12第十二章-地基处理

第12章地基处理主要内容概述垫层法排水固结预压法深层水泥搅拌法强夯法灌浆法第1节概述工程上常需处理的土类主要包括：（1）饱和淤泥质粘土（2）粉质粘土（3）细粉砂土（4）砂砾石类土（5）膨胀土（6）黄土（7）红粘土（8）岩溶一、软弱地基土的特征由软弱土组成的地基称为软弱地基。软弱土系指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其它高压缩性土。淤泥、淤泥质土在工程上统称为软土。1、软土软土的工程特性如下：(1)含水率高，孔隙比大；(2)压缩性高；(3)抗剪强度低；(4)渗透性较差；(5)具有显著的结构性；(6)具有明显的流变性。软土结构由于软土具有强度低、压缩性高和渗透性差等特点，在软土地基上修建建筑物，必须重视地基的变形和稳定问题。软土地基的承载力一般为50～80KPa，如果不作处理，就不能承受较大的建筑物荷载。2、冲填土冲填土是在整治和疏通江河时，用挖泥船或泥浆泵把江河或港湾底部的泥砂用水力冲填形成的。冲填土的物质成分比较复杂：（1）若以粉土、粘土为主，则属于欠固结的软弱土；（2）当冲填土主要由中砂粒以上的粗颗粒组成时，则不属于软弱土。3、杂填土杂填土一般是覆盖在城市地表的人工杂物。包括：碎砖瓦块等建筑垃圾、工业废料和生活垃圾等。杂填土主要特性：（1）强度低；（2）压缩性高；（3）均匀性差。提高地基土强度，改善其变形特征和渗透性提高抗液化能力、消除湿陷、胀缩等其它病害地基处理目的——是改善地基土工程性质，满足上部结构对地基稳定和变形的要求。地基处理方法的分类表物理处理化学处理热学处理置换排水密实加筋搅拌灌浆加热冻结第2节垫层法一、垫层的作用当建筑物基础下的持力层比较软弱，不能满足上部荷载对地基的要求时，常采用垫层或换土的方法来处理软弱地基。先将基础下一定范围内承载力较低的软土层挖去，然后回填强度较高砂、碎石等，并且夯至密实。按垫层的作用分类：换土垫层和排水垫层。砂石换土地基可以提高地基承载力，减少沉降、加速软弱土层排水固结等作用。砂石换土地基具有施工简便，取材方便，费用较低的特点。比较适用于有一定透水性的粘性土地基，而不适用于湿陷性黄土地基和不透水的粘性土地基砂石换土地基是上海地区最常用的换土地基。简称砂石地基。二、垫层的设计1.构造要求砂石地基的厚度根据地基底面处的自重应力与附加应力之和不大于同一标高处软弱土层的容许承载力确定。砂石地基厚度一般不宜大于3m，也不宜小于0.5m；砂石地基宽度沿基础两边各放出200～300mm，侧面地基土的土质较差时，可适当加宽。2.材料要求宜采用颗粒级配良好，质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂或碎（卵）石。采用细砂时，要同时掺入25％～35％的碎（卵）石。碎（卵）石的最大粒径不宜大于100mm。所用砂石料中，含有草根、垃圾等有机物和含泥量均不应超过5％。一、换土垫层法的原理换土垫层法是将基础下一定深度内的软弱土层挖去，回填强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯击、碾压至密实的一种地基处理方法。1、工程中常用的垫层有：砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、煤渣垫层及其它性能稳定、无侵蚀性的材料做成的垫层。一、换土垫层法的原理2、换土垫层法具有下列作用：(1)提高浅层地基承载力；(2)减少沉降量；(3)加速软弱土的排水固结；(4)防止冻胀；(5)消除膨胀土的胀缩性。一、换土垫层法的原理3、适用范围：建筑物荷载不大、软弱土层厚度较大时，采用换土垫层法能取得较好的加固效果。二、垫层设计要点垫层的设计不但要满足建筑物对地基变形及稳定的要求，而且应符合经济合理的原则。设计内容主要是确定垫层断面合理的厚度和宽度。对于有排水要求的垫层来说，除要求有一定厚度和宽度外，还需形成一个排水面，促进软弱土的固结，提高强度，以满足上部结构的要求。