第十章--地基处理

3.5地基处理一、什么时候需要地基处理?地基的承载能力较差时。如淤泥、冲填土及其它软弱土层。土层较好，但上部荷载甚大时。确保地基具有足够的坚固性和稳定性。地基土为特殊土，其特殊性对工程不利时。以改变土的特殊性满足地基要求。我国的《建筑地基基础设计规范》（GBJ7－89）中明确规定：“软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基”。特殊土地基带有地区性的特点，它包括软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土和冻土等地基。二、地基处理的目的改善土的剪切特性；降低软弱土的压缩性；改善土的透水性；改善土的动力特性；改变特殊土的不良地基特性。三、地基处理方法挖：即挖去软土层，把基础埋置在承载力大的基岩或坚硬土层上。当软土层不厚时，这种方法甚为经济。七字方法：挖、填、换、夯压、挤、拌填：当软土层很厚且又需对地基进行大面积加固处理时，则可在软土层上直接回填一层一定厚度的好土，以提高地基的承载力。各类方法的选取，应当综合考虑当地地基条件、目的要求、工程费用、施工进度、材料来源、环境影响等因素，并应进行试验和比较，采用有效、经济合理的处理方法。三、地基处理方法换（换填法）：即将基础下面一定范围内的软弱土层挖去，而代之以人工填筑的垫层作为持力层。此法适用于软土层较厚且仅对局部地基进行的加固处理。垫层材料有砂石、碎石、三合土、灰土，矿渣，素土等。工程中常用的方法有：砂或砂石垫层、灰土垫层。1、砂或砂石垫层1.1适用范围1.2作用机理适于处理3.0m以内的软弱、透水性强的粘性土地基；不宜处理湿陷黄土地基。提高地基承载力，减少沉降，加速软土层的排水固结。1.3土料选择粗砂、中砂；碎石或卵石含量≯50%；含泥量≯5%。1.4施工要点1）按先深后浅的顺序分层铺填捣实。2）分段铺填时应斜坡接头，充分捣实，上下层接头错开0.5～1.0m。3）振压时要交叉重叠，防止漏压、漏振。1.5质量检查1）方法：贯入法2）标准：密实度达到中密标准；e≮0.652、灰土垫层2.1适用范围适于加固深1-4m厚的软弱土、沉陷性黄土、杂填土地基，还可用作结构的辅助防渗层。2.2土料要求采用就地挖出的较干燥的非耕植土，用前应过筛（土颗粒粒径≯15mm）。灰土的体积配合比为2∶8或3∶7。2.3施工要点1）灰土含水量要适宜，土料拌和要均匀；2）分层铺填夯实完毕，及时进行后续工作；3）在无水状态下施工，入槽的灰土不宜隔日夯打，夯实的灰土3d内忌受水浸泡。2.4质量检验1）方法：环刀取样法2）标准：粘土……1.55g/cm3粉质粘土……1.50g/cm3粉土……1.45g/cm3压实系数≮0.93～0.95。夯(夯实法)：利用夯实机具夯击土壤，排出土壤中的水分，加速土壤的固结，以提高土壤的密实度和承载力。利用起重机将夯锤提升到一定高度后自由落下，重复夯击基土表面，使地基表面形成一层比较密实的硬壳层，从而使地基得到加固。此法适用于地下水位以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土的加固处理。夯实的加固深度一般为1.2～2.0m。常用方法一：重锤夯实法三、地基处理方法1.基本要求锤底面直径为1～1.5m，锤重一般为1～3t，落距一般为2.5～4.5m。夯实影响深度范围内不宜存在饱和软土层。采用钢丝绳悬吊锤时，起重机的起重能力一般应大于锤重的3倍；采用脱钩夯锤时，起重机的起重能力应大于锤重的1.5倍。保证土的含水量在最优含水量范围。可通过试验确定，也可按当地经验或按0.6wL选用。现场试夯以确定停夯标准和夯击遍数；3.施工要点2.工艺流程连续两击的平均夯沉量不超过：粘性土、湿陷性黄土10～20mm；砂土5～1Omm。工程实践表明，一般试夯约6～10遍，施工时应适当增加1～2遍。夯实前基坑底面要预留比设计标高高试夯总下沉量5～10cm的高程。基坑的夯实范围应大于基础底面。开挖时，坑每边比设计宽度加宽不宜小于0.3m，以便于夯实工作的进行。在同一基坑内，底面标高不同时，应按先深后浅的顺序逐层夯击。夯打顺序：大面积基坑或条形基槽内：一夯挨一夯；独立柱基础基坑内：先周边后中间。重锤夯实的质量除了应满足最后二击的夯击沉降量满足试夯时的要求外，还应满足总夯沉量不小于试夯总夯沉量的90％，否则，应进行补夯，直至满足要求。为确保夯击效果，在起吊能力许可的情况下，宜尽量增大锤的重量，不宜片面通过加大夯锤的落距及夯击遍数。先周边后中间跳打法先外后里强夯法是用起重机械将8-40t的夯锤吊起，从6-30m的高处自由下落，对土体进行强力夯实的地基加固方法。强夯法与重锤夯实法的区别：强夯法属于高能量夯击，是用巨大的冲击能，使土中出现冲击波和很大的应力，迫使土颗粒重新排列，排除孔隙中的气和水，从而提高地基强度，降低其压缩性。常用方法二：强夯法1.适用范围适用于碎石土、砂土、湿陷性黄土、粘性土及杂填土地基的深层加固。2.主要设备锤重：8-40t材料：铸钢、铸铁、钢板外壳内浇筑钢筋混凝土。