第八章 基础工程ppt课件.ppt

土木工程概论,第八章 基础工程,2,8.1 地基及基础的概念,建筑物的全部荷载均由其下的地层来承担。受建筑物影响的那一部分地层称为地基；建筑物向地基传递荷载的下部结构称为基础。,建筑物,上部结构-superstructure,基 础-foundation,地 基-base,3,基 础,上部结构,地 基,建筑物三部分示意图,4,建筑物的上部结构、基础和地基三部分，功能不同，研究方法各异，但它们又是建筑物的有机组成部分，缺一不可、彼此联系、相互制约。依目前的理论水平，还很难做到这一点。尽管如此，我们在处理地基基础问题时，头脑里一定要有地基-基础-上部结构相互作用的整体概念，尽可能全面地加以考虑。,5,建筑物的地基和基础是建筑物的根本，它们一旦出现问题，建筑物的安全和正常使用必然受到影响。建筑物的事故，绝大多数都与地基和基础有关。组成地层的土或岩石是自然界的产物。建筑物建造在地层上面，所以建筑物场地的工程地质条件是决定地基基础设计和施工的先决条件。,基础一般设置在天然地基上。当碰到软弱地基土时，有时候需要进行人工处理，成为人工地基。必要时设置桩基础。有时基础设计不当，产生过大的变形沉降，尤其是不均匀沉降，使上部建筑产生裂缝、倾斜甚至倒塌实例并不少见。,Leaning Bell Towerat Pisa,Italy比萨斜塔,Unqueal/Differential settlements 不均匀沉降,地质条件：30 m of marine clay sits at a depth of 10 m below the surface of the towers foundations,南,北,承载能力：50kPa负载：500kPa,In 1998，Temporary cable,Lead of counterweight平衡重,In 1999，Soil extraction 抽土,41 tubes,quantity of soil to be removed：50m3,由于荷载的不均匀，对均匀地基也会产生不均匀沉降。但处理得当亦可以防止发生事故实例：开封开宝寺木塔。还有地震产生的地基土液化而发生裂缝、倾斜倒塌事例：,Effects of liquefaction(液化)caused by the 1964 Niigata（新泻）earthquake on apartment building,(震级)magintude of earthquake=7.6,Sandboil(沙涌)-result of liquefaction,Sand erupted upward like eruption of volcanic,2011 Christchurch earthquake,Sandboil,Result of liquefaction,2011 Christchurch earthquake,土是连续介质，不仅结构基础对上部结构有影响，地基的沉降也能带来附近基础的沉降，使该基础上部建筑出现裂缝。甚至大面积堆料附近地基施工不妥善处理也会造成已建成建筑的损害。比如：开挖地基、打桩或抽水等。还有湿陷性土、多年冻土等对基础影响很大。,20,研究土体的应力、变形、强度、渗流及稳定性的一门力学分支学科称为土力学。土力学是基础工程的理论基础。土力学所要研究的两大基本问题是土体的变形和强度。,21,地基基础设计必须满足的基本条件,建筑物的建造使地基中原有的应力状态发生变化，所以地基基础的设计必须满足：a.作用于地基的荷载不超过地基的承载能力（地基土的强度问题）；b.控制基础沉降使之不超过允许值（地基土的变形问题）。,22,在土建、水利、桥隧、道路、港口等有关工程中，以岩土体的利用、改造与整治问题为研究对象的科技领域，因其区别于结构工程的特殊性和各专业岩土问题的共同性，已发展融合成为一个自成体系的专业“岩土工程”。它的研究方法是由三种基本手段（数学模拟、物理模拟和原位观测）综合而成。所谓岩土工程，即为土力学、工程地质学、水文地质学和岩体力学的结合。,8.2 基础的重要作用,基础为传递上部结构荷载至地基上的结构。,建筑物地基可分为天然地基和人工地基，基础可分为浅基础(Shallow foundation)和深基础(Deep foundation)。