黄土地基处理ppt课件.pptx

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1、黄土地基处理,目,录,CONTENTS,处理方法,概述,Summarize,1.概述,黄土在世界上分布相当广泛，占全球陆地面积的十分之一，成东西向带状断续地分布在南北半球中纬度的森林草原、草原和荒漠草原地带。中国是世界上黄土分布最广、厚度最大的国家，其范围北起阴山山麓，东北至松辽平原和大、小兴安岭山前，西北至天山、昆仑山山麓，南达长江中、下游流域，面枳约63万平方公里。其中以黄土高原地区最为集中，占中国黄土面积的72.4，一般厚50200米(甘肃兰州九洲台黄土堆积厚度达到336米)，发育了世界上典型的黄土地貌。我国西北的黄土高原是世界规程最大的黄士高原，华北的黄土平原是世界上规模最大的黄土平原

2、。,分布,1.概述,1.2 黄土地基引发的工程地质问题（以铁路为例）：,图1-1 道路建设中的黄土地基,1.概述,1.3 黄土地基处理目的：湿陷性黄土地基处理主要取决于湿陷性黄土的特殊性质，湿陷性黄土地基的变形包括压缩和湿陷性两种。当基底压力不超过地基土的容许承载力时，地基的压缩变形很小，大都在其上部结构的容 许变形值范围以内，不会影响建筑物的安全和正常使用；湿陷变形是由于地基被水浸湿引起的一种附加变形，往往是局部和突然发生，且不均匀，对建筑物破坏性大，危害严重。因此对湿陷性黄土地区的建筑物不论地基承载力是否达到容许承载力都应对地基进行处理，前者以消除湿陷为目的，后者以提高承载力为主，同时应消

3、除黄土的湿陷性。,1.概述,1.4 黄土地基处理方法：,工艺机理,Process mechanism,2.1 黄土地基湿陷的原因与影响因素：,图2-1 黄土地基湿陷原因,图2-2 黄土地基湿陷影响因素,2.1 黄土地基处理工艺机理：,一、改善土的性质和结构，进而提高地基承载力,二、减少土的渗水性、压缩性，控制其湿陷性的发生，部分或全部消除它的湿陷性,设计措施,Design measures,3.1 设计措施种类,一、地基处理措施 常见方法有垫层、重锤夯实、强夯、土（或灰土）桩挤密和深层孔内夯扩等，可以完全或部分消除地基的湿陷性，或采用桩基础或深基础穿透湿陷性黄土层，使建筑物基础坐落在密实的非湿

4、陷性土层上，保证建筑物的安全和正常使用。二、防水措施 常见方法有场地排水、地面防水、排水沟和管道的排水、防水等，可以防止大气降水、生产和生活用水等浸入地基，是湿陷性黄土地区建筑物设计中不可缺少的措施。三、结构措施 指结构形式尽可能采用简支梁等对不均匀沉降不敏感的結构。改变结构形使刚度增加；对长度大且体形复杂的建筑物，采用沉降缝將其分为若干独立单元，从而使建筑物适应或减少不均匀沉降所造成的危害。,在桥梁工程中，对较高的墩、台和超静定结构，应采用刚性扩大基础、桩基础或沉井等型式，并将基础底面设置到非湿陷性土层中。对一般结构的大中桥梁，重要的道路人工构造物如属级非自重湿陷性地基或各级自重湿陷性黄土地

5、基也应将基础置于非湿陷性黄土层或对全部湿陷性黄土层进行处理并加强结构措施;如属级非自重湿陷性黄土也应对全部湿陷性黄土层进行处理或加强结构措施。小桥涵及其附属工程和一般道路人工构造物视地基湿陷程度，可对全部湿陷性士层进行处理，也可对地基的部分湿陷性土层进行处理或仅采取结构措施。,3.2 不同建筑物类别的处理措施：,按处理厚度可分为全部湿陷性黄土层处理和部分湿陷性黄土层处理。前者对于非自重湿陷性黄土地基，应自基底处理至非湿陷性土层顶面(或压缩层下限)，或者以土层的湿陷起始压力来控制处理厚度;对于自重湿陷性黄土地基是指全部湿陷性黄土层的厚度。后者指处理基础底面以下适当深度的土层，因为该部分土层的湿陷

