地基处理1.ppt

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1、 第12章 地基处理 12.1 概述概述12.1.1 定义定义 地基处理也称地基加固，是人为改善土的工程性质或地基组成，地基处理也称地基加固，是人为改善土的工程性质或地基组成，使之适应工程需要而采取的措施，经过处理的地基一般称之为人使之适应工程需要而采取的措施，经过处理的地基一般称之为人工地基。工地基。欧美称为地基处理（欧美称为地基处理（Ground Treatment），也有称为地基加固），也有称为地基加固（Ground Improvement）。）。12.1.2 地基处理的对象地基处理的对象n软弱地基（Soft Foundation）指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层

2、构成的地基。n特殊性地基（Special Ground）指明显带有地区性特点的地基，在我国主要有软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土和冻土等地基。12.1 概述概述软土的工程性质n结构性显著。灵敏度高，结构性显著。灵敏度高，316n高含水量；天然含水量高含水量；天然含水量wLn高孔隙比；天然孔隙比高孔隙比；天然孔隙比1n高压缩性；压缩系数高压缩性；压缩系数0.5MPa-1n低强度；抗剪强度小于低强度；抗剪强度小于30kPan低渗透性。渗透系数一般在低渗透性。渗透系数一般在861010ii桥台破坏桥台破坏路基整体路基整体滑动破坏滑动破坏不均匀沉降造成不均匀沉降造成的路面开裂塌陷的路面开裂塌陷地基液化

3、地基液化1 23 412.1.3 地基处理的目的地基处理的目的 n提高土的抗剪强度，使地基保持稳定；n降低土的压缩性或改善地基组成，使地基的沉降和不均匀沉降在容许范围内；n降低土的渗透性或渗流的水力梯度，防止或减少水的渗漏；n改善土的动力性能，防止地基产生震陷变形或因土的振动液化而丧失稳定性；n改善特殊土地基安定性，消除或减少土的湿陷性或胀缩性引起的地基变形。12.1 概述概述12.1.4 常用地基处理方法分类常用地基处理方法分类 n置换法，包括开挖置换法和振冲置换法；n拌入法，包括高压喷射注浆法、深层喷浆搅拌法、深层喷粉搅拌法等；n排水固结法；n振密和挤密法，包括重锤夯实法、强夯法、振冲挤密

4、法以及砂桩、土桩或灰土桩挤密法等；n灌浆法；n加筋法；n托换技术。12.1 概述概述12.1.5 地基处理方法的选择地基处理方法的选择n1、地基处理方法的选择原则、地基处理方法的选择原则n2、地基处理方法的选择、地基处理方法的选择n3、地基处理设计程序、地基处理设计程序n4、地基处理施工过程与完工后的注意事项、地基处理施工过程与完工后的注意事项12.1 概述概述地基处理方法的选择原则地基处理方法的选择原则n各种方法均有其各种方法均有其适用范围适用范围，各有优点与局限性；，各有优点与局限性；n选择地基处理方法应选择地基处理方法应综合考虑综合考虑地基条件、加固要地基条件、加固要求、工程进度、工程造

5、价、材料及机具等各方面求、工程进度、工程造价、材料及机具等各方面因素；因素；n选择的方法应注意选择的方法应注意环境保护环境保护（地下水的污染、振（地下水的污染、振动、噪音等）。动、噪音等）。2、地基处理方法的选择4、地基处理施工过程与 完工后的注意事项n施工人员必须掌握施工方法，并了解地基施工人员必须掌握施工方法，并了解地基处理方法的原理、技术标准与质量要求；处理方法的原理、技术标准与质量要求；n施工中应进行实时监测与监理；施工中应进行实时监测与监理；n完工后必须进行质量检测。完工后必须进行质量检测。参考书目参考书目n地基处理手册地基处理手册编写委员会编写委员会.地基处理手册地基处理手册(第二

6、版第二版).).中国建筑工业中国建筑工业出版社出版社,2000.,2000.n叶书麟叶书麟.地基处理工程实例应用手册地基处理工程实例应用手册.中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社,1998,1998n刘松玉刘松玉.公路地基处理公路地基处理.东南大学出版社东南大学出版社,2001.,2001.n建筑地基处理技术规范建筑地基处理技术规范(JGJ 79-2002)(JGJ 79-2002),中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社,2002.2002.n公路软土地基路堤设计与施工技术规范公路软土地基路堤设计与施工技术规范(JTJ 017-96)(JTJ 017-96),人民交通人民交通出版社，出版社，1

