第一篇:地基处理方法的选择
地基处理方法的选择
软弱地基是指由于具有强度较低、压缩性较高及其他不良性质的软弱土(如淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土)组成的地基,天然孔隙比大于或等于1.0,且天然含水量大于液限的细粒土称之为软土。它包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土。
地基处理的目的:
是采取切实有效的处理方法,改善地基土的工程性质,使其满足工程建设的要求。本文指出了软弱地基处理的基本方法、原理和适用范围,并提出了确定地基处理方法的步骤。
1.常用的软弱地基处理方法根据地基处理方法的原理,目前常用的软弱地基处理方法基本上分为碾压及夯实、换填垫层、排水固结、振密挤密、置换及拌入、加筋及其他方法等七类:
1.1碾压及夯实。重碾压及夯实的地基处理具体有锤夯实、机械碾压、振动压实、强夯法(动力固结)等处理方法。
(1)原理及作用:利用压实原理,通过机械碾压夯击,把表层地驻土压实,强夯则利用强大的夯击能,在地基中产生强烈的冲击波和动应力,迫使土动力固结密实。(2)适用范围:适用于碎石、砂土、粉土、低饱稠蔑的粘性土、杂填土等。
1.2换填垫层。换填垫层具体可分为:砂石垫层、素土垫层、灰土垫层、矿碴垫层等方法。
(1)原理及作用:以砂石、素土、灰土和矿渣等强度较高的材料,置换地基
表层软弱土提高持力层的承载力,扩散应力,减少沉降量。
(2)适用范围:适用于处理暗沟、暗塘等软弱土地基。
1.3排水固结。具体可分为:天然地基预压、砂井预压、塑料排水带预压、真空预压、降水预压。
(1)原理及作用:在地基中增设竖向排水体,加速地基的固结和强度增长,提高地基的稳定性,加速沉降发展,使地基沉降提前完成。
(2)适用范围:
适用于处理饱和软弱土层;对于渗透性极低的泥炭土,必须慎重对待。
1.4振密挤密。振密挤密具体可分为:振冲挤密、灰土挤密桩、砂石桩、石灰桩、爆破挤密。
(1)原理及作用:采用一定的技术措施,通过振动或挤密,使土体的孔隙减少,强度提高,必要时,在振动挤密的过程中,回填砂、砾石、灰土、素土等,与地基土组成复合地基,从而提高地基的承载力,减少沉降量。(2)适用范围:适用于处理松砂、粉土、杂填土及湿陷性黄士。
1.5置换及拌入。置换及拌入具体可分为:振冲置换、深层搅拌、高压喷射注浆、石灰桩等。
(1)原理及作用:采用专门的技术措施,以砂、碎石等置换软弱土地基中部分软弱土,或在部分软弱土地基中掺人水泥、石灰或砂浆等形成增强体,与未处理部分土组成复合地基,从而提高地基的承载力,减少沉降量。
(2)适用范围:粘性土、冲填土、粉砂、细砂等。振冲置换法对于排水剪强度20KPa时慎用。
1.6加筋。加筋具体可分为:土工合成材料加筋、锚固、树根桩、加筋土。
(1)原理及作用:在地基土中埋设强度较大的土工合成材料、钢片等加筋材料,使地基土能够承受抗拉力,防止断裂,保持整体性,提高刚度、改变地基土体的应力场和应变场,从而提高地基的承载力,改善地基的变形特性。
(2)适用范围:软弱上地基、填土及高填土、砂土。
1.7其他。其他还有灌浆、冻结、托换技术、纠偏技术等处理方法。
(1)原理及作用:通过独特的技术措施处理软弱土地基。
(2)适用范围:根据实际悄况确定。
地基处理方法很多,各种处理方法部有它的适用范围、局限性和优缺点,没有一种方法是万能的。具体工程情况很复杂,工程地质条件千变万化,各个工程间地基条件差别很大,具体工程对地基的要求也不同。而且机具材料等条件也会因工作部门不同、地区不同而有较大的差别。因此,在选择地基处理方法前,应完成下列工作:
(1)搜集详细的岩土工程勘察资料、上部结构及基础设计资料等;
(2)根据工程的要求和采用天然地基存在的主要问题,确定地基处理的目的、处理范围和处理后要求达到的各项技术经济指标等;
(3)结合工程情况,了解当地地基处理经验和施工条件,对于有特殊要求的工程,尚应了解其他地区相似场地上同类工程的地基处理经验和使用情况;
(4)调查邻近建筑、地下工程和有关管线等情况;
(5)了解建筑场地的环境情况。
2.确定地基处理方法的步骤确定地基处理方法宜按下列步骤进行:
(1)根据结构类型、荷载大小及使用要求,结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、环境情况和相邻近建筑的影响等因素进行综合分析,初步选出几种可供考虑的地基处理方案。
(2)对初步选出的各种地基处理方案,分别从加固原理、适用范围、预期处理效果、耗用材料、施工机械、工期要求和对环境的影响等方面进行技术经济分析和对比,选择最佳的地基处理方法;
(3)对已选定的地基处理方法,宜按建筑物地基基础设计等级和场地复杂程度,在有代表性的场地上进行相应的现场试验或试验性施工,并进行必要的测试,以检验设计参数和处理效果。如达不到设计要求时,应查明原因,修改设计参数或调整地基处理方法。
第二篇:软弱地基处理方法选择探讨
冯晓满 2014-2-28 17:23:16 软弱地基处理方法选择探讨 开始写 2500字
软弱地基处理方法选择探讨
摘要:本文首先阐述了软弱土的特征和软弱地基土处理的目的及原则,然后探讨了软弱地基处理常见方法,最后结合工程实例进行了研究,供参考。关键词:软弱土;地基处理;方法 软弱土的特征
软弱土系指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土。由软弱土组成的地基称为软弱土地基,其工程特性如下:
a.含水量较高,孔隙比较大。根据统计,软土的含水量一般为 35% ~80%,孔隙比为 1 ~2。
b.压缩性较高。软土的压缩系数 α1-2在 0.5 ~1.5MPa-1之间,有些高达 4. 5 MPa-1,且其压缩性往往随着液限的增大而增加。
c.抗剪强度很低。天然不排水软土的抗剪强度一般小于 20kPa。其变化范围约在 5 ~25kPa。
d.渗透性较差。软土的渗透系数一般在 i × 10-5~i × 10-7mm / s(i = 1,2…,9)之间。因此软土层在自重或荷载作用下达到完全固结所需的时间很长。
e.具有显著的结构性。特别是滨海相的软土,一旦受到扰动(振动、搅拌或搓揉等),其结构受到破坏,土的强度显著降低,甚至呈流动状态。软土受到扰动后强度降低的特性可用灵敏度表示。我国东南沿海软土的灵敏度约为 3 ~9cm/s,属高灵敏土或极灵敏土。
f.具有明显的流变性。软土在不变的剪应力的作用下,将连续产生缓慢的剪切变形,并可能导致抗剪强度的衰减。在固结沉降完成之后,软土还可能继续产生可观的次固结沉降。
软土具有强度低、压缩性较高和渗透性较差等特性,必须重视地基的变形和稳定问题,如果不作任何处理,一般不能承受较大的建筑物荷载。软弱地基土处理的目的和原则 2.1 地基处理的目的
地基处理的目的主要是改善地基的工程性质,包括改善地基土的变形特性和渗透性,提高其抗剪强度等。
2.2 地基处理的原则 地基处理有许多方法,各种方法都有各自的特点和作用机理。没有哪一种方法是万能的,对于每一个工程都必须进行综合考虑,通过几种可能采用的地基处理方案的比较,选择一种技术可靠、经济合理、施工可行的方案,既可以是单一的地基处理方法,也可以是多种地基处理方法的综合。软弱地基处理方法浅析
目前软弱地基处理方法主要有以下几类。3.1 换土垫层 a.主要方法:素土垫层、砂垫层、碎石垫层。
b.原理及作用:挖去浅层土,换用比较好的土料,以提高持力层的承载力,减少部分沉降量,并消除或部分消除土的湿陷性、胀缩性及防止土的冻胀作用,改善土的可液化性能。
c.适用范围:适用于处理浅层软弱土地基、湿陷性黄土地基、膨胀土地基、季节性冻土地基。
3.2 碾压夯实
a.主要方法:机械碾压法、振动压实法、重锤夯实法、强夯法。
b.原理及作用:通过机械碾压或夯击压实土的表层,而强夯法则利用强大的夯击功迫使深层土液化和动力固结而密实。提高地基土的强度,减少部分沉降量,消除或部分消除黄土的湿陷性,改善土的可液化性。
c.适用范围:一般适用于砂土及含水量不高的黏性土。强夯法应注意其振动对附近建筑物的影响。
3.3 排水固结法
a.主要方法:堆载挤压法、砂井堆载预压法、排水板法、井点降水预压法、真空预压法。
b.原理及作用:通过改善地基的排水条件和施加预压荷载,加速地基的固结和强度增长,提高地基的稳定性,并使沉降提前完成。
c.适用范围:适用于处理厚度较大的饱和软土层,但需要具体预压条件(时间),对于厚的泥炭层则要慎重。
