地基处理工程施工.

第五章地基处理工程施工按照地层的性质可以分为两大类:(1)岩基(硬基)----开挖、灌浆{固结灌浆、帷幕灌浆、接触灌浆}(2)软基(土基和砂砾石地基)----砂砾石地基：开挖、防渗墙、桩基、帷幕灌浆、设水平铺盖、设排水通道软土地基：开挖、桩基础、置换法、排水法、挤实法、固结法☺建筑物对地基的要求具有足够的强度；具有足够的整体性和均一性；具有足够的抗渗性；具有足够的耐久性。按照地层的性质可以分为两大类:(1)岩基(硬基)----开挖、灌浆{固结灌浆、帷幕灌浆、接触灌浆}软弱土地基的特征含水量较高，孔隙比较大。压缩性较高。抗剪强度很低。渗透性较差。具有显著的结构性。具有明显的流变性(2)软基(土基和砂砾石地基)----砂砾石地基：开挖、防渗墙、桩基、帷幕灌浆、设水平铺盖、设排水通道软土地基：开挖、桩基础、置换法、排水法、挤实法、固结法基础开挖岩基开挖按照设计要求，将风化、破碎、有缺陷的岩层挖掉，使坝体建在完整坚实的岩体上(一次开挖量几百万m3在至上千万m3)☺开挖的范围和深度范围：建筑物的“平面”轮廓作为岩基底部开挖的最小轮廓线(施工排水、立摸支撑、机械运行、道路布置等，放宽几米→几十米)深度：要求、岩石风化程度(强风化、弱风化、微风化和新鲜岩石)来定。☺开挖程序总的原则：自上而下，先岸坡后河槽(避免干扰，防止落石伤人)岸坡——分层开挖，布设排水系统河槽——先锋槽，分层开挖逐步下降定义:将某种具有流动性和胶凝性的浆液，按一定的配比要求，通过钻孔用灌浆设备压入岩层的空隙中，经过硬化胶结以后，形成结石，以达到改善基岩物理力学性能的目的(基岩的强度、改善基整体性和抗渗性)。岩基灌浆分类按作用：固结灌浆:改善基岩的力学性能，提高地基整体性，均匀性和承载能力。帷幕灌浆:坝基靠上游部分，灌浇一道阻水帷幕，控制库水通过基岩渗漏，减少地基渗流量，降低坝底扬压力。接触灌浆:加强坝体与地基和岸坡的结合能力，提高坝体的抗滑稳定性，同时也能增进固结强度和防渗性能。按材料：水泥灌浆:胶结好，强度高，制浆方便；颗粒较粗，浆液稳定性差，易沉淀黏土灌浆：胶结慢，强度低，造价低化学灌浆：材料采用高分子有机化合物，可灌入极其细微(0.10mm)的裂隙按工作机理：压力灌浆高压喷射灌浆:单管法---水泥泥浆二管法---高压水和压缩空气三管法---高压水、压缩空气、水泥泥浆按工作机理：压力灌浆高压喷射灌浆:旋喷---提高地基承载能力定喷---板墙防渗体摆喷---板墙防渗体劈裂灌浆水泥灌浆材料要求品种：普通硅酸盐水泥或硅酸盐大坝水泥。标号：回填灌浆：不应低于325号；帷幕和固结灌浆：不应低于425号细度搅拌时间灌浆施工钻孔冲洗压水试验灌浆质量检查孔口封闭灌浆法钻孔钻孔机械——冲击钻、回转式、冲抓式、潜水钻机质量要求孔深、孔位、孔向满足设计要求（图示）孔径上下均一，孔壁平顺产生岩粉，细屑少冲洗任务——将残存在孔底和粘滞在孔壁的岩粉铁末冲出孔外；岩层裂隙和孔洞中充填物冲洗干净。(对于断层、破碎带、宽大裂隙、细微裂隙更应注意)①钻孔冲洗——钻孔结束后，将钻具下至孔底，从钻杆通入压力水冲洗→回水变清②岩层裂隙冲洗——将松软、风化的充填物冲出孔外或推移到灌浆区范围之外单孔冲洗群孔冲洗群孔冲洗示意图压水试验压水试验在于确定岩层的渗透性能，为岩层灌浆的设计、施工提供资料和依据。不同设计阶段，具体做法不一样，但试验方法基本相同。试验孔数一般不宜少于总孔数的5％（孔位可由施工单位任意选定）试验基本方法：在一定压力下，将水通过钻孔压入岩层裂隙中去，根据压入的水量和时间，计算出代表岩层渗透特性的技术参数。国内：用单位吸水量(岩层渗透性能)单位压力(1m水柱高)，单位孔深(1m深)，单位时间(1分钟)式中：Q—单位时间内，压入试验孔段的水量，L/min；H—试验段的计算水头，m；L—试验孔段的长度，m；w—单位吸水量，L/(min.m.m)。LHQw灌浆次序方法压力稠度结束条件和封孔次序原则：遵循先稀后密、分序加密原则方法1）按浆液灌注和流动特点纯压式循环式2）按钻孔灌浆顺序帷幕灌浆段长度宜采用5～6m，特殊情况下可适当缩减或加长但不得大于10m；固结灌浆孔相互串浆时可采用群孔并联灌注,孔数不宜多于3个，并应控制压力防止混凝土面或岩石面抬动。