中國地基處理技術(shù)T114

同濟大學葉觀寶教授中國地基處理技術(shù)

FoundationImprovementTechnologyinChina地基處理的含義場地（Site）：指工程建設所占有并直接使用的有限面積的土地。場地范圍內(nèi)及其鄰近的地質(zhì)環(huán)境都回直接影響著場地的穩(wěn)定性。地基(Foundation,Subgrade):指承托建筑物基礎的這一部分很小的場地?；A（Foundation，F(xiàn)ooting):指建筑物向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)。地基處理（GroundTreatment，GroundImprovement）：指天然地基很軟弱，不能滿足地基承載力和變形的要求，而地基需經(jīng)過人工處理后再營建基礎。建筑物基礎地基地基存在的問題

地基承載力或穩(wěn)定性問題沉降、水平位移及不均勻沉降問題滲透問題特殊土的不良地質(zhì)問題液化問題地基存在的問題

實例1．加拿大特朗斯康谷倉加拿大特朗斯康谷倉平面呈矩形，長59.44m,寬23.47m。高31.0m。容積36368m3。谷倉為圓筒倉，每排13個圓筒倉，共5排65個圓筒倉組成。谷倉的基礎為鋼筋混凝土筏基，厚61cm，基礎埋深3.66m。谷倉于1911年開始施工，1913年秋完工。1913年9月起往谷倉裝谷物，仔細地裝載，使谷物均勻分布、10月當谷倉裝了31822m3谷物時，發(fā)現(xiàn)1小時內(nèi)垂直沉降達30.5cm。結(jié)構(gòu)物向西傾斜，并在24小時間谷倉傾倒ˊ。谷倉西端下沉7.32m,東端上抬1.52m。1913年10月18日谷倉傾倒后，上部鋼筋混凝土筒倉艱如盤石，僅有極少的表面裂縫。PfP>f建筑物荷載過大，使地發(fā)生整體滑動，建筑物失穩(wěn)。實例2.香港寶城滑坡1972年7月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬立方米殘積土從山坡上下滑，巨大滑動體正好沖過一幢高層住宅--寶城大廈，頃刻間寶城大廈被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角約五層住宅。死亡６7人。山坡上殘積土本身強度較低，加之雨水入滲使其強度進一步大大降低，使得土體滑動力超過土的強度，于是山坡土體發(fā)生滑動?；瑒用嬗晁ㄖ礼f實例3.比薩斜塔比薩斜塔是比薩大教堂的鐘樓，塔八層，高53.3m。塔的磚石地基的直徑為19.6m，最大深度5.5m。塔基向南傾斜，與地面成5.5°第七層在南面突出4.5m。比薩斜塔基礎底面傾斜值，經(jīng)計算為0.093，即9.3％,我國國家標準《建筑地基基礎設計規(guī)范》GBJ7－89中規(guī)定：高聳結(jié)構(gòu)基礎的傾斜，當建筑物高度Hg為：50m<Hg≤100m時，其允許值為0.005，即0.5％。比薩斜塔基礎實際傾斜值已等于我國國家標準允許值的18倍。S地基產(chǎn)生的不均勻沉降造成的建筑物傾斜實例4.大地震中地基液化地震引起大面積砂土地基液化后產(chǎn)生很大的側(cè)向變形和沉降，大量的建筑物倒塌或遭到嚴重損傷。

實例5．Teton壩

Teton壩位于美國Idaho州的Teton河上，是一座防洪、發(fā)電、旅游、灌溉等綜合利用工程。大壩為土質(zhì)肥心墻壩。最大壩高126.5m(至心墻齒槽底)，壩頂長945m。建于1972-75年，1976年6月失事。損失：直接8000萬美元，起訴5500起，2.5億美元，死14人，受災2.5萬人，60萬畝土地，32公里鐵路。滲透破壞12：30洪水掃過下游谷底，附近所有設施被徹底摧毀11：50左右，洞口擴大加速，泥水對壩基的沖蝕更加劇烈

1976年6月5日上午10:30左右，下游壩面有水滲出并帶出泥土。11：00左右洞口不斷擴大并向壩頂靠近，泥水流量增加地基處理對象及其特征地基處理的對象軟弱地基（SoftFoundation）特殊土地基(SpecialGround)軟土（softsoil）沖填土雜填土飽和松散粉細砂淤泥淤泥質(zhì)土