3.4 振动挤密
a.主要方法:砂桩挤密法、土桩挤密法、灰土桩挤密法、生石灰挤密法、振冲法。b.原理及作用:通过挤密或振动使深层土密实,并在振动挤密过程中回填砂、砾石等形成砂桩或碎石桩,与桩间土一起组成复合地基,从而提高地基承载力,减小沉降量。
c.适用范围:适用于处理砂土、粉砂或部分黏土颗粒含量不高的黏性土。3.5 化学加固
a.主要方法:硅化法、旋喷法、碱液加固法、水泥灌浆法、深层搅拌法。
b.原理及作用:通过注入化学浆液将土粒胶结,或通过化学作用或机械拌和等方法改善土的性质,提高地基承载力。
c.适用范围:适用于处理砂土、黏性土、湿陷性黄土等地基,特别适用于工作事故处理。工程实例 4.1 工程概况
某工程区域位于青东 5 区块内,莱州湾西近岸海区,湾内滩涂广阔,其中潮滩和海滩面积为811.73km2,岩滩 0.46km2,湾内大部分水深在 10m 以内,属于典型的滩海油田。青东 5 区块 1 号人工岛距广利港直线距离 24.4km,距东营防潮大堤约 8.2km。
青东 5 区块 1 号岛呈矩形布置,长边东南向,短边东北向,有效面积为 150m × 90m。平均水深为 4m,海底高程约为 -3.5m。岛面设计高程为 3.8m,竣工时顶高程为 4.0m,预留沉降为 20cm。人工岛四周设挡浪墙,挡浪墙设计顶高程为 5.0m,竣工时顶高程为5.2m,预留沉降为 20cm。
4.2 场地地貌和工程地质、水文地质条件 拟建人工岛地貌主要是海、陆相交替沉积的滨海水下三角洲,地势整体缓慢向海中倾斜,平均海拔高程约为 -3.5m,地面坡度约为 0.64。
拟建工程所在地泥面以下至 9m 左右地层组成以淤泥质软土为主,间夹薄层粉土。在勘察揭露深度内,场地地层均由第四纪近沉积土和一般沉积土构成。4.3 地基处理方案比选 结合本工程地质条件差、工程特征及建设工期短的情况,根据各种地基处理方式的特点,进行了方案的比选,本工程拟采用碎石桩及塑料排水板共同进行地基处理:
(1)岛体四周采用碎石桩加固。碎石桩法是指在地基中设置由碎石组成的竖向桩体,设置碎石桩后桩体与桩间土形成复合地基,对地基土起置换作用,以提高地基承载力和减少沉降,从而达到地基处理的目的。(2)岛体下采用塑料排水板进行地基处理。为了有效地对本工程的深厚软土地基进行处理,加快地基土固结,提高软弱土的承载能力,采用排水固结法进行加固。
从已完成碎石桩情况看采用碎石桩处理的海里软弱地基达到了预期效果,具体效果有待于地基处理工程完成,及人工岛完工后进一步检验、论证。
参考文献: JTJ 246-2004 港口工程碎石桩复合地基设计与施工规范[S]. 2 JS 206-1-2009 水运工程塑料排水板应用技术规程[S]
第三篇:地基处理方法汇总
地基处理的各种方法的原理与适用条件汇总
1.换填法
换填法就是将基础底面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去,然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、粉煤灰、矿渣等材料以及土工合成材料分层充填,并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动,使之达到要求的密实度,成为良好的人工地基。当地基软弱土层较薄,而且上部荷载不大时,也可直接以人工或机械方法(填料或不填料)进行表层压、夯、振动等密实处理,同样可取得换填加固地基的效果。
经过换填法处理的人工地基或垫层,可以把上部荷载扩散传至下面的下卧层,以满足上部建筑所需的地基承载力和减少沉降量的要求。当垫层下面有较软土层时,也可以加速软弱土层的排水固结和强度的提高。
适用条件:换填法适用于浅层地基处理,包括淤泥、淤泥质士、松散素填土、杂填土、已完成自重固结的软填土等地基处理以及暗塘、暗洪、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。换填法还适用于一些地域性特殊土的处理:用于膨胀土地基可消除地基上的胀缩作用,用于湿陷性黄土地基可消除黄土的湿陷性,用于山区地基可用于处理岩面倾斜、破碎、高低差,软硬不匀以及岩溶与土洞等.用于季节性冻土地基可消除冻胀力和防止冻胀损坏等。
2.排水固结法
按照使用目的,排水固结法可以解决以下两个问题。
(1)沉降问题。使地基的沉降在加载预压期间大部或基本完成,使建筑物在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差。
(2)稳定问题。加速地基土的抗剪强度的增长,从而提高地基的承载力和稳定性。
排水固结法原理:饱和软粘土地基在荷载的作用下,孔隙中的水被慢慢排出,孔隙体积慢慢地减小,地基发生固结变形,同时,随着超静水压力逐渐消散,有效应力逐渐提高,地基土的强度逐渐增长。在荷载作用下,土层的固结过程就是超静孔隙水压力(简称孔隙水压力)消散和有效应力增加的过程。如地基内某点的总应力增量为:△σ,有效应力增量为△σ′,孔隙水压力增量为△u,则二者满足以下关系:
△σ′= △σ-△u
适用条件:海相、湖相以及河相沉积的软弱粘性土层,这种土层含水量大、压缩性高、强度低、透水性差且不少情况埋藏深厚在建筑物荷载作用下会产生相当大的沉降和沉降差,而且沉降的延续时间很长,有可能影响建筑物的正常使用。由于其强度低,地基承载力和稳定性
往往不能满足工程要求。因此,这种地基通常需要采取处理措施,排水回结法就是处理软弱土地基的有效方法之一。
3.土桩、灰土桩挤密法
土桩、灰土桩挤密法是利用沉管、爆扩、冲击或钻孔穷扩等方法,在地基土中挤压成桩孔,迫使桩孔内土体侧(横)向挤出,从而使桩周土得到加密;随后向桩孔内分层填人素土或灰土等廉价填料穷实成桩,桩体填料也可采用水泥土、二灰(石灰、粉煤灰)或灰渣(石灰、矿渣)等具有一定胶凝强度的材料。土桩、灰土桩等挤密地基由桩体和桩间挤密土组成人工复合地基,共同承担上部荷载。土桩、灰土桩挤密法的主要特点是对桩间土的原位深层挤密,因此也可称为挤密桩法或深层挤密法,适用条件:原位处理、深层挤密、就地取材和以土治土,用于处理深厚的湿陷性黄土地基和非饱和欠压密的填土地基,可获得显著的技术、经9济与社会效益,因此在我国西北和华北等地区已广泛应用。
4.沉管挤密砂石桩法
沉管挤密砂石桩法是指利用振动或冲击沉管方式,在软弱地基中成孔后,填入砂、砾石、碎石等材料并将其挤压人孔中,形成较大直径的、由砂石构成的密实桩体的地基处理方法。主要包括砂桩(置换)法、挤密砂桩法和沉管碎石桩法等。
适用条件:砂石桩开始时是用来处理松散砂土地基的,随着高效能施工机具的出现,应用范围已扩大到粉土、粘性土、素填士及杂填土地基。工程实践表明,砂石桩用于处理松散砂土和塑性指数不高的非饱和粘性土地基,其挤密或振密效果较好,不仅可以提高地基的承载力、减少地基的固结沉降,而且可以防止砂土由于振动或地震所产生的液化。
5.振冲法
利用振动和水冲加固土体的方法叫做振冲法。(1)振冲挤密法
原理:振冲密实法加固砂层的原理,简单说来是一方面依靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化,砂颗粒重新排列,孔隙减少,另一方面依靠振冲器的水平振动力,在加回填料情况下还通过填料使砂层挤压加密,所以这一方法称为振冲密实法。
适用条件:砂性土。
(2)振冲置换法
利用振冲器边振边冲在软弱粘性土地基中成孔,再在孔内分批填入碎石等坚硬材料制成一根根桩体,桩体和原来的粘性土构成所谓复合地基。
原理:由于桩体的压缩模量远比软弱土大,故而通过基础传给复合地基的外加压力随着桩、土的等量变形会逐渐集中到桩上去,从而使软土负担的压力相应减少。结果,与原地基相比,复合地基的承载力有所增高,压缩性也有所减少。这就是应力集中作用。
适用条件:粘性土。
6.强夯法和强夯置换法
强夯法在国际上称动力压实法或动力固结法,这种方法是反复将夯锤提到高处使其自由落下,给地基以冲击和振动能量,将地基士夯实,从而提高地基的承载力,降低其压缩性,改善地基性能。
加固非饱和土的原理:采用强穷法加固非饱和土是基于动力压密的概念,即用冲击型动力荷载,使土体中的孔隙体积减小,土体变得更为密实,从而提高其强度。
加固饱和土的原理: 水平拉应力使土体产生一系列的坚向裂缝,使孔隙水从裂缝中排出,土体的渗透系数增大,加速饱和土体的固结,当土中的超孔隙水压力很快消散,水平拉应力小于周围压力时,这些裂缝又复闭合土体的渗透性又减小。
饱和土的可压缩性。