6、量一般占总湿陷量的大部分。这样处理后，虽发生少部分湿陥也不致影响建筑物的安全和使用。处理厚度视建筑物类别，土的显陷等级、厚度，基底压力大小而定，一般对非自重湿陷性黄土为1-3m,自重湿陷性黄土地基为2-5m.,3.3 不同处理厚度的处理措施：,处理方法,Treatment method,4.1 地基处理措施,图4-1 垫层法,施工流程,1）垫层法,4.1 地基处理措施,图4-2 振动挤密法,施工流程,2）挤密法,4.1 地基处理措施,平整场地 标第一遍夯点位置，并测场地高程 起重机就位，夯锤置于夯点位置 测量夯前锤顶高程 将夯锤起吊到预定高度，开启脱钩装 置，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊 钩，

7、测量锤顶高程 重复上步，按设计规定的夯击次数 及控制标准，完成一个夯点的夯击 换夯点，重复上述步骤，完成第一 遍全部夯点的夯击。,施工流程,图4-3 强夯法,3）强夯法,4.1 地基处理措施,常见的主要有灌浆法、高压喷射注浆法、深层搅拌法等方法。,灌浆法：埋设灌浆嘴（盒、管）封缝密封检查配制浆液灌浆封口结束灌浆质量检查。高压喷射注浆法：钻机就位钻孔插管喷射作业冲洗移动机具。深层搅拌桩法：定桩位安装桩机制备水泥浆液预搅下沉提升喷浆搅拌重复上下搅拌清洗横（或后）移对位、调平，进入下根桩施工搅拌桩顶部与上部结构的基础或承台接触部分视情况可增加水泥浆量或增加搅拌一次。,图4-4 化学固结法,施工流程,

8、4）化学固结法,4.1 地基处理措施,预浸水法是在建筑物修建之前，对自重湿陷性黄土场地进行大面积浸水，使土体在饱和自重压力下发生自重湿陷、产生压密，以消除距地表45m深度以下全部黄土层的白重湿陷性。上部45m厚的土层作为被动层.不产生自重湿陷，但仍具有外荷湿陷性，需另作处理。预浸水法的优点是施工简便，费用低廉，处理范围广、深度大、效果好。同时能消除地下暗缝、洞穴、墓坑等不良工程隐患。因此，特别适用于自重湿陷性土层厚、自重湿陷性强的黄土场地。对于自重湿陥性土层厚度大于10m。自重湿陷量超过50m的场地，均可采用预浸水法进行处理。预浸水法的浸水影响范围较大，其影响范围与湿陷性土层的厚度和土性有关，

9、国内浸水试验资料表明，厚度大于15m的自重湿陷性黄土，浸水影响范围一般为湿陷性黄土层厚度的12.6倍。因此，浸水坑与已有建筑物之间的净距，不易小于自重湿陷性土层厚度的3倍，同时，也不宜小于50m;并应防止浸水对附近建筑物和场地边坡的稳定性所造成的不良影响。预浸水法用水量大、工期长。因此，预浸水法只能在具备充足水源.又有较长施工准备时间的条件下采用。,5）预浸水法,4.1 地基处理措施,湿陷性黄土地基采用桩基础的目的，是将一定长度的桩穿透湿陷性黄土层，支承在坚实的非湿陷性土层上，使上部的荷载通过桩传人桩端坚实土层上。桩基础的优点是即使地基受水浸湿，也能完全避免湿陷对建筑物的危害。适用于基础荷载大

10、，有可靠的持力层的地基，土层厚度不大于30m。湿陷性黄土地区的桩基础，基本上都属于端承桩。天然湿陷性黄土中的桩基础，虽然桩侧正摩阻力值较大，但是，对于自重湿陷性黄土地基，浸水后桩周土将相对下沉。不仅使桩侧正摩阻力基本消失，而且还会产生负摩阻力，于是桩所承受的荷载，包括负摩阻力在内，便完全由桩端土来承担。对于非自重湿陷性黄土地基。浸水后桩侧虽有一定正摩阻力存在，但由于土体过于饱和，摩阻力作用大为减弱，基本上以端承为主。因此，在湿陷性黄土地区的桩基础设计中单桩承载力的确定，应考虑桩側负摩阻力的影响。只要单桩承裁力满足要求，不需要验算群桩承载力。,6）桩基础,4.2 防水措施,(1)在建筑物的建设设