深基础埋深较大，其主要作用是把所承受的荷载相对集中地传递到地基深部；而浅基础则是通过基础底面、把荷载扩散分布于浅部地层。,Shallow foundation,Deep foundation,8.3 基础类型,墙下条形基础(Strip footing）柱下单个基础(Spread footing)柱下条形基础(Combined footing)筏板基础(Mat/Raft footing)薄壳基础 桩基础,Shallowfoundation,Deep foundation,6.3.1 墙下条形基础(Strip footing),有无筋和配筋式两种,6.3.2 柱下独立基础(Spread footing),其中需要注意偏心受压情况。厂房中也有做成杯口状,6.3.3 筏板基础(Mat/Raft footing),平板式 Flat plate 柱下板加厚式 plate thickened under columns（柱帽式）梁板式 beam-and-slab 板上基座式 plate with pedestals 箱型基础 basement walls as part of mat,6.3.3 筏板基础(Mat/Raft footing),筏板基础 Mat footing,31,第1节 概述第2节 桩的分类第3节 单桩轴向荷载的传递第4节 单桩竖向承载力的确定第5节 桩基础设计,8.3.4 桩基础(Pile foundation),32,第1节 概 述,如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑物对地基承载力和变形的要求、而又不宜采取地基处理措施时，就需要考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的深基础方案。桩基础是应用最为广泛的一类深基础。,8.3.4 桩基础(Pile foundation),33,桩基础：是由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。承台把桩联结起来并承受上部结构的荷载，然后通过桩传递到地基中去。桩是垂直或微斜埋置于土中的受力杆件，它的横截面尺寸比长度小得多。其作用是将上部结构的荷载传递给土层或岩层。,桩基础,35,桩基础设计也应注意满足地基承载力和变形这两项基本要求。按行业标准建筑桩基技术规范（JGJ9494），建筑桩基设计与建筑结构设计一样，应采用以概率理论为基础的极限状态设计法，并按极限状态设计表达式计算。桩基的极限状态分为下列两类：,36,(1).承载能力极限状态 对应于桩基受荷达到最大承载能力导致整体失稳或发生不适于继续承载的变形；(2).正常使用极限状态 对应于桩基变形达到为保证建筑物正常使用所规定的限值或桩基达到耐久性要求的某项限值。,37,第2节 桩的分类,一、按桩的使用功能分类 1.竖向抗压桩 主要承受竖向下压荷载（简称竖向荷载）的桩，应进行竖向承载力计算，必要时还需计算桩基沉降，验算软弱下卧层的承载力以及负摩阻力产生的下拉荷载。,8.3.4 桩基础(Pile foundation),38,2.竖向抗拔桩 主要承受竖向上拔荷载的桩，应进行桩身强度和抗裂计算以及抗拔承载力验算。3.水平受荷桩 主要承受水平荷载的桩，应进行桩身强度和抗裂验算以及水平承载力和位移验算。,39,4.复合受荷桩 承受竖向、水平荷载均较大的桩，应按竖向抗压（或抗拔）桩及水平受荷桩的要求进行验算。,40,二、按桩承载性能分类 1.摩擦桩（Skin friction pile）当软土层很厚，桩端达不到坚硬土层或岩层上时，则桩顶的极限荷载主要靠桩身与周围土层之间的摩擦力来支承，桩尖处土层反力很小，可忽略不计。,第2节 桩的分类,41,2.端承桩(End bearing pile)桩穿过软弱土层，桩端支承在坚硬土层或岩层上时，则桩顶极限荷载主要靠桩尖处坚硬岩土层提供的反力来支承，桩侧摩擦力很小，可以忽略不计。3.摩擦端承桩(Combined pile)桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但主要由桩端阻力承受。