jAAA地基处理.ppt
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1、宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治jAAA地基处理 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第一节 概述地基处理ground treatment 是为提高地基承载力,改善其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。当天然地基不能满足上部结构对地基承载力和变形的要求,而采用桩基础等深基础方案在技术或经济上不合理时,一般需要进
2、行地基处理,形成人工地基,以保证建筑物的安全与正常使用。一、地基处理目的提高地基承载力、稳定性、降低压缩性、减小渗透性、全部或部分消除黄土的湿陷性、砂土的液化等。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第一节 概述二、地基处理的对象地基处理的对象是:软弱地基和特殊土地基。1、软弱地基软弱地基是持力层主要由软弱土组成的地基。软弱土包括淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土及饱和松散的粉细砂与粉土。淤泥和淤泥质土:wL w,1.0e1.7称淤泥质土;1.7 e称淤泥。天然含水量高,呈流塑状态;孔隙比大,压缩性高;强度低;透水性极差,固结历时长;结构性强;流变性显
3、著。冲填土:孔隙比大、含水量高、强度低、压缩性高、欠固结。成份以粉土、粉细砂为主的冲填土易液化。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第一节 概述杂填土的特性:杂填土成份复杂,结构松散,分布无规律,极不均匀。三、地基处理方法分类地基处理方法分类有多种。按处理深度可分为浅层处理和深层处理;按地基处理的原理可分为换填法、挤密振实法、碾压夯实法、预压法、胶结加固法等五类。换填法:砂垫层、碎石垫层、灰土垫层和素土垫层。挤密振实法:挤密桩法、振冲法。碾压夯实法:机械碾压、振动压实、重锤夯实和强夯预压法:堆载预压法和真空预压法。胶结加固法:硅化法、碱液法、高压
4、喷射注浆法、水泥土搅拌法等。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第一节 概述四、地基处理方案的选择1、准备工作搜集详细的岩土工程勘测资料、上部结构及地基基础设计资料等;根据工程要求和采用天然地基存在的主要问题,确定地基处理的目的、处理范围和处理后要求达到的各项技术经济指标等;结合工程情况,调查当地地基处理经验和施工条件;调查邻近建筑、地下工程和有关管线等情况;了解建筑场地的环境情况。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第一节 概述2、方案选择提出几种可供考虑的处理方案。根据结构类型、荷载大小及使用要
5、求,结合地形地貌、地层结构、土层条件、地下水特征、环境情况及对邻近建筑的影响等因素进行综合分析,初步提出几种处理方案,包括选择两种或多种地基处理措施组成的综合处理方案;方案比较,选择最佳处理方案。对初选的各方案,从加固原理、适用范围、预期处理效果、材料来源与消耗、施工机械、施工技术与进度要求和施工对环境的影响,进行全面的技术、经济分析和比较,从中选择一个最佳的地基处理方案。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第一节 概述现场试验,修改调整。对已选定的地基处理方法,按建筑物地基基础设计等级和场地复杂程度,选择代表性场地进行现场试验或试验性施工,并进
6、行必要的测试,以确定施工艺和施工参数,检验设计参数和处理效果。如达不到设计要求时,应查明原因,修改设计参数或调整地基处理方法。五、施工中注意事项 地基处理工程与其他建筑工程不同,一方面,大部分地基处理方法的加固效果并不是施工结束后就能全部发挥,需要在施工完成后经过一段时间才能逐步体现出来;另一方面,每一项地基处理都有它的特殊性,如土的性质不同,处理目的不同等。而且地基处理大都是隐蔽工程,很难直接检验其加固效果。这些就要求在地基处理施工过程中和施工完成后注意下述几点。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第一节 概述技术交底 在地基处理施工过程中,只