7、997.1997.12.2 复合地基理论复合地基理论n12.2.1 复合地基的概念与分类n12.2.2 复合地基作用机理与破坏模式n12.2.3 复合地基的有关设计参数 n12.2.4 复合地基承载力确定 n12.2.5 复合地基变形计算 12.2.1 复合地基的概念与分类复合地基复合地基复合地基是指天然地基和部分杂复合地基是指天然地基和部分杂（素）填土地基在地基处理过程中部分土体得到（素）填土地基在地基处理过程中部分土体得到增强或被置换，或在这些地基中设置加筋材料而增强或被置换，或在这些地基中设置加筋材料而形成增强体，由增强体与其周围地基土共同承担形成增强体，由增强体与其周围地基土共同承担上

8、部荷载并协调变形的人工地基。上部荷载并协调变形的人工地基。12.2.1 复合地基的概念与分类散体材料桩复合地基竖向增强体复合地基 柔性桩复合地基复合地基刚性桩复合地基水平向增强体复合地基竖向增强体复合地基水平向增强体复合地基12.2.2 复合地基作用机理与破坏模式复合地基作用机理与破坏模式一、作用机理一、作用机理n桩体作用；桩体作用；分散应力作用，桩体产生应力集中而桩周土分散应力作用，桩体产生应力集中而桩周土应力减小，提高承载力与整体刚度；应力减小，提高承载力与整体刚度；n加速排水固结；加速排水固结；n挤密作用；挤密作用；n加筋作用。加筋作用。提高土的抗剪强度，增加土坡的抗滑能力。提高土的抗剪

9、强度，增加土坡的抗滑能力。12.2.2 复合地基作用机理与破坏模式复合地基作用机理与破坏模式二、破坏模式刺入破坏 鼓胀破坏 整体剪切破坏 滑动破坏 12.2.3复合地基的有关设计参数 n面积置换率m；n桩土应力比n；n复合模量 Eps。一、面积置换率 mn定义：桩体的横截面积桩体的横截面积Ap与该桩体所承担的复合地基面积与该桩体所承担的复合地基面积 A之比。之比。AAmp桩体正方形形布置：224ldm桩体等边三角形布置：2232ldm其中，d桩体直径；l桩间距。二、桩土应力比nn定义：桩体的竖向应力 与桩间土的竖向平均应 力 之比。pspns模量比公式模量比公式sPEEn/Baumann公式公

10、式pssppkkrREkEn00ln2三、复合模量psEn定义：将加固区视为一均质的复合土体，则与原 复合地基等价的均质复合土体的模量称为 复合模量。psps(1)1(1)sEmEm Em nE12.2.4 复合地基承载力fspk确定 n复合求和法；n稳定分析法。一、复合求和法1、对散体材料桩复合地基 式中：fspk、fpk、fsk分别为复合地基、桩体和桩间 土承载力特征值。(1)spkpkskff mm f一、复合求和法2、对水泥土类桩复合地基 式中：桩间土承载力折减系数，对摩 擦型桩取0.51.0，对摩擦支承型桩取0.10.4。(1)spkaPskfmRAm f一、复合求和法3、对刚性桩复

11、合地基式中：N基础下桩数；单桩承载力特征值；A基础面积；As桩间土面积；桩间土承载力折减系数，取0.81.0。/dkspksksN RffAAAdkR二、稳定分析法n稳定分析方法很多，通常采用圆弧分析法。稳定分析方法很多，通常采用圆弧分析法。n分析计算时，假设圆弧滑动面经过加固区和未加固区；在分析计算时，假设圆弧滑动面经过加固区和未加固区；在滑动面上，取不同的滑动面进行计算，找出最小的安全系滑动面上，取不同的滑动面进行计算，找出最小的安全系数值，即可根据要求的安全系数来计算地基承载力。数值，即可根据要求的安全系数来计算地基承载力。n计算时，地基土的强度应分区计算，未加固区采用天然地计算时，地基