,42,4.端承摩擦桩(Combined pile)桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但主要由桩侧阻力承受。三、按桩身材料分类 可分为木桩，混凝土桩，钢桩，组合桩等。,43,四、按设置效应分类 1.非挤土桩 包括干作业挖孔桩，泥浆护壁钻（冲）孔桩，套管护壁灌注桩等。这类在成桩过程中基本对桩相邻土不产生挤土效应的桩，称为非挤土桩。其设备噪音较挤土桩小，而废泥浆、弃土运输等可能会对周围环境造成影响。,44,2.部分挤土桩 当挤土桩无法施工时，可采用预钻小孔后打较大尺寸预制或灌注桩的施工方法，也可打入敞口桩。3.挤土桩 挤土桩除施工噪音较大外，不存在泥浆及弃土污染问题，当施工质量好，方法得当时，其单方混凝土材料所提供的承载力较非挤土桩及部分挤土桩高。,45,五、按桩径大小分类 1.小桩 桩径d250mm。由于桩径小，施工机械，施工场地及施工方法一般较为简单。小桩多用于基础加固（树根桩或锚杆静压桩）及复合桩基础。2.中等直径桩 250mmd800mm。这类桩长期以来在工业与民用建筑物中大量使用，成桩方法和工艺繁多。,46,3.大直径桩 桩径d800mm。近年来的发展较快，应用范围逐渐增大。因为桩径大且桩端还可以扩大，因此，单桩承载力较高。此类桩除大直径钢管桩外，多数为钻、冲、挖孔灌注桩。通常用于高层或重型建（构）筑物的基础，并可实现柱下单桩的结构型式。正因为如此，也决定了大直径桩施工质量的重要性。,8.4 地基处理(Ground improvement),8.4.1 概述8.4.2 换填垫层法-Removal and replacement8.4.3 排水固结法-Drainage methods8.4.4 化学加固法-Grouting and Injection8.4.5 密实法-In-situ densification8.4.6 加筋土技术-Reinforcement,8.4.1 概述,地基处理是指为提高地基承载力，改变其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。欧美国家称地基处理，亦有称地基加固。,地基处理对象,软弱地基,特殊土地基,软弱地基：淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等,冲填土,杂填土,湿陷性黄土,膨胀土,盐渍土,季节性冻土,地基处理的目的：,1.提高地基的抗剪强度，增加其稳定性;2.降低地基土的压缩性，减少地基的沉降变形;3.改善地基土的渗透特性，减少地基渗漏或加强其渗透稳定;4.改善地基土的动力特性，提高地基的抗震性能;5.改善特殊土地基的不良特性，满足工程设计要求.,地基处理方法分类,地基处理的分类方法多种多样，按时间可分为临时处理和永久处理；按处理深度分为浅层处理和深层处理；按处理土性对象分为砂性土处理和粘性土处理，饱和土处理和非饱和土处理；也可按地基处理的加固机理进行分类。因为现有的地基处理方法很多，新的地基处理方法还在不断发展，要对各种地基处理方法进行精确分类是困难的。常见的分类方法主要是按照地基处理的加固机理进行分类：,地基处理方法,换填法：换土垫层法、褥垫法,密实法：浅层密实、深层密实,排水法：堆载预压、砂井堆载预压、真空预压、井点降水预压,固化法：灌浆法、喷拌法,加筋法：土工聚合物加筋、锚杆、树根桩,一、定义换填垫层法是将基础底面下一定深度范围内不满足地基性能要求的土层（或局部岩石），全部或部分挖出，换填上符合地基性能要求的材料，然后分层夯实作为基础的持力层。换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。换填垫层法按其换填材料的功能不同，又分为垫层法和褥垫法。,8.4.2 换填垫层法-Removal and replacement,二、作用 a.提高地基承载力 b.减少沉降量 c.加速软弱土层的排水固结 d.防止冻胀 e.消除地基的湿陷性和胀缩性,垫层设计,垫层材料,工艺控制,适用范围,淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层软弱地基及不均匀地基的处理。