湿软地基处理(1).ppt

1,1,9-4 湿软地基处理,4.1 湿软地基的分类,一、湿软地基常见问题,包括以下五个方面：1地基强度及稳定性问题：地基的抗剪强度不足引起局部或整体剪切破坏。2压缩及不均匀沉降问题：引起开裂。3渗漏问题：大坝地基，基坑开挖降水，防洪4液化问题：地震、机器、车辆的振动以及波浪作用和爆破等动力荷载可能引起地基土，特别是饱和无粘性土的液化、失稳和震陷等危害。5.特殊土地基问题：比如黄土湿陷、膨胀土涨缩、岩溶塌陷等。,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。,4,5,6,7,地基沉降变形因其路面开裂,8,路基路面塌陷,9,岩溶塌陷引起桩基折断,10,二、湿软地基类别,湿软地基主要有：淤泥及淤泥质土地基，即软土地基，冲填土地基，人工填土地基，高压缩性土地基，湿陷性黄土地基、膨胀土地基、季节性冻土地基、岩溶地基、松砂土地基等。,湿软地基分为三类：湿土 软土 湿软土,11,三、处理思路,湿土指地基土本身强度足够，但处于潮湿或过湿状态，致使强度降低。处置思路：加强排水。,软土指地基土本身强度不够。处置思路：采取增加强度的补强措施。,湿软土指地基土本身强度不够，并且处于潮湿或过湿状态。处置思路：先排水后补强。,12,处理的目的：,1、提高强度2、减小变形3、改善渗透性4、防治液化5、减小或消除不良工程特性,13,三、处理方法,常用方法：1.换填法 2.水泥（石灰）搅拌桩法 3.挤密法：挤密碎石桩法、挤密石灰桩法 4.排水固结法：堆载预压法、真空预压法、降低地下水法等 5.强夯法 6.加筋法：土工织物法、加筋土法、土锚、土钉,14,采用较经济、简便的换土垫层法进行浅层处理，将软土部分或全部挖除，然后换填工程特性良好的材料，并予以分层压实。主要有砂垫层法。,一、换填法,（1)砂垫层法的分类：按其组成材料分为：砂垫层、碎石垫层、灰土垫层 和加筋土垫层。按垫层在地基中的主要作用又分为：换土垫层、排水垫层和加筋土垫层。,15,1提高地基承载力。2减少地基沉降量。3垫层用透水材料可加速软弱土层的排水固结。固结效果仅限于表层，对深部的影响并不显著。4.防止冻胀。5.消除膨胀土的胀缩性。,(2)垫层法的作用,16,17,(3)垫层法的适用范围,换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层处理。常用于轻型建筑、地坪、堆料场地和道路工程等地基处理。当上部荷载不大，软弱土层厚度较小时，采用换填垫层法能取得较好的效果。,18,一般砂垫层的厚度约为0.6-1.0m左右。砂垫层厚度一般不宜大于3m，太厚施工困难，也不宜小于0.5m，太薄则换土垫层的作用不显著。垫层顶面每边最好比基础底面大300mm。,(4)垫层法的施工及质量控制,材料要求：一般采用级配良好、质地坚硬的粒料，颗粒的不均匀系数不能小于5，以中粗砂为好，可掺入一定量的碎石，但要分布均匀。,19,施工要点：,（1）应注意将砂加密到要求的密实度，这是保证砂垫层质量和承载力的关键。,（2）采用分层铺砂，然后逐层振密。分层厚度视振动力的大小而定，一般为15-20cm之间。,（3）铺筑垫层前，应先行验槽，清除浮土，保持边坡稳定。,20,砂垫层质量检验：,环刀取样法,贯入测定法,21,22,二、水泥（石灰）搅拌桩法,1.定义:水泥土搅拌桩法是以水泥等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，将固化剂(浆体或粉体)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。,水泥土搅拌桩 湿法的加固深度不宜大于20m；干法的加固深度不宜大于15m。水泥土搅拌桩的桩径不应小于500mm。,23,2.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。3.分类：水泥土搅桩拌法分为深层搅拌法(简称湿法)粉体喷搅法(简称干法)。,24,深层搅拌法：,利用水泥（或石灰）作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在一定的深度范围内把地基土与水泥（或其他固化剂）强行搅拌，固化后形成具有水稳定性和足够强度的水泥土，制成桩体、块体和墙体等加固体，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。