濕陷性土紅粘土膨脹土凍土巖漬土污染土等軟弱地基由人類活動而任意堆填的建筑垃圾、工業(yè)廢料和生活垃圾。組成物質(zhì)雜亂，分布不均勻，結(jié)構(gòu)松散。因而強度低、壓縮性高和均勻性差。包括淤泥和淤泥質(zhì)土。在靜水或非常緩慢的流水環(huán)境中沉積，經(jīng)生物化學作用形成。主要由細粒土組成，孔隙比大（大于1.0）、天然含水量高（接近或大于液限）、壓縮性高（壓縮系數(shù)>0.5MPa-1）和強度低。廣泛分布在我國東南沿海及內(nèi)地。例如天津、上海、杭州寧波、溫州、廈門、廣州等沿海地區(qū)，以及昆明、武漢等內(nèi)地地區(qū)。軟土（SoftSoil）沖填土（HydraulicFill）整治和疏浚江河航道時，用挖泥船通過泥漿泵將泥砂夾大量水分吹到江河兩岸而形成的沉積土。又稱吹填土。沖填土是否需要處理和采取何種方法處理，取決于沖填土的顆粒組成、土層厚度和排水條件。雜填土（MiscellaneousFill）飽和粉細砂（SaturatelooseSand）由于密實度小，容易在動力荷載下產(chǎn)生液化現(xiàn)象，并容易在東水壓力作用下產(chǎn)生管涌和流沙現(xiàn)象。特殊土土地基基指土體體在一一定壓壓力下下受水水浸濕濕時產(chǎn)產(chǎn)生的的濕陷陷變形形量達達到一一定數(shù)數(shù)值的的土。。包括：：濕陷陷性黃黃土、、干旱旱和半半干旱旱地區(qū)區(qū)具有有崩解解性的的碎石石土和和砂土土。黃土在在我國國特別別發(fā)育育，廣廣泛分分布在在黑龍龍江、、吉林林、遼遼寧、、內(nèi)蒙蒙、山山東、、河北北、河河南、、山西西、陜陜西、、甘肅肅、寧寧夏、、青海海、新新疆等等地。。指粘粒粒成分分主要要由親親水性性礦物物所組組成的的粘性性土。。具有吸吸水膨膨脹、、失水水收縮縮的特特性。。主要分分布在在廣西西、云云南、、湖北北、河河南、、安徽徽、四四川、、河北北、山山東、、陜西西、江江蘇、、廣東東等地地。指石灰灰?guī)r、、白云云巖等等碳酸酸類巖巖石在在亞熱熱帶溫溫濕氣氣候條條件下下經(jīng)風風華作作用所所形成成的褐褐紅色色的粘粘性土土。由于下下臥巖巖面起起伏及及存在在，一一般容容易引引起不不均勻勻沉降降。主要分分布在在云南南、貴貴州、、廣西西等地地。土的溫溫度等等于或或低于于攝氏氏零度度，含含有固固態(tài)水水。當自然然條件件改變變時，，產(chǎn)生生凍脹脹、融融陷等等不良良地質(zhì)質(zhì)現(xiàn)象象。季節(jié)凍凍土占占中國國領土土面積積一半半以上上，其其南界界西從從云南南章鳳鳳，向向東經(jīng)經(jīng)昆明明、貴貴陽，，繞四四川盆盆地北北緣，，到長長沙、、安慶慶、杭杭州一一帶。。多年年凍土土分布布在東東北大大、小小興安安嶺，，西部部阿爾爾泰山山、天天山、、祁連連山及及青藏藏高原原等地地，總總面積積為全全國領領土面面積的的1/5強濕陷性性土（CollapsibleLoess）膨脹土土(ExpansiveSoil)紅粘土土(RedClay)季節(jié)性性凍土土(FrozenSoil)地基處處理的的目的的1、改善善土的的抗剪剪特性性2、改善善壓縮縮特性性3、改善善透水水特性性4、改善善動力力特性性5、改善善特殊殊土的的不良良地基基特性性1、改善善土的的抗剪剪特性性地基的的破壞壞屬于于剪切切破壞壞！因此可可以通通過提提高地地基土土的抗抗剪強強度來來提高高地基基的強強度和和承載載力。。從而而防止止結(jié)構(gòu)構(gòu)倒塌塌、邊邊坡失失穩(wěn)。。