,垫层厚度，垫层宽度,砂石、粉质粘土、灰土、粉煤灰、矿渣、工业废渣、土工合成材料,分层夯实，控制含水量,排水固结法又称预压法（Preloading），指直接在天然地基或在设置有袋状砂井、塑料排水带等竖向排水体的地基上，利用建筑物本身重量分级逐渐加载或在建筑物建造前在场地先行加载预压，使土体中孔隙水排出，提前完成土体固结沉降，逐步增加地基强度的一种软土地基加固方法。,8.4.3 排水固结法Drainage method,排水固结法由加压系统和排水系统两部分组成。加压系统通过预先对地基施加荷载，使地基中的孔隙水产生压力差，从饱和地基中自然排出，进而使土体固结；排水系统则通过改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离，使地基在预压期间尽快地完成设计要求的沉降量，并及时提高地基土强度。,排水固结法适用于处理各类淤泥质土、淤泥及冲填土等饱和粘性土地基。预压荷载是其中的关键问题，因为施加预压荷载后才能引起地基土的排水固结。,（一）砂井堆载预压法,（二）袋装砂井和塑料排水板预压法,（三）天然地基堆载预压法,（四）真空预压法和降水位预压法,三 排水固结法分类：,浆液固化法是指利用水泥浆液、粘土浆液或其它化学浆液，通过灌注压入、高压喷射或机械搅拌，使浆液与土颗粒胶结起来，以改善地基土的物理和力学性质的地基处理方法。目前浆液固化法中常用的方法除原来已有的灌浆法外，后面出现了高压喷射注浆法和水泥土搅拌法。前者利用高压射水切削地基土，通过注浆管喷出浆液，就地将土和浆液进行搅拌混合，后者通过特制的搅拌机械，在地基深部将粘士颗粒和水泥强制拌和，使粘士硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的地基土。,8.4.4 浆液加固法-Grout and Injection,1.概述 灌浆法是指利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性良好的“结石体”。灌浆法的应用始于1802年，法国工程师Charles Beriguy在Dieppe采用了灌注粘土和水硬石灰浆的方法修复了一座受冲刷的水闸。此后，灌浆法成为地基加固中的一种常用方法。,一、灌浆法,2 加固目的有以下几个方面：增加地基的不透水性，常用于防止流砂、钢板桩渗水、坝基漏水、隧道开挖时涌水以及改善地下工程的开挖条件；截断渗透水流，增加边坡、堤岸的稳定性。常用于整治塌方、滑坡、堤岸以及蓄水结构等；提高地基承载力，减少地基的沉降和不均匀沉降；提高岩土的力学强度和变形模量，固化地基和恢复工程结构的整体性，常用于地基基础的加固和纠偏处理。,3 应用主要有以下几个方面：坝基的加固及防渗 建筑物地基的加固 土坡稳定性加固 挡土墙后土体的加固 已有结构的加固：道路地基基础加固 地下结构的止水及加固：井巷工程中的加固及止水 动力基础的抗振加固 其他：预填骨料灌浆、后拉锚杆灌浆及钻孔灌注桩后灌浆。,大坝帷幕灌浆,溢洪闸帷幕灌浆,建筑物地基的加固,土坡稳定性加固,隧道加固,挡土墙后土体的加固,道路地基基础加固,二、水泥土搅拌法,1.概述 水泥土搅拌法是利用水泥或石灰等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将固化剂和地基土强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体的地基处理方法。根据施工方法的不同，水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌（以下简称湿法）和粉体喷射搅拌（以下简称干法）两种。水泥土搅拌法最早在美国研制成功，称为Mixed-in-Place-Pile(简称MIP法)。,适用于：正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土地基。应用：水泥土搅拌桩法形成的水泥土加固体，可作为竖向承载的复合地基，基坑工程围护挡墙、被动区加固、防渗帷幕，大体积水泥稳定土等。