,25,深基坑围护水泥搅拌桩机,26,27,28,深层搅拌桩施工现场,29,30,1.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。2.施工过程（见下页）,31,深层搅拌法施工过程,32,3.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。,33,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。,粉体喷射搅拌法（DJM）：,34,35,粉体喷射搅拌法(粉喷桩法),1.施工方法：通过专用的施工机械，将搅拌钻头下沉到预计孔底后，用压缩空气将固化剂（生石灰或水泥粉体材料）以雾状喷入加固部位的地基土，凭借钻头和叶片旋转使粉体加固料与软土原位搅拌混合，自下而上边搅拌边喷粉，直到设计停灰标高。为保证质量，可再次将搅拌头下沉至孔底，重复搅拌。,36,a）搅拌机对准桩位；b）下钻；c）钻进结束 d）提升喷射搅拌 e）提升结束,粉喷搅拌法施工过程,37,2.优、缺点 优点：以粉体作为主要加固料，不需向地基注入水分，因此加固后地基土初期强度高，对于含水量较大的软土，加固效果更为显著；施工时不需高压设备，安全可靠，如严格遵守操作规程，可避免对周围环境产生污染、振动等不良影响。缺点：是于目前施工工艺的限制，加固深度不能过深，一般为8-15m。,38,三、CFG桩法,CFG桩，是水泥粉煤灰碎石桩的简称，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。桩体强度等级在C5C20之间，最高可达C25。.桩体刚度很大，区别于一般柔性桩和水泥土类桩，常常在桩顶与基础之间铺设一层150-300mm厚的中砂、粗砂、级配砂石或碎石，以利于桩间土发挥承载力。,39,CFG桩施工示意图,40,41,长螺旋钻机,42,43,养生成桩,44,施工放样桩顶标高,45,46,桩头扩大施工,47,48,褥垫层在水泥粉煤灰碎石桩复合地基中具有重要作用，它可起到保证桩土共同承担荷载、调整桩与土垂直及水平荷载的分担和减小基础底面的应力集中的作用。,49,加固原理,强度较高，CFG桩类似于钢筋混凝土桩，这样，在常用的几米到二十多米桩长范围内，桩侧摩阻力都能发挥，因此，无论是承载力提高幅度及处理深度都较柔性桩和半刚性桩为优。,50,CFG桩复合地基的工程特性（优点）,1.承载力提高幅度大，可调性强。天然地基承载力的提高幅度从50400。,2.沉降量和差异沉降控制效果好,3.适应范围广 适用多种地基形式；可用于处理黏性土、粉土、砂土和填土；既可用于挤密效果好土，也可用于挤密效果差的土。,51,CFG桩施工要点,（1）桩径可取350600mm；桩距一般取3-5倍桩径。,（2）长螺旋钻孔灌注成桩，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、人工填土地基；（3）泥浆护壁钻孔灌注成桩，适用于粘性土、粉土、砂土、人工填土、碎石（砾）石土及风化岩层分布的地基；（4）沉管灌注成桩，适用于粘性土、粉土、淤泥质土、人工填土及无密实厚砂层的地基。,52,泥浆护壁钻孔灌注成桩施工,53,套筒定位,54,55,56,钻孔,57,成孔后清孔,58,吊装钢筋笼,59,灌注水下混凝土,60,61,沉管灌注成桩施工,62,63,（5）沉管灌注成桩施工拔管速度应按均匀线速度控制，拔管线速度应控制在1.2-1.5m/min左右,（6）施工时，桩顶标高应高出设计桩顶标高，一般不应小于0.5m。,（7）褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法。,（8）施工中桩长允许偏差为100mm，桩径允许偏差为20mm，垂直度允许偏差为1%。,64,CFG桩质量检验,桩体强度,桩身结构完整性。,65,四、排水固结法,排水固结法：它是采用预压、降低地下水位、电渗等方法促使土层排水固结，以减少地基的沉降和不均匀沉降，提高承载力。主要用于处理软弱粘性土地基。