地基处理教案

1第一章绪言1.1地基处理的含义场地（site）指工程建设所直接占有并直接使用的有限面积为土地。涉及某种地质现象和工程地质问题所概括的地区。地基（Foundation,Subgrade）指承托建筑物基础的这一部分很小的场地。地基的四个问题：1、强度和稳定性。抗剪强度不是引起的局部和整体剪切破坏。2、变形。过大变形影响使用功能，过大不均匀沉降结构可能开裂。3、渗漏。地下水损失，潜蚀或管漏引起的事故。4、液化。饱和松散粉细砂或部分粉土在动力荷载作用下，会失去强度，产生近似液体特征的现象，从而导致地在失稳或震陷。基础（Foundation，Footing），建筑物向地基传递荷载的下部结构。地基处理（FoundationTreatment）,指天然地基很软弱，不能满足地基承载力变形的设计要求，而地基需经过人工处理后再建造基础者。1.2地基的分类天然地基地基均质地基散体材料桩复合地基人工地基多层地基竖向增强体复合地基低粘结强度桩复合地基复合地基粘结材料桩复合地基中等粘结强度桩复合地基水平增强体复合地基高粘结强度桩复合地基长、短桩型组合地基组合型复合地基多桩型组合地基1.3地基处理的对象及其特性对象---软弱地基（SoftFoundation）和特殊土地基（SpecialFoundation）。一、软弱地基《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）规定“软弱地基是指主要由”2淤泥、淤泥质土、冲填土或其它高压缩性土层构成的地基。在建筑地基的局部范围内高压缩性土层时，应按局部软弱土层考虑。淤泥：lww5.1e；淤泥质土：5.10.1elww（一）软土（SoftSoil）是淤泥（Muok）和淤泥质土（MuckySoil）的总称。（二）冲填土（HydraulicFile）{南方叫吹填土}。强度低，压缩性高欠固结土（粘性土），而砂性土不属于软弱土。（三）杂填土（MiscellancousFiel）特点：物质杂乱，分布不均，结构松散。强度低，压缩性高和均匀性差。一般还有浸水湿陷性，（5.0a高压缩性。1.021a低压缩性，5.01.021a中压缩性）（四）高压缩性土。饱和松散粉细砂包括部分粉土，可能产生液化、管涌。二、特殊土地基、包括软土、膨胀土、红粘土、冻土和湿陷性黄土。（一）湿陷性黄土（CouapsiblcLoess）特点：在一定压力下受水浸湿，土结构迅速坏破，并产生显著附加下沉。处理方法：垫层法、夯实法、（强夯、重夯）挤密法、桩基础、预浸水法、原液硅化或碱液加固法。（二）膨胀土（ExpansiveSoil）是粘粒成份主要由亲水性粘土矿物组成的粘性土。特点：吸引膨胀、失水收缩，具有较大的胀缩变形性能。（三）红粘土（RedClay）是指石灰岩和白云岩等碳酸盐类岩石在热带温湿气候条件下，经风化作用所形成的褐红色粘性土，通常是较为地基土，但由于下卧岩而起伏及丰存在软弱土层，一般容易引起地基不均匀沉降。（四）季节性冻土。冻土（FroyenSoil）季节性冻土（SeasonallyFroyenSoil）。（五）盐渍土（SalineSoil）。将易溶盐含量超过0.3％的土称为盐渍土。盐渍土中的盐遇水溶解后，物理和力学性质均会发生变化，强度降低。盐渍土地基浸水后，因盐溶解而产生地基溶陷。31．4地基处理的目的一、改善剪切特性二、改善压缩特性。提高压缩模量，减少地基的沉降或不均匀沉降。三、改善透水特性四、改善动力特性五、改善特殊土的不良地基特性1．5地基处理方法的分类基本方法：换土垫层法（置换）、预压、夯实、挤密与振密、加筋、胶接法、冷热处理、组合法等处理方法。1．6基处理方案选择一、处理方案选择前调查研究1、结构条件：体型、刚度、受力体系、建材、荷载大小及分布、基础、地基。2、地基条件：地形、地质、软弱土厚度、持力层、地下水、地基土物理力学性质。3、环境影响：振动、噪音、污染4、施工条件：5、用地条件：占地面积6、工期：7、工程用料、能否就地取材8、其它。施工机械、难易程度、施工管理、工程造价等。