地基处理课件于小军-第二次授

地基处理方法分类 加密法 深层压密法 加筋法 （土工合成材料、加筋土、土层锚杆、土 钉、树根桩法） 化学加固法 方法众多， 分类不统一 换土垫层法 复合地基 换填法 浅层压密法 强夯法 挤密桩复合地基 预压加固法 冻结法 胶结法 (灌浆法、高压喷射注浆法、水泥土搅拌法 ) 第二次授课换土垫层法 适用范围 加固机理 垫层设计 垫层施工 垫层质量检验 加固效果检验 工程实例 b 回填土 换土垫层法 基础底面下浅层 软弱土层 部分或全部挖除， 分层换填强度较大的土体材料，并 压实至 要求的 密实度为止。 多用于公路构筑物地基处理，在建筑工程中 有一定范围应用。 依据垫层材料，可称为 砂垫层、碎石垫层、 素土垫层、干渣垫层和粉煤灰垫层 等。 垫层种类 适用范围 砂垫层（碎 石、砂砾） 中、小型建筑工程的滨、塘、沟等局部处理；软 弱土和水下黄土处理（不适用于湿陷性黄土）。 可有条件用于膨胀土地基。 素土垫层 中小型工程，大面积回填，湿陷性黄土 灰土垫层 中小型工程，膨胀土，尤其湿陷性黄土 粉煤灰垫层 厂房、机场、港区路域和堆场等大、中小型大面 积填筑 干渣垫层 中小型建筑工程。尤其适用于地坪、堆场等大面积地基处理和场地平整；铁路、道路路基处理。 一、垫层的适用范围表 换土垫层法 b 回填土 垫层材料 卵石、碎石、砾石、粗砂、中砂 素土 灰土： 灰土比 2:8 或 3:7 工业废料： 粉煤灰，矿渣 垫层厚度 一般： 0.53m 1、提高持力层的承载力 通过扩散作用使传到垫层下的软弱土层应力 减少； 2、减小沉降量 换填材料代替上部软弱土层，可减小这部分 的沉降量、垫层扩散作用，使得下卧土层的压力 减小，这相应减小下卧土层的沉降量； 二、加固机理 3、加速软弱土层的排水固结 不透水基础直接与软弱土层相接触时，在荷 载作用下，软弱地基中的水被迫绕基础两侧排出， 因而使基底下软弱土不易固结，产生较大的孔隙 水压力，从而导致地基土强度降低，产生塑性破 坏的危险。 加固机理 3、加速软弱土层的排水固结 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，从而提高其强度。 加固机理 4、防治冻胀 垫层材料孔隙大，不易产生毛细现象， 可防治冻胀。 5、消除膨胀土的胀缩作用 加固机理 厚度 宽度 压实度 三、垫层设计 换土垫层法厚度和宽度设计 b 回填土 垫层材料 卵石、碎石、砾石、粗砂、中砂 素土 灰土： 灰土比 2:8 或 3:7 工业废料： 粉煤灰，矿渣 垫层厚度 一般： 0.53m 垫层设计 持力层： p f 下卧层： pZ + pCZ fz+d 压实系数 c=d/dmax 0.93 b 回填土 B= b+2ztg d z 填 z pCZ pCD 要求： pZ + pCZ fz+d z t gb bppp CD z 2 )( zpp CDcz 填 b dbF b GFp 以条基为例 为何要有压实度？ 土的压实原理 当粘性土的土样含水量较小时，粒间引力较大，在一定的外部 压实功能作用下，如还不能有效克服引力而使土粒相对移动，这时 压实效果较差； 当增大土样含水量时，结合水膜逐渐增厚，减小引力，土粒在 相同压实功下易于移动而挤密，从而压实效果好； 当含水量增大到一定程度后，孔隙水中就出现了自由水，结合 水膜的扩大作用就不大了，因而引力的减小也不显著。此时自由水 填充在孔隙中，阻止了土粒移动，因而压实效果又趋于下降。 地基处理的效果检验 换填材料的质量检验 压实质量检验（检验压实系数与施工含水量） 压实系数 c=d/dmax 0.93 施工含水量：最优含水量 2 工程实例 1、某基础底面积和埋深如图所示。 b l 4m 5m， 埋深 d 3m，作用基础顶面竖向荷载 F 10000kN，土层 0 8m皆为细砂， 6个细砂试样的内摩擦角平均值为 21.7。 ， 变异系数为 0.1，重度为 17kN/m3。 是否要进行地基处理？ 若采用换填垫层法进行地基处理，填料为碎石，重度为 19.5kN/m3，换填垫层厚度为 2m，分层压实，使土的内摩 擦角达到 36。 。垫层 底面宽度 应不小于多少？若换填的碎 石的最大干重度为 1.60t/m3，分层压实的每层控制 干密度 不应小于多少？ 是否要进行地基处理？ （ pk？ fa） 由砂土抗剪强度确定地基承载力特征值 统计修正系数 由规范查得 Mb 0.51,Md=3.06 k P aA GFp k 56054 2035410 0 00 6,1.0,7.21 nm 209 1 7.07.21 9 1 7.01.0) 6 6 7 8.4 6 7 0 4.1 (1) 6 7 8.47 0 4.1 (1 mk 22 内摩擦角 nn k P adMbMf mdba 8.19031706.341751.0 25.8,2.4,36 dbk MM 满足要求。 ,5604.74831725.845.192.4 k Papk Pa dMbMf k mdba 下卧层承载力验算 pz pczfaz 满足要求。 。为查表 467 .8k P af90220 .8pp 467 .8k P a0.5)-(51833)-4(1728.901f /18 5 25.19317 3,2 0.5)-(d3)-(bff 30 8.220 )2)(2( )( 9025.19317 azczz az 3 akaz mkN k P a z t glz t gb ppbl p k P ap m db mdb ck z cz 各层控制干密度？ 压实系数 3 m a x m a x /55.150.1 97.094.0 mtdcd d d c 工程实例砂石垫层处理多层建筑下软土地基 1、工程概括 某综合楼位于丹阳市新民路上，其地质状况大致如表 2 4所示。该工程原设计采用振动沉管灌注桩。在桩基施 工中，由于振动和排污问题，使得工程在施工了部分桩基 后，被迫停工。图 2 3为已实施了桩基的部分建筑。 在重新设计此工程中，面临着所处场地的地基表层很 软弱，地基表层约为 4m厚的杂填土。此层杂填土的成分较 复杂，有碎石、瓦砾等建筑垃圾并含有少量腐殖质。杂填 土比较疏松和不均匀，在同一建筑物场地的不同位置，其 承载力和压缩性往往有较大 差异 。地质勘探报告建议此层 杂填土不能作为基础的 持力层 。 另外，新设计的建筑物层数、荷载均相差较大，并且 原设计的桩基已有部分施工完等复杂情况。因此，要设计 好复杂软弱地基的基础设计有 很大难度 。 2、砂垫层的设计方案 为了充分利用天然地基强度，减小基底附加应力和调 整基础变形沉降，设计时从三方面入手： （ 1）在土体不发生整体剪切破坏的前提下，以基础 变形沉降为控制条件，对杂填土层在设计 六层基础和三层 基础区别对待 。六层部分，由于荷载较大，杂填土作为持 力层，其承载力显然不够。因此，必须将杂填土挖除，采 用 砂石垫层进行处理 。其主要目的在于提高浅基础的承载 力，减少基础的沉降量。另外，砂石垫层可以加速软土层 的排水固结，不但可以使基础下面的孔隙水压力迅速消散， 避免地基土的塑性破坏，而还可以加速砂石垫层下软土层 的固结，提高其强度。 2、砂垫层的设计方案 （ 1）三层部分，由于荷载相对较小，如果同样采用砂石 垫层进行处理，将会增加基础的造价。因此，采用杂填土 碾压加固地基的方法。实际工程中先挖除大约 2m厚的杂填 土，余下 2m左右的杂填土采用 80kN压路机碾压。杂填土的 质量以压实系数和现场含水量控制。实际工程的设计压实 系数达到 0.94 0.97. 为了协调桩基、砂石垫层之间的差异沉降，碾压后的 杂填土的变形模量控制在 4000 5000kPa范围。 2、砂垫层的设计方案 （ 2）扩大基础底面积，减小附加应力。通过利用基础底 板宽度和刚度的变化以及持力层的变形模量的改变，调整 基础的沉降差和基础内力。 （ 3）尽量减轻结构自重，对基础部分，采用补偿基础原 理，将基础埋置深些，底层采用架空板，基础底板和架空 板之间尽量少覆盖土。上部结构非承重隔墙均采用大孔砖， 以减轻上部结构自重。 2、砂垫层的设计方案 在新设计中，将六层和三层部分以及已施工完的桩基 部分用沉降缝分开，见图 2 2。 已施工的部分桩基采用振动灌注桩，桩断面尺寸为 425mm 425mm，桩长为 17m左右。桩尖持力在粉质黏土上， 桩的承载力设计值为 500kN，见图 2 3。 经过二年多的使用，通过回访和建设单位的反映，该 建筑物使用正常，未发现任何异常情况。建筑物的沉降及 沉降差控制在规范允许范围之内，各单元的沉降差没有明 显的差异。说明该建筑物的基础设计是成功的。 工程实例 灰土和素土垫层处理 二期工程湿陷性黄土地基 工程概括 主楼 12层框架结构，裙房三层，钢筋混泥土筏板基础。平面形状为 燕翼形。基底压力为 200kpa。 工程实例 灰土和素土垫层处理 二期工程湿陷性黄土地基 工程地质条件 据勘察报告，在深度 38m范围内可分为 18个亚层，与地基处理有关 的是最上面的七层土，以下列出六层土的物理力学指标，见下表所 示。从表中可看出，第六层以下各土层湿陷性已完全消除，土层分 布见图所示。