,水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌法：水泥浆搅拌法：简称湿法，利用水泥（或石灰）作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，从不断回旋的中空轴端部向周围已被搅松的土中喷出水泥浆，经叶片搅拌而形成水泥土桩，并与地基土共同作用，提高地基的承载力，改善地基变形特性的一种地基处理方法，称为深层搅拌法，简称为CDM法。,深基坑围护水泥搅拌桩机,深层搅拌桩施工现场,粉体喷射搅拌法（DJM）：简称为粉喷（干喷）法，这是在软土地基中，通过粉喷机械把加固材料（石灰或水泥）的粉料，用气体喷射到地基中并与土搅拌混合，使粉喷料与地基土发生化学作用，形成具有一定强度、水稳定性的加固体，应用于地基加固。注：当地基土的天然含水率小于30%(黄土含水率小于25%)、大于70%或地下水的pH 值小于4 时不宜采用干法。,2 水泥土搅拌法加固软土技术，具有以下独特的优点：水泥土搅拌法由于将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，因而最大限度地利用了原土；搅拌时无振动、无噪音和无污染，可在市区内和密集建筑群中进行施工；搅拌时不会使地基侧向挤出，所以对周围原有建筑物及地下沟管影响很小；水泥土搅拌法形成的水泥土加固体，可作为竖向承载的复合地基、基坑工程围护挡墙、基坑被动区加固、防渗帷幕、大体积水泥稳定土等，其设计灵活，可按不同地基土的性质及工程设计要求，合理选择固化剂及其配方；根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固形式；与钢筋混凝土桩基相比，可节约大量的钢材，并降低造价。,水泥土搅拌法可用于增加软土地基的承载能力，减少沉降量，提高边坡的稳定性，适用于以下情况：作为建筑物或构筑物的地基、厂房内具有地面荷载的地坪、高填方路堤下基层等；进行大面积地基加固、以防止码头岸壁的滑动、深基坑开挖时坍塌、坑底隆起和减少软土中地下构筑物的沉降；作为地下防渗墙以阻止地下渗透水流，对桩侧或板桩背后的软土加固以增加侧向承载能力。,（二）深层水泥搅拌法,施工方法：用回转的搅拌叶将压入软土内的水泥浆与周围软土强制拌和形成水泥加固体。搅拌机由电动机、中心管、输浆管、搅拌轴和搅拌头组成，并有灰浆搅拌机、灰浆泵等配套设备。我国生产的搅拌机现有单搅头和双搅头两种，加固深度达30m，形成的桩柱体直径60cm-80cm。施工过程,深层搅拌法施工过程,优点 与粉体喷射搅拌法相比有其独特的优点：1.加固深度加深；2.由于将固化剂和原地基软土就地搅拌，因而最大限度利用了原土；3.搅拌时不会侧向挤土，环境效应较小。,搅拌机械就位、调平,预搅下沉,预搅下沉至设计深度,边搅拌提升,三、高压喷射注浆法,高压喷射注浆法是指用高压水泥浆通过钻杆由水平方向的喷嘴喷出，形成喷射流，以此切割土体并与土拌和形成水泥土加固体的地基处理方法。高压喷射注浆法20世纪60年代后期创始于日本。我国是继日本之后研究开发较早和应用范围较广的国家。1975年首先在铁道部门进行单管法的试验和应用，1977年原冶金部建筑研究总院在宝钢工程中首次应用三重管法喷射注浆获得成功，1986年该院又开发成功高压喷射注浆的新工艺干喷法，并取得国家专利。至今，我国已有上百项工程应用了高压喷射注浆法。,高压喷射注浆法所形成的固结体形状与喷射流移动方向有关。一般分为旋转喷射(简称旋喷)、定向喷射(简称定喷)和摆动喷射(简称摆喷)三种型式。旋喷法施工时，喷嘴一边喷射一边旋转和提升，固结体呈圆柱状。主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基土的变形性质，也可组成闭合的帷幕，用于截阻地下水流和治理流砂。旋喷法施工后，在地基中形成的圆柱体，简称旋喷桩。定喷法施工时，喷嘴一边喷射一边提升，喷射的方向固定不变，固结体形如板状或壁状。摆喷法施工时，喷嘴一边喷射一边提升，喷嘴的方向呈较小的角度来回摆动，固结体形如较厚的墙板状。定喷和摆喷两种方法通常用于基坑防渗、改善地基土的水流性质及稳定边坡等工程。,1.适用性：高压喷射注浆法适用于砂类土、粘性土、湿陷性黄土、淤泥和人工填土等多种土类。