7、让现场人员了解如何施工是不够的,还必须使他们了解所采用的地基处理的原理、技术标准和质量要求,所进行的施工是否合乎工程上的要求。做好监测工作在地基处理施工过程中和施工完成后需要做好监测工作,以保证施工的正常进行;通过观测收集数据,为下一阶段的工作提供可靠依据。处理效果检验 处理工作结束后,应尽量采用可能的手段来检测处理的效果,特别是新的处理方法和工艺。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第一节 概述此外,重要工程的地基处理,或开发、引用新的地基处理方法,或者在进行地基处理方法的比较时,在施工以前最好进行现场试验,以检验地基处理方案的可靠性,获得设计
8、计算的参数值和施工的控制指标,以及施工经验。必要时也可以在现场试验中来比较各种方法的优缺点,为合理确定地基处理方法提供依据。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第二节 换填法换填法cushion:就是挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层,回填坚硬、较粗粒径的材料,如砂土、碎石、石渣、素土、煤灰、矿渣、二灰(石灰、粉煤灰)以及其他性能稳定的材料,并夯压密实,形成垫层的地基处理方法。一、换填法的作用和适用范围1、换填垫层的作用:提高地基承载力,减小地基压缩性,加速饱和软粘土的排水固结,防止地基土冻胀,减轻膨胀土的胀缩影响,防止黄土地基的湿陷,消除地基液化
9、现象。2、换土垫层法的适用范围:换填垫层法适用于各类浅层软弱地基及不均匀地基的处理。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第二节 换填法二、换填垫层的设计垫层设计的主要内容是确定垫层的厚度、宽度和承载力、垫层材料选择和地基变形计算。矩形基础:条形基础:1、垫层的厚度 垫层厚度z应根据需置换软弱土层的深度或下卧层的承载能力确定,并满足下式要求:宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第二节 换填法垫层的压力扩散角,宜通过试验确定,当无试验资料时,可根据换填材料和z/b查表确定。垫层太薄,作用不明显;过厚,不
10、经济。垫层的厚度不宜小于0.5m,也不宜大于3m,一般在12m左右。2、垫层的宽度垫层的底面宽度垫层的底面宽度应满足基础底面应力扩散的要求外,及垫层侧面土的强度条件,防止垫层向两侧挤出。垫层的顶面宽度垫层顶面宽度可从垫层底面两侧向上,按基坑开挖期间保持边坡稳定的当地经验放坡确定。垫层顶面每边超出基础底边不宜小于300mm。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第二节 换填法3、垫层材料选择换填材料应选择强度高,性能稳定,水稳性好的材料。选择换填材料时,还应考虑就地取材,充分利用工业废料,以达到经济的目的。可选用的材料有:砂石。宜选用碎石、卵石、角砾
11、、圆砾、砾砂、粗中砂或石屑,砂石应级配良好,不得含有草根、垃圾等有机杂物,对具有排水要求的砂垫层宜控制含泥量不大于3%。当使用粉细砂或石粉时,应掺人不少于总重30的碎石或卵石。砂石的最大粒径不宜大于50mm。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。当含有碎石时,其粒径不宜大于50mm。用于湿陷性黄土或膨胀土地基的粉质粘土垫层,土料中不得夹有砖、瓦和石块。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第二节 换填法灰土。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,其颗粒不得大于
12、15mm。石灰宜用新鲜的消石灰,其颗粒不得大于5mm。粉煤灰。可采用湿排灰和调湿灰。粉煤灰应符合有关放射性安全标准的要求。矿渣。垫层使用的矿渣是指高炉重矿渣,如分级矿渣,混合矿渣及原状矿渣。选用矿渣的松散重度不小于11kN/m3,有机质及含泥总量不超过5%。作为建筑物垫层的矿渣应符合对放射性安全标准的要求。易受酸、碱影响的基础或地下管网不得采用矿渣垫层。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第二节 换填法土工合成材料。所用土工合成材料的品种与性能及填料的土类应根据工程特性和地基土条件,按照现行国家标准土工合成材料应用技术规范GB 50290的要求,
