.定義：利用

11、地基排水固結的特性，通過施加預壓荷載，并增設各種排水條件，以加速飽和軟粘土固結發(fā)展的一種軟土地基處理方法。2.基本原理：軟粘土地基在荷載作用下，土中孔隙水慢慢排出，孔隙體積不斷減小，地基發(fā)生固結變形；同時，隨著超靜孔隙水壓力的逐漸消散，土的有效應力增大，地基強度逐步增長。第21頁/共61頁3.影響預壓固結效果的主要因素有：（1）必要的預壓荷載-堆載預壓、自重預壓、真空預壓、降水預壓（2）良好的排水邊界條件水平向排水墊層、豎向排水砂井、袋裝砂井、塑料排水帶豎向排水體設置原理第22頁/共61頁第四節(jié) 排水固結預壓法 二、堆載預壓法 1.機理 堆載預壓法是在建筑物施工前，在地基表面分級堆土或加其它荷

12、重，使地基土壓密、沉降、固結，待達到預定的強度變形標準后再卸載，建造建（構）筑物。從而提高地基強度和減少建筑物建成后的沉降量。第23頁/共61頁第四節(jié) 排水固結預壓法 2.堆載預壓法的特點：（1）使用的材料、機具和方法簡單直接，施工操作方便；（2）堆載預壓需要一定時間，對厚度大的飽和軟粘土，排水固結所需的時間很長；（3）需要大量堆載材料，在使用上受到一定限制。第24頁/共61頁第四節(jié) 排水固結預壓法 3.堆載預壓法適用范圍： 各類軟弱地基，包括天然沉積土層和人工沖填土層，如沼澤土、淤泥、淤泥質土以及水力沖填土，廣泛用于冷藏庫、油罐、機場跑道、集裝箱碼頭等沉降要求比較高的地基。 第25頁/共61

13、頁第四節(jié) 排水固結預壓法 三、砂井堆載預壓法 1. 機理 在軟弱地基中用鋼管打孔、灌砂，設置砂井作為豎向排水通道，并在砂井頂部設置砂墊層作為水平排水通道，在砂墊層上部堆載以增加土中附加應力，使土體中孔隙水較快地通過砂井和砂墊層排出，以達到加速土體固結，提高地基土強度的目的。第26頁/共61頁典型的砂井地基工程剖面圖第四節(jié) 排水固結預壓法 第27頁/共61頁預壓法排水體設置第28頁/共61頁2. 砂井直徑和間距:工程上常采用砂井直徑為：2050cm常用井距為砂井直徑的69倍3. 砂井的長度:砂井長度的選擇和土層分布、地基中附加應力的大小、施工期限和條件等因素有關。第四節(jié) 排水固結預壓法 第29頁

14、/共61頁第四節(jié) 排水固結預壓法4.砂井的布置和范圍: 砂井常按梅花形和正方形布置。 假設每個砂井的有效影響面積為圓面積，如砂井間距為L，則等效圓（有效影響范圍）的直徑de與L的關系為：梅花形de =1.05L；正方形 de=1.13L。 砂井的布置范圍應稍大于建筑物基礎范圍，擴大的范圍可由基礎輪廓線向外增大約24m。第30頁/共61頁砂井布置圖第31頁/共61頁第四節(jié) 排水固結預壓法5.地基固結度計算(1)豎向平均固結度Uz可按太沙基固結理論計算。如果考慮逐級加荷，則時間t從加荷歷時的一半起算；如為雙面排水，H取土層厚度的一半。(2)根據(jù)Barron的解法計算徑向平均固結度Uz 2281ex

