绪论-地基处理

地基处理GROUNDTREATMENT武汉科技大学城市建设学院参考书2.《地基处理与托换技术》叶书麟主编中国建筑工业出版社1989年1.《地基处理技术发展与展望》龚晓南主编水利水电出版社2004年3.《复合地基设计和施工指南》龚晓南主编人民交通出版社2003年4.《地基处理技术规范》JGJ79-20125.《建筑地基基础设计规范》GB50007-20116.《地基处理技术》郑俊杰主编华东科技大学出版社7.《新编建筑地基处理工程手册》徐至钧等编撰地基液化失效地基滑动地基处理现场图片地基处理现场图片地基处理施工图第一章绪论本章的主要内容：1.地基处理的一些基本概念2.地基处理的对象及其基本特性3.地基处理的目的4.地基处理方法的分类5.地基处理方案的选择6.地基处理工程的施工管理7.地基处理技术的发展概况1.地基处理的一些基本概念“场地”的概念是指工程建设所直接占有并直接使用的有限面积的土地。场地的概念是宏观的，不只是建筑占地面积。1.地基处理的一些基本概念地基的概念是指承托建筑物基础的那一部分范围很小的场地或那部分地层。地基分为：天然地基、人工地基两类。建筑物的地基所面临的问题有以下五方面：①强度及稳定性问题；②压缩及不均匀沉降问题；③渗漏问题；④液化问题；⑤特殊土的特殊问题。1.地基处理的一些基本概念基础的概念是指建筑物向地基传递荷载的下部结构，它具有承上启下的作用。地基与基础是建筑物的根基，因此，地基和基础的设计往往是不可截然分割的，基础设计时，除需保证基础结构本身具有足够刚度和强度外，同时还需选择合理的基础尺寸和布置方案，使地基的强度和变形满足规范的要求。1.地基处理的一些基本概念地基处理的概念地基处理是指天然地基很软弱，不满足地基承载力和变形的设计要求，而地基需经过人工处理后再建造基础者，欧美国家称为地基处理，也称为地基加固。2.地基处理的对象及其基本特性地基处理的对象：软弱地基（SoftFoundation)特殊土地基（SpecialGround)。软土地基及其基本特性软弱地基建筑地基基础设计规范明确规定：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。软弱地基类别软弱地基软土冲填土高压缩砂土杂填土河相海相沉积，如长三角、珠三角地区河道清淤、人工吹填（港口码头）建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等粉砂、粉土易液化软土地基及其基本特性软土地基的基本特性：—、高压缩性：软土由于孔隙比大于1，含水量大，容重较小，且土中含大量微生物、腐植质和可燃气体，故压缩性高，且长期不易达到固结稳定。在其它相同条件下，软土的塑限值愈大，压缩性亦愈高。二、抗剪强度低：软土的抗剪强度最好在现场作原位试验。三、透水性小：软土的透水性能很低，垂直层面几乎是不透水的，对排水固结不利，反映在建筑物沉降延续时间长。同时，在加荷初期，常出现较高的孔隙水压力，影响地基的强度。软土地基的基本特性四、触变性：软土是絮凝状的结构性沉积物，当原状土未受破坏时常具一定的结构强度，但一经扰动，结构破坏，强度迅速降低或很快变成稀释状态。软土的这一性质称触变性。所以软土地基受振动荷载后，易产生侧向滑动、沉降及其底面两侧挤出等现象。五、流变性：是指在一定的荷载持续作用下，土的变形随时间而增长的特性。使其长期强度远小于瞬时强度。这对边坡、堤岸、码头等稳定性很不利。因此，用一般剪切试验求得抗剪强度值，应加适当的安全系数。六、不均匀性：软土层中因夹粉细砂透镜体，在平面及垂直方向上呈明显差异性，易产生建筑物地基的不均匀沉降。特殊土地基及其基本特性特殊土地基特殊土是指具有特殊工程性质的土类，主要有软粘土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土及冻土，这些土由于形成的自然地理环境、气候条件、地质成因等因素不同，具有很强的区域性，故亦称作区域性特殊土。因此，由这些土构成的地基称为特殊土地基。特殊土地基类别特殊土地基湿陷性黄土膨胀土冻土岩溶浸湿后结构迅速破坏而发生显著下沉亲水性矿物导致吸水膨胀失水收缩（往复对上部结构的影响）可能造成底面变形和地基陷落周期性冻融会导致不均匀沉降（青藏铁路路基的核心问题之一），标准冻深特殊土地基的特性下面分别介绍几种工程上常见的特殊土的特性。3.地基处理的要求建筑物的地基所面临的问题强度及稳定性问题压缩及不均匀沉降问题渗漏问题液化问题特殊土地基问题3.地基处理的要求A.强度要求满足地基土在上部结构的自重及外荷载作用下不致产生局部或整体剪切破坏。3.地基处理的要求B.变形要求满足地基土在上部结构的自重及外荷载的作用下不致产生过大的沉降，特别是超过建筑物所能容许的不均匀的沉降。3.地基处理的要求C.动力稳定性要求满足地基土在动力荷载（如地震荷载）作用下不致发生液化、失稳和震陷等灾害。3.地基处理的要求D.透水性要求满足地基土的地下水不会由于施工而造成渗漏量或动水压力超过容许值，发生涌土、流砂、边坡滑边等事故。3.地基处理的要求E.