σ1σ3σ3σ12、改善善壓縮縮特性性※減小建建筑物物的沉沉降和和不均均勻沉沉降；；減小小基坑坑開挖挖、隧隧道施施工引引起的的地面面沉降降；減減小降降水產(chǎn)產(chǎn)生的的固結(jié)結(jié)沉降降。顆粒水氣※土的壓縮縮機理土中的孔孔隙的減減少。由由于孔隙隙中含有有水和氣氣，壓縮縮速度受受排水和和排氣特特性的影影響。3、改善善透水水特性性※地下水水位下下基坑坑開挖挖的止止水；；砂土土液化化中的的排水水。顆粒水氣※土的透透水性性能主主要受受孔隙隙大大小?。B滲透性性）和和排水水距離離的的的影響響?？煽梢酝ㄍㄟ^減減小孔孔隙和和填充充孔隙隙的方方法來來減小小土的的滲透透性。。也可可以在在土中中植入入透水水性好好的介介質(zhì)（（砂石石樁和和排水水板））來增增加其其滲透透特性性。4、改善善動力力特性性※松散粉粉細砂砂的液液化機機理在動力力荷載載作用用下，，松散散粉細細砂有有結(jié)構(gòu)構(gòu)變密密的趨趨勢，，從而而導致致孔壓壓增長長，產(chǎn)產(chǎn)生液液化現(xiàn)現(xiàn)象。。因此此可以以通過過增加加密度度、減減小動動剪切切應力力和改改良排排水條條件三三方面面來處處理可可液化化地基基。5、改善善特殊殊土的的不良良地基基特性性※改善黃黃土的的濕陷陷性；；※改善膨膨脹土土的脹脹縮性性；※改善凍凍土的的凍脹脹和融融沉特特性。。地基處處理的的方法法置換1、換土土墊層層法2、擠淤淤置換換法3、褥墊墊法4、振沖沖置換換法5、沉管管碎石石樁法法6、強夯夯置換換法7、砂樁樁置換換法8、柱錘錘沖擴擴樁法法9、石灰灰樁法法10、EPS超輕質(zhì)質(zhì)料填填土法法(發(fā)泡聚聚苯乙乙烯)地基處處理的的方法法振密、、擠密密1、表層層原位位壓實實法2、強夯夯法3、沖擊擊碾壓壓4、振沖沖密實實法5、擠密密砂樁樁法6、爆破破擠密密法7、土樁樁、灰灰土樁樁法300T??m強夯降水強強夯-高真空空擊密密工法法（遠遠眺））降水強強夯-高真空空擊密密工法法（近近景））施工之之前表層處處理-高真空空淺層處處理-高真空空深層處理1深層處理2在真空空管之之間進進行強強夯高真空空排水水與強強夯同同時進進行5．砂土土地基基雙點點共振振振沖沖密實實法多邊輪輪快速速夯實實法地基處處理的的方法法排水固固結(jié)1、加載載預壓壓法2、超載載預壓壓法3、砂井井法(普通砂砂井、、袋裝裝砂井井、塑塑料排水水帶)4、真空空預壓壓法5、真空空預壓壓與堆堆載聯(lián)聯(lián)合法法6、降低低地下下水位位法7、電滲滲排水水法插板機機(振動錘錘+龍門架架)塑料排排水板板場區(qū)覆覆膜高真空空井點點強夯設備浦東國國際機機場高高真空空擊密密法加加固地基處處理的的方法法灌入固固化物物1、深層層攪拌拌法(濕法與與干法法)2、高壓壓噴射射注漿漿法3、夯實實水泥泥土樁樁法4、滲入入性灌灌漿法法5、劈裂裂灌漿漿法6、擠密密灌漿漿法7、電動動化學學灌漿漿法SMW工法組組合構(gòu)構(gòu)件支支護結(jié)結(jié)構(gòu)地基處處理的的方法法加筋1、加筋筋土法法2、錨固固法(土錨、、土釘釘、錨錨定板板)3、土工工合成成材料料4、樹根根樁法法5、低強強度混混凝土土樁復復合樁樁基法法6、鋼筋筋混凝凝土樁樁復合合樁基基法(GSI)(GSI)土工格格室（（geocell）和土工工網(wǎng)格格（geoweb）(GSI)杭州天天子嶺嶺垃圾圾填埋埋場（捷高高）封場后后可作作為牧牧場、、公園園、高高爾夫夫球場場等，，有效效利用用了土土