夯锤底面：圆形或方形锤底面积：取决于表面土质，对砂土一般为2-4m2，粘性土为3-4m2，淤泥质土为4-6m2。一般选用自行式起重机。起重能力取大于1.5倍锤重,并需设安全装置，防止夯击时臂杆后仰。3.工艺流程夯锤起重机自动脱钩装置强夯施工前，应在现场有代表性的场地上选取一个或几个试验区，进行试夯施工。每个试夯区的面积不能太小，不宜少于3排夯点。4.施工要点当地表土软弱或地下水位较高，夯坑底积水影响施工时，宜采用人工降低地下水位或铺填一定厚度的松散性材料，使地下水位低于坑底面以下2m。坑内或场地积水应及时排除。施工前必须查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及埋深等，并采取必要的保护措施，以免因施工造成损坏。确定强夯参数：锤重和落距、单点夯击次数、夯击遍数、夯间距及布点间距、起夯高度、停夯标准、间歇时间，有效加固深度。当强夯施工所产生的振动对邻近建筑物或现场设施、设备及其它作业项目等产生有害影响时，应设置监测点，并挖隔振沟防振。夯点位置可根据基底平面形状采用三角形或正方形布置。第一遍夯点间距可取夯锤直径的2.5～3.5倍，第二遍夯点位于第一遍夯击点之间，以后各遍夯点间距可适当减小。对处理深度较深或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。强夯时若发现因坑底倾斜而造成夯底歪斜时，应及时将坑底整平。冬季进行强夯施工，必须清除冻土。完成第一遍全部夯点的夯击，用推土机将夯坑填平，并测量场地高程。完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量最后场地高程。两遍夯击间时间间隔取决于水压力的消散时间。当缺少实测资料时，可根据地基土的渗透性确定，粘性土地基不应少于3～4周；砂性土地基可连续夯击。压（碾压法和预压法）：利用压路机、羊足碾、轮胎碾等机械碾压地基土壤，使地基压实排水固结。或在具有良好排水系统的地基范围地面上，堆置重物预压一段时间，使地基压密，以提高承载力，减少沉降量。三、地基处理方法预压法主要方法及原理砂井预压法袋装砂井预压法塑料排水带预压法挤（挤密桩法或振冲法）：挤密桩法是经锤击将工具式桩管打入土中，挤压土壤形成桩孔，然后边拔桩管边灌人砂石、灰土或砼，并振实加密，形成砂石桩、灰土桩或砼桩。三、地基处理方法施工程序加固机理：挤密土体、排水固结1.适用范围2.材料要求用于处理松散软土、填土或IP不大的粘性土。（同砂石垫层）3.构造要求砂桩直径d=300～800mm；间距D≯4d（现场试验确定）；桩深h=7～8m；桩群采用三角形或正方形布置，超出边缘宽度为1.5d。加固饱和软土地基时，桩顶一般设≮200mm的砂垫层。砂石桩1）打桩时在基底标高以上预留0.5～1.0m的土层，打桩完毕后再挖至设计标高。4.施工要点2）砂桩的施工顺序应从外围或两侧向中间进行，砂桩间距较大可逐排进行。3）如遇断桩或缩颈现象，须在原位复打灌砂。4）按逐步拔管法施工时，每次拔起桩管0.5m，停止拔管继振20s。1.适用范围2.材料要求用于处理湿陷性黄土、素填土及杂填土地基。3.构造要求桩径d=300～400mm，桩深h=4～10m，桩孔采用等边三角形布置，桩距D=（2.5～3.0）d，排距L=0.866D，加固范围应每边超出0.2倍基础宽，桩顶设0.5～0.8m的灰土垫层，桩孔的最少排数≮3。（同灰土垫层）灰土桩4.施工要点1）桩施工顺序是先外排后里排，同排内间隔1-2孔，成孔后清底、夯实、夯平。2）分层（350-400mm）回填夯实，桩顶应高出设计标高15cm，挖土时将高出部分铲除。振冲法，是以起重机吊起振冲器，启动电机带动偏心块，使振冲器产生高频振动，同时开动水泵，通过喷嘴喷射高压水流成孔，然后分批填以砂石骨料，借振冲器的水平和垂直振动，振密填料，形成的砂石桩体与原地基构成复合地基，以提高地基的承载力，减少地基的沉降和沉降差的一种快速，经济有效的加固地基的方法。振冲法1.适用范围适用于加固处理松散砂土和粗砂土地基。2.机具设备振冲器80～150KN的履带式起重机潜水电机高压水泵（Q=20～30m3/h、水压0.6～0.8N/mm2）3.施工要点1）施工前进行振冲试验，确定成孔水压、水量、成孔速度及填料方法、留振时间；2）按图定位，冲孔速度为1～2m/min。每沉入深度（0.5～1.0）m悬振（5～10）s；3）成孔直径为（0.8～1.2）m；每次加料厚度（0.5～0.8）m。常用处理方法：水泥土搅拌桩三、地基处理方法拌（搅拌桩）：是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定深度后，用高压设备将浆液以20～40MPa的高压射流从喷嘴喷射出，冲击破坏土体，同时钻杆以—定速度渐渐向上旋转提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个固结体。高压喷射注浆的三种方式