地基处理

地基处理在工程实际中，常遇到一些软弱土层。如：土质松散、压缩性高、抗剪强度低的软土；松散砂土；未经处理的填土；淤泥。在这些软弱土层上修建构（建）筑物时，往往需要对地基进行加固处理，以提高其允许承载力，满足荷载要求。如果不经处理或处理不当，则易导致构（建）筑物建成之后出现多种问题。有时虽然土层较好，但上部荷载甚大时，为使地基具有足够的坚固性和稳定性，也要对土层进行加固。比萨斜塔地基质量问题实例地基质量问题实例墙体开裂不均匀沉降地基质量问题实例2007年5月23日，暴雨引发地基松软，导致印度南部一酒吧墙壁倒塌，造成27人死亡，多人受伤的惨剧。地基质量问题实例地基处理的目的：改善地基土的工程性质，满足上部结构对地基稳定和变形的要求。改善土的剪切性能，提高抗剪强度；降低软弱土的压缩性，减少基础沉降或不均匀沉降；改善土的透水性，起截水、防渗作用；改善土的动力特性，防止砂土液化；改善土的不良地基特性；消除或减少湿陷性黄土的湿陷性、膨胀土的膨胀性地基处理的方法和分类方法众多，分类不统一换土垫层挤密振实碾压夯实排水固结浆液加固素土垫层砂、碎石垫层灰土垫层砂桩挤密法灰土挤密法石灰桩挤密法CFG桩机械碾压法振动压实法重锤夯实法强夯法堆载预压法砂井堆载预压法排水纸(塑料)板法井点降水预压法硅化法、旋喷法碱液加固法水泥灌浆法深层搅拌法一、换土垫层施工工艺过程：挖软弱层→换土回填→夯实振密适用范围淤泥、淤泥质土湿陷性黄土素填土、杂填土灰砂、碎石、灰土1、砂垫层施工要点施工前先验槽、清松土、打底夯两遍。分层铺填。根据振实方法不同，每层铺填厚度不同。宜采用加密性能好的砾砂、中砂、粗砂。若用细砂需掺碎石或卵石（粒径50㎜）垫层材料含泥量不应超过5%。砂垫层适用于处理软土地基（不包括湿陷性黄土地基）。捣实方法每层厚度（㎜）最佳含水量（%）施工说明适用范围平振法200~25015~20大功率平板式振动器往复振捣不宜使用于细砂或含泥量较大的砂夯实法150~2008~12木夯或机械夯，一夯压半夯捣实方法每层厚度（㎜）最佳含水量（%）施工说明适用范围碾压法250~3508~12重量6-10t压路机反复碾压地下水位以上大面积砂垫层插振法振捣器插入深度饱和1.插入间距根据插入式振捣器振幅大小决定2.振捣棒不应插至下卧黏土层3.振捣完毕后，所留孔洞应用砂填实不宜使用于细砂或含泥量较大的砂水撼法250饱和1.注水高度应超过每次铺筑面层2.用钢叉摇撼捣实，插入点间距100㎜3.钢叉分四齿，齿间距8㎝，长300㎜，木柄长900㎜层厚在2.5m以内软弱透水性强的粘性土地基,尤其适用于地下水位较高的地区湿陷性黄土、膨胀土地区不得使用2、灰土垫层•材料要求：用石灰与黏性土拌和均匀，分层夯实而形成垫层。其承载能力可达300kp。灰土不易渗透适用于处理湿陷性黄土，可消除1~3m厚黄土的湿陷性。（砂垫层不宜处理湿陷性黄土地基。）适用于一般黏性土地基加固，施工简单，费用较低。1）土料：宜采用就地挖出的黏性土及塑性指数大于4的粉土，土内不得含有松软杂质或使用耕植土；使用前应过筛，粒径≤15mm。2）石灰：使用前1-2d将生石灰粉化消解为熟石灰并过筛，粒径≤5mm。且不应夹有未熟化的生石灰块粒及其他杂质，也不得含有过多的水分。施工要点：1）铺设前应先检查基槽，待合格后方可施工。（地基验槽）2）灰土配合比满足规定，一般体积比为3：7或2：8。（灰土配制）3）施工时，控制其含水量、厚度、夯打遍数。