在强夯能量的作用下,气体体积先压缩,部分封闭气泡被排出,孔隙水压增大,随后气体有所膨胀,孔隙水排出,超孔隙水压力减少。在此过程中,土中的固相体积是不变的,这样每夯一遍液相体积就减小,气相体积也减少,也就是说在重锤的夯击作用下会瞬时发生有效的压缩变形。
饱和土的局部液化。
在夯锤反复作用下,饱和土中将引起很大的超孔隙水压力致使土中有效应力减小,当土中某点的超孔隙水压力等于上覆的土压力(对于饱和粉细砂)或等于上覆土压力加上土的粘聚力(对于粉土、粉质粘士)时,土中的有效应力完全消失,土的抗剪强度降为零,士颗粒将处于悬浮状态达到局部液化。当液化度达到100%.土体的结耕破坏,渗透系数大大增加,处于很大水力梯度作用下的孔隙水迅速排出,加速了饱和土体的固结。
适用条件:强夯法适用于处理碎石士、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。经过处理后的地基既提高了地基士的强度、又降低其压缩性,同时还能改善其抗振动液化的能力,所以这种处理方法还常用于处理可液化砂土地基等。
7.灌浆法
灌浆法的实质是用气压、液压或电化学原理,把某些能固化的浆液注入天然的和人为的裂缝或孔隙,以改善各种介质的物理力学性质。
(1)目的
1)防渗:降低渗透性,减少渗流量,提高抗渗能力,降低孔隙压力。2)堵漏:封填孔洞,堵截流水。
3)加固:提高岩土的力学强度和变形模量,恢复混凝土结构及垮工建筑物的整体性。
4)纠正建筑物倾斜:使已发生不均匀沉降的建筑物恢复原位或减少其倾斜度。(2)对象
1)砂、砂砾石及粉细砂。2)软粘土、杂填士及淤泥。3)裂隙和破碎岩石。
4)岩石中的大型洞穴如岩溶洞穴等。(3)应用范围
1)坝基:砂基、砂砾石地基、喀斯特溶洞及断层软弱夹层等。2)楼基:一般地基及振动基础等,包括对已有建筑物的修补。3)道路基础:公路、铁道和飞机场跑道等。
4)地下建筑:输水隧洞、矿井巷道、地下铁道和地下厂房等。5)其他:预填骨料灌浆、后拉锚杆灌浆及灌注桩后灌浆等。
8.高压喷射注浆法
传统的注浆方法是在浆液的压力作用下通过对土体的劈裂、渗透、压实达到注浆加固的目的。
适用条件
受土层、土的粒度、土的密度、硬化剂粘性、硬化剂硬化时间的影响较小,可广泛适用于淤泥、软弱粘性士、砂土甚至砂卵石等多种土质。可以作为施工中的临时措施,也可作为永久建筑物的地基加固,尤其是在对已有建筑物地基补强和基坑开挖中需要对坑底或侧壁加固,侧壁挡水,对邻近地铁及旧建筑物需加以保护时这种方法能发挥其特殊作用。
加固原理
喷射注浆法加固地基通常分成两个阶段。第一阶段为成孔阶段,即采用普通的钻机预成孔或者驱动密封良好的喷射管和带有一个或两个横向喷嘴的特制喷射头进行成孔。第二阶段为喷射加固阶段,即用高压水泥浆(或其他硬化剂),以通常为15MPa 以上的压力,通过喷射管由喷射头上的直径约为2mm的横向喷嘴向土中喷射。与此同时,钻杆-边旋转,一边向上提升。由于高压细喷射流有强大切削能力,因此喷射的水泥浆一边切削四周土体,一边与之搅拌混合,形成圆柱状的水泥与土混合的加固体。
9.水泥土搅拌法
水泥土搅拌法是加固饱和软粘土地基的一种成熟方法,它利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基中就地将软土和固化剂(浆液状或粉体状)强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理-化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。
适用范围 : 水泥土搅拌法最适宜于加固各种成因的饱和软粘土。正常固结的淤泥与淤泥质士、粉土、素填土、粘性土、饱和黄土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。
建(构)筑物的地基加固:如6-12层多层住宅,办公楼,单层或多层工业厂房,水池贮罐基础等;高速公路、铁道和机场场道以及高填方堤基等;大面积堆场地基,包括室内和露天;形成水泥土(石灰土)支挡结构物;形成防渗止水帷幕。
10.石灰桩法
石灰桩是指采用机械或人工方法在地基中成孔,然后灌入生石灰块或按一定比例加入粉煤灰、炉渣、火山灰等掺合料及少量外加剂进行振密或夯实而形成的桩体,石灰桩与经改良的桩周土共同组成石灰桩复合地基以支承上部建筑物。
适用范围:石灰桩法适用于加固杂填土、素填土、淤泥、淤泥质土和粘性土地基,对素填土、淤泥、淤泥质土的加固效果尤为显著。有经验时也可用于粉土地基。加固深度从几米到十几米。不适用于地下水下的砂类土。
石灰桩法可用于提高软土地基的承载力,减少沉降量,提高稳定性,适用于以下工程: 1)深厚软土地区七层以内、一般软土地区八层以内住宅建筑物或相当的其他多层工业与民用建筑物。
2)如配合箱基、筏基,在一些情况下,也可用于12层左右的高层建筑物。3)适用于软土地区大面积堆载场地及地坪加固,有经验时也可用于大跨度工业与民用建筑独立性基下的软弱地基。
4)石灰桩法也可用于设备基础和高层建筑深基开挖的支护结构中。5)适用于公路、铁路路基软土加固,桥台背后填土加固(防止“跳车”)。6)适用于危房地基加固。
11.低强度桩复合地基技术
竖向增强体是低强度桩的桩体复合地基称为低强度桩复合地基。低强度桩通常指用水泥、石子及其他掺合料(如砂、粉煤灰、石灰等)加水拌和,用各种成桩机械在地基中制成的强度等级为C5—C25 的桩。
加固原理: 因为低强度桩桩身具有较高的强度和刚度,可以全桩长发挥桩的侧摩阻力,将荷载传递给较深的土层,所以采用低强度桩复合地基加固地基可以较大幅度地提高地基承载力,减小沉降。当天然地基承载力较低而上部荷载又较大时,采用散体材料桩复合地基和柔性桩复合地基一般难以满足设计要求,而采用低强度桩复合地基就比较容易满
足设计要求。如果在设置低强度桩施工时对桩间土有挤密效用,则采用低强度桩复合地基加固,地基承载力提高幅度更大。
适用范围: 采用低强度桩复合地基加固可有效提高地基承载力,减小地基沉降。低强度桩复合地基适用性较好,只要能进行低强度桩施工的软弱地基均可以采用低强度桩复合地基加固。低强度桩复合地基常用加固粘性土、粉土、人工填土、淤泥质粘土和黄土等地基。近年来,低强度桩复合地基己广泛应用于一般民用住宅、高层建筑、堆场以及道路工程等地基加固处理中,具有良好的发展前景。
第四篇:常用地基处理方法
换土垫层法
1机械碾压法: 挖除浅层软弱图或不良土,分层碾压或夯实土,按回填的材料可分为砂(石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等.它可提高持力层的承载力,减小沉降量,消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性,防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性
常用于基坑面积宽大开挖土方量较大的回填土方工程适用于处理浅层非饱和和软弱地基、湿陷性黄土地基、膨胀土地基、季节性冻土地基、素填土和杂填土地基
简易可行,但仅限于浅层处理,一般不大于3m,对湿陷性黄土地基不大于5m;如遇地下水,对于重要工程,需有附加降低地下水位的措施;干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等; 它可提高持力层的承载力,减小沉降量,消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性,防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性 重锤夯实法 : 适用于地下水位以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土以及分层填土地基
3.平板振动法
适用于处理非饱和无粘性土或粘粒含量少和透水性好的杂填土地基
4.强夯挤淤法: 采用边强夯、边填碎石、边挤淤的方法,在地基中形成碎石墩体
它可提高地基承载力和减小沉降
适用于厚度较小的淤泥和淤泥质土地基。应通过现场实验才能确定其适用性
5.爆破法
由于振动而使土体产生液化和变形,从而达到较大密实度,用以提高地基承载力和减小沉降
适用于饱和净砂,非饱和但经常灌水饱和的砂、粉土和湿陷性黄土
深 层 密 实 法
1.强夯法
利用强大的夯击能,迫使深层土液化和动力固结,使土体密实,用以提高地基承载力,减小沉降,消除土的湿陷性、胀缩性和液化性强夯置换是指将厚度小于8m的软弱土层,边夯边填碎石,形成深度为3~6m,直径为2m左右的碎石柱体,与周围土体形成复合基础
