地基处理新技术大全

地基处理新技术课程内容1.地基处理基本方法2.复合地基理论3.真空预压法4.长短桩复合地基5.气泡混合轻质土6.冻结法7.土工材料地基处理目的与意义•提高地基强度•减少地基变形•降低地基渗透性•避免地基液化•其他绪论软弱地基类型1、淤泥和淤泥质土2、松沙3、充填土4、杂填土5、泥炭土6、湿陷性黄土7、冻土地基处理方法•换填：•强夯：•桩基：•深层搅拌：•高压旋喷：•注浆：•排水固结：•加筋技术：•托换技术：•其它绪论•换填法(ReplacementMethod)：把基础底面下一定范围内的软弱地基土挖除，然后回填以工程性能好的土，压密后作为地基持力层。换填法•作用提高地基承载力；减少基础沉降量；加速软土的固结排水；防止地基冻胀；减少地基的湿陷和胀、缩•应用范围1.土层：淤泥、湿陷性黄土、膨胀土、杂填土、冻土等2.建筑物基础：中、小型建筑物为主3.深度：一般3米以下。•垫层材料中粗砂、卵石、砾石、素土、灰土、矿渣换填法(ReplacementMethod)换填法垫层设计•一、垫层厚度•二、垫层宽度换填法换填法施工一、施工方法1.碾压法；2.夯实法；3.振动压实法二、垫层材料砂、砂石垫层素土垫层粉煤灰垫层干渣垫层换填法强夯方法：强夯(HeavyTamping)：通过重锤(8~30吨)利用一定的落差(8~20米)，对地基施加很大的冲击能，以达到地基加固的目的。应用范围应用地层：砂土、碎石土、低饱和度的粉土与粘土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等应用工程：工业与民用建筑、仓库、储油罐、公路与铁路、机场跑道以及码头等设施的地基处理强夯法加固机理动力密实：非饱和→→→饱和动力固结：降低含水量；排水固结(强度提高)；结构破坏(渗透性增强)；触变恢复(强度恢复)；振动液化：动力固结模型强夯法设计计算一、有效加固深度二、夯锤重量和落距三、夯击点布置四、夯击次数与遍数五、垫层铺设强夯法有效加固深度单击强夯的有效加固深度H可按下式确定：HKMhM—夯锤重量(10kN)；h—夯锤落距(m)；K—修正系数，粘性土取0.5，砂性土取0.7，黄土取0.35~0.5强夯法夯锤重量M和落距hEMhn/eEA总夯击能量：E—总夯击能量(kN.m)；n—总夯击次数；单位夯击能量：e—单位夯击能量(kN.m/m2)；A—被夯击场地面积(m2)；对粗颗粒土e取1000~3000kN.m/m2；细颗粒土e取1500~4000kN.m/m2；夯锤重一般10~25吨；落距一般8~20米。强夯法夯击次数与遍数1、夯击次数夯击次数应按照现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，并且应该同时满足以下条件：最后两击的平均夯沉量不大于50mm(对于这等夯击能)；夯坑周围不应该发生过大的隆起；不因夯坑过深而发生起锤困难；各夯击点夯击数应该使土体竖向压缩量最大，而侧向位移量最小为原则。一般为4~10击。2、夯击遍数与间隔遍数：夯击一般采用2~3遍。间隔：取决于空隙水压力的消散时间。对于砂土，一般2~4min，对于粘性土，一般2~4周。强夯法垫层铺设作用：扩散夯击能、增强地下水位与地表面距离、支承起重设备。材料：砂、砾石、碎石。厚度：0.5~2.0m。强夯法用振动、冲击或水冲等方法在软弱地层中成孔后，再将碎石或砂挤压入土孔中，形成大直径的由碎石或砂所构成的密实桩体称碎石桩(StoneColumn)或砂桩(SandPile，总称粗颗粒桩(GranularPile)。方法成桩方法：沉管法、振动气冲法、袋装碎石桩法以及强夯置换法等碎石桩与砂桩中小型工业与民用建筑港湾构筑物：如码头、护岸等土工构筑物：如土石坝、路基等材料堆置场：如矿石场、原料场等其它：如轨道、滑道、船坞等。应用范围碎石桩与砂桩加固机理一、对松散砂土的加固机理挤密作用；排水减压作用；砂基预振作用。二、对粘性土的加固机理置换作用；排水固结；加筋作用。