（控制因数）4）应先采取排水措施，在无水情况下施工。（无水施工）5）不得在墙角、柱墩及承重窗间墙下接缝，上下错缝不小于500mm，接缝隙处的灰土应充分夯实。（接缝规范）6）灰土打完后，3天内不得泡水，并应及时进行基础施工，并随时准备回填土。（防水）7）冬季施工时，应采取有效的防冻措施，不得采用冻土。（防水）8）用环刀法测量土的干密度。压实系数一般为0.93-0.95。（防冻）二、挤密桩挤密桩是采用某些机具和工艺，通过振动或锤击沉管等方式在需要处理的地基上成孔，在管内灌料（土、生石灰、灰土、砂、碎石等），加以振实加密等过程形成桩。按要求完成若干个桩后，桩与挤密后的桩间土组成复合地基，共同承受基础所传递的荷载。柴油打桩机正在施工（一）碎石挤密桩施工原理：首先在基础地面形成若干个桩孔，再将碎石分层填入并压实，形成若干个碎石桩，从而提高地基的承载力或水稳性。适用范围：用于处理松散砂土、填土、以及塑性指数不高的黏性土。碎石桩宜采用等边三角形或正方形布置。桩孔直径可采用300～800㎜，对饱和粘土地基宜选用较大直径。砂石桩桩距不宜大于桩孔直径的4倍。桩孔内的填料宜采用砾砂、粗砂、中砂、圆砾、角砾、卵石、碎石。填料中含泥量不得大于5%，且不宜含有大于50㎜的颗粒。（二）生石灰桩施工在下沉钢管成孔后，灌入生石灰碎块或在生石灰中掺加适量水硬性掺合料，经密实后形成桩体。生石灰桩桩孔直径采用300～400㎜，桩距3~3.5倍桩径。桩距大于桩孔直径4倍的，效果不理想。桩中的生石灰经水化膨发挤密、放热、离子交换、胶凝反应等作用达到改善土的性质的目的。生石灰桩适用于处理地下水位以下的饱和黏性土、粉土、松散粉细砂、杂填土及饱和黄土等地基。三、振冲法（对地基土振冲、射水、成孔、填砂石成桩）原理：是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，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使砂土成孔，周围土体在压力水和震动作用下变密实，然后逐段填以砂石骨料边喷水振动，逐段提升振冲器，直到地面，从而在地基中形成一根根密实的碎石桩体，即振冲碎石桩，桩体与原地基构成复合地基。（一）振冲置换法1）方法：在砂土和粉土中，利用振冲器冲孔，加填料振密成桩。2）适用于不排水抗剪强度不小于20kPa的黏性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基。3）材料要求：可用粗砂，中砂，砾砂，碎石，卵石，角砾，圆砾等，粒径为5-50mm4）施工程序：定位、振冲下沉、成孔、清孔、逐段（填料、振密、提升）、成桩。（二）振冲密实法1）方法：在中、粗砂地基中，不外加料，利用振冲器的振动和压力水使砂层液化，砂颗粒孔隙减小，使松散砂密实。从而提高承载力。2）适用于处理砂土、粉土等地基。3）施工顺序：对准加固点、启动吊机、振冲下沉、振冲提升、关机关水和移位、整平场地。四、碾压与夯实（一）机械碾压采用压路机、推土机、羊足碾或其它压实机械来压实松散土。常用于大面积填土的压实和杂填土地基的处理。几种碾压机械图片压路机1压路机2履带式推土机连遮阳伞及拖式羊足碾（二）振动压实利用振动机振动压实浅层地基的一种方法。适用于处理砂土地基和黏性土含量较少、透水性较好的松散杂填土地基。机身相对较小，操作灵活。（三）重锤夯实法适用于稍湿的一般黏性土和粉土、砂土、湿陷性黄土以及杂填土等。