适用于碎石土、砂土、素填土、杂填土、低饱和度的粉土和粘性土、和湿陷性黄土
强夯置换适用于软弱土
施工速度快,施工质量容易保证、经处理后土性质较为均匀,造价经济,适用于处理大面积场地施工时对周围有很大振动和噪音,不宜在闹市区施工需要有一套强夯设备(重锤、起重机)2.挤密法
(碎石、砂石桩挤密法)(土、灰土、二灰桩挤密法)(石灰桩挤密法)利用挤密或振动使深层土密实,并在振动或挤密过程中,回填砂、砾石、碎石、土、灰土、二灰或石灰等,形成砂桩、碎石桩、土桩、灰土桩、二灰桩或石灰桩,与桩间土一起组成复合基础,从而提高地基承载力,减小沉降,消除或部分消除土的湿陷性或液化性
砂(砂石)桩挤密法、振动水冲法、干振碎石桩法,一般适用于杂填土和松散砂土,对于软土地基经试验证明加固有效时方可使用土桩、灰土桩、二灰桩挤密法一般适用于地下水位以上深度为5~10m的湿陷性黄土和人工填土石灰桩适用于软弱粘性土和杂填土
经振冲处理后地基土较为均匀,施工速度快,施工质量容易保证、经处理后土性质较为均匀,造价经济,适
排水固结法
堆载预压法真空预压法降水预压法电渗排水法
通过布置垂直排水井,改善地基的排水条件,及采取加压、抽气、抽水和电渗等措施,以加速地基土的固结和强度增长,提高地基土的稳定性,并使沉降提前完成适用于处理厚度较大的饱和软土和冲积土地基,但对于厚的泥炭层要慎重对待
需要有预压的时间和荷载条件,及土石方搬运机械
对于真空预压,预压压力达80Kpa不够时,可同时加上土石方堆载,真空泵需长时间抽气,耗电较大
降水预压法无需堆载,效果取决于降低水位的深度,需长时间抽
水,耗电较大
加筋法
加筋土、土锚、土钉、锚定板
在人工填土的路堤或挡墙内铺设土工合成材料、钢带、钢条、尼龙绳或玻璃纤维作为拉筋,或在软弱土层上设置树根桩或碎石桩等,使这种人工复合土体,可承受抗拉、抗压、抗剪和抗弯作用,用以提高地基承载力,减小沉降和增加地基稳定性
加筋土适用于人工填土的路堤和挡墙结构。土锚、土钉、锚定板适用于土坡稳定
土工合成材料
适用于砂土、粘性土和软土
树根桩
适用于各类土,可用于稳定土坡支挡结构,或用于对经试验证明施工有效时方可采用
砂桩、砂石桩、碎石桩
适用于粘性土、疏松砂性土、人工填土。对于软土,经试验证明施工有效时方可采用
热学法
1.热加固法
热加固法是通过渗入压缩的热空气和燃烧物,并依靠热传导,而将细颗粒土加热到适当温度(在100℃以上),则土的强度就会增加,压缩性随之降低
适用于非饱和粘性土、粉土和湿陷性黄土
2.冻结法
采用液态氮或二氧化碳膨胀的方法,或采用普通的机械制冷设备与一个封闭式液压系统相连接,而使冷却液在内流动,从而使软而湿的土进行冻结,以提高土的强度和降低土的压缩性
适用于各类土,特别在软土地质条件,开挖深度大于7-8m,以及低于地下水位的情况下是一种普遍而有效的施工措施
胶结法
1.注浆法(或灌浆法)通过注入水泥浆液或化学浆液的措施,使土粒胶结,用以提高地基承载力,减小沉降,增加稳定性,防止渗漏
适用于处理岩基、砂土、粉土、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土和一般人工填土层,也可加固暗浜和使用托换工程中
2.高压喷射注浆法: 将带有特殊喷嘴的注浆管,通过钻孔置入到处理土层的预定深度,然后将浆液(常用水泥浆)以高压冲切土体。在喷射浆液的同时,以一定的速度旋转提升,即形成水泥土圆柱体;若喷嘴提升而不旋转,则形成墙状固结体.加固后可用以提高地基承载力,减小沉降,防止砂土液化、管涌和基坑隆起,建成防渗帷幕
适用于处理淤泥、淤泥质粘土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土等地基。当土中含有较多的大粒径块石、坚硬粘性土、大量植物根系或有过多的有机质时,应根据现场试验结果确定其适用程度 对既有建筑物可进行托换工程
施工时水泥浆冒出地面流失量较大,对流失的水泥浆应设法予以利用
3.水泥土搅拌法: 水泥土搅拌法施工时分湿法(亦称深层搅拌法)和干法(亦称粉体喷射搅拌法)两种
湿法是利用深层搅拌机,将水泥浆和地基土在原位拌和;干法是利用喷粉机,将水泥粉或石灰粉与地基土在原位拌和。搅拌后形成柱状水泥土体,可提高地基承载力,减少沉降,增加稳定性和防止渗漏、建成防水帷幕
适用于处理淤泥、淤泥质粘土、粉土和含水量较高,且地基承载力标准值不大于120Kpa的粘性土地基
当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时,宜通过实验确定其适用性
经济效益显著,目前已成为我国软土地基上建造6-7层建筑物最为经济的处理方法之一 不能用于含石块的杂填土
当天然地基不能满足上程建设要求时,就必须采取一定的措施。常用的措施有:重新考虑基础设计方案,选择合适的基础类型;调整上部结构设计方案;对地基进行处理加固。一般而言,地基问题可归结为以下几个方面:
1.承载力及稳定性。地基承载力较低,不能承担上部结构的自重及外荷载,导致地基失稳,出现局部或整体剪切破坏,或冲剪破坏。
2.沉降变形。高压缩性地基可能导致建筑物发生过大的沉降量,使其失去使用效能;地基不均匀或荷载不均匀导致地基沉降不均匀,使建筑物倾斜、开裂、局部破坏,失去使用效能甚至整体破坏。
3.动荷载下的地基液化、失稳和震陷。饱和无黏性土地基具有振动液化的特性。在地震、机器振动、爆炸冲击、波浪作用等动荷载作用下,地基可能因液化、震陷导致地基初始破坏;软黏土在振动作用下,产生震陷。
4.渗透破坏。土具有渗透性,当地基中出现渗流时,将可能导致流土(流砂)和管涌(潜蚀)现象,严重时能使地墓失稳、崩溃。
存在上述问题的地基,称为不良地基或软弱地基。合适的地基处理方法能够使这些问题得到解决或较好地解决。换句话说,地基处理的目的就是选择合理的地基处理方法,对不能满足直接使用的天然地基进行有针对性地处理,以解决不良地基所存在的承载力、变形及稳定、液化及渗透问题,从而满足工程建设的要求。
一、置换法
(1)换填法
就是将表层不良地基土挖除,然后回填有较好压密特性的土进压实或夯实,形成良好的持力层。从而改变地基的承载力特性,提高抗变形和稳定能力。
施工要点:将要转换的土层挖尽、注意坑边稳定;保证填料的质量;填料应分层夯实。
(2)振冲置换法
利用专门的振冲机具,在高压水射流下边振边冲,在地基中成孔,再在孔中分批填入碎石或卵石等粗粒料形成桩体。该桩体与原地基土组成复合地基,达到提高地基承载力减小压缩性的目的。
施工注意事项:碎石桩的承载力和沉降量很大程度取决于原地基土对其的侧向约束作用,该约束作用越弱,碎石桩的作用效果越差,因而该方法用于强度很低的软粘土地基时必须慎重行事。
(3)夯(挤)置换法
利用沉管或夯锤的办法将管(锤)置入土中,使土体向侧边挤开,并在管内(或夯坑)放人碎石或砂等填料。该桩体与原地基土组成复合地基,由于挤、夯使土体侧向挤压,地面隆起,土体超静孔隙水压力提高,当超静孔隙水压力消散后土体强度也有相应的提高。
施工注意事项:当填料为透水性好的砂及碎石料时,是良好的竖向排水通道。
二、预压法
(1)堆载预压法
在建造建筑物之前,用临时堆载(砂石料、土料、其他建筑材料、货物等)的方法对地基施加荷载,给予一定的预压期。使地基预先压缩完成大部分沉降并使地基承载力得到提高后,卸除荷载再建造建筑物。
施工工艺与要点:
a、预压荷载一般宜取等于或大于设计荷载;
b、大面积堆载可采用自卸汽车与推土机联合作业,对超软土地基的第一级堆载用轻型机械或人工作业;
c、堆载的顶面宽度应小于建筑物的底面宽度,底面应适当放大;
d、作用于地基上的荷载不得超过地基的极限荷载。
(2)真空预压法
在软粘土地基表面铺设砂垫层,用土工薄膜覆盖且周围密封。用真空泵对砂垫层抽气,使薄膜下的地基形成负压。随着地基中气和水的抽出,地基土得到固结。为了加速固结,也可采用打砂井或插塑料排水板的方法,即在铺设砂垫层和土工薄膜之前打砂井或插排水板,达到缩短排水距离的目的。
施工要点:
先设置竖向排水系统,水平分布的滤管埋设宜采用条形或鱼刺形,砂垫层上的密封膜采用2-3层的聚氯乙烯薄膜,按先后顺序同时铺设。面积大时宜分区预压;做好真空度、地面沉降量,深层沉降、水平位移等观测;预压结束后,应清除砂槽和腐植土层。应注意对周边环境的影响。
(3)降水法
降低地下水位可减少地基的孔隙水压力增加上覆土自重应力,使有效应力增加,从而使地基得到预压。这实际上是通过降低地下水位,靠地基土自重来实现预压目的。