纯压式一次将浆液压入钻孔，扩散到岩层裂隙。用于吸浆量大，有大裂隙存在，孔深不超过12—15m。浅孔固结灌浆可采用纯压式循环式浆液进入钻孔，一部分被压入岩层裂隙中，另一部分由回浆管路返回拌浆筒。此时，浆液一直保持流动状态。帷幕灌浆应优先采用循环式，射浆管距孔底不得大于50cm。纯压式和循环式灌浆示意图全孔一次灌浆：一次成孔，全孔灌浆。灌浆孔的基岩段长小于6m分段灌浆自上而下：自上而下钻一段，灌一段；灌浆塞应塞在已灌段段底以上0.5m处，以防漏灌；孔口无涌水的孔段灌浆结束后可不待凝自下而上：一次成孔，自下而上分段灌浆；灌浆段的长度因故超过10m，对该段宜采取补救措施混合法：上部自上而下，下部自下而上分段灌浆。自上而下分段灌浆自下而上分段灌浆压力（压力确定和控制）1)确定原则：在不破坏基岩的条件下，尽量提高灌浆压力。（高压灌浆可以使浆液更好地压入细小缝隙内，提高灌注材料的密实度。灌浆压力过大，会使裂隙扩大张开，引起岩层或坝体的上抬。）固结灌浆压力一般控制在0.3～0.5MPa压力估算方法1P=P0+mD+KgghP—灌浆压力，Pa；P0—基岩表面的允许压力，Pa；D—灌浆段以上岩层厚度，m；m—灌浆段以上岩层每增加一米所能增加的灌浆压力，Pa/m；K—系数，可选1~3；h—灌浆孔以上压重的厚度，m；g—压重的容重，kg/m3；方法2:利用压水试验确定临界压力压力的控制一次升压法：一次将压力升至预定的压力值，灌注由稀到浓的浆液。适用于透水性不大，裂隙不甚发育，岩层较坚硬完整的地方。分级升压法：将预定的压力值分为几级，从最低的压力开始，逐级上升，直至预定的压力值。一般为三级：0.4p~0.7p~1p。适用于岩层破碎，透水性大，或有渗透途径与外界连通的孔段。（注入率大）一次升压法分级升压法稠度控制原则：先稀后浓，逐级适时变换。比级：9（7）个比级——8:1、5:1、3:1、2:1、1.5:1、1:1、0.8:1、0.6:1、0.5:1。限量法控制：用浆液灌入总量控制，一般其限量为400（300）L。结束条件和封孔结束条件：压力到达预定灌浆压力，单位吸浆量到达最终单位吸浆量，再持续灌浆一段规定的时间。封孔：灌浆结束，将灌浆孔冲洗干净，用水泥砂浆及时封堵。质量检查严格按照规定的灌浆工艺进行操作；认真做好施工记录。压水实验、钻孔检查、地球物理勘探技术等。帷幕灌浆质量检查应以检查孔压水试验成果为主，结合对竣工资料和测试成果的分析，综合评定。孔口封闭灌浆法适用条件：最大灌浆压力大于3MPa的帷幕灌浆工程要求：钻孔孔径宜为60mm左右孔口管必须镶铸牢实，埋入岩石深度随使用的最大灌浆压力而定。最大灌浆压力为5MPa时，埋入深度不宜小于2m孔口封闭器：在灌浆过程中，灌浆管可在孔口封闭器中心部位灵活地转动和升降，且不漏浆灌浆必须采用循环式自上而下分段灌浆方法。各灌浆段灌浆时必须下入灌浆管，管口距段底不得大于50cm砂砾石地基的可灌性可灌比—砂砾石颗粒级配曲线上含量大于15%的颗粒的直径—灌浆材料颗粒级配曲线上含量大于85%的颗粒的直径砂砾地基灌浆8515dDM15D85d钻灌方法•打管灌浆：带灌浆花管的厚壁无缝钢管，直接打入受灌地层中，并利用其进行灌浆。钻灌方法•套管灌浆：一边钻孔，一边跟着下护壁套管，到孔底后逐渐提升灌浆管和套管，分段灌浆。钻灌方法•循环钻灌：自上而下，钻一段灌一段，钻孔与灌浆循环进行的施工方法。钻灌方法•预埋花管灌浆：先钻孔，下护壁套管，到达孔底后清洗钻孔及孔底；在套管内设灌浆花管，在花管与套管之间灌筑填料，边下填料，边起拔套管，连续灌注；待填料凝固10d后，分段灌浆。灌浆效果检查逐段作渗透试验，求出各层的渗透系数K，验算是否满足设计要求Kd—抽水试验的渗透系数K0—压水试验的渗透系数0KKKd常用地基处理方法主要是对软土地基进行加固处理，或是采用对地基进行补强的措施。在港口工程中采用的措施按其作用的原理可分为：铺垫法、排土置换法、排水预压法、密实法、固化法。