二、地基处理方案确定步骤1、选择方案前应具备的资料1）勘察资料：若勘察资料不全，必要补充，2）施工对周围环境的影响43）地基处理设计，除应满足地基土强度、变形、抗液化和抗渗外，尚应确定处理范围。如柔性桩都要较原定建筑物基轮廓线范围外放大若干尺寸，以满足土体中的应力扩散和抗液化要求。4）视类似场地上同类工程地基处理经验。2、步骤1）搜集上述资料，定出几种方案2）选择最佳方案考虑因素：预期处理效果，材料来源和消耗、施工机具和进度，对周围环境影响等。注意：①一种处理方法不是万能的；②多种方案法综合应用；③同时考虑加强上部结构的整体性和刚度。现场实体试验：检验设计参数，选择合理的施工方法。1．7地基处理效果检验1、检验时间：地基处理施工结束后经一定时间的休止恢复，再进行检验。2、检验方法：钻孔取样，静力触探试验，轻便触探试验，标准贯入试验、载荷试验，取芯试验等措施。有时多采用多种手段试验，综合评价处理效果。1．8地基处理的监测和监理一、专人负责，做好施工记录；二、属隐蔽工程，必须重视施工质量监测和质量检验；三、沉降和位移观测。1．9地基处理技术的国内发展地基处理最新发展主要反映在地基处理机械、材料、地基处理设计计算理论、施工工艺、现场监测技术、以及新方法和多种地基处理方法综合应用等各个方面。1、地基处理机械发展很快。例：强夯机械系列化、标准化。5深层搅拌机型号增加：单轴—固定双轴深层搅拌机可变距双轴深层搅拌机，同时适用喷粉和喷浆。高压喷射注浆机械：井口传动由液压代替，改进了气、水浆液的输送装置，提高了喷射压力。6换填1概述换填法（RcplacementMethod）：当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软弱土层的厚度又不很大时，采用换填法。换填材料：砂、碎石、素土、灰土、二灰（石灰和粉煤灰）、粉煤灰、高炉干渣等。换填层称为垫层（Cushion）,和砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、二灰垫层、粉煤灰垫层和干渣垫层。适用范围：淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理。（表2-1）P12处理深度：0.5-3.0M，对湿陷性黄土地区，坑壁可直立或边坡稳定时，处理浓度可达5M以内。施工方法：机械碾压、重锤夯实、平板振动等。原理：置换。压实后，增加了土的抗剪强度，提高了地基承载力；减少了渗透性和压缩性，降低了沉降量；减弱了液化势，消除了膨胀土的胀缩性，湿陷性黄土地基的湿陷性和季节性冻土的冻胀性。通过沉降观察资料知：不同材料垫层的特性基本相似，故均可按砂垫层的计算方法进行计算但对特殊土处理目的不同。2压实原理及压实参数一、压实原理：土样中，W小时其粒间引力大若不能有效地粒间引力，而使土粒相对移动不得以压实。土样中：W结合水膜增厚，粒间引力减小，在压实功能条件下易于移动而挤密，压实效果较好。W孔隙中就出现了自由水，结合水膜的扩大作用就不大了，因而引力的减少就不显著，此时自由水填充在孔隙中，从而阻止土粒移动的作用，压实效果又趋下降。寻找最优含水量---土的压实机理。7二、压实参数“最优含水量”最大干密度Pdmax对垫层碾压质量的检验，是能获得填土的Pdmax。施工控制参数压实系数：max/ddcppvmpd3施工含水量：%2opw施工机械、虚铺土厚度、碾压遍数、填筑含水量等都必须由工地试验确定。3砂（砂石、碎石）垫层一、砂（砂石、碎石）垫层设计要求：有足够的厚度以置换可能被剪切破坏的软弱土层，有足够的宽度以防止砂垫层向两侧挤出。排水垫层不同于置换垫层，前者主要是在基础底面设置厚度为30cm的砂（砂石、碎石）垫层，以利于软土层的排水固结。（一）、砂垫层的厚度确定依据：砂垫层底面下卧层的承载力及建筑物对地基变形的要求确定。按下卧层承载力确定。