施工要点:一般采用轻型井点、喷射井点或深井井点;当土层为饱和粘土、粉土、淤泥和淤泥质粘性土时,此时宜辅以电极相结合。
(4)电渗法
在地基中插入金属电极并通以直流电,在直流电场作用下,土中水将从阳极流向阴极形成电渗。不让水在阳极补充而从阴极的井点用真空抽水,这样就使地下水位降低,土中含水量减少。从而地基得到固结压密,强度提高。电渗法还可以配合堆载预压用于加速饱和粘性土地基的固结。
三、压实与夯实法
1、表层压实法
采用人工夯,低能夯实机械、碾压或振动碾压机械对比较疏松的表层土进行压实。也可对分层填筑土进行压实。当表层土含水量较高时或填筑土层含水量较高时可分层铺垫石灰、水泥进行压实,使土体得到加固。
2、重锤夯实法
重锤夯实就是利用重锤自由下落所产生的较大夯击能来夯实浅层地基,使其表面形成一层较为均匀的硬壳层,获得一定厚度的持力层。
施工要点:施工前应试夯,确定有关技术参数,如夯锤的重量、底面直径及落距、最后下沉量及相应的夯击遍数和总下沉量;夯实前槽、坑底面的标高应高出设计标高;夯实时地基土的含水量应控制在最优含水量范围内;大面积夯时应按顺序;基底标高不同时应先深后浅;冬季施工时,对土已冻结时,应将冻土层挖去或通过烧热法将土层融解;结束后,应及时将夯松的表土清除或将浮土在接近1m的落距夯实至设计标高。
3、强夯
强夯是强力夯实的简称。将很重的锤从高处自由下落,对地基施加很高的冲击能,反复多次夯击地面,地基土中的颗粒结构发生调整,土体变为密实,从而能较大限度提高地基强度和降低压缩性。
其施工工艺流程:
1)平整场地;
2)铺级配碎石垫层;
3)强夯置换设置碎石墩; 4)平整并填级配碎石垫层; 5)满夯一遍
6)找平,并铺土工布;
7)回填风化石渣垫层,用振动碾碾压八遍。
一般在大型强夯施土前,都应选择面积不大于400m2的场地进行典型试验,以便取得数据,指导设计与施工。
四、挤密法
1、振冲密实法
利用专门的振冲器械产生的重复水平振动和侧向挤压作用,使土体的结构逐步破坏,孔隙水压力迅速增大。由于结构破坏,土粒有可能向低势能位置转移,这样土体由松变密。
施工工艺:
(1)平整施工场地,布置桩位;
(2)施工车就位,振冲器对准桩位;
(3)启动振冲器,使之徐徐沉人土层,直至加固深度以上30~50cm,记录振冲器经过各深度的电流值和时间,提升振冲器至孔口。再重复以上步骤1~2次,使孔内泥浆变稀。
(4)向孔内倒人一批填料,将振冲器沉人填料中进行振实并扩大桩径。重复这一步骤直至该深度电流达到规定的密实电流为止,并记录填料量。
(5)将振冲器提出孔口,继续施工上节桩段,一直完成整个桩体振动施工,再将振冲器及机具移至另一桩位。
(6)在制桩过程中,各段桩体均应符合密实电流、填料量和留振时间等三方面的要求,基本参数应通过现场制桩试验确定。
(7)施工场地应预先开设排泥水沟系,将制桩过程中产生的泥水集中引入沉淀池,池底部厚泥浆可定期挖出送至预先安排的存放地点,沉淀池上部比较清的水可重复使用。
(8)最后应挖去桩顶部lm厚的桩体,或用碾压、强夯(遍夯)等方法压实、夯实,铺设并压实垫层。
2、沉管砂石桩(碎石桩、灰土桩、OG桩、低标号桩等)
利用沉管制桩机械在地基中锤击、振动沉管成孔或静压沉管成孔后,在管内投料,边投料边上提(振动)沉管形成密实桩体,与原地基组成复合地基。
3、夯击碎石桩(块石墩)
利用重锤夯击或者强夯方法将碎石(块石)夯人地基,在夯坑里逐步填人碎石(块石)反复夯击以形成碎石桩或块石墩。
五、拌和法
1、高压喷射注浆法(高压旋喷法)
以高压力使水泥浆液通过管路从喷射孔喷出,直接切割破坏土体的同时与土拌和并起部分置换作用。凝固后成为拌和桩(柱)体,这种桩(柱)体与地基一起形成复合地基。也可以用这种方法形成挡土结构或防渗结构。
2、深层搅拌法
深层搅拌法主要用于加固饱和软粘土。它利用水泥浆体、水泥(或石灰粉体)作为主固化剂,应用特制的深层搅拌机械将固化剂送人地基土中与土强制搅拌,形成水泥(石灰)土的桩(柱)体,与原地基组成复合地基。水泥土桩(柱)的物理力学性质取决于固化剂与土之间所产
生的一系列物理-化学反应。固化剂的掺人量及搅拌均匀性和土的性质是影响水泥土桩(柱)性质以至复合地基强度和压缩性的主要因素。
施工工艺:①定位②浆液配制 ③送浆④钻进喷浆搅拌⑤提升搅拌喷浆 ⑥重复钻进喷浆搅拌⑦重复提升搅拌⑧当搅拌轴钻进、提升速度为0.65-1.Om/min时,应重复搅拌一次。⑨成桩完毕,清理搅拌叶片上包裹的土块及喷浆口,桩机移至另一桩位施工。
六、加筋法
(1)土工合成材料
土工合成材料是一种新型的岩土工程材料。它以人工合成的聚合物,如塑料、化纤、合成橡胶等为原料,制成各种类型的产品,置于土体内部、表面或各层土体之间,发挥加强或保护土体的作用。土工合成材料可分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料等类型。
(2)土钉墙技术
土钉一般是通过钻孔、插筋、注浆来设置,但也有通过直接打人较粗的钢筋和型钢、钢管形成土钉。土钉沿通长与周围土体接触,依靠接触界面上的粘结摩阻力,与其周围土体形成复合土体,土钉在土体发生变形的条件下被动受力。并主要通过其受剪工作对土体进行加固,土钉一般与平面形成一定的角度,故称之为斜向加固体。土钉适用于地下水位以上或经降水后的人工填土、粘性土、弱胶结砂土的基坑支护和边坡加固。
(3)加筋土
加筋土是将抗拉能力很强的拉筋埋置于土层中,利用土颗粒位移与拉筋产生的摩擦力使土与加筋材料形成整体,减少整体变形和增强整体稳定。拉筋是一种水平向增强体。一般使用抗拉能力强、摩擦系数大而耐腐蚀的条带状、网状、丝状材料,例如,镀锌钢片;铝合金、合成材料等。
七、灌浆法
是利用气压、液压或电化学原理将能够固化的某些浆液注入地基介质中或建筑物与地基的缝隙部位。灌浆的浆液可以是水泥浆、水泥砂浆、粘土水泥浆、粘土浆、石灰浆及各种化学浆材如聚氨酯类、木质素类、硅酸盐类等。根据灌浆的目的可分为防渗灌浆、堵漏灌浆、加固灌浆和结构纠倾灌浆等。按灌浆方法可分为压密灌浆、渗入灌浆、劈裂灌浆和电化学灌浆。灌浆法在水利、建筑、道桥及各种工程领域有着广泛的应用。
八、常见不良地基土及其特点
1.软粘土
软粘土也称软土,是软弱粘性土的简称。它形成于第四纪晚期,属于海相、泻湖相、河谷相、湖沼相、溺谷相、三角洲相等的粘性沉积物或河流冲积物。多分布于沿海、河流中下游或湖泊附近地区。常见的软弱粘性土是淤泥和淤泥质土。软土的物理力学性质包括如下几个方面:
(1)物理性质
粘粒含量较多,塑性指数Ip一般大于17,属粘性土。软粘土多呈深灰、暗绿色,有臭味,含有机质,含水量较高、一般大于40%,而淤泥也有大于80%的情况。孔隙比一般为1.0-2.0,其中孔隙比为1.0~1.5称为淤泥质粘土,孔隙比大于1.5时称为淤泥。由于其高粘粒含量、高含水量、大孔隙比,因而其力学性质也就呈现与之对应的特点---低强度、高压缩性、低渗透性、高灵敏度。
(2)力学性质
软粘土的强度极低,不排水强度通常仅为5~30kPa,表现为承载力基本值很低,一般不超过70kPa,有的甚至只有20kPa。软粘土尤其是淤泥灵敏度较高,这也是区别于一般粘土的重要指标。
软粘土的压缩性很大。压缩系数大于0.5MPa-1,最大可达45MPa-1,压缩指数约为0.35-0.75。通常情况下,软粘土层属于正常固结土或微超固结土,但有些土层特别是新近沉积的土层有可能属于欠固结土。
渗透系数很小是软粘土的又一重要特点,一般在10-5-10-8cm/s之间,渗透系数小则固结速率就很慢,有效应力增长缓慢,从而沉降稳定慢,地基强度增长也十分缓慢。这一特点是严重制约地基处理方法和处理效果的重要方面。
(3)工程特性
软粘土地基承载力低,强度增长缓慢;加荷后易变形且不均匀;变形速率大且稳定时间长;具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。常用的地基处理方法有预压法、置换法、搅拌法等。
2.杂填土
杂填土主要出现在一些老的居民区和工矿区内,是人们的生活和生产活动所遗留或堆放的垃圾土。这些垃圾土一般分为三类:即建筑垃圾土、生活垃圾土和工业生产垃圾土。不同类型的垃圾土、不同时间堆放的垃圾土很难用统一的强度指标、压缩指标、渗透性指标加以描述。
杂填土的主要特点是无规划堆积、成分复杂、性质各异、厚薄不均、规律性差。因而同一场地表现为压缩性和强度的明显差异,极易造成不均匀沉降,通常都需要进行地基处理。
3.冲填土