地（捷高高）GCL封頂層層（捷捷高））SteepenSlopetoWallIncreaseSpace※Slope:Faceinclination<700※SolutiondrivenbymanyfactorsSlopevs.WallRoadwayApplicationsIllustratedCrossSectionPanelWallSystemFull-HeightPanelWallSystemModularBlockWallSystemI-25-FoundersMeadowsPkwy.CastleRock,CO地基處處理的的方法法冷熱處處理1、凍結(jié)結(jié)法2、燒結(jié)結(jié)法地基處處理的的方法法改造工工程1、建筑筑物增增層改改造（（地上上、室室內(nèi)和向向地下下的增增層改改造））；2、建筑筑物改改建、、擴建建（調(diào)調(diào)整、、改善房房屋使使用功功能，，擴大大使用面積積）；；3、建筑筑物加加固和和托換換工程程；4、建筑筑物移移位工工程（（平移移、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動、升升降移移位、、綜合合移位位）；；地基處處理的的方法法1、建筑筑物的的裂損損加固固處理理；2、氡氣氣治理理工程程；3、建筑筑物糾糾傾扶扶正及及防復復傾加加固工工程；；4、不均均勻下下沉引引起建建筑物物的撓撓曲、、扭曲曲變形形的病病害處處理工工程；；5、過量量沉降降建筑筑物的的控制制與處處理工工程；；6、火災災、水水災后后建筑筑物的的檢驗驗、鑒鑒定與與加固固處理理；7、建筑筑材料料質(zhì)量量低劣劣的危危險房房屋搶搶救與與加固固工程程；8、地震震、風風災損損壞后后建筑筑物搶搶救與與加固固工程程；9、泥石石流、、滑坡坡?lián)p壞壞的建建筑物物搶救救與加加固工工程；；10、地面面塌陷陷及地地面裂裂縫損損壞的的建筑筑物搶搶救與與加固固工程程；11、其他他災害害損壞壞導致致的建建筑物物的搶搶救工工程病害處處理事故實實例CFG樁軟基基處理理高填填方路路堤滑滑坡事故事事例攪拌樁樁軟基基處理理高填填方路路堤滑滑塌地基處處理的的方法法既有建建筑地基基基礎加加固方方法1、基礎礎加固固法2、基礎礎托換換法3、地基基加固固法4、組合合加固固法－－同時采用基基礎加固固、基礎托換或或地基加固等兩種或或兩種以上方法的組組合加固地基處理的的方法基礎加固法法1、基礎補強強注漿加固固法2、擴大基礎礎底面積法法3、加深基礎礎法地基處理的的方法基礎托換法法1、錨桿靜壓樁樁法2、樹根樁法3、坑式靜壓樁樁法4、樁式托換法法5、后壓漿樁法法6、抬墻梁法7、沉井托換加加固法地基處理的的方法地基加固法法1、注漿加固固法2、高壓噴射射注漿法3、水泥土攪攪拌法4、加筋水泥泥土樁錨法法5、雙灰樁法法6、化學灌漿漿法地基處理的的方法糾偏方法1、錨桿靜壓壓樁法2、基礎加壓壓糾偏法3、基礎減壓壓和加強上上部結(jié)構(gòu)剛剛度法4、套筒法5、浸水與加加壓矯正法法6、排(掏)土糾傾法7、預浸水法法8、灰土樁法法地基處理的的方法移位地基處理方方法的選擇擇考慮的因素素1、土的種類2、土的加固深深度3、上部結(jié)構(gòu)構(gòu)的要求4、能提供的材材料5、能提供的加加固機械設設備6、環(huán)境因素7、工期要求8、當?shù)靥幚砝矸椒ǖ牧暳晳T，施工工隊伍素質(zhì)質(zhì)9、施工技術(shù)術(shù)條件和經(jīng)經(jīng)濟指標比比較地基處理的的原則經(jīng)濟上合理理