碎石桩与砂桩设计计算一、一般设计原则二、砂性土1、桩距确定2、液化判别三、粘性土1、承载力计算2、沉降计算3、固结度计算4、稳定分析碎石桩与砂桩石灰桩：方法一、块灰灌入法块灰灌入法，亦称石灰桩法。采用钢套管成孔，然后在孔中灌入新鲜生石灰块，或在生石灰块中加入少量水硬性材料(如粉煤灰和火山灰)，一般配比为：8：2或7：3。在拔管时同时捣实。二、粉灰搅拌法粉灰搅拌法，亦称石灰柱法。采用粉体喷射搅拌方法，将石灰粉与原位软土搅拌均匀，促使软土硬结。三、石灰浆压力喷注法石灰浆压力喷注法是压力注浆法的一种，采用压力将石灰浆或石灰-粉煤灰浆喷注于地基的孔隙或预先钻好的孔内，使灰浆在地基土中扩散和硬凝，形成网状结构，从而达到加固目的。此法主要可应用于：处理膨胀土；加固破坏的堤岸岸坡；处理松动下沉的铁路路基等。石灰桩：加固机理一、桩间土1、成孔挤密2、膨胀挤密：生石灰膨胀1.5~3.5倍。3、脱水挤密：1kg生石灰消解反应吸收0.32kg水,而且使桩间温度达到50度左右，形成一定的汽化脱水。4、胶凝作用：主要是生石灰吸水产生的Ca(OH)2与土中的SiO2和Al2O3反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等产物。二、桩身桩身膨胀1倍左右，但一般桩身强度不大，而且桩心有软化现象。增加桩身初始密度或则采用搀和料(粉煤灰、火山灰、钢渣或粘性土)等可以防止石灰桩软心。石灰桩：设计计算一、桩径石灰桩的桩径一般为150~400mm。二、桩的布置桩距一般为桩径3倍。平面布置一般为梅花形或正方形。场地边缘一般要两排以上的护桩。三、桩长桩长取决于加固目的和上部构件要求。如果只是为了形成一个压缩性较小的垫层，桩长L=4米即可。如果为了减少沉降或解决深部滑移问题，则应该采用长桩。四、承载力石灰桩：设计计算－承载力1、桩间土体强度石灰桩加固软弱地基的强度可以按复合地基计算。设计时只考虑桩身四周的早期强度，后期强度作为安全储备。桩间土的强度可按加固后桩间土的平均含水量、孔隙比等物理指标查有关规范得到。土的脱水量可以按下式计算''01/1001100100100100vPrcwtwmnswh/100sedw0'eee石灰桩：设计计算－承载力当地基土为饱和土时，地基土的孔隙比降低量为：e0--天然地基土的孔隙比；e’—加固后地基土的孔隙比；ds—土颗粒相对密度；Δw—含水量降低值。石灰桩石灰桩：设计计算－承载力(1)桩身变形模量Es=10~30MPa；Es=(3~5)Ec(Ec为桩间土变形模量)；(2)加固后地基承载力可达原地基承载力2~3倍；(3)桩间土的粘聚力和无侧陷抗压强度提高40~70%。石灰桩土桩及灰土桩主要特点1、土(灰土、二灰)桩挤密属于横向挤密，但可以使桩间土达到设计要求的最大密度指标。2、与土垫层相比，无须开挖回填，比换填法缩短工期约一半。3、处理深度可以达到12m左右。4、处理造价比较底。土桩及灰土桩一、挤密作用桩间土被强制向侧挤压，使桩周围一定范围内的土层密实度提高。孔壁附近，土的密度可以达到甚至超过最大干密度ρmax，即压实系数λc大于1。一般压实挤密的影响半径可以达到1.5~2.0倍桩径。二、灰土性质作用1、灰土桩石灰与土的比例一般为体积比2：8(或3：7)。灰土混合材料具有水硬性与气硬性。随时间增加，桩体本身强度提高。增加地基强度。2、二灰桩粉煤灰中含SiO2和Al2O3，与石灰及水混合后生成硅铝酸钙和水硬性胶凝物质，充填于粉煤灰颗粒的空隙中，提高桩体强度。增加地基强度。加固机理土桩及灰土桩一、桩径与桩深桩距小有利于桩间土的挤密。桩径一般300~600mm。桩深一般大于3m，在12~15m之间。二、桩距与桩排桩距设计以桩间土的挤密达到一定的平均密实度为目的，即要求桩间土的最小干密度要大于1.5t/m3，平均压实系数λc=0.90~0.93。（压密系数ρd为控制干密度λc与最大干密度ρd,max之比）。为了桩间土能够均匀挤密，一般采用等边三角形布桩。有时为了减少桩数，也采用正方形与梅花形桩。