对于砾石粒径过大，含腐殖质过多的土加固效果较差；对地下水流较大，对水泥有严重腐蚀的地基土也不宜采用。2.根据注浆管的类型：高压喷射注浆法又可分为单管法、双管法、三管法和多管法等四种施工方法。单管法的特点是用单层注浆管喷射，只喷射水泥浆液一种介质。由于喷射流在土中衰减快，破碎土的射程较短，成桩直径较小，一般为0.30.8m。双管法的特点是用双层注浆管喷射，喷射高压水泥浆液和压缩空气，或喷射高压水泥浆液和高压水两种介质，成桩直径1.0m 左右。,多管法的特点是用多重管喷射，喷射超高压力水射流，切削破坏四周的土体，经高压水冲击下来的土和石成为泥浆后，立即用真空泵从多重管中抽出。装在喷嘴附近的超声波传感器及时测出空间的直径和形状，最后根据工程要求选用浆液、砂浆、砾石等材料进行填充。成桩直径可达4m。,三管法的特点是用三层注浆管喷射，喷射高压水流与气流复合喷射流，喷射高压水、压缩空气及高压水泥浆液三种介质由于高压水流和气流的作用，使地基中一部分土粒随着水、气排出地面，高压水泥浆流随之填充空隙。成桩直径较大，一般有1.02.0m，但成桩强度较低。,高压喷射注浆法分类及参数表：,旋喷加固方法分类,3 高压喷射注浆法的特征,(1)适用范围较广。可用于既有建筑和新建建筑的地基加固，深基坑、地铁等工程的土层加固或防水。(2)适用土层较多。适用范围从淤泥、淤泥质土到碎石土，均有良好的加固效果。(3)施工简便灵活。设备较简单、轻便，机械化程度高，全套设备紧凑，体积小，机动性强，占地少，能在狭窄场地施工；操作容易，管理方便，速度快，效率高，用途广泛，成本低。(4)可控制加固体的形状和加固范围。(5)耐久性好，可用于永久性工程中。(6)环保效果好。用于已有建筑物地基加固而不扰动附近土体，施工噪声低，振动小。,1）高压喷射流对土体的破坏作用 破坏土体的结构强度的最主要因素是喷射动压，为了取得更大的破坏力，需要增加平均流速，也就是需要增加旋喷压力，一般要求高压脉冲泵的工作压力在20MPa以上，这样就使射流象刚体一样，冲击破坏土体，使土与浆液搅拌混合，凝固成圆柱状的固结体。喷射流在终期区域，能量衰减很大，不能直接冲击土体使土颗粒剥落，但能对有效射程的边界土产生挤压力，对四周土有压密作用，并使部分浆液进入土粒之间的空隙里，使固结体与四周土紧密相依，不产生脱离现象。,4 加固机理及其性质,2）水泥与土的固结机理 水泥与水拌合后，首先产生铝酸三钙水化物和氢氧化钙，它们可溶于水中，但溶解度不高，很快就达到饱和，这种化学反应连续不断地进行，就析出一种胶质物体。这种胶质物体有一部分混在水中悬浮，后来就包围在水泥微粒的表面，形成一层胶凝薄膜。所生成的硅酸二钙水化物几乎不溶于水，只能以无定形体的胶质包围在水泥微粒的表层，另一部分渗入水中。由水泥各种成分所生成的胶凝膜，逐渐发展起来成为胶凝体，此时表现为水泥的初凝状态，开始有胶粘的性质。此后，水泥各成分在不缺水、不干涸的情况下，继续不断地按上述水化程序发展、增强和扩大。,5 设计要点,1)加固体强度和范围 高压喷射注浆形成的加固体强度和范围，应通过现场试验确定。当无现场试验资料时，可参照相似土质条件的工程经验估计。2)桩的平面布置 竖向承载旋喷桩的平面布置可根据上部结构和基础特点确定。独立基础下的桩数一般不应少于4根。3)褥垫层设置 竖向承载旋喷桩复合地基宜在基础和桩顶之间设置褥垫层，褥垫层厚度可取200300mm，其材料可选用中砂、粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜大于30mm。,旋喷桩形成防渗帷幕。双排或三排布孔孔距应为0.866d、排距为0.75d；,当单排旋喷桩帷幕的最小厚度h由水力计算确定后，旋喷孔距s可按下式确定：,摆喷与支护桩防渗连接：,用旋喷法对细砂层进行加固，防流砂管涌：,高喷机通管,旋喷开始,1 强夯法和强夯置换法Dynamic compaction（浅层密实法）,8.4.5 密实法-In-situ densification,强夯法是法国Menard技术公司于1969年首创的一种地基加固方法，又名动力固结法或动力压实法。