12、土的强度应分区计算，未加固区采用天然地基土的强度指标，加固区土体强度指标可分别采用桩体和基土的强度指标，加固区土体强度指标可分别采用桩体和桩间土的强度指标，也可采用复合土体的综合强度指标。桩间土的强度指标，也可采用复合土体的综合强度指标。n 稳定分析法稳定分析法 按分别强度指标计算按分别强度指标计算 式中式中：分别为复合地基、桩体和桩间土抗分别为复合地基、桩体和桩间土抗 剪强度。剪强度。sppsmm)1(psps、n 稳定分析法稳定分析法按综合强度指标计算按综合强度指标计算 复合土体复合土体粘聚力粘聚力cc和内摩擦和内摩擦j jc c可按以下两公式计算：可按以下两公式计算：式中：式中：桩体与桩

13、间土相对的应力分布，桩体与桩间土相对的应力分布，spctgtgtgjjj1sccc1nm 12.2.4 复合地基变形s计算n 复合地基的沉降;n 复合地基加固区的压缩量;n 地基压缩层厚度内加固区下卧层的压缩量。1s12s ss 2ss2sshz加固区下卧层n复合模量法(法)n应力修正法(法)n桩身压缩量法(法)n应力扩散法n等效实体法 n改进Geddes法n分层总和法 cEsEpE1s2s12.2.4 复合地基变形复合地基变形s计算计算12.3 换土垫层法换土垫层法n换土垫层法指当软弱土地基的承载力和变形不能满足建筑物要求，而软弱土层厚度又不很大时，可将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全

14、部挖去，然后分层换填强度较大、性能稳定、无侵蚀性的材料，并压（夯、振）实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为换土垫层法。n按回填材料可分为砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层等。适用范围适用范围 适合浅层软弱地基及不均匀地基的处理。（JGJ 792002）12.3 换土垫层法一、垫层的主要作用n 提高地基承载力；提高地基承载力；n 减少地基沉降量；减少地基沉降量；n 加速排水固结；加速排水固结；n 消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性；消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性；n 防止土的冻胀作用；防止土的冻胀作用；n 改善土的抗液化性能。改善土的抗液化性能。12.3 换土垫层法二、垫层设计 垫层设计

15、的主要内容是确定断面的合理宽度和厚度。n 垫层厚度的确定；n 砂垫层底面尺寸的确定。12.3 换土垫层法 垫层厚度 z 根据垫层底面处的自重压力与附加压力之和小于或等于该处下卧土层的容许承载力要求来确定，即有czzzppf()(2 tan)(2 tan)czbl pppbzlz矩形基础：矩形基础：()2tanczb pppbz条形基础：条形基础：0.5z3 m12.3 换土垫层法2砂垫层底面尺寸的确定 垫层宽度（或长度）应利于排水和防止垫层砂石侧向挤出。垫层底面宽度及长度b和 l要满足应力扩散的要求，即要求 垫层顶面每边最好比基础底面大300mm，或从垫层底面两侧向上按当地开挖基坑经验的要求放

16、坡延伸至地面。2 tan2 tanbbzlbz12.4 重锤夯实与强夯法重锤夯实与强夯法n12.4.1 重锤夯实法重锤夯实法（1）概念：利用起重机械将夯锤提到一定高度（2.5-4.5m），然后使重锤自由下落并反复夯击以加固地基。（2）处理范围：离地下水位0.8m以上稍湿的杂填土、粘性土等地基，但在加固深度内存在软粘土时不宜使用。（3）一般认为，该法为浅层密实法，其有效加固深度一般为1.1-1.2m，加固后地基承载力可达100-150kPa。12.4.2 强夯法强夯法 一、一、概概 述述 二、二、加固机理加固机理 三、三、设计计算设计计算 四、四、施工工艺施工工艺 五、五、质量检测质量检测12.4 重锤夯实与强夯法重锤夯实与强夯法一一 概概 述述1 1、定定 义义3 3、适适 用用 性性2 2、特特 点点定定 义义 强夯法强夯法是法国Menard公司于1969年首创的地基加固方法。国外又称为动力固结法固结法。强夯法强夯法是通过将840 t（最重可达200 t）的重锤提至820 m的高度(又称落距，最高可达40 m)，对地基土施加很大的冲击能（5008000 kNm），在地基土中产生强大的