(一)垫层厚度的确定垫层厚度一般是根据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的承载力设计值进行确定。其表达式为：σcz＋σz≤ff——垫层底面处软弱土层的承载力设计值；σcz——垫层底面处土的自重应力(KPa)；σz——垫层底面处土的附加应力(KPa)。垫层底面处的附加应力σz，按计算即：条形基础矩形基础()(2tan)czpbbz()(2.tan)(2.tan)czpblbzlzp——基础底面平均压力设计值(kPa)；σC——基础底面标高处的自重应力(kPa)；l、b——基础底面的长度和宽度(m)；z——垫层的厚度(m)；θ——垫层的应力扩散角，按表11-2选取。垫层材料z/b中砂、粗砂、砾砂、碎石类土、石屑粘性土和粉土（8Ip14）灰土0.2520º6º30º≥0.5030º23º()(2tan)czpbbz()(2.tan)(2.tan)czpblbzlz(二)垫层宽度的确定垫层的宽度除要满足应力扩散的要求外，还应防止垫层向两边挤动。如果垫层宽度不足，就有可能部分挤入侧面软弱土中，增大基础沉降。宽度计算通常可按应力扩散角法。扩散角θ仍可按表11-2选取。底宽确定后，再根据开挖基坑所要求的坡度延伸至地面，即得垫层的设计断面。例11-1某砖混结构办公楼，承重墙下为条形基础，宽1.2m，埋深1.0m，承重墙传至基础的荷载F=180kN/m；地表为1.5m厚的杂填土，γ=16kN/m3，γsat=17kN/m3；下面为淤泥层，含水率w=50%,γsat=19kN/m3；回归修正系数ψk=0.95，地下水埋深1.0m。试设计基础的垫层。⑴垫层材料选中砂，并设垫层厚度z=1.5m，则垫层的应力扩散角θ=30o。⑵垫层厚度的验算。据题意，基础底面平均压力设计值p为：基底处的自重应力σc=16×1.0=16kPa垫层底面处的附加应力得：垫层底面处的自重应力σcz=16×1.0＋(17-10)×0.5＋(19-10)×1.0=28.5kPa1801.21201701.2FGpkPabkPazbbpcz0.6330tan5.122.12.1)16170(tan2)(根据淤泥层的含水率w=50%，查得地基承载力基本值fo=70kPa，故地基承载力标准值fk=70×0.95=66.5kPa。再经深度修正得地基承载力设计值f（查表得深度修正系数ηd=1.1）。f=fk+ηdγo（d-0.5）=66.5+1.1×（2.5-0.5）×[16×1+（17-10）×0.5+（19-10）×1.0]/2.5=91.6kPaσc＋σcz=63.0＋28.5=91.5kPaf=91.6kPa说明满足强度要求，垫层厚度选定为1.5m合适。（3）确定垫层底宽b′b′=b＋2ztanθ=1.2＋2×1.5tan30o=2.93m取b′为3m，按1：1.5边坡开挖。第三节换土垫层法三、施工要点1、垫层施工必须保证达到设计要求的密实度。密实方法常用的有振动法、水撼法、碾压法等。这些方法都要求控制一定的含水率，分层铺砂厚约20～30cm，逐层振密或压实，并应将下层的密实度检验合格后，方可进行上层施工。2、垫层的砂料必须具有良好的压实性。砂料的不均匀系数不能小于5，以中粗砂为好，可在砂中掺入一定数量的碎石，但要分布均匀。第三节换土垫层法三、施工要点3、开挖基坑铺设垫层时，必须避免对软弱土层的扰动和破坏坑底土的结构。基坑开挖后应及时回填，不应暴露过久或浸水，并防止践踏坑底。当采用碎石垫层时，应在坑底先铺一层砂垫底，以免碎石挤入土中。第3节排水固结预压法在建筑物或构筑物建造前，先在拟建场地上施加或分级施加与其相当的荷载，使土体中孔隙水排出，孔隙体积变小，土体密实，提高地基承载力和稳定性。堆载预压法处理深度一般达10m左右，真空预压法处理深度可达15m左右。第4节深层水泥搅拌法第5节强夯法第6节灌浆法THEENDFORCHAPTERTWELVE