设计计算水泥粉煤灰碎石桩水泥粉煤灰碎石桩(CementFly-ashGravelPile)简称CFG桩，是在碎石桩的基础上加一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和制成的具有一定粘结强度的桩。与碎石桩相比，水泥粉煤灰碎石桩具有一定的差异方法水泥粉煤灰碎石桩设计计算1、桩径2、桩距3、承载力4、变形计算水泥粉煤灰碎石桩1、桩径水泥粉煤灰碎石桩一般采用振动沉管法施工，桩径一般为350~400mm。2、桩距桩距可以按下表选用。选用时遵循以下原则：(1)对挤密性好的土，如砂土、粉土和松散填土用小桩距；(2)单、双排布桩的条形基础和面积小的独立基础用小桩距，对满堂布桩的筏基础、箱基础以及多排布桩的条形基础、设备基础，桩距适当放大；(3)地下水位高、地下水丰富的地基，桩距适当放大。挤密性好的土，如砂土、粉土、松散填土(d为桩径)可挤密土，如粉质粘土、非饱和粘土(d为桩径)不可挤密土，如饱和粘土、淤泥(d为桩径)单、双排布桩的条形基础(3~5)d(3.5~5)d(4~5)d含9根以下的独立基础(3~6)d(3.5~6)d(4~6)d满堂布桩基础(4~6)d(4~6)d(4.5~7)d水泥粉煤灰碎石桩ssPsRANQRAARPs—CFG桩复合地基承载力(kPa)；N—基础下桩数；Q—单桩承载力(kPa)；Rs—天然地基承载力(kPa)；As—桩间土面积(m2)；A—基础面积(m2)；η—桩间土承载力折减系数，一般取0.8~1.01(1)PssRmnR其中：ξ—桩间土承载力折减系数，一般取0.8；n—桩土应力比，一般取10~14；m—桩的置换率。承载力也可以采用下式计算复合地基承载力：水泥粉煤灰碎石桩PssssssPs—CFG桩复合地基的变形量，由于比较小，简化计算时取0；ss—下卧软弱层的变形量变形计算CFG桩复合地基的变形可以按下式计算高压旋喷（高压喷射注浆）•高压旋喷是利用钻机把带有高压喷嘴的注浆管钻入地层预定位置，让浆液以高压射流的形式从喷嘴喷射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定的速度逐渐提升，使浆液与土体颗粒搅拌混合，浆液凝固后，在地层中形成固结体，从而达到提高地基性能的目的。方法•单管法：浆液高压射流：20MPa。二重管法浆液高压射流：20MPa；压缩空气：0.7MPa。三重管法水高压射流：20MPa；浆液高压射流：5MPa；压缩空气：0.7MPa。使用范围主要适用于处理淤泥、粘性土、粉土、黄土、砂、碎石土人工填土第三节设计计算一、旋喷直径二、地基承载力三、地基变形四、防渗五、浆量六、配方旋喷直径根据经验或者现场试验确定影响旋喷直径因素：地层喷射压力喷嘴直径浆液性能施工工艺防渗在防渗工程中，一般按三排或双排标准桩。在这种情况下，孔距为1.73R0(R0为旋喷设计半径)、排距为1.5R0时最经济每一排桩之间的交圈厚度e可以按下式计算22022LeRe—旋喷桩的交圈厚度(m)；L—旋喷桩孔位间距(m)。浆量2211022144eQDKhDKh体积法Q—需要的浆量(m3);De—旋喷体直径(m);D0—注浆管直径(m);K1—充填率，取0.75~0.9;h1—旋喷桩长度(m);h2—未喷长度(m);K2—未喷范围土的充填率，取0.5~0.75;β—损失系数，取0.1~0.2;1HQq工艺法υ—提升速度(m3/min);H—喷射长度(m);q—单位时间喷浆量(m3/min);配方良好的可喷性，足够的稳定性，气泡少，凝固时间可调范围宽，良好的力学性能，安全无污染，结石率高。深层搅拌利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂，通过搅拌机械，在地层深处就地将软土和固化剂(浆液或者粉体)搅拌，由固化剂和软土之间的物理-化学反应，使软土固结，从而提高地基的性能深层搅拌法(CDM：CementDeepMixture)特点1、固化剂与软土就地搅拌，地基土层利用率高；2、对周围建筑物影响小；3、施工噪音小；4、加固后的土体重度变化小，对下部地层的附加应力小；5、加固桩形状可以多样：柱状、壁状、格栅状和块状