15、p()4zvUT 81 exprHUTF 第32頁/共61頁第四節(jié) 排水固結預壓法TH 水平向固結時間因素， CH 水平固結系數(shù)， KH 水平滲透系數(shù)(cm/s)；F 與n有關的系數(shù)， n 井徑比，n =de/dw ；一般取為412。 (3).砂井的平均固結度為 2HHeCtTd2(1),/HhwKeCcms 2222311 ()14nnFn nnn1 (1)(1)rzrzUUU 81 exprHUTF 第33頁/共61頁第五節(jié) 擠密法和振沖法 一、擠密砂樁 (一) 作用原理 1、松散砂土中的作用 由于成樁方法不同，在松散砂土中成樁時對周圍砂層產(chǎn)生擠密作用和振密作用。采用沖擊法或振動法往砂土中

16、下沉樁管和拔管成樁時，由于樁管下沉對周圍砂土產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，孔隙比減小，密度增大。有效擠壓密范圍可達34倍樁徑。第34頁/共61頁第五節(jié) 擠密法和振沖法2、軟弱粘性土中的作用 由于軟粘土的透水性很小，成樁時并不能導致土體孔隙水迅速排出使孔隙比減小，土體密實。而是密實的砂樁在軟弱粘性土中取代了同體積的軟弱粘性土，起置換作用并形成“復合地基”，使地基承載力有所提高，沉降變小。同時，砂樁在軟弱粘性土地基中像砂井一樣起排水作用，從而加快地基的固結沉降速率。 第35頁/共61頁第五節(jié) 擠密法和振沖法（二）砂樁設計要點 由于砂樁在松散砂土中和軟弱粘性土中的作用原理不同，因此砂樁間距計算方法也有不同。

17、在砂土地基中，基本假定是擠密后土體中土顆粒增加而體積不變，控制加固后的孔隙比，從而根據(jù)設計要求的孔隙比計算樁距l(xiāng)。 第36頁/共61頁第五節(jié) 擠密法和振沖法按梅花形布置時 l=0.95d（1+eo）/（eo-e1）1/2按正方形布置時 l=0.95d（1+eo）/（eo-e1）1/2 式中：l 樁距（cm）； d 樁徑（cm）； eo 天然孔隙比； e1 設計要求的孔隙比。第37頁/共61頁第五節(jié) 擠密法和振沖法e1可按下式計算： e1=emax-Dr（emax-emin） 式中 emax最大孔隙比； emin最小孔隙比； Dr相對密實度，一般取0.70.8。在軟弱粘性土地基中樁距可按置換率要

18、求來計算，如對正方形布置的樁距可按下式計算： l=（Ap/m）1/2式中 m 置換率。第38頁/共61頁第五節(jié) 擠密法和振沖法 二、擠密土樁和灰土樁 土、灰土或石灰、粉煤灰混合物（簡稱二灰）擠密樁是利用沉管 、沖擊、爆破等方法將鋼管打入土中側向擠密成孔，然后在孔中分層填土、灰土或二灰土，夯實而成的樁，它與周邊土共同組成復合地基，承受上部荷載。第39頁/共61頁第五節(jié) 擠密法和振沖法（一） 特點及適用范圍1、土和灰土擠密樁的主要特點是：（1）土和灰土擠密樁成樁時為橫向擠密，同樣達到所要求的干密度指標，消除地基土的濕陷性，提高承載力，降低壓縮性；（2）與換土墊層相比，不需大量開挖回填土方工程量；處

19、理深度較大，可達12-15m；成樁材料可就地取材，降低工程造價，二灰樁可利用工業(yè)廢料粉煤灰，變廢為寶；（3）機具簡單，施工方便，工效高。第40頁/共61頁第五節(jié) 擠密法和振沖法（一） 特點及適用范圍 2、土和灰土擠密樁的適用范圍： 土和灰土（或二灰土）擠密樁適于加固地下水位以上，天然含水率12%-25%，厚度5-15m的新填土、雜填土、濕陷性黃土及含水率較大的軟弱地基。 第41頁/共61頁第五節(jié) 擠密法和振沖法（二） 樁的構造和布置 1、樁孔直徑：根據(jù)工程量、擠密效果、施工設備、成孔方法等情況而定，一般選用30-60cm。 2、樁長：根據(jù)土質情況、樁處理地基深度、工程要求和成孔設備等因素確定，