地基處理方法技術(shù)上可靠靠施工上方便便節(jié)約能源保護環(huán)境地基處理的的設計地基條件1、地形及地質(zhì)質(zhì)成因2、地基的成層層狀況3、軟土層層層厚及范圍圍4、持力層的位位置及傾斜斜情況5、透水層的位位置及狀況況6、地下水位和和孔隙水壓壓力的情況況7、地基土的物物理及力學學性質(zhì)地基處理的的設計結(jié)構(gòu)條件1、形式：荷載載面的剛度度及現(xiàn)狀、、開挖型式式2、規(guī)模：荷載載的大小、、發(fā)布情況況、種類（動載或靜靜載）、荷荷載面的面面積及布置、開開挖深度及及寬度3、重要性及及目的4、穩(wěn)定安全系系數(shù)5、沉降及變形形的容許值值地基處理的的設計環(huán)境影響1、振動、噪音音－強夯、、砂樁、擠擠密2、土方運輸－－堆載預壓壓3、附加下沉沉－真空預預壓、降水水預壓、高高壓噴射注漿4、污染－石灰灰樁、灌漿漿5、施工擾動－－豎向排水水體等地基處理的的設計施工條件1、用地條件2、工期3、工程用料料4、施工機械5、施工難易程程度6、施工管理質(zhì)質(zhì)量控制7、施工管理水水平8、工程造價復合地基特特性復合地基復合樁基天然地基樁基復合地基1、豎向加筋筋復合地基基、水平加加筋復合地基2、散體土類類樁、水泥泥土類樁、、混凝土類樁3、柔性樁、、半剛性樁樁、剛性樁樁4、剛性基礎礎下復合地地基、柔性性基礎下復合地基基地基處理發(fā)發(fā)展現(xiàn)狀1、理論落后后于實踐2、設計人員員的素質(zhì)3、施工質(zhì)量量的控制4、施工機械械的自動化化程度與施施工工藝5、檢測手段段與方法6、經(jīng)濟桿杠杠的作用地基處理發(fā)發(fā)展動向應用方面從解決一般般工程地基基加固向解解決各類超超軟、深厚厚、深挖等等大型工程程地基加固固方向發(fā)展展，如在深深厚超軟地地基上高速速公路、大大型油罐和和深基坑開開挖等地基處理發(fā)發(fā)展動向目的方面從以提高地地基承載力力與穩(wěn)定性性為目的向向以解決基基礎過大沉沉降和不均均勻沉降為為目的方向向發(fā)展，如如高速公路路的工后沉沉降、基坑坑開挖的側(cè)側(cè)向變形和和大型油罐罐的不均勻勻沉降等地基處理發(fā)發(fā)展動向加固技術(shù)方方面各類施工方方法不斷以以現(xiàn)代新技技術(shù)新材料料充實和改改進施工工工藝，向?qū)崒嵱糜行?、、隨土質(zhì)和和加固要求求而定、可可控、可靠靠方向發(fā)展展，砂石墊墊層→加筋土墊層層，砂井→袋裝砂井、、塑料排水水板，水泥泥土攪拌法法的質(zhì)量監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)等等地基處理發(fā)發(fā)展動向設計理論方方面在大大量量工工程程實實踐踐基基礎礎上上，，修修訂訂了了地地基基處處理理的的設設計計規(guī)規(guī)范范和和設設計計手手冊冊：：中中華華人人民民共共和和國國行行業(yè)業(yè)標標準準《建筑筑地地基基處處理理技技術(shù)術(shù)規(guī)規(guī)范范》(JGJ79-91)(JGJ79-2002)；中華華人人民民共共和和國國行行業(yè)業(yè)標標準準《既有有建建筑筑地地基基基基礎礎加加固固技技術(shù)術(shù)規(guī)規(guī)范范》(JGJ123-2000)；中國國工工程程建建設設標標準準化化協(xié)協(xié)會會標標準準《建筑筑物物移移位位糾糾傾傾增增層層改改造造技技術(shù)術(shù)規(guī)規(guī)范范》地基基處處理理發(fā)發(fā)展展動動向向其它它方方面面大量量現(xiàn)現(xiàn)場場監(jiān)監(jiān)測測技技術(shù)術(shù)的的應應用用，，使使信信息息設設計計和和施施工工成成為為今今后后重重大大工工程程設設計計和和施施工工的的發(fā)發(fā)展展方方向向；；多多種種方方法法的的聯(lián)聯(lián)合合處處理理，，滿滿足足不不同同工工程程的的要要求求，，如如土土工工織織物物墊墊層層和和排排水水板板聯(lián)聯(lián)合合處處理理、、真真空空預預壓壓與與堆堆載載預預壓壓聯(lián)聯(lián)合合處處理理、、加加筋筋墊墊層層和和水水泥泥土土攪攪拌拌法法聯(lián)聯(lián)合合處處理理等等問題與研究究淺層處理法法1、土工織物物現(xiàn)場應變變測試問題題；2、土工織物物應力應變變關系特性性研究問題；3、土工織物物與墊層的的復合整體體的研究；4、墊層與下下臥層的雙雙層地基的的研究。問題與研究究排水固結(jié)法法1、豎向排水水體對地基基土的擾動動影響問題題；2、豎向排水水體的加筋筋作用和穩(wěn)穩(wěn)定性問題題；3、水平排水水墊層的設設置問題；；4、工后沉降降問題；5、沉降過程程的反分析析及后續(xù)沉沉降的預估估問題；問題與研究究砂石樁法1、施工工藝藝；2、樁體質(zhì)量量的檢測；；3、對樁周土土的擾動