5.地基加固处理方法

单元二、地基与基础工程施工课题1.地基加固处理的方法地基和基础的区别地基：foundationsoils,ground指的是建筑物下面职称基础的土体或岩体。不属于建筑的组成部分，单它对保证建筑物的兼顾耐久具有重要的作用。简单说：作为建筑物基础的地层。有天然地基和人工地基两类。基础：foundation建筑底部与地基接触的承重构件，同时也是工程结构物地面以下部分结构构件，用来将上不结构荷载传递给地基，是构筑物的重要组成部分。简单讲：将建筑物荷载传递给地基的下部结构，室内标高基顶标高基底标高室外标高基础持力层下卧层地基上部结构基础埋深地基质量问题LeaningTowerofPisa比萨斜塔从地基到塔顶高58.36米，从地面到塔顶高55米，钟楼墙体在地面上的宽度是4.09米，在塔顶宽2.48米，总重约14453吨，重心在地基上方22.6米处。圆形地基面积为285平方米，对地面的平均压强为497千帕。倾斜约10%，即5.5度，偏离地基外沿2.5米，顶层突出4.5米。1174年首次⑾智阈薄墙体开裂墙体开裂不均匀沉降地基失稳一）地基处理的目的与意义地基强度不够失事的谷仓加拿大特朗斯康谷仓，建于1913年。高31m，宽23m，片筏基础。由于事前未探明有厚达16m的软土层，建成储存谷物后，西侧突然陷入土中8.8米，东侧抬高1.5m，仓身倾斜27o。上海莲花河畔楼房倒塌事故2009年6月上海莲花河畔13层在建楼房倒塌事故示意图（一）地基处理的目的与意义目的：提高软弱地基的强度、保证地基的稳定性；降低软弱地基的压缩性、减少基础的沉降；防止地震时地基土的振动液化；消除特殊土的湿陷性、胀缩性和冻胀性措施：①改善剪切特性②改善压缩特性③改善透水特性④改善动力特性⑤改善不良土的地基特性（二）地基处理的分类方法七字方法：挖、填、换、夯、压、挤、拌1、挖当软弱土地基的承载力或变形满足不了建筑地基的要求，而软弱土层的厚度不大时，挖去软土层将基础置于承载力大的基岩或坚硬的土层中，最为经济。挖去厚度不大的软土层2、填当软土层较厚、承载力或变形又与建筑地基要求的差距不大时，可在软土层上直接回填一定厚度的好土，以提高地基持力层的承载力，减小软土层的承压力。在软土层上回填好土3“换”换就是将挖与填相结合，即换土垫层法。此法适用于软土层较厚，而仅对局部地基进行加固处理。软土层较厚时，将基础下面一定范围内的软土挖去,代之以人工填筑的垫层作持力层。采用砂石、三合土、矿渣、素土等材料换土的地基分别称为砂石地基、三合土地基、粉煤灰地基。换填法—换土垫层法砂石地基施工砂石垫层剖面图4“夯”就是利用打夯工具夯击土壤，排出土壤中的水分，加速土壤固结，以提高土壤的密实度和承载力。利用打夯工具或机具夯击土壤，排出土壤中的水分,加速土壤的固结，提高土壤的密实度和承载力。平板振动夯进行地基夯实冲击夯进行软土压实施工强夯法是一种较常采用的地基处理方法，施工时用起重机将很重的锤（一般为8t-40t)起吊至高处（一般为6m-30m),使其自由落下，产生的巨大冲击能量和振动能量给地基以冲击和振动，从而在一定范围内提高地基土的强度，降低其压缩性，达到地基受力性能改善的目的。强夯法适用于碎石土、砂土、杂填土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土和人工填土等地基的加固处理。对饱和度较高的淤泥和淤泥质土，使用时应慎重。吊起夯锤起重机配三角架起吊夯锤下落瞬间自动脱钩装置夯坑起重机配龙门架起吊夯点的布置应根据基础底面形状确定，施工时按由内向外、隔行跳打原则进行，夯实范围应大于基础边缘3m。在夯坑内回填块、碎石，强行夯入并排开软土，形成砂石桩与软土的复合地基，称之为强夯置换（或动力置换、强夯挤淤）。强夯置换强夯置换施工碎石被夯入深坑中起出并清理夯锤利用压实机械碾压地基土壤，使地基压实排水固结。也可采用预压固结法，即先在地基范围的地面上，堆置重物预压一段时间,使地基压密，以提高承载力，减少沉降量。