建筑地基处理技术规范培训课件

基础直接建造在未经加固的天然土层上时，这种地基称之为天然地基。若天然地基很软弱，不能满足地基强度和变形等要求，则事先要经过人工处理后再建造基础，这种地基加固称为地基处理。地基处理的目的是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，用以改良地基土的工程特性。地基处理概述地基处理基本定义天然地基存在的问题实例1:加拿大特朗斯康谷仓实例2:香港宝城路滑坡实例3:大连山体滑坡实例4:意大利比萨斜塔实例5:地震导致地基液化实例6:渗流破坏实例7:地基整体下沉实例8:高速公路塌陷实例9:地基稳定性破坏地基处理对象及其特点软弱地基特殊土地基地基处理的主要目的1.提高地基土的抗剪切强度2.降低地基土的压缩性3.改善地基土的透水特性4.改善地基土的动力特性5.改善特殊土的不良地基特性1.提高地基土的抗剪切强度地基破坏属于剪切破坏，表现在：建筑物的地基承载力不够；由于偏心荷载及侧向土压力的作用使结构物失稳；由于填土或建筑物荷载，使邻近地基产生隆起；土方开挖时边坡失稳；基坑开挖时坑底隆起。地基的剪切破坏反映在地基土的抗剪强度不足。因此，为了防止剪切破坏，就需要采取一定措施以增加地基土的抗剪强度。2.降低地基土的压缩性地基土的压缩性表现在建筑物的沉降和差异沉降大；由于有填土或建筑物荷载，使地基产生固结沉降；作用于建筑物基础的负摩擦力引起建筑物的沉降；大范围地基的沉降和不均匀沉降；基坑开挖引起邻近地面沉降；由于降水地基产生固结沉降。地基的压缩性反映在地基土的压缩模量指标的大小。因此，需要采取措施以提高地基土的压缩模量，借以减少地基的沉降或不均匀沉降。3.改善地基土的透水特性地基土的透水性表现在堤坝等基础产生的地基渗漏；基坑开挖工程中，因土层内夹薄层粉砂或粉土而产生流砂和管涌。以上都是在地下水的运动中所出现的问题。为此，必须采取措施使地基土降低透水性或减少其水压力。4.改善地基土的动力特性地基土的动力特性表现在地震时饱和松散粉细砂(包括部分粉土)将产生液化；由于交通荷载或打桩等原因，使邻近地基产生振动下沉。为此，需要采取措施（增加密度、减小动剪切应力、改良排水条件等）防止地基液化，并改善其振动特性以提高地基的抗震性能。5.改善特殊土的不良地基特性主要是消除或减少黄土的湿陷性、膨胀土的胀缩性、冻土的冻胀和融沉性等。现行地基处理规范基本规定中的强制性条文3.0.5按地基变形设计或应作变形验算且需进行地基处理的建筑物或构筑物，应对处理后的地基进行变形验算。3.0.6受较大水平荷载或位于斜坡上的建筑物及构筑物。当建造在处理后的地基上时。应进行地基稳定性验算。地基处理按加固原理分类换填垫层法预压法强夯法和强夯置换法复合地基法加筋法化学法其它一、换填垫层法基本原理是挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土。按回填的材料可分为砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣；粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。换土垫层法可提高持力层的承载力，减少沉降量；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。常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等)与低洼区域的填筑。一般处理深度为2～3m。适用于处理浅层非饱和软弱土层、湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土、素填土和杂填土。垫层只解决承载力问题而无助于减少沉降。换填垫层法注意点:a.浅层(深层施工困难);b.换填厚度为0.5至3.0m(太薄无用,太厚施工困难,费用高);c.分层回填压实(保证质量);d.验算变形；e.大面积及深厚垫层宜考虑换填材料容重大于天然土时对变形的影响（本身影响以及对临近建筑物的影响）。现行地基处理规范关于换填垫层法的强制性条文4．