冲填土是人为的用水力冲填方式而沉积的土。近年来多用于沿海滩涂开发及河漫滩造地。西北地区常见的水坠坝(也称冲填坝)即是冲填土堆筑的坝。冲填土形成的地基可视为天然地基的一种,它的工程性质主要取决于冲填土的性质。冲填土地基一般具有如下一些重要特点。
(1)颗粒沉积分选性明显,在入泥口附近,粗颗粒较先沉积,远离入泥口处,所沉积的颗粒变细;同时在深度方向上存在明显的层理。
(2)冲填土的含水量较高,一般大于液限,呈流动状态。停止冲填后,表面自然蒸发后常呈龟裂状,含水量明显降低,但下部冲填土当排水条件较差时仍呈流动状态,冲填土颗粒愈细,这种现象愈明显。
(3)冲填土地基早期强度很低,压缩性较高,这是因冲填土处于欠固结状态。冲填土地基随静置时间的增长逐渐达到正常固结状态。其工程性质取决于颗粒组成、均匀性、排水固结条件以及冲填后静置时间。
4,饱和松散砂土
粉砂或细砂地基在静荷载作用下常具有较高的强度。但是当振动荷载(地震、机械振动等)作用时,饱和松散砂土地基则有可能产生液化或大量震陷变形,甚至丧失承载力。这是因为土颗粒松散排列并在外部动力作用下使颗粒的位置产生错位,以达到新的平衡,瞬间产生较高的超静孔隙水压力,有效应力迅速降低。对这种地基进行处理的月的就是使它变得较为密实,消除在动荷载作用下产生液化的可能性。常用的处理方法有挤出法、振冲法等。
5.湿陷性黄土
在上覆土层自重应力作用下,或者在自重应力和附加应力共同作用下,因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土称为湿陷性土,属于特殊土。有些杂填土也具有湿陷性。广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。(这里所说的黄土泛指黄土和黄土状土。湿陷性黄土又分为自重湿陷性和非自重湿陷性黄土,也有的老黄土不具湿陷性)。在湿陷性黄土地基上进行工程建设时,必须考虑因地基湿陷引起附加沉降对工程可能造成的危害,选择适宜的地基处理方法,避免或消除地基的湿陷或因少量湿陷所造成的危
害
6.膨胀土
膨胀土的矿物成分圭要是蒙脱石,它具有很强的亲水性,吸水时体积膨胀,失水时体积收缩。这种胀缩变形肚往很大,极易对建筑物造成损坏。膨胀土在我国的分布范围很广,如广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏等地均有不同范围的分布。膨胀土是特殊土的一种,常用的地基处理方法有换土、土性改良、预浸水,以及防止地基土含水量变化等工程措施。
7.含有机质土和泥炭土
当土中含有不同的有机质时,将形成不同的有机质土,在有机质含量超过一定含量时就形成泥炭土,它具有不同的工程特性,有机质的含量越高,对土质的影响越大,主要表现为强度低、压缩性大,并且对不同工程材料的掺入有不同影响等,对直接工程建设或地基处理构成不利的影响。
8.山区地基土
山区地基土的地质条件较为复杂,主要表现在地基的不均匀性和场地稳定性两个方面。由于自然环境和地基土的生成条件影响,场地中可能存在大孤石,场地环境也可能存在滑坡、泥石流、边坡崩塌等不良地质现象。它们会给建筑物造成直接的或潜在的威胁。在山区地基建造建筑物时要特别注意场地环境因素及不良地质现象,必要时对地基进行处理。
9.岩溶(喀斯特)
在岩溶(喀斯特)地区常存在溶洞或土洞、溶沟、溶隙、洼地等。地下水的冲蚀或潜蚀使其形成和发展,它们对结构物的影响很大,易于出现地基不均匀变形、崩塌和陷落。因此在修建结构物之前,必须进行必要的处理
123456 常用的地基处理方法有:换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载力,减少沉降量,加速软弱土层的排水固结,防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土,软-流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程,在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。强夯法和强夯置换法主要用来提高土的强度,减少压缩性,改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。对饱和粘性土宜结合堆载预压法和垂直排水法使用。砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基,提高地基的承载力和降低压缩性,也可用于处理可液化地基。对饱和粘土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理,使砂石桩与软粘土构成复合地基,加速软土的排水固结,提高地基承载力。振冲法分加填料和不加填料两种。加填料的通常称为振冲碎石桩法。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土和饱和黄土地基,应在施工前通过现场试验确定其适用性。不加填料振冲加密适用于处理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振冲碎石桩主要用来提高地基承载力,减少地基
沉降量,还可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗剪强度。水泥土搅拌法分为浆液深层搅拌法(简称湿法)和粉体喷搅法(简称干法)。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。不宜用于处理泥炭土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。若需采用时必须通过试验确定其适用性。当地基的天然含水量小于30%(黄土含水量小于25%)、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用于法。连续搭接的水泥搅拌桩可作为基坑的止水帷幕,受其搅拌能力的限制,该法在地基承载力大于140kPa的粘性土和粉土地基中的应用有一定难度。高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。当地基中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或较高的有机质时,应根据现场试验结果确定其适用性。对地下水流速度过大、喷射浆液无法在注浆套管周围凝固等情况不宜采用。高压旋喷桩的处理深度较大,除地基加固外,也可作为深基坑或大坝的止水帷幕,目前最大处理深度已超过30m。预压法适用于处理淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土地基。按预压方法分为堆载预压法及真空预压法。堆载预压分塑料排水带或砂井地基堆载预压和天然地基堆载预压。当软土层厚度小于4m时,可采用天然地基堆载预压法处理,当软土层厚度超过4m时,应采用塑料排水带、砂井等竖向排水预压法处理。对真空预压工程,必须在地基内设置排水竖井。预压法主要用来解决地基的沉降及稳定问题。夯实水泥土桩法适用于处理地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土等地基。该法施工周期短、造价低、施工文明、造价容易控制,目前在北京、河北等地的旧城区危改小区工程中得到不少成功的应用。水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应根据地区经验或现场试验确定其适用性。基础和桩顶之间需设置一定厚度的褥垫层,保证桩、土共同承担荷载形成复合地基。该法适用于条基、独立基础、箱基、筏基,可用来提高地基承载力和减少变形。对可液化地基,可采用碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩多桩型复合地基,达到消除地基土的液化和提高承载力的目的。石灰桩法适用于处理饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、杂填土和素填土等地基。用于地下水位以上的土层时,可采取减少生石灰用量和增加掺合料含水量的办法提高桩身强度。该法不适用于地下水下的砂类土。灰土挤密桩法和土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基,可处理的深度为5~15m。当用来消除地基土的湿陷性时,宜采用土挤密桩法;当用来提高地基土的承载力或增强其水稳定性时,宜采用灰土挤密桩法;当地基土的含水量大于24%、饱和度大于65%时,不宜采用这种方法。灰土挤密桩法和土挤密桩法在消除土的湿陷性和减少渗透性方面效果基本相同,土挤密桩法地基的承载力和水稳定性不及灰土挤密桩法。柱锤冲扩桩法适用于处理杂填土、粉土、粘性土、素填土和黄土等地基,对地下水位以下的饱和松软土层,应通过现场试验确定其适用性。地基处理深度不宜超过6m。单液硅化法和碱液法适用于处理地下水位以上渗透系数为0.1~2m/d的湿陷性黄土等地基。在自重湿陷性黄土场地,对Ⅱ级湿陷性地基,应通过试验确定碱液法的适用性。