20、一般為5-15m。 3、樁距和排距：樁孔一般按梅花形布置。 4、處理寬度：處理地基的寬度應大于基礎的寬度。第42頁/共61頁第五節(jié) 擠密法和振沖法 三、振沖法 （一）振沖法加固機理 振沖法是以起重機吊起振沖器，使振動器產(chǎn)生高頻振動，同時通過噴嘴噴射高壓水流；在邊振邊沖的共同作用下，將振動器沉到土中的預定深度；經(jīng)清孔后，從地面向孔內逐段填入砂石，或不加填料，使土體在振動作用下被擠密實，達到要求的密實度后即可提升振動器。 第43頁/共61頁振沖法成樁過程第44頁/共61頁第五節(jié) 擠密法和振沖法（二）分類 振沖法按加固機理和效果的不同，分為振沖置換法和振沖密實法兩類。 1、振沖置換法是在地基中借振沖

21、器成孔，振密填料置換，形成一群以碎石、砂礫等散粒材料組成的樁體，與原地基土一起構成復合地基，使其排水性能得到很大改善，使承載力提高，沉降量減少。第45頁/共61頁第五節(jié) 擠密法和振沖法2、振沖密實法主要是利用振動和高壓水流使砂層液化，砂顆粒相互擠密，孔隙減少，從而提高砂層本身的承載力和抗液化能力。第46頁/共61頁第五節(jié) 擠密法和振沖法(三) 振沖法加固地基的特點是：（1）技術可靠，機具設備簡單，施工簡便；（2）可因地制宜，就地取材；（3）加固速度快，節(jié)約投資，碎石樁具有良好的透水性，地基承載力可提高1.2-1.35倍；（4）振沖過程中的預震效應，可增加砂土地基抗液化能力。 第47頁/共61頁

22、第五節(jié) 擠密法和振沖法（四）振沖密實法適用范圍 振沖置換法適用于： 處理不排水抗剪強度小于20KPa的粘性土、粉土、飽和黃土和人工填土等地基，如果樁周土的強度過低，則難以形成樁體。第48頁/共61頁第五節(jié) 擠密法和振沖法（四）振沖密實法適用范圍 振沖密實法適用于： 處理砂土和粉土等地基，不加填料的振沖密實法僅適用于處理粘粒含量小于10%的粗砂、中砂地基。 振沖法不適于在地下水位較高、土質松散易塌方和含有大塊石等障礙物的土層中使用。第49頁/共61頁第六節(jié) 高壓噴射注漿法與深層攪拌法 一、高壓噴射注漿法 高壓噴射注漿法又稱旋噴法，是利用鉆機把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆進至土層的預定位置后，用高壓脈沖

23、泵，將水泥漿液通過鉆桿下端的噴射裝置，以高速高壓射流噴入土體，沖擊切削土層，使噴射流射程內的土體遭受破壞，同時，鉆桿邊轉動邊提升，使土體與水泥漿充分攪拌混合，凝聚固結后即在地基中形成一定強度的水泥土混合體，從而使地基得到加固。第50頁/共61頁施噴法施工流程圖第51頁/共61頁高壓噴射注漿的三種形式第52頁/共61頁第六節(jié) 高壓噴射注漿法與深層攪拌法 (一) 分類及形式 1、注漿形式分為：（1） 旋轉噴射注漿（旋噴法）；（2） 定向噴射注漿（定噴法）；（3） 在某一角度范圍內擺動噴射注漿（擺噴法）。 加固體形狀可分為立柱、壁狀和塊狀等。 第53頁/共61頁（二）主要特征1、適用范圍較廣2、施工簡便3、固結體形狀可控制4、既可垂直噴射又可傾斜和水平噴射5、有較好的耐久性6、料源廣闊價格低廉7、漿液集中，流失較少8、設備簡單，管理方便9、安全生產(chǎn)10、無公害第六節(jié) 高壓噴射注漿法與深層攪拌法 第