1、换土垫层法(1)垫层法(2)强夯挤淤法(3)爆破挤淤法软土地基处理方法分类及应用范围1、换填垫层法当软弱土地基的承载力和变形满足不了设计要求，而软弱土层的厚度又不是很大时，基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、炉渣、粉煤灰）或其他性能稳定、无侵蚀性的材料，并压实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为换填垫层法，简称为换填法。垫层的作用（1）提高持力层的承载力（2）减小沉陷量（3）加速软弱土层的排水固结（4）防止冻胀（5）消除膨胀土的胀缩作用垫层材料的选用（1）砂石砂石垫层材料宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑，应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂时，应掺入不少于总重30％的碎石或卵石。砂石的最大粒径不宜大于50mm，并通过试验确定虚铺厚度、振捣遍数、振捣器功率等技术参数。对湿陷性黄土地基，不得选用砂石等透水材料。（2）粉质粘土土料中有机质含量不得超过5％，亦不得含有冻土或膨胀土，不得夹有砖材料。当含有碎石时，粒径不宜大于50mm。（3）灰土灰土的体积配合比宜为2:8或3:7。土料宜用粉质粘土，不宜使用块状粘土和砂质粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒直径不得大于15mm。石灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒粒径不得大于5mm。（4）粉煤灰可用于道路、堆场和小型建筑物、构筑物等的换填垫层。粉煤灰垫层上宜覆土0.3—0.5m。作为建筑物垫层的粉煤灰应符合有关放射性安全标准的要求。（5）矿渣垫层使用的矿渣是指高炉重矿渣，可分为分级矿渣、混合矿渣及原状矿渣。矿渣垫层主要用于堆场、道路和地坪，也可用于小型建筑物、构筑物地基。易受酸、碱影响的基础或地下管网不得采用矿渣垫层。大量填筑矿渣时，应考虑对地下水和土壤的环境影响。土工合成材料是合成纤维制品的总称，它是岩土工程领域中的一种新兴的建筑材料，亦称土工聚合物。60~70年代，有纺土工织物开始在我国应用于河道、涵闸及防护路基翻浆等工程，80年代初，无纺织物开始在铁路工程上试用，80年代中期，土工合成材料才在我国的水利、铁路、公路、军工、建筑、电力等领域逐渐推广。土工合成材料铺垫土工合成材料分类土工合成材料的作用排水作用反滤作用隔离作用加固和补强作用土工合成材料用于排水过滤的典型实例土工合成材料加固路堤青岛港8号码头强夯挤淤工程北海堤爆破挤淤2．排水固结法排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。(1)堆载预压法(2)砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等)(3)真空预压法(4)降低地下水位法(5)电渗排水法一、砂井堆载预压法软粘土渗透系数很低，为了缩短加载预压后排水固结的历时，对较厚的软土层，常在地基中设置排水通道，使土中孔隙较快排出水。可在软粘土中设置一系列的竖向排水通道(砂井、袋装砂井或塑料排水板)，在软土顶层设置横向排水砂垫层如下图所示，借此缩短排水途程，增加排水通道，改善地基渗透性能。砂井堆载预压袋装砂井多孔单一结构型塑料排水板复合结构塑料排水板塑料排水板塑料排水板施工施工后的塑料排水板砂井地基的设计1．砂井的直径和间距：砂井的直径和间距主要取决于土的固结特性和施工期的要求。从原则上讲，为达到相同的固结度，缩短砂井间距比增加砂井直径效果要好，即以“细而密”为佳，不过，考虑到施工的可操作性，普通砂井的直径为300~500mm。砂井的间距可根据地基土的固结特征和预定时间内所要求达到的固结度确定，间距可按为直径的6~8倍选用。2．砂井深度：砂井深度主要根据土层的分布、地基中的附加应力大小、施工期限和条件及地基稳定性等因素确定。当软土不厚（一般为10~20m）时，尽量要穿过软土层达到砂