14在确定地基处理方案时,宜选取不同的多种方法进行比选。对复合地基而言,方案选择
是针对不同土性、设计要求的承载力提高幅质、选取适宜的成桩工艺和增强体材料。
第五篇:地基处理方法
地基处理方法
孔内深层强夯法、换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。
孔内深层强夯法
孔内深层强夯法(DDC)地基处理专利新技术(专利号ZL92114452.0),是先在地基内成孔,将强夯重锤放入孔内,边加料边强夯或分层填料后强夯。孔内深层强夯法(DDC)技术在第52届尤里卡世界发明博览会上获得了最高奖--尤里卡金奖,这也是中国地基处理技术到目前为止在国际上获得的唯一金奖。
孔内深层强夯法(DDC)技术与其它技术不同之处:是通过孔道将强夯引入到地基深处,用异型重锤对孔内填料自下而上分层进行高动能、超压强、强挤密的孔内深层强夯作业,使孔内的填料沿竖向深层压密固结的同时对桩周土进行横向的强力挤密加固,针对不同的土质,采用不同的工艺,使桩体获得串珠状、扩大头和托盘状,有利于桩与桩间土的紧密咬合,增大相互之间的摩阻力,地基处理后整体刚度均匀,承载力可提高2~9倍;变形模量高,沉降变形小,不受地下水影响,地基处理深度可达30米以上。
孔内深层强夯法(DDC)技术适用范围广,可适用于大厚度杂填土、湿陷性黄土、软弱土、液化土、风化岩、膨胀土、红粘土以及具有地下人防工事、古墓、岩溶土洞、硬夹层软硬不均等各种复杂疑难的地基处理。该技术可根据不同的地质情况和设计要求,就地取材,如:建筑碴土、工业无毒废料、素土、砂、毛石、砂卵石、粉煤灰、土夹石、灰土和混凝土等材料均可做成各种DDC桩。大幅度降低工程造价,施工质量容易控制、地面振动小、施工噪音低、施工速度快;成桩直径0.6~3.0m,单桩处理面积1.0~14.0㎡,不受季节限制,同时能消纳大量建筑垃圾,可在城区或危房改造居民区施工等特点。
换填垫层法
适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载力,减少沉降量,加速软弱土层的排水固结,防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。
强夯法
适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。
强夯置换法
适用于高饱和度的粉土,软-流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程,在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。强夯法和强夯置换法主要用来提高土的强度,减少压缩性,改善土体抵抗振动液化能力和消除土的湿陷性。对饱和粘性土宜结合堆载预压法和垂直排水法使用。
砂石桩法
适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基,提高地基的承载力和降低压缩性,也可用于处理可液化地基。对饱和粘土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理,使砂石桩与软粘土构成复合地基,加速软土的排水固结,提高地基承载力。
振冲法
分加填料和不加填料两种。加填料的通常称为振冲碎石桩法。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土和饱和黄土地基,应在施工前通过现场试验确定其适用性。不加填料振冲加密适用于处理粘粒含量不大于10%的中、粗砂地基。振冲碎石桩主要用来提高地基承载力,减少地基沉降量,还可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗剪强度。
水泥土搅拌法
分为浆液深层搅拌法(简称湿法)和粉体喷搅法(简称干法)。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。不宜用于处理泥炭土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。若需采用时必须通过试验确定其适用性。当地基的天然含水量小于30%(黄土含水量小于25%)、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。连续搭接的水泥搅拌桩可作为基坑的止水帷幕,受其搅拌能力的限制,该法在地基承载力大于140kPa的粘性土和粉土地基中的应用有一定难度。
高压喷射注浆法
适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。当地基中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或较高的有机质时,应根据现场试验结果确定其适用性。对地下水流速度过大、喷射浆液无法在注浆套管周围凝固等情况不宜采用。高压旋喷桩的处理深度较大,除地基加固外,也可作为深基坑或大坝的止水帷幕,目前最大处理深度已超过30m。
预压法
适用于处理淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土地基。按预压方法分为堆载预压法及真空预压法。堆载预压分塑料排水带或砂井地基堆载预压和天然地基堆载预压。当软土层厚度小于4m时,可采用天然地基堆载预压法处理,当软土层厚度超过4m时,应采用塑料排水带、砂井等竖向排水预压法处理。对真空预压工程,必须在地基内设置排水竖井。预压法主要用来解决地基的沉降及稳定问题。
夯实水泥土桩法
适用于处理地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土等地基。该法施工周期短、造价低、施工文明、造价容易控制,在北京、河北等地的旧城区危改小区工程中得到不少成功的应用。
水泥粉煤灰碎石桩法
水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应根据地区经验或现场试验确定其适用性。基础和桩顶之间需设置一定厚度的褥垫层,保证桩、土共同承担荷载形成复合地基。该法适用于条基、独立基础、箱基、筏基,可用来提高地基承载力和减少变形。对可液化地基,可采用碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩多桩型复合地基,达到消除地基土的液化和提高承载力的目的。
石灰桩法
适用于处理饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、杂填土和素填土等地基。用于地下水位以上的土层时,可采取减少生石灰用量和增加掺合料含水量的办法提高桩身强度。该法不适用于地下水下的砂类土。
灰土和土挤
适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基,可处理的深度为5~15m。当用来消除地基土的湿陷性时,宜采用土挤密桩法;当用来提高地基土的承载力或增强其水稳定性时,宜采用灰土挤密桩法;当地基土的含水量大于24%、饱和度大于65%时,不宜采用这种方法。灰土挤密桩法和土挤密桩法在消除土的湿陷性和减少渗透性方面效果基本相同,土挤密桩法地基的承载力和水稳定性不及灰土挤密桩法。
柱锤冲扩桩法
适用于处理杂填土、粉土、粘性土、素填土和黄土等地基,对地下水位以下的饱和松软土层,应通过现场试验确定其适用性。地基处理深度不宜超过6m。
单液硅化法和碱液法
适用于处理地下水位以上渗透系数为0.1~2m/d的湿陷性黄土等地基。在自重湿陷性黄土场地,对Ⅱ级湿陷性地基,应通过试验确定碱液法的适用性。
地基处理方法软弱地基