这种方法是反复将夯锤（质量一般为540t）提到一定高度使其自由落下（落距一般为1040m），给地基以冲击和振动能量，从而提高地基的承载力，降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时，夯击能还可提高土层的均匀强度，减小将来可能出现差异沉降。,强夯置换法是采用在夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料，用夯锤夯击形成连续的强夯置换墩。强夯置换法是20世纪80年代后期开发的方法，适用于高饱和度的粉土与软塑-流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程。强夯置换法具有加固效果显著、施工期短、施工费用低等特点。,强夯法,强夯法,强夯法,王曲电厂8000KNM强夯,2 深层挤密法-Dynamic deep compaction,深层挤密法是以振动、冲击或带套管等方法成孔，然后向孔中填入砂、石、土（或灰土、二灰、水泥土）、石灰或其它材料，再加以振实而成为直径较大桩体的方法。挤密桩属于柔性桩，而木桩、钢筋混凝土桩和钢桩属于刚性桩。,振冲法是指在振冲器和高压水的共同作用下，使松砂土层振密，或在软弱土层中成孔，然后回填碎石等粗粒料形成桩柱，并和原地基组成复合地基的处理方法。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。施工机具 振冲器是振冲法施工的主要机具.,振冲法-Vibro Compaction(Vibroflotation),振冲器-Vibro Stitcher,振冲器有两个功能，一是产生水平向振动力(4090kN)作用于周围土体；二是从端部和侧部进行射水和补给水。振动力是加固地基的主要因素，射水起协助振动力在土中使振冲器钻进成孔，并在成孔后清孔及实现护壁作用。,孔口喂料 Top-feed,加固机理 对于松散的砂土层，砂桩的加固机理有挤密作用、排水减压作用和砂土地基预振作用。对于松软粘性土地基中，主要通过桩体的置换和排水作用加速桩间土的排水固结，并形成复合地基，提高地基的承载力和稳定性，改善地基土的力学性质。对于砂土与粘性土互层的地基及冲填土，砂桩也能起到一定的挤实加固作用。,振冲桩方法,振冲桩方法,振冲桩方法,振冲桩方法,振冲桩方法,振冲桩方法,3 水泥粉煤灰碎石桩法Cement Fly-ash Grave,（1）.概述 水泥粉煤灰碎石桩法又称CFG桩法，是指由水泥、粉煤灰、石屑或砂等混合料加水拌和形成高粘结强度桩，并由桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基处理方法。水泥粉煤灰碎石桩法吸取了振冲碎石桩和水泥搅拌桩的优点。第一，施工工艺与普通振动沉管灌注桩一样，工艺简单，与振冲碎石桩相比，无场地污染，振动影响也较小。第二，所用材料仅需少量水泥，便于就地取材，基础工程不会与上部结构争“三材”，这也是比水泥搅拌桩优越之处。第三，受力特性与水泥搅拌桩类似。,CFG桩,水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。,2.加固机理 CFG桩加固软弱地基，桩和桩间土一起通过褥垫层形成CFG桩复合地基。其加固软弱地基主要有三种作用：桩体作用；挤密作用；褥垫层作用。,(1)桩体作用 CFG桩不同于碎石桩，是具有一定粘结强度的混合料。在荷载作用下CFG桩的压缩性明显比其周围软土小，因此基础传给复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集中到桩体上，出现应力集中现象，复合地基的CFG桩起到了桩体作用。(2)挤密作用 CFG桩采用振动沉管法施工，由于振动和挤压作用使桩间土得到挤密。(3)褥垫层作用 保证桩、土共同承担荷载 减少基础底面的应力集中 调整桩土荷载分担比,3.施工 1)成桩 水泥粉煤灰碎石桩的施工，应根据现场条件选用下列施工工艺：长螺旋钻孔灌注成桩，适用于地下水位以下的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土。