4、“压”预压法—排水固结法排水固结法水平排水体竖向排水体塑料排水带排水系统加压系统降低地下水法真空法堆载法砂垫层袋装砂井普通砂井电渗法⑴堆载预压法在饱和软土地基上施加荷载后，孔隙水被缓慢排出，孔隙体积随之减少，地基发生固结变形，土体的密实度和强度提高。加载预压堆载预压法包括加压系统和排水系统。按堆载材料分为自重预压、加载预压和加水预压。按加压程序可分为单级加荷和多级加荷。加水预压是在软土地基表面先铺设砂垫层、埋设垂直排水竖井，再用不透气的封闭膜使之与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过埋设的排水竖井，用真空装置进行抽气。抽气使地表砂垫层及排水竖井内形成负压，使土体内部与排水竖井之间形成压力差。压差作用下土体中的孔隙水不断由排水竖井排出，从而使土体固结。⑵真空预压法吹填施工软弱的吹填地基真空预压和降水预压是在负超静水压力下排水固结，又称为负压固结。按照竖向排水体的不同，真空预压法又可分为普通砂井、袋装砂井和塑料排水带。袋装砂井施工袋装砂井施工机械袋装砂井埋设完毕袋装砂井袋装砂井埋设完毕袋装砂井与排水横管连接插板机在进行塑料排水带施工塑料排水带埋设完毕真空预压法—覆盖封闭膜真空预压法—排气进行时真空预压法的新发展低位真空预压法高真空击密法覆水真空预压法覆水真空预压法用带桩靴的工具式桩管打入土中，挤压土壤形成桩孔，拔出桩管再在桩孔中灌入砂石或石灰、素土、灰土等填充料进行捣实。其原理是挤密土壤、排水固结，提高地基的承载力，俗称“挤密桩”。包括碎(砂)石桩、石灰桩、灰土桩、CFG桩等。6、挤--深层挤密法施工完的灰土桩灰土桩施工现场用带桩靴的工具式桩管打入土中，挤压土壤形成桩孔，然后拔出桩管，再在桩孔中灌入砂石或素土、石灰、灰土等填充料进行捣实，或者随着填充料的灌入逐渐拔出桩管。这种方法最适用于加固松软饱和土地基，其原理是靠挤紧土壤，以提高地基的承载力，所以也称为挤密桩，同时，亦能起到迅速排出土壤中饱和水的作用，加速地基下沉稳定。挤密桩挤密桩机⑴CFG桩CementFly-ashGravelPileCFG桩又称水泥粉煤灰碎石桩。由长螺旋钻机或振动沉管桩机成孔，将碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和灌注成桩。CFG桩的适用范围很广,在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。CFG桩破桩头施工现场CFG桩施工现场CFG桩和桩间土通过褥垫层形成CFG桩复合地基又称振冲碎石桩，是用振动或冲击荷载将底部装有活瓣式桩靴的桩管挤入地层，在软弱地基中成孔后，再将碎石从桩管投料口处投入桩管内，然后边击实、边上拔桩管，形成密实碎石桩，并与桩间土体形成复合地基。⑵挤密碎石桩碎石桩施工流程图边击实、边拔管碎石桩施工全景干法振冲碎石桩-底部给料(法国公司)振冲碎石桩施工待验收的碎石桩化学(注浆)加固法是指用旋喷法或深层搅拌法加固地基。原理是利用高压射流切削土壤，旋喷浆液(水泥浆、水玻璃、丙凝等)，搅拌浆土，使浆液和土壤混合，凝结成坚硬的柱体或土壁。是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻至设计深度，将水泥浆液由喷嘴向四周高速喷射切削土层，同时将旋转的钻杆徐徐提升,浆液与土体在高压射流作用下充分搅拌混合，形成连续搭接的水泥加固体。高压旋喷桩施工旋喷法施工流程图二、高压旋喷地基施工单管旋喷的成桩直径较小，为获得大直径截面的桩，可分别采用二重管旋喷（二根同心管分别喷水、喷浆），或三重管旋喷（三根同心管分别喷水、喷气、喷浆）。喷浆方式有旋喷、定喷和摆喷三种，可分别获得柱状、壁状和块状加固体。高压旋喷施工示意图高压旋喷设备及机具滑撬式旋喷钻机履带式旋喷钻机高压注浆泵单重管喷具双重管喷具三重管喷具灰浆搅拌机泥浆泵旋喷法可用于处理软弱地基，也可用于桩、地下连续墙、挡土墙、深基坑支护结构的施工和防管涌、流砂的技术措施。高压旋喷工程钻机GZB-40C型高压注浆泵柱状旋喷桩加固地基共41页第41页三、深层搅拌地基施工⑴深层搅拌桩深层搅拌机定位启动后，叶片旋转切削土壤，下沉至设计深度后缓慢提升搅拌机，同时喷射水泥浆与软粘土强制拌和，待搅拌机提升到地面时再原位下沉提升搅拌一次，使浆土均匀混合形成水泥土桩。