11、计时，设置排水通畅地区，并且在合理的范围内将建筑物的设计标高进行适当的提高，这样能够有效的保证散水的标高高于周围的地面，不会对建筑物周围的地面产生作用。如果建筑物必须要在地势低洼的地区进行建设，则应当在设计方面采取相应的措施，做好防水准备；(2)建筑物与水渠、水塘、水池等应有一定的距离，以免地基土被浸润。(3)对于浴室、游泳场等用水量特别大的建筑物，采用防水措施后，如仍不能防止漏水，应适当增加它与临近建筑物的距离。,4.2 防水措施,(4)建筑物周围必须铺筑散水（墙角护坡），以覆盖建筑物基槽，防止屋面雨水浸入地基。铺筑散水前必须非常注意回填土的质量，否则，浸水后回填土形成空洞，使散水折断，雨水

12、浸入地基，发生湿陷。(5)散水外不宜设置雨水明沟，因为一旦排水明沟漏水，对地基土浸润较严重。必须设置排水明沟时，要注意防止漏水，并做好地基土的夯实和加大纵向坡度，以保证排水畅通。(6)管道应检查管材和接口的质量。对有可能影响地基的地下管道应增设检漏管沟和检漏井以便检修，及时发现隐患，杜绝事故的发生。,4.3 结构措施,在湿陷性黄土地基上的建筑物在结构设计时应考虑当地基发生湿陷时建筑物仍能保持其整体性和稳定性，减少建筑物的不均匀下沉，并减轻建筑物的损坏程度。其结构措施主要为:选择合理的结构和基础形式，以适应不均匀下沉；加强结构的整体性和空间刚度，以减少不均匀下沉；外墙建筑部件(结构)的强度，减轻

13、湿陷的损害；预留适当净空，以适应湿陷变形。,典型案例分析,Typical case analysis,5.1南水北调中线禹州长葛段一期总干渠工程,1）工程概况 南水北调中线一期工程总干渠禹州长葛段黄土状土主要指第四系上更新统形成的次生黄土，沿渠线累计分布长度约 52.9 km，约占渠道总长度的 98.5%，除颍河等较大河流河(沟)谷外，沿线地表基本上均有分布。岩性以冲洪积成因的中、重粉质壤土(alplQ3)为主，局部区段为坡洪积成因的重粉质壤土(dlplQ3)。根据黄土状土的湿陷等级和边坡情况，要求施工单位对湿陷性土地基进行了凸块振动碾、强、重夯或挤密土桩等处理措施，局部采用黏性土换填，消除其

14、湿陷性，进而不影响渠坡的稳定性。,2）工程处理措施 根据该工程具体情况，拟采用强夯法处理填方渠段的地基。但对于从村庄附近穿过的局部渠段，为减少强夯振动对房屋及构筑物的影响，宜采用土挤密桩处理措施。禹州长葛段湿陷性黄土分布长度52.853km，需进行处理的渠38.438 km。其中，采用土挤密桩处理的有11段，累计长4.99 km，采用强夯处理的有23段，累计长11.915 km;采用重夯处理的有5段，累计长 1.913 km;采用强夯+土挤密桩处理的有11段，累计长6.695km;采用凸块振动碾处理的有 19 段，累计长12.925km。,3）方案设计 土挤密桩处理方案设计 土挤密桩初始试验参

15、数按照湿陷性黄土地区建筑规范(GB500252004)建筑地基处理技术规范(JGJ792002)，以及土层厚度、湿陷性程度等设定。桩体长度大于湿陷性土层厚度0.5m，桩体直径0.4m。挤密桩的桩位按正三角形布置，桩中心距按以下公式计算。,经计算，桩中心距为 1 3 m。挤密填孔后，土挤密桩桩间土的最小挤密系数，可按如下公式计算。,3）方案设计,土挤密桩处理方案设计,3）方案设计 强夯处理方案设计,3）方案设计 重夯处理方案设计,(1)重夯技术参数。夯锤锤重3t;夯锤落距6m或9m;锤底直径1.4 m;夯击点 顺序布置;夯击 3 遍，累计夯 12 击。(2)重夯处理范围。基础处理范围超出基础外缘