,66,1、砂井堆载预压法,在地基中设置排水通道，使土中孔隙较快排出水。可在软粘土中设置一系列的竖向排水通道(砂井、袋装砂井或塑料排水板)，在软土顶层设置横向排水砂垫层如下图所示，借此缩短排水途程，增加排水通道，改善地基渗透性能。,67,砂井的直径和间距：,以“细而密”为佳，不过，考虑到施工的可操作性，普通砂井的直径为300-500mm。间距可按为直径的6-8倍选用。,砂井深度一般为10-20m,砂井的平面布置可采取正方形或梅花形,68,袋装砂井,69,塑料排水板预压法是将塑料排水板用插板机插入加固的软土中，然后在地面加载预压，使土中水沿塑料板的通道逸出，经砂垫层排除，从而使地基加速固结。塑料板排水与砂井比较具有如下优点：1，塑料板由工厂生产，材料质地均匀可靠，排水效果稳定；2塑料板重量轻，便于施工操作；3施工机械轻便，能在超软弱地基上施工；施工速度快，工程费用便宜。,2、塑料排水板预压法,70,多孔单一结构型塑料排水板,复合结构塑料排水板,71,塑料排水板,72,73,施工后的塑料排水板,74,真空预压法和降水位预压法,真空预压法实质上是以大气压作为预压荷重的一种预压固结法。,75,五、挤密法,挤密砂（或砂石）桩法是用振动、冲击或打入套管等方法在地基中成孔(孔径一段为300mm600mm)，然后向孔中填入含泥量不大于5%的中、粗砂、粉、细砂料应同时掺入25%35%碎石或卵石，再加以夯挤密实形成土中桩体从而加固地基的方法。,76,挤密砂（或砂石）桩法施工示意图,77,施工要点,（2）为了使挤密作用比较均匀，砂桩的可按正方形、梅花形布置或等边三角形。,（1）粒料要考虑级配，避免单一尺寸，粒径一般不大于5cm。,（3）桩距1.5-3.0m,相邻间距不大于4.0陪桩径。,（4）桩长不宜短于4m。,78,六、强夯法,强夯法亦称为动力固结法，是一种将较大的重锤(一般约为80-400kN，最重达2000kN)从6-20m高处(最高达40m)自由落下，对较厚的软土层进行强力夯实的地基处理方法。,特点：夯击能量大，因此影响深度也大。并具有工艺简单，施工速度快、费用低、适用范围广、效果好等优点。,79,1.强夯法适用性：适用于碎石类土、砂类土、杂填土、低饱和粉 土和粘 土、湿陷性黄土等地基的加固，效果较好。,2.加固机理：动力挤密、动力固结、动力置换。,3.强夯的有效加固深度一般为10-20m。,80,（5）夯点布置及间距：夯点的布置一般为正方形、等边三角形或等腰三角形，处理范围应大于基础范围。,81,82,83,84,七、加筋法,四大类，即土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料。特种土工合成材料包括土工垫、土工网、土工格栅、土工格室、土工泡沫塑料等。,85,格栅,86,87,土工合成材料用于排水过滤的典型实例,88,1.排水作用,2.反滤作用,3.隔离作用,4.加筋作用,89,5.防渗作用 土工膜和不透水的土工合成材料可以防止液体的渗漏、气体的挥发和保护环境。可用于石坝和库区的防渗；渠道、隧道和涵管周围防渗。,90,91,6.防护作用 土工合成材料对土体或水面可起防护作用；如防止河岸或海岸冲刷；防止土体的冻害,92,【1】水泥土搅拌桩法分为干法和湿法两种，其中干法是指()。A、深层搅拌法 B、粉体喷搅法 C、水位以上水泥土夯实桩法 D、喷粉后加水法【2】水泥土搅拌桩法的加固机理包括()A、水泥土硬化机理 B、复合地基加固机理 C、置换作用 D、挤密作用,复习思考题,93,【3】CFG桩是（）的简称。A、低标号素混凝土桩 B、水泥白灰碎石桩C、白灰粉煤灰碎石桩 D、水泥粉煤灰碎石桩【4】采用CFG桩地基处理后，一般设置的褥垫层厚度为（）。A、100-200mm B、150-300mmC、300-500mm D、大于500mm,94,【5】某水泥厂拟建一水泥均化库，原地基土承载力特征值为160kpa，现需将地基承载力特征提高到500kpa才能满足上部结构荷载要求，下列各种处理方法中最佳方案为（）。A、换填垫层法 B、振冲置换法 C、CFG桩法 D、钻孔灌注桩,95,【7】采用CFG桩地基处理后，设置褥垫层的作用为()。A、保证桩、土共同承担荷载 B、减少基础底面的应力集中 C、可以调整桩土荷载分担比 D、可以调整桩土水平荷载分担比,课本P67：1、2,