基础工程第四章

第4~5章地基处理与复合地基1.概述1.1地基处理为提高地基承载力，改善其变形性质或渗透性质而采取的人工地基的方法。•1.2复合地基的概念指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体(天然地基土体)和增强体(竖向桩体或水平加筋材料)两部分组成的人工地基。2.地基处理对象：软弱土和不良性质土地基①湿陷性黄土地基②膨胀土地基③泥炭土地基④多年冻土地基⑤岩溶与土洞地基⑥山区地基⑦饱和粉细砂与粉土地基3.地基处理原理和方法分类(1)排水固结法（预压法）通过施加预压荷载和设砂井、砂垫层或降低地下水位、电渗等改善地基排水条件的措施，加速地基的固结和强度增长，土体被压缩密实，地基土抗剪强度相应提高的原理，提高地基承载力和稳定性并使基础沉降提前完成的一种软土地基处理方法。主要用于饱和软弱土地基处理，土应有一定渗透性，泥炭土（有机质高）中不宜使用。1)堆载预压法:处理深度一般达10m左右2)真空预压法:处理深度可达15m左右3)电渗预压法:4)联合预压法(2)振密、挤密法振密、挤密法的原理是采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小，强度提高，达到地基处理的目的，可分为下述几种方法。1)表层压实法：适用于浅层疏松粘性土（其含水量接近最佳含水量），松散无粘性土，浅层湿陷性黄土、大面积填土、素填土。2)重锤夯实法：3)强夯法：4)振冲挤密法5)砂桩、土桩与灰土桩6)爆破法一般锤重15KN，强夯法锤重100KN适用于无粘性土，湿陷性黄土、杂填土非饱和粘性土。在振动挤密的过程中，回填砂、砾石、灰土、素土等，与地基土组成复合地基(3)置换及拌入法1)垫层法：2)开挖换填法3)高压喷射注浆法4)深层搅拌法适用于软粘土、素填土、正常固结的淤泥、淤泥质土、粉土、湿陷性黄土、无流动地下水的饱和松散砂土等地基的处理。适用于粘性土、冲填土、粉细砂等地基的处理。换土垫层法灌浆法:灌入水泥浆其他灌浆法:灌入环氧树脂、聚氨酯以及以有机物为固化剂的硅酸盐浆材或水泥水玻璃浆等高强度化学浆材。一般用于开挖深度在3m以内浅层软弱土上五层以下民用建筑、跨度不大厂房的地基处理。根据施工方法的不同，水泥土搅拌法分为：水泥浆搅拌：用水泥浆和地基土搅拌粉体喷射搅拌：用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌又分为：湿法：水泥浆搅拌法干法：粉喷搅拌法水泥加固土的室内试验表明，有些软土的加固效果较好，而有的不够理想。一般认为含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好，而含有伊里石、氯化物和水铝英石等矿物的粘性土以及有机质含量高、酸碱度(pH值)较低的粘性土的加固效果较差。振动压路机振动压路机强夯法强夯法是法国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。振冲挤密砂石桩回填以强度较大、压缩性较低且无腐蚀的砂、碎石、灰土或素土、工业废渣等材料并夯实高压喷射注浆法又称旋喷法水泥土搅拌桩机水泥土搅拌桩外貌(4)加筋法1)土工合成材料:是土工用合成纤维材料的总称。又分为：①土工织物：具有良好的过滤性。②土工膜：不透水膜。③特种土工合成材料：通过特种原材料和特殊的制造方法制成的土土合成材料。它包括土工垫、土工网、土工格栅、土工格室、土工膜袋和土工泡沫塑料板等等。④复合型土工合成材料它是由土工织物与特种土工合成材料组合而成的材料。具有排水、隔水、加固和补强作用。(4)加筋法1)土工合成材料：加筋土(把抗拉能力很强的拉筋埋置在土层中。)2)锚固技术：在天然地层中可用灌浆锚杆，在人工填土中可用锚定板。(5)冷热处理法1)冻结法：用于饱和的砂土或软粘土层中的临时性措施。2)烧结法：在软弱粘土地基的钻孔中加热，通过焙烧使周围地基土减小含水量提高强度，减少压缩性。(d)锚杆式挡土墙(e)锚定板式挡土墙(f)板桩墙(6)托换技术对原有建筑物地基和基础进行处理、加固或改建,通常需加宽、加深基础。