13、通过设计并进行现场试验后确定。作为加筋的土工合成材料应采用抗拉强度较高、伸长率不大于45、耐久性好、抗腐蚀的土工格栅、土工格室、土工垫等土工合成材料;6、压实系数压实系数是土的控制干密度与最大干密度的比值:c:压实系数,可根据施工方法、换填材料类别和设计要求,查表确定。dmax:土的最大干密度,由击实试验确定,碎石或卵石的最大干密度可取2.02.2t/m3。式中:宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第二节 换填法三、垫层的施工要点施工机械选择:垫层施工应根据不同的换填材料选择施工机械。粉质粘土、灰土宜采用平碾、振动碾或羊足碾,中小型工程也可采用蛙
14、式夯、柴油夯。砂石等宜用振动碾。粉煤灰宜采用平碾、振动碾、平板振动器、蛙式夯。矿渣宜采用平板振动器或平碾,也可采用振动碾。保持坑底土的原状结构:基坑开挖时留约200mm厚的土层暂不挖去。在碎石或卵石垫层铺设前,宜先设置150300mm厚的砂垫层或铺一层土工织物。排水降水:除采用水撼法施工砂垫层外,不得在浸水条件下施工。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第二节 换填法施工参数确定:垫层分层铺填厚度、每层压实遍数等施工参数应根据垫层材料、施工机械设备及设计要求等通过现场试验确定,以求获得最佳夯压效果。为保证分层压实质量,应控制机械碾压速度。施工含水
15、量:粉质粘土和灰土垫层土料的施工含水量宜控制在最优含水量Wopt2的范围内。粉煤灰垫层的施工含水量宜控制在Wopt4的范围内。对于砂石料则可根据施工方法不同按经验控制适宜的施工含水量,当用插入式振动器时宜为饱和。对于碎石及卵石应充分浇水湿透后夯压。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第二节 换填法施工搭接:当垫层底面不在同一标高上时,基底面应挖成阶梯或斜坡,并按先深后浅的顺序进行施工,搭接处应夯压密实。粉质粘土及灰土垫层分段施工时,不得在柱基、墙角及承重窗间墙下接缝。上下两层的缝距不得小于500mm。垫层竣工验收合格后,应及时进行基础施工与基坑回
16、填。四、质量检验 质量检验是保证垫层质量的重要措施和调整施工参数的依据,在施工过程中应特别重视并做好记录。检验方法:环刀法、贯人仪、静力触探、轻型动力触探、重型动力触探或标准贯人试验检验;宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第二节 换填法检验数量:垫层的施工质量检验必须分层进行,采用环刀法检验垫层的施工质量时,取样点应位于每层厚度的2/3深度处。检验数量应根据土质条件、工程规模和检验方法确定,对大基坑每50100m2不应少于1个检验点;对基槽每1020m不应少于1个点;每个独立柱基不应少于1个点。采用贯人仪或动力触探检验垫层的施工质量时,每分层检
17、验点的间距应小于4m。竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时,每个单体工程不宜少于3点;对于大型工程则应按单体工程的数量或工程的面积确定检验点数。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第三节 预压法预压法 preloading 是对地基进行堆载或真空预压,使地基土固结的地基处理方法。预压法包括堆载预压法和真空预压法。堆载预压法是在地基上堆加大于或等于建筑物荷重的压力,使地基固结的地基处理方法。真空预压法是通过对覆盖于竖井地基表面的不透气薄膜下抽真空,而使地基固结的地基处理方法。预压法适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和粘性土地基。为了加速饱和软粘土
18、的固结,缩短加固时间,常在地基中设置竖向排水体如普通砂井、袋装砂井、塑料排水带等,在地面设置水平排水体如砂垫层。竖向排水体和水平排水体构成预压法的排水系统。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第三节 预压法一、预压法加固机理 依据饱和软土的固结理论,在建筑物建造前,给建筑场地施加与建筑物荷重相当的压力进行预压,使土层固结压密,以提高地基强度、承载力和稳定性,减小压缩性,然后卸除荷载再建造建筑物。二、预压法设计以堆载预压法为例介绍预压法设计内容:资料收集;确定预压处理范围;确定预压荷载大小、分级、加载速率和预压时间;排水井设计;计算地基土的固结度、
19、强度增长、抗滑稳定性和变形。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第三节 预压法1、资料收集通过勘察查明土层在水平和竖直方向的分布、层理变化,查明透水层的位置、地下水类型及水源补给情况等。通过土工试验确定土层的先期固结压力、压缩曲线、渗透系数、固结系数、三轴试验抗剪强度指标以及原位十字板抗剪强度等。对重要工程,应在现场选择试验区进行预压试验,在预压过程中应进行地基竖向变形、侧向位移、孔隙水压力、地下水位等项目的监测并进行原位十字板剪切试验和室内土工试验。根据预压试验获得的监测资料确定加载速率等施工控制指标、推算土的固结系数、固结度及最终竖向变形等,