4．2垫层的施工质量检验必须分层进行。应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层土。二、预压法其基本原理是软土地基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形。在这个过程中，随着土体超静孔隙水压力的逐渐消散，土的有效应力增加，地基抗剪强度相应增加，并使沉降提前完成或提高沉降速率。排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水可以利用天然土层本身的透水性，尤其是软土地区多夹砂薄层的特点，也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法。为加固软弱的粘土，在一定条件下，采用电渗排水井点也是合理而有效的。(1)堆载预压法在建造建筑物以前，通过临时堆填土石等方法对地基加载预压，达到预先完成部分或大部分地基沉降，并通过地基土固结提高地基承载力，然后撤除荷载，再建造建筑物。临时的预压堆载一般等于建筑物的荷载，但为了减少由于次固结而产生的沉降，预压荷载也可大于建筑物荷载，称为超载预压。为了加速堆载预压地基固结速度，常可与砂井法或塑料排水带法等同时应用。如粘土层较薄，透水性较好，也可单独采用堆载预压法。适用于软粘土地基。(2)砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等)在软粘土地基中，设置一系列砂井，在砂井之上铺设砂垫层或砂沟，人为地增加土层固结排水通道，缩短排水距离，从而加速固结，并加速强度增长。砂井法通常辅以堆载预压，称为砂井堆载预压法。适用于透水性低的软弱粘性土，但对于泥炭土等有机质沉积物不适用。(3)真空预压法在粘土层上铺设砂垫层，然后用薄膜密封砂垫层，用真空泵对砂垫层及砂井抽气，使地下水位降低，同时在大气压力作用下加速地基固结。适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。(4)真空-堆载联合预压法当真空预压达不到要求的预压荷载时，可与堆载预压联合使用，其堆载预压荷载和真空预压荷载可叠加计算。适用于软粘土地基。(5)降低地下水位法通过降低地下水位使土体中的孔隙水压力减小，从而增大有效应力，促进地基固结。适用于地下水位接近地面而开挖深度不大的工程，特别适用于饱和粉、细砂地基。(6)电渗排水法在土中插入金属电极并通以直流电，由于直流电场作用，土中的水从阳极流向阴极，然后将水从阴极排除，而不让水在阳极附近补充，借助电渗作用可逐渐排除土中水。在工程上常利用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位来提高地基承载力或边坡的稳定性。适用于饱和软粘土地基。现行地基处理规范关于预压法的强制性条文5．4．2预压法竣工验收检验应符合下列规定：1排水竖井处理深度范围内和竖井底面以下受压土层。经预压所完成的竖向变形和平均固结度应满足设计要求。2应对预压的地基土进行原位十字板剪切试验和室内土工试验。必要时，尚应进行现场载荷试验，试验数量不应少于3点。三、强夯法自80年代中我国采用强夯法处理填海地基获得成功，并在沿海地区推广应用，为我国广大沿海地区进行大规模“填海造地”工程提供了经济有效的地基处理方法和经验，并从根本上解决了建设与农业争地问题的矛盾，且具有重大的经济效益和社会效益。强夯法的设计内容1.有效加固深度2.夯锤和落距3.夯点布置及间距4.夯击数与遍数5.垫层6.间歇时间7.施工监测与质量检测有效加固深度hMH梅那(Menard)公式M-锤重(t)h-落高(m)a-经验系数(有效加固深度影响系数)：粘性土、砂土0.45~0.6；高填土0.6~0.8；湿陷性黄土0.34~0.5规范的经验值强夯的有效加固深度(m)单击夯击能kN·m碎石土、砂土等粉土、粘性土、湿陷性黄土等10005.0～6.04.0～5.020006.0～7.05.0～6.030007.0～8.06.0～7.040008.0～9.07.0～8.050009.0～9.58.0～8.560009.5～10.08.5～9.0800010.0～10.59.0～9.5注：强夯的有效加固深度应从起夯面算起。