1)坑式托换2)桩式托换坑式托换顶承式静压桩托换灌注桩托换导坑3）树根桩托换直径宜为150一300mm,桩长不宜超过30m。4.复合地基的分类与破坏模式复合地基—指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强或被置换，或设置加筋材料，加固区由基体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基。增强体作用:加筋、挤密、排水固结、桩体作用。如水泥土桩、灰土桩等如钢筋混凝土桩竖向增强体复合地基水平向增强体复合地基散体材料桩：如碎石桩、砂桩等粘结材料桩竖向增强体复合地基破坏模式：（a）刺入破坏（b）鼓胀破坏（c）整体剪切破坏（d）滑动破坏水平向增强体复合地基破坏模式基础宽度为B，第一层加筋体埋深为u(a)加筋体以上土体剪切破坏(b)加筋体在剪切过程中被拉出、或与土体产生过大相对滑动产生破坏(c)加筋体在剪切过程中被拉断而产生剪切破坏5.复合地基的有关设计参数1）.面积置换率mAAmp224ldm2232ldm矩形布桩：梅花形布桩：其中：d—桩体直径；l—桩间距。Ap=πd2/4AA定义：桩体截面积Ap与其承担处理的复合地基面积A之比•对网格状平面布置5.复合地基的有关设计参数1）.面积置换率mAAmp增强体间距分别为a和b,增强体宽度为d实测载荷板下复合地基反力分布图2）桩土应力比n5.复合地基的有关设计参数目前已有人试用桩土应力分担比来确定复合地基承载力，但因影响应力分担比的因素较多(荷载水平、地质条件、桩长、桩距、桩体刚度等)，该工作尚处于摸素阶段。2）桩土应力比n5.复合地基的有关设计参数3）复合模量Eps定义：将加固区视为一均质复合土体，则与原复合地基等价的均质复合土体模量称为复合模量。AAmppsppsSEAEAEA定义：桩体竖向应力sp与桩间土竖向平均应力ss之比。Es桩间土模量As桩间土截面积psps(1)[1(1)]sEmEmEmnEAApAs=A-APsppppsssEnEEnEss设变形协调由则ppps4）复合地基承载力fspk确定AAp——单桩承载力特征值；dkR—桩间土承载力折减系数6.建筑物纠偏（1）顶桩掏土法特点：该法是将锚杆静压桩和水平向掏土技术相结合。工作原理：是先在建筑物基础沉降多的一侧压桩，并立即将桩与基础锚固在一起，迅速制止建筑物的下沉，然后在沉降少的一侧基底下掏土，以减少基底受力面积，增加基底压力，从而增大该处土中应力，使建筑物缓慢而又均匀地下沉，产生回倾。6.建筑物纠偏（2）排土纠偏法1）抽砂纠偏法在建筑物基底预先做一砂垫层，在预估沉降量较小部位，每隔一定距离（约1m）预留砂孔一个。当出现不均匀沉降时，在沉降量较小的部位，用铁管在预留孔中取出一定数量砂体，强迫建筑物下沉而纠偏。2）钻孔取土纠偏法当基础一侧出现较大沉降而倾斜时，在沉降小的一侧基础周围钻孔，并在孔中掏土，使此侧软弱地基土产生侧向挤出而产生较大下沉，达到纠偏目的。中华人民共和国行业标准建筑地基处理技术规范TechnicalcodeforgroundtreatmentofbuildingsJGJ79-2002主编部门：中国建筑科学研究院批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：2003年1月1日中华人民共和国行业标准既有建筑地基基础加固技术规范TechnicalCodeforImprovementofSoilandFoundationofExistingBuildingsJGJ123-2000主编单位：中国建筑科学研究院批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：2000年6月1日中华人民共和国行业标准建筑抗震加固技术规程TechnicalspecificationforseismicstrengtheningofbuildingsJGJ116—2009批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部施行日期：2009年8月1日