（处理粉土地基时地下水位应在夯击面下方1.5m以上）夯锤一般采用混凝土圆锥体（截去锥尖），底面直径1~1.5m，质量1.5~3t，落距2.5~4.5m。经若干遍夯击，最后两遍的平均击沉量不超过10~20㎜（一般黏性土和湿陷性黄土）或5~10㎜（砂土）时，停止夯击。其影响深度可达1.0~1.5m。特点：本法使用轻型设备易于解决，施工简便，费用较低，但布点较密、夯击遍数多，施工期相对较长，同时夯击能量小，孔隙水难以消散。原理：利用起重机械将夯锤提升到一定高度，然后自由落下，重复夯击基土表面，使地基表面形成一层比较实心密实的硬壳，从而使地基得到加固。保持土在最佳含水量范围（四）强夯法(动力固结法）强夯法是法国L·梅纳（Menard）1969年首创的一种地基加固方法。夯击后的地基承载力可提高2～5倍，压缩性可降低200～500％，影响深度在10m以上。1、原理：用起重机械吊起夯锤（10-40t），从高处（10-40m）自由落下，迫使土层孔隙压缩，土体局部液化，孔隙水和气体逸出，土粒重新排列，达到固结。2、适用：碎石土、砂土、黏性土、湿陷性黄土、填土等地基的加固，加固深度10~40m，强度提高2~5倍。3、施工机具：1）夯锤：整体式（钢壳和混凝土）、装配式（钢板）。2）起重设备：可用15、20、25、30、50t带有离合摩擦器的履带式起重机•4、施工要点•1）地质勘察，制定强夯方案；•2）现场试夯，确定施工参数（夯锤质量、尺寸、落距、夯击遍数等）；•3）施工步骤为平整场地、测量放线、起重机就位（夯锤对准夯点起吊到预定高度）、吊锤落锤、夯坑填平、标高测量•4）夯击时落锤平稳，夯位准确，坑内积水应及时排除。•5）分段进行，从边缘向中央加固顺序：先深后浅。最后低能量满夯，提高表层土的夯实效果。强夯振动：一般建筑物间隔距离10~15m以上，对振动有特殊要求的建筑物，或精密仪器设备等应采取防振或隔振措施。套管成孔灌注桩采用与桩的设计尺寸相适应的钢管（即套管），在端部套上桩尖后沉入土中后，在套管内吊放钢筋骨架，然后边浇注混凝土边振动或锤击拔管，利用拔管时的振动捣实混凝土而形成所需要的灌注桩。这种施工方法适用于在有地下水、流砂、淤泥的情况。五、套管成孔灌注桩（打拔管灌注桩）根据沉管方法和拔管时振动不同，套管成孔灌注桩可分为锤击沉管灌注桩，振动沉管灌注桩。前者多用于一般黏性土、淤泥质土、砂土和人工填土地基，后者除以上范围外，还可用于稍密及中密的碎石土地基。混凝土桩靴（桩尖）锤击沉管灌注桩演示套管成孔灌注桩常出现的质量问题及处理•1、断桩：•原因：桩距过近，打邻近桩时受挤压；或因混凝土终凝不久就受振动和外力作用所造成。•处理：桩距3.5倍桩径。如不能满足时，则应采用跳打法或相隔一定技术间歇时间后再打邻近的桩•2、缩颈：是指桩身某处桩径缩减，小于设计断面。•原因:是在含水率很高的软土层中沉管时，土受挤压产生很高的空隙水压，拔管后挤向新灌的混凝土，造成缩颈。•处理：施工时应严格控制拔管速度，并使桩管内保持不少于2m高的混凝土，以保证有足够的扩散压力，使混凝土出管压力扩散正常。套管成孔灌注桩常出现的质量问题及处理•3、吊脚桩：是指桩底部混凝土隔空或混进泥砂而形成松软层。•原因：是预制桩尖质量差，沉管时被破坏，泥砂、水挤入桩管。•处理：将桩管拔出，纠正桩靴或将砂回填桩孔后重新沉管。六、预压法堆载预压法真空预压法堆载预压法砂井堆载预压法砂井堆载预压真空预压法施工现场