强夯点的平面布置夯击击数与遍数一般为4～10击，最后两击的夯沉量不大于50mm，夯坑周围地面不应发生过大的隆起，不因夯坑过深而起锤发生困难。遍数一般为1～8遍，击数与遍数构成总夯击能量。间隙时间，使夯击产生的超孔隙水压力得以消散。强夯效果检测强夯法注意点：a.粉土、砂、卵石、粉粘及含粘少的填土（水位以上）；b.厚度与能级（注意规范中有效加固深度的含义）；c.超出基础边缘；d.试夯。300t.m强夯300t.m强夯300t.m强夯300t.m强夯贵阳龙洞堡机场地形贵阳龙洞堡机场飞行区总长度3840m，宽度为460m，场区挖填面平整面积约1766400m2，最大削方高度为114.67m，最大填方厚度为54m，挖填土石方工程量为2400m3，属大面积、大块石、高填方地基，在国内外尚属罕见。设计前进行了强夯法处理大块石填筑地基试验，取得了成功，并在此基础上进行了五十多万平方米的强夯处理工程实践。强夯试验结果表明：大块石填筑地基经中等夯击能量3000kN·m分层夯实，达到了密实、均匀；加固后地基变形模量从夯前的27.4MPa增加到58.5MPa；加固后地基承载力标准值大于700kPa。强夯置换在夯坑内回填块石、碎石、砂或其它粗颗粒材料，通过夯击排开软土，从而在地基中形成块(碎)石墩。这种方法称为强夯置换法(DynamicReplacement)。由于块(碎)石墩具有较高的强度，因此和周围的软土构成复合地基，其承载力和变形模量有较大的提高，而且块(碎)石墩中的空隙可为排出软土的孔隙水提供了良好的通道，从而缩短了软土的排水固结时间。工程实践证明，强夯置换法具有较好的加固效果现行地基处理规范关于强夯法的强制性条文6.1.2强夯置换法在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。6.3.5当强夯施工所产生的振动对邻近建筑物或设备会产生有害的影响时，应设置监测点，并采取挖隔振沟等隔振或防振措施。6.4.3强夯处理后的地基竣工验收时，承载力检验应采用原位测试和室内土工试验。强夯置换后的地基竣工验收时，承载力检验除应采用单墩载荷试验检验外。尚应采用动力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验。四、复合地基复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。作用机理1)桩体作用由于复合地基中桩体的刚度较周围土体为大，在刚性基础下等量变形时，地基中应力将按材料模量迚行分布。因此，桩体产生应力集中现象，大部分荷载由桩体承担，桩间土上应力相应减小。这样就使得复合地基承载力较原地基有所提高，沉降量有所减少。2)垫层作用桩与桩间土复合形成的复合地基或称复合层，由于其性能优于原天然地基，它可起到类似垫层的换土、均匀地基应力和增大应力扩散角等作用。各类复合地基都有垫层作用。水平向增强体复合地基和松散材料桩复合地基垫层作用更加明显。3)加速固结作用除碎石桩、砂桩具有良好的透水特性，可加速地基的固结外，水泥土类和混凝土类桩在某种程度上也可加速地基固结。4)挤密作用如砂桩、土桩、石灰桩、砂石桩等在施工过程中由于振动、挤压、排土等原因，可使桩间土起到一定的密实作用。另外，石灰桩、粉体喷射搅拌桩中的生石灰、水泥粉具有吸水、放热和膨胀作用，对桩间土也有一定的挤密效果。5)加筋作用各种桩土复合地基除了可提高地基的承载力外，还可用来提高土体的抗剪强度，增加土坡的抗滑能力。目前在国内的深层搅拌桩、粉体喷搅桩和砂桩等以被广泛地用于高速公路等路基或路堤的加固，这都利用了复合地基中桩体的加筋作用。桩土应力比桩土应力比是竖向增强体复合地基的一个重要计算参数，它关系到复合地基承载力和变形的计算，它与荷载水平、桩土模量比、桩土面积置换率、原地基土强度、桩长、固结时间和垫层情况等因素有关。1)荷载水平桩土应力比与荷载水平间存在着一定的关系。2