特殊土地基安定性要求满足湿陷性黄土、膨胀土、内陆性盐渍土等特殊土上的建筑物不会由于不良土性而发生损坏。4.地基处理分类及应用范围机械碾压法换土垫层法平板振动法原理适用浅层软弱地基、湿陷性黄土、膨胀土地基、冻土地基、杂填土处理方法挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土1深层密实法原理处理方法2利用强大夯击能使深层土液化和动力固结，使土土体密实，用以提高地基承载力和减小沉降。强夯法碎石土、填土、砂土、低饱和度粉土和粘土适用原理利用（振动）挤密使深层土密实，并在密实过程中回填碎石、灰土等材料。挤密桩法填土、砂土。适用4.地基处理分类及应用范围深层密实法处理方法3强夯法原理利用水泥、粉煤灰、碎石形成高强度桩体CFG桩法填土、砂土。粘性土适用挤密桩法4.地基处理分类及应用范围排水固结法处理方法4堆载预压法原理布置排水通道，改善排水条件,并通过采用加载、降水等改变土体自重应力电渗排水法饱和软粘土适用真空预压法降水预压法原理4.地基处理分类及应用范围加筋法处理方法5土工合成材料原理通过加筋，形成复合体，提高土体自身强度和稳定性，减小沉降碎石桩、砂桩砂土、粘性土和软土加筋土、土钉树根桩原理人工路堤、土坡稳定各类土层粘土、松砂（可能软土）4.地基处理分类及应用范围胶结法处理方法6注浆法原理通过注浆改善土体结构水泥土搅拌桩岩基、砂土、粉土、软粘土高压喷射注浆原理软粘土、黄土、砂土、填土软粘土、黄土、砂土、填土地下水流速过高时应慎用，另粘土有机质含量过时慎用。4.地基处理分类及应用范围冷热处理法处理方法冻结法原理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100℃以上，从而增加土的强度，减小变形烧结法非饱和粘性土、粉土和湿陷性黄土适用通过人工冷却，使地基温度低到孔隙水的冰点以下，使之冷却，从而具有理想的截水性能和较高的承载力原理饱和的砂土或软粘土地层中的临时措施74.地基处理分类及应用范围青岛港8号码头强夯挤淤工程北海堤爆破挤淤(1)表层压实法(2)重捶夯实法(3)强夯法(4)振冲挤密法1振冲挤密法2(2)砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等)(4)降低地下水位法(1)振冲置换法(或称碎石桩法)(1)振冲置换法(海上施工)(4)水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)(1)注浆法水泥土搅拌桩搅拌桩机的搅拌叶片水泥土搅拌桩喷粉桩施工润扬大桥冻结法施工润扬大桥冻结法施工润扬大桥冻结法施工5.地基处理方案的选择选择原则A.各种方法均有其适用范围，各有优点与局限性；B.选择地基处理方法应综合考虑地基条件、加固要求、工程进度、工程造价、材料及机具等各方面因素；C.选择的方法应注意环境保护（地下水的污染、振动、噪音等）。5.地基处理方案的选择设计前调查研究和方案选择(1）.调查研究内容结构条件（主要考虑沉降对结构受力的影响）地基条件（需处理土层性质及位置）环境条件（环境保护，建筑、人、自然环境）施工条件（各种处理方法所需的基本条件）主要有施工场地条件、工期、原材料等。进行技术和经济分析和对比根据基本条件，初定几种方案5.地基处理方案的选择如有必要整体实施前进行试验段施工方案确定步骤地基处理设计程序天然地基状况地基处理方法原理以往工程经验机具设备条件补充调查现场试验地基处理施工设计初步确定地基处理方法技术经济比较环境保护要求提出可行性方案地基处理的范围与指标建筑物对地基的要求6.地基处理工程的施工管理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；施工中应进行实时监理；完工后必须进行质量检测。地基处理效果检验实际效果设计预期钻孔取样、静探、标贯，载荷试验、取芯试验地基处理技术的国内外发展情况近40年来，国外在地基处理方面发展十分迅速，老方法得到改进，新方法不断涌现，在60年代中期，从如何提高土的抗拉强度这一思路中，发展了土的“加筋法”；从如何合有利于土的排水和加速固结这一基本观点出发，发展了土工聚合物、砂井预压和塑料排水带；从如何进行深层密实处理的方法考虑，采用加大击实功能的措施，发展了“强夯法”和振动“水冲法”等。另外，现代工业的发展，对地基工程提供了强大的生产手段：如能制造重达几十吨的专用地基加固施工机械(使用强夯法时的起重机械)；潜水电机的出现，带来了振动水冲法的振动器的施工机械；真空泵的问世，才能建立真空预压法；生产了大于20000kPa的压缩空气机，从而产生了“高压喷射注浆法”。在1981年6月召开的第十届国际：土力学及基础工程会议上有46篇论文专门论述了“地基处理”技术，并成为会议的12个重要议题之一；在1983年召开的第八届欧洲土力学及基础工程会议上所讨论的主题就是“地基处理”。1984年中国土木工程学会土力学基础工程学会下成立了“地基处理学术委员会”，1986年召开我国第一届地基处理学术研讨会。至今已主办十余届。