16、的宽度，每边不宜小于处理 土层厚度1/2，并不应小于 2 m。,5.2焦作市景苑小区工程,1）工程概况,该工程地上 27 层，地下 1 层，上部为剪力墙结构，采用筏板基础，基础埋深5.5m，设计要求复合地基承载力特征值 fa达到 400 k Pa。根据现场地岩土工程勘察报告，拟建工程场地平坦，无不良地质作用，其土层物理力学参数见表1。,5.2焦作市景苑小区工程,2）工程处理措施,根据场地取样试验，场地内第 2，3 层土为新近堆积的黄土状粉质黏土，为黄褐色、大孔隙结构，具有湿陷性，为级非自重湿陷性黄土场地，其最大湿陷量为196.83mm。因基础埋深较大，处理范围内第2层土在基坑开挖过程中将被全部

17、挖出，因此只考虑第3层土的湿陷性，其湿陷系数s为0.038。,采用土挤密桩与CFG桩组成的多桩型复合地基处理湿陷性黄土地基。复合地基中土挤密桩用来消除黄土的湿陷性，CFG 桩用来提高地基的承载力。其中土挤密桩较短，CFG 桩较长，在复合地基中形成 3 个不同的工作区域，即加固区、加固区、加固区(图 1)。,3）方案设计,根据 GB500252004湿陷性黄土地区建筑规范的相关规定以及施工机械的特征，土挤密桩桩径取500 mm，采用正三角形布桩方式，桩间距由试桩试验确定，即采取 3 种不同的桩间距 L(1.0 m，1.2 m，1.3 m)处理地基土后所获得的试验参数进行对比来确定，其结果见图 2

18、。,3）方案设计,由图2可知，当间距设为 1.2m时，能满足工程设计的s（湿陷系数）和c（挤密系数）的要求。因此，本工程中土挤密桩的间距设为 1.2 m。根据 JGJ792002建筑地基处理技术规范的规定及施工机械的具体情况，CFG桩桩径取500mm，l 设为1.2m，有效桩长取15m，桩端落于第5层粉质黏土上，正三角形布桩，总桩数为 194 根，桩身混合料强度为C20，褥垫层的厚度为250 mm。施工过程中，先用沉管法进行土挤密桩施工，以消除黄土的湿陷性;然后用长螺旋钻孔法在土挤密桩之间插打CFG桩，提高地基的承载力。,4）复合地基检测分析,土挤密桩检测土挤密桩检测包括:桩身质量检测、桩间土

19、挤密效果和湿陷性检测。,a.桩身质量检测。桩体夯填质量的检验按不少于 2%进行。经室内土工试 验测定其他指标，见表2。,4）复合地基检测分析,土挤密桩检测,表 2 所示的结果表明，处理后桩体土的平均d均大于1.80g/cm3，c均大于0.970，满足设计要求。b桩间土挤密效果和湿陷性检测。在地基处理范围内布置 6 个探井(部分探井位置见图 3)进行取样，做常规的土工试验，探井开挖深度5.0 m，每间隔1.0 m 取1件原状桩间土样。,土工试验结果表明:(1)土挤密桩桩间土的c最小值为0.938;挤密后d的最小值为1.78，s均小于0.015，全部消除了黄土湿陷性，满足工程规范和设计要求。（2)c与s呈负相关关系。,4）复合地基检测分析,CFG桩检测,桩的检测包括:(a)3 根单桩竖向抗压静载荷试验及3 组单桩复合地基静,(b)桩身完整性检测。,载荷试验的加载试验结果见表 4 和图 4；,4）复合地基检测分析,CFG桩检测,桩身完整性检测采用低应变测试方法进行，依据 JGJ1062003建筑基桩检测技术规范的规定本工程测试中类桩占所测桩数的 99.48%，类桩占所测桩数的 0.52%，类、类桩未发现。因此，CFG 桩完整性均为完整，满足工程设计要求。综上所述，CFG 桩的单桩、复合地基承载力和桩身质量均符合要求。,4）复合地基检测分析,CFG桩检测,敬请批评指正,