排水固结法 排水固结法又称预压法,其包括堆载预压法、超载预压法、真空预压法、真空与堆载联合作用法、降低地下水位法和电渗法等多种方法;通过在预压荷载作用下使软粘土地基土体中孔隙水排出,土体发生固结,土中孔隙体积减小,土体强度提高,达到减少地基施工后沉降和提高地基承载力的目的。
振密挤密法
振密、挤密法有表层原位压实法、强夯法、振冲密实法、挤密密实法、爆破挤密法和土桩、灰土桩等多种方法;采用一定措施,通过振动和挤密使深层土密实,使地基土孔隙比减小,强度提高。
置换及拌入法
置换及拌入法有换填垫层法、振冲置换法、高压喷射浆法、深层搅拌法、褥垫法等多种方法;采用砂、碎石等材料置换软弱土地基中部分软弱土体或在部分软弱土地基中掺入水泥、石灰或砂浆等形成加固体,与未被加固部分的土体一起形成复合地基,从而达到提高地基承载力减少沉降量的目的。
加筋法
加筋法有加筋土法、锚固法、树根桩法、低强度砼桩复合地基法、钢筋砼桩复合地基法等多种方法。通过在土层埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等达到提高地基承载力,减小沉降,维持建筑物稳定。
以上方法的原理、适用范围及工程实例可参考殷宗泽、龚晓南主编的《地基处理工程实例》一书。
地基处理方法其他办法
地基基础其他处理办法还有:砖砌连续墙基础法、混凝土连续墙基础法、单层或多层条石连续墙基础法、浆砌片石连续墙(挡墙)基础法等,在此就不进行一一说明。
地基处理方法方案选择
在确定地基处理方案时,根据地质情况的不同、建(构)筑物的承载条件需要以及各种处理方案的成本比对,选择既能达到要求,成本又较低的处理方法。地基处理方法物理性质
粘粒含量较多,塑性指数Ip一般大于17,属粘性土。软粘土多呈深灰、暗绿色,有臭味,含有机质,含水量较高、一般大于40%,而淤泥也有大于80%的情况。孔隙比一般为1.0~2.0,其中孔隙比为1.0~1.5称为淤泥质粘土,孔隙比大于1.5时称为淤泥。由于其高粘粒含量、高含水量、大孔隙比,因而其力学性质也就呈现与之对应的特点——低强度、高压缩性、低渗透性、高灵敏度。地基处理方法力学性质 软粘土的强度极低,不排水强度通常仅为5~30kPa,表现为承载力基本值很低,一般不超过70kPa,有的甚至只有20kPa。软粘土尤其是淤泥灵敏度较高,这也是区别于一般粘土的重要指标。
软粘土的压缩性很大。压缩系数大于0.5MPa,最大可达45MPa,压缩指数约为0.35—0.75。通常情况下,软粘土层属于正常固结土或微超固结土,但有些土层特别是新近沉积的土层有可能属于欠固结土。渗透系数很小是软粘土的又一重要特点,一般在10.5~10.8cm/s之间,渗透系数小则固结速率就很慢,有效应力增长缓慢,从而沉降稳定慢,地基强度增长也十分缓慢。这一特点是严重制约地基处理方法和处理效果的重要方面。地基处理方法工程特性
软粘土地基承载力低,强度增长缓慢;加荷后易变形且不均匀;变形速率大且稳定时间长;具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。
杂填土主要出现在一些老的居民区和工矿区内,是人们的生活和生产活动所遗留或堆放的垃圾土。这些垃圾土一般分为三类:即建筑垃圾土、生活垃圾土和工业生产垃圾土。不同类型的垃圾土、不同时间堆放的垃圾土很难用统一的强度指标、压缩指标、渗透性指标加以描述。杂填土的主要特点是无规划堆积、成分复杂、性质各异、厚薄不均、规律性差。因而同一场地表现为压缩性和强度的明显差异,极易造成不均匀沉降,通常都需要进行地基处理。地基处理方法对应措施
结合本工程地基土的具体特征,施工现场采取了以下措施:
利用重锤自由下落所产生的较大夯击能来夯实浅层地基,使其表面形成一层较为均匀的硬壳层,获得一定厚度的持力层。
施工要点:施工前应试夯,确定有关技术参数,如夯锤的重量、底面直径及落距、最后下沉量及相应的夯击遍数和总下沉量;夯实前槽、坑底面的标高应高出设计标高;夯实时地基土的含水量应控制在最优含水量范围内;大面积夯时应按顺序;基底标高不同时应先深后浅;结束后,应及时将夯松的表土清除或将浮土在接近1m的落距夯实至设计标高。地基处理方法换土垫层
就是将独立基础下面一定厚度的软弱土层挖除,然后以中砂、粗砂、砾石、碎石或卵石、灰土、以及其他性能稳定、无侵蚀性的材料填实。垫层应分层夯实,每层夯实后的密度应达到设计标准。
换土垫层的设计:换土垫层的设计包括计算垫层所应具有的最小宽度和厚度。在垫层的宽度方面,根据建筑经验,垫层的顶宽一般采用较基础底边每边宽出200mm,垫层的底宽一般取基础同宽。垫层的厚度应根据作用在垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于软弱土层承载力的条件确定,同时厚度不小于500mm。
在该对该厂房的基础进行设计时,由勘察资料显示,该地基为很厚的软粘土层,其承载力标准值fk一80kN/m,重度r=17 kN/m3,IL=1.00,e=1.00。已知厂房独立基础承受上部结构荷载设计值F-155kN,设计室内外高差为0.3m,室外基础埋深d=0.80m。从以上数据可知,该地基承载力和变形不能满足设计要求,故需要进行换土垫层。垫层材料选用中砂,其承载力设计值按f=180kN/m计算(施工时砂垫层密度控制在中密程度),重度取r=19.5kN/m。
按公式1=b=[F/(f—yh)]确定基底长度和宽度(独立柱正方形桩承台基础)。式中:
1、b——基础底面长和宽; F——上部结构的荷载设计值; f——换土垫层承载力;
7--基础及回填土平均重度,一般取r=20kN/m; h——基础自重计算高度。将具体数值代入后得:
采用该式确定垫层厚度时,需要用试算法,即预先估计一个厚度,然后按上式校核,如不满足要求时,必须增加垫层厚度,直至满足要求为止。
为了减少计算工作量,设计该机房基础换土垫层的厚度时,采用了查曲线图的计算方法:曲线图见《建筑地基基础》1990.10;231。
首先,按下式计算出
本工程除了对设计好的基础进行地基加固处理以外,在施工设计阶段就根据勘察资料进行结构本身防变形的设计,真正做到以设计为中心,预防结合的思想。
建筑物常因功能的需要,使本身具有一定的刚度,一般工业及民用建筑刚度比较大的有两种,一种为绝对刚性,如钢筋混凝土筒仓,烟囱等;另一种为相对刚性,如多层砖石房屋,多层钢筋混凝土框架,它具有一定的刚度,可是它的强度较低,不能与它的刚度协调一致,其抗拉能力尤弱,因此碰到软土地基时应适当增加其关键部位的抗拉强度,这样有利于利用建筑物的刚度来调整建筑物部分不均匀沉降。本工程在关键部位的柱、梁均采取了加大纵筋直径,全程加密箍筋的方法,以达到增大建筑物整体抗拉强度的目的。地基处理方法设置沉降缝
对于粘土层厚较大大的软弱地基,尤其是地基压缩量相差较大的位置,在建筑物上设置沉降缝是常用的处理措施。沉降缝的设置宜结合建筑物的平面形状、地基土质、基础类型及荷载条件等设置沉降缝,一般在下列部位设置:①建筑平面的转折部位;②高度差异或荷载差异处;③长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位;④建筑结构或基础类型不同处;⑤分期建造的房屋的交界处。沉降缝应有足够的宽度,房屋层数为2至3层时,沉降缝宽度为50~80mm。房屋层数为4至5层时,沉降缝宽度为80~120mm,房屋层数为5层以上时,沉降缝宽度不小于120mm,在特殊情况下可适当加宽。通过以上部位设置沉降缝可大大减少由于地基土软弱引起的不均匀沉降缝。本工程是矩形平面,由于长度超过70米,所以在建筑物中部设置沉降缝,宽度为240mm。
建筑物荷载不仅使本建筑物下的土层产生压缩变形,在它以外一定范围内的土层,由于受到基础压力扩散的影响也将产生压缩变形,这种变形随着距离增加值逐渐减小,由于软土地基的压缩性很高,当两建筑物之间距离较近时,这类附加不均匀压缩变形甚大,常造成邻近建筑物的倾斜或损坏,若被影响建筑物的刚度强度较差时,危害主要表现为产生裂缝;当刚度强度较好时则表现为建筑物的倾斜。
减轻自重可减少建筑物的总沉降量,从而有利于对不均匀沉降的控制。也可在预先估计沉降量大的部分减轻自重,用以直接调整不均匀沉降。由于一般砖石结构民用建筑墙身重量所占比例很大,故若能用轻质材料和改变结构体系来减轻这部分的重量,对控制沉降会有明显效果。本工砌体材料均采用蒸压混凝土空心砌块,在起到保温效果的同时又减轻了建筑物的自重。
高楼万丈平地起,所以地基处理的好坏直接影响到整个工程的质量,合理的、有针对性的软弱地基处理和上部结构设计,可以有效地减轻和消除软弱地基对上部结构的不利影响,确保工程质量。