长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩，适用于粘性土、粉土、砂土，以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地。振动沉管灌注成桩，适用于粉土、粘性土及素填土地基。,长螺旋钻孔施工,桩头清理,桩头清理,桩头清理完毕,切割桩头,切割桩头,切割后桩头,1）概述,8.4.6 加筋土技术,加筋土技术是将基础下一定范围内的软弱土层挖去，然后逐层铺设土工合成材料与砂石等组成的加筋垫层作为地基持力层，通过筋材与土体之间的摩擦作用可以改善土体抗拉、抗剪性能，提高地基承载力，减小沉降。加筋土技术的发展与加筋材料的发展密不可分，加筋材料从早期的天然植物、帆布、金属和预制钢筋混凝土发展到土工合成材料，土工合成材料的出现被誉为岩土工程的一次革命，它以优越的性能和丰富的产品型式在工程建设中得到广泛应用，在地基处理工程中也发挥了重要的作用。20世纪70年代后，土工合成材料迅猛发展，被誉为继砖石、木材、钢铁和水泥后的第五大工程建筑材料，已经广泛应用于水利、建筑、公路、铁路、海港、环境、采矿和军工等领域，其种类和应用范围还在不断发展扩大。,1958年，美国佛罗里达州将土工织物布设在海岸块石护坡下作为防冲垫层，公认为是土工合成材料用于岩土工程的开端。1963年，法国工程师维多尔根据三轴试验结果提出了加筋土的概念及加筋土的设计理论，成为加筋土发展历史上的一个重要里程碑，标志着现代加筋土技术的兴起，从而使得加筋土技术的工程应用从经验性到具有较为系统的理论指导。983年国际土力学与基础工程学会成立了土工织物协会，后更名为国际土工合成材料协会，成为土工学术界重视土工合成材料的重要标志。在我国，自1979年由云南煤矿设计院在田坝修建第一批加筋土挡土墙以来，加筋土技术逐步在我国得到广泛应用，并于1998年颁布了国家标准土工合成材料应用技术规范（GB50290-98）。现在除西藏和青海省以外，其它各省市已修建了大量的加筋土工程。,2）土工合成材料分类,目前，使用较为广泛的的筋材绝大部分为土工织物和土工格栅。(1)土工格栅 土工格栅是一种以塑料（高密度聚乙烯或聚丙烯）为原料加工形成的开口的、类似格栅状的产品，具有较大的网孔，可以在一个方向或两个方向上进行定向拉伸以提高力学性能，多用于加筋。除塑料格栅外，还有编织格栅，即用众多的纤维形成纵向和横向肋条，中间有较大的开口空间。编织格栅采用的原料是聚酯，上面涂有一些保护材料，如PVC、乳胶或沥青。此外，还有玻纤格栅，它也是一种编织格栅。,钢塑格栅,塑料格栅,尼纶格栅,现场施工,(2)土工格室 土工格室一般用长12.5m，宽75200mm、厚1.2mm的高密度聚乙烯条制成，条间沿宽度方向用超声波焊接，焊缝间距约300mm。在加筋地基现场像手风琴一样展开，展开的面积大10m5m，每块面积中含有数百个独立的格室，每格直径约200mm。在格室中充填砂砾料，振动压实后构成加筋垫层。,土工格室,高速公路使用土工格室,格室中充填砂砾料,3）土工合成材料主要功能,(1)加筋功能 加筋是土工合成材料在地基处理中的最主要功能。在土中加拉筋材料可以改变土中的应力分布状况，约束土体的侧向变形，从而提高土体结构的稳定性。用于加筋的土工合成材料要求具有较高的抗拉强度和刚度，并且与填土之间的咬合力强，对于永久性结构还要求蠕变小，耐久性好。(2)过滤和排水功能 很多土工合成材料具有良好的过滤性、透水性和导水性，因而，在土体中需要设置过滤或排水的地方都可以采用土工合成材料。,(3)隔离功能 利用土工合成材料把两种不同粒径的土、砂子、石料或把土、砂子、石料和其它结构隔离开来，以免相互混杂，造成土料污染、流失，或其它不良效果，当放置在建筑物和软弱地基之间时，发挥隔离功能的同时亦起到加筋作用。(4)防渗功能 土工合成材料如土工膜和复合土工膜，可以制成不透水的或极不透水的土工膜以及各种复合不透水的土工合成材料。这些土工合成材料可以用在各种需要防水、防气以及防有害物质的地方。(5)防护功能 土工合成材料在防护方面的应用非常广泛，如防冲、防沙、防震、保温、植生绿化、环境保护等。,过滤功能,隔离功能,加筋功能,加筋功能：桥台加筋,坝体加筋：法国某坝,三峡,防渗功能,End,