深层搅拌桩施工工艺流程图SMW工法桩SMW工法桩是深层搅拌桩的一项新工艺，以多轴型钻掘搅拌机钻掘，在钻头处喷出水泥系强化剂与地基土反复混合搅拌，各施工单元之间采取重叠搭接施工，在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为应力补强材，形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。共41页第35页清除钻头上的余泥形成一道地下连续墙型钢补强材导沟三轴型钻掘搅拌机水泥浆液钻杆当基坑（槽）挖至设计标高后，应组织勘察、设计、监理、施工方和业主代表共同检查坑底土层是否与勘察、设计资料相符，是否存在填井、填塘、暗沟、墓穴等不良情况，这称为验槽。验槽的方法以观察为主，辅以夯、拍或轻便勘探。基坑验槽基坑验槽五、地基处理施工质量检查标准1.1观察验槽观察验槽的内容包括：⑴检查基坑(槽)的位置、断面尺寸、标高和边坡等是否符合设计要求。⑵检查槽底是否已挖至老土层(地基持力层)上，是否继续下挖或进行处理。⑶对整个槽底土进行全面观察：土的颜色是否均匀一致；土的坚硬程度是否均匀一致，有无局部过软或过硬；土的含水量情况，有无过干过湿；在槽底行走或夯拍，有无振颤现象或空穴声音等。挖掘探查拉线检查共41页第2页夯、拍验槽是用木夯、蛙式打夯机或其他施工工具对干燥的基坑进行夯、拍（对潮湿和软土地基不宜夯、拍，以免破坏基底土层），从夯、拍声音判断土中是否存在土洞或墓穴。对可疑迹象，应用轻便勘探仪进一步调查。1.2夯、拍验槽观察验槽应重点注意柱基、墙角、承重墙下受力较大的部位。仔细观察基底土的结构、孔隙、湿度、含有物等，并与设计勘察资料相比较，确定是否已挖到设计的土层。对于可疑之处应局部下挖检查。共41页第3页1.3轻便勘探验槽轻便勘探验槽是用钎探、轻便动力触探、手摇小螺纹钻、洛阳铲等对地基主要受力层范围的土层进行勘探，或对上述观察、夯或拍发现的异常情况进行探查。基坑底层基土质量钎探检查共41页第4页轻、重型动力触探仪动力、静力触探一体履带车系统地基钎探施工现场地基钎探施工现场共41页第5页1.3轻便勘探验槽（一）一般要求（1）建筑物地基施工应具备下述资料岩土工程勘察资料临近建筑物和地下设施类型、分布及结构质量情况工程设计图纸、设计要求及需达到的标准、检验手段（2）砂、石子、水泥、钢材、石灰、粉煤灰等原材料的质量、检查项目、批量和检验方法，应符合国家标准规定（3）地基施工结束后，宜在一定间歇期后，进行质量验收，间歇期由设计确定。从事地基基础工程检测及见证试验的单位，必须具备省级以上(含省、自治区、直辖市)建设行政主管部门颁发的资质证书和计量行政主管部门颁发的计量认证合格证书。（4）地基加固工程，应在正式施工前进行试验段施工，论证设定的施工参数及加固效果。为验证加固效果所进行的载荷试验，其施加载荷应不低于设计载荷的2倍。（5）对灰土地基、砂和砂石地基、土工合成材料地基、粉煤灰地基、强夯地基、注浆地基、预压地基，其竣工后的结果(地基强度或承载力)必须达到设计要求的标准。检验数量，每单位工程不应少于3点，1000m2以上工程，每100m2至少应有1点，3000m2以上工程，每300m2至少应有1点。每一独立基础下至少应有1点，基槽每20延米应有1点。（6）对水泥土搅拌桩复合地基、高压喷射注浆桩复合地基、砂桩地基、振冲桩复合地基、土和灰土挤密桩复合地基、水泥粉煤灰碎石桩复合地基及夯实水泥土桩复合地基，其承载力检验，数量为总数的0.5%～1%，但不应少于3处。有单桩强度检验要求时，数量为总数的0.5%～1%，但不应少于3根。（二）预压地基堆载施工应检查堆载高度，沉降速率。真空预压施工应检查密封膜的密封性能、真空表读数等。（三）振冲地基施工前应检查振冲器的性能、电流表、电压表的准确度及填料性能。施工中英检查密实电流，供水压力，供水量、填料量、孔底留振时间、振冲点位置、振冲器施工参数等。（四）高压喷射注浆地基施工前应检查水泥、外掺剂等的质量，桩位、压力表、流量表的精度