azczzfpp（2-1）-式中：zp--垫层底面处的附加压力值（akP）czP--垫层底面处土自重压力值（akP）zf--垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值（akP）（一般只作深度修正，不作宽度修正）)5.0()3(0dbffdbkzp的规范公式：8条形基础zp=tan2)(zbppbck（2-2）矩形基础zp=)tan2)(tan2()(zlzbppblck（2-3）kp--相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值（akP）cp--基础底面处的自重压力（akP）θ—垫层的压力扩散角表2-2P16b—基础宽方法：先定Z用（2-1）验算，若不符合要求，重新设一个厚度值重新再验算直至满足要求为止。（二）砂垫层的宽度确定满足：基础底面压力扩散和不破坏垫层侧面土质为原则。tan2'zbb（2-4）垫层每边叠起出基础边底不小于300mm整片垫层的宽度可根据施工要求适当加宽（三）垫层承载力的确定取决于填筑材料的性质，施工机具能量大小及施工质量的优劣等。（要有试验报告）一般应通过现场载荷试验确定，另外，垫层承载力的设计值尚必须对软弱下卧层的承载力验算后再确定，并满足（2-1）式。对一般工程，尚无试验资料时，各种垫层压实标准可按规范中表2-3选用。（书P17）表2-3承载力必须试验。（四）沉降计算21sss式中：S—基础降沉量（mm）S1—垫层自身变形量（mm）9S2—压缩层厚度范围内容（自垫层底面算起）各土层压缩变形之和（mm）。地基基础规范5.3.5条，分层部和法，满足式2-1或2-2或2-3及表2-3要求时，垫层地基的变形可供考虑，其下卧层的变形，对沉降要求严格的建筑或垫层厚的建筑（2-5）应计算其自身的变形。垫层的压缩模量应由载荷试验确定，当无试验资料时，sE取24-30Mpa，垫层压缩模量可由试验确定。砂垫层自身变形量2(1ppSZ）/sE（2-6）式中：P—基底平均有效压力（kpa）;有相邻基础影响时，应另加相邻基础传来的附加应力。DFNPD/（基底有效压力）α—基底有效应力扩散系数。需找工程实例，α取值，条基ztgbb2矩形基础：)2)(2(ztglztgbbl二、砂（砂石、碎石）垫层施工（一）砂（砂石、碎石）料中砂、粗砂、砾砂、园砾、卵石或碎石等（或石膏）（规范P10）。含泥量不得超过5%。用于排水固结地基垫层的砂石料，含泥量不叠超过3%，对湿陷性黄土地基，不得选用砂石等渗水材料。（二）施工参数实验确定：最大干密度maxd；最优含水量opw；10压实系数c；控制干密度maxdcd中粗砂垫层经验数据：（施工控制技术指标）（无实验资料时）中砂3/6.1mt，粗砂为3/7.1mt，碎石和卵石3/2.20.2mt。（三）施工要点（1）施工方法1）机械碾压法。用于基坑面积大和开挖土方量较大的工程，机械、虚铺厚度、每层压实遍数。表2-4(P18)2）重锤夯实法。适用于地下水距地表0.8m以上稍湿的粘性土,砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土。累计10-15击，最后两击平均夯沉量≯5-10mm,对细砂颗粒土≯10-20mm。3）平板振动法。适用，无粘性土或粘粒含量少，透水性较好的松散杂填土等地基。图2-6（P19）。夯锤重2T，静压力10-20kpa,落距4m,有效夯击深度1m。三、砂（砂石、碎石）垫层质量检验1、环刀法。砂垫层，环刀宽积不小于2003cm2/3深度取样。砂石或卵（碎）石垫层，设置纯砂点检测。2、贯入测定法。Ф20及长度1.25m的平头钢筋，自700mm高处自由落下，测贯入深度，贯入深度以不大于根据该砂的控制干密度测定的深度为合格。预先进行相关性试验确定贯入度值。3、检测点对大基坑每50-100不少于一个检验点，对基槽每10-20m不少于一个点。4、竣工质量验收方法①静载荷试验法；②标准贯入试验法；③10N轻便触探法；11④动测法；⑤静力触探法。强制性标准（4.4.2）条，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。四、砂垫层工程实例：P20（讲）土（素土）、灰土和灰土垫层素土垫层---土垫层，粉质粘土（1