20、分析地基处理效果,对原设计进行修正,指导全场的设计与施工。地基经过预压所达到的固结度和所完成的变形量要满足设计要求。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第三节 预压法2、预压范围:堆载的顶面范围应不小于建筑物基础底面积,并应适当扩大,以保证预压加固效果。3、预压荷载堆载材料一般用素土、砂石等散粒材料,油罐地基通常将油罐充水进行预压,堤坝以自重分级加载预压。堆载大小:通常可与建筑物的基底压力大小相同;对沉降有严格限制的地基,应采用超载预压法处理,超载值应根据预压时间内要求消除的变形量通过计算确定。加载速率:加载的速率应与地基土的强度增长相适应。在预
21、压荷载下,若天然地基的强度满足稳定性要求,可一次性加载,否则应分级加载。加载速率应根据地基稳定计算确定,亦可根据预压试验确定,并通过现场变形观测调整与控制。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第三节 预压法3、排水井设计确定是否设置排水井:排水井分普通砂井、袋装砂井和塑料排水带。当软土层厚度不大,如5m,或软土层含多层砂夹层,且固结速率能满足工期要求时,可不设置排水竖井。对深厚软粘土地基,应设置塑料排水带或砂井等排水竖井。排水井直径:普通砂井直径可取300500mm,袋装砂井直径可取70120mm。塑料排水带的当量换算直径可按下式计算:式中:dw
22、:塑料排水带当量换算直径,mm;b、:塑料排水带宽度和厚度,mm;宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第三节 预压法竖井间距:排水竖井的间距可根据地基土的固结特性和预定时间内所要求达到的固结度确定。设计时,竖井的间距可按井径比n选用,塑料排水带或袋装砂井可取n=1522,普通砂井取n=68。平面布置:排水竖井的平面布置可采用等边三角形或正方形排列。竖井的有效排水直径de与间距s的关系为:等边三角形排列:de=1.05 s正方形排列:de=1.13s竖井深度:排水竖井的深度应根据建筑物对地基的稳定性、变形要求和工期确定。对以地基抗滑稳定性控制的工程
23、,竖井深度至少应超过最危险滑动面2.0m;对以变形控制的建筑,竖井深度应根据预压时间内需完成的变形量确定且宜穿透受压土层。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第三节 预压法砂井材料:砂井的砂料应选用中粗砂,其粘粒含量不应大于3%。4、水平排水体预压法处理地基必须在地表铺设与排水井相连的水平排水体砂垫层,厚度不应小于500mm,砂料宜用中粗砂,粘粒含量不宜大于3%,干密度应大于1.5g/cm3,渗透系数宜大于110-2cm/s。三、预压法施工堆载预压法施工中应注意以下几个方面:砂井的灌砂量砂井的灌砂量应按井孔的体积和砂在中密状态时的干密度计算,其实
24、际灌砂量不得小于计算值的95%。灌入砂袋中的砂宜用干砂,并应灌制密实。塑料排水带的搭接塑料排水带需接长时,应采用滤膜内芯带平搭接的连接方法,搭接长度不宜小于200mm。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第三节 预压法施工套管袋装砂井施工所用套管内径宜略大于砂井直径;塑料排水带施工所用套管应保证插入地基中的带子平直、不扭曲,以保证排水效果。施工监测对堆载预压工程,在加载过程中应进行竖向变形、边桩水平位移及孔隙水压力等项目的监测,且根据监测资料控制加载速率。对竖井地基,最大竖向变形量每天不应超过15mm,对天然地基,最大竖向变形量每天不应超过l0m
25、m;边桩水平位移每天不应超过5mm,并且应根据上述观察资料综合分析、判断地基的稳定性。宁夏大学土木与水利工程学院宁夏大学土木与水利工程学院20092009年崔自治年崔自治第三节 预压法四、质量检验施工过程的质量检验主要有以下内容:塑料排水带必须在现场随机抽样送实验室进行性能指标的测试,其性能指标包括纵向通水量、抗拉强度、滤膜渗透系数和等效孔径等。塑料排水带的性能指标必须符合设计要求,破损或污染的塑料排水带不得在工程中使用。对不同来源的砂井和砂垫层砂料,必须取样进行颗粒分析和渗透性试验。对于以抗滑稳定控制的重要工程,应在预压区内选择代表性地点预留孔位,在加载不同阶段进行原位十字板剪切试验和取土进
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