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第二节地基处理桩基础案例

  第二节地基处理桩基础案例_制度/规范_工作范文_实用文档。1 第一节 地基处理 2 (一)、 地基处理技术概论 一、地基处理的目的和意义 1、我国地域辽阔,分布土层多种多样,其抗剪强度、压缩性和 透水性等因土的种类不同差别很大。各种地基中不少为软弱

  1 第一节 地基处理 2 (一)、 地基处理技术概论 一、地基处理的目的和意义 1、我国地域辽阔,分布土层多种多样,其抗剪强度、压缩性和 透水性等因土的种类不同差别很大。各种地基中不少为软弱 土和不良土,如软粘土、杂填土、冲填土、红粘土、多年冻 土、岩溶洞等。 2、土木工程功能化、城市建设立体化、交通高速化及改善综合 居住环境已成为现代土木工程的特征。现代土木工程对地基 提出了更高要求。 3、地基问题处理恰当与否关系到整个工程质量、投资和进度。 地基问题: 1、地基承载力和稳定性 在建(构)筑物荷载(包括静力荷载和动力荷载)作用下,地基承 3 载力不能满足要求时,地基会产生局部或整体剪切破坏。 2、沉降、水平位移及不均匀沉降 在荷载(包括静力荷载和动力荷载)作用下,地基产生变形。当建 (构)筑物沉降、水平位移或不均匀沉降超过允许值时将会影响建(构) 筑物的正常使用,甚至可能引起破坏。建筑物沉降较大时往往不均匀沉 降也比较大。不均匀沉降对建筑物的危害较大。湿陷性黄土遇水发生剧 烈的变形、膨胀土遇水膨胀及失水收缩等也可包括在内。 3、渗流问题 地基的渗流量或水力比降超过其允许值时,会发生较大水量损失,或 因潜蚀和管涌使地基失稳。 4 建筑物地基变形允许值(部分) 变 形 特 征 地 基 土 类 别 中、低压缩性土 高压缩性土 0.002 0.003 砌体承重结构基础的局部倾斜 工业与民用建筑相邻柱基沉降差 1)框架结构 0.002L 0.003L 2)砌体墙充填的边排柱 3)当基础不均匀沉降时不产生附加应 力的结构 多层和高层建筑的整体倾斜 Hg?24 24 ? H 60 Hg?100 g?60 Hg100 体型简单的高层建筑基础沉降量 0.0007L 0.005L 0.001L 0.005L 0.004 0.003 0.0025 0.002 200mm 5 二、地基处理的对象 地基处理的主要对象是软弱地基和特殊土地基(或统称不良地基) 注意几个概念: 人们将不能满足建(构)筑物对地基要求的天然地基称为软弱地基 或不良地基。 天然地基是否属于软弱地基或不良地基是相对的。 天然地基是否需要进行地基处理取决于地基能否满足建筑物对地基的 要求(稳定、变形和渗流)。 土木工程建设中经常遇到的软弱地基(或不良地基)有: 1、软粘土 9、盐渍土 2、杂填土 3、冲填土 10、岩溶 4、湿陷性黄土 7、膨胀土 8、多年冻土 12、近年垃圾掩埋土 5、饱和粉细砂和部分粉土 6、泥炭土 11、山区地基 6 软粘土(软弱粘性土) 主要是第四纪后期形成的海相、泻湖相、三角洲相等的粘性土沉积 物或河流冲击物,也属于新近淤积物。其天然含水量大于液限,天然 孔隙比大于1。当天然孔隙比大于1.5 时称为淤泥;当天然孔隙比大于1 小于1.5 时称为淤泥质土。 主要特点为天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩系 数 高、渗透系数小。在荷载作用下,地基承载力低、沉降变形大,容 易 产生较大的不均匀沉降且沉降稳定历时比较长。 广泛分布在我国沿海及内地:如天津、连云港、上海、杭州、宁 波、 温州、福州、厦门、湛江、广州等沿海地区,昆明、武汉、南京等 内 地地区。 7 杂填土 是人类活动所形成的无规则堆积物,由大量建筑垃圾、工业废料或 生活垃圾组成,其成分复杂,性质也不相同且无规律。在大多数情况 下,杂填土是比较松散和不均匀的,在同一场地的不同位置,地基承 载力和压缩性也可能有较大的差异。 冲填土 是由水力冲填泥沙形成的。冲填土的性质与所冲填的泥沙的来源及 淤填说的水力条件有密切关系。含粘土颗粒较多的冲填土往往是欠固 结的,其强度和压缩性指标都比同类天然沉积土差。粉细砂为主的冲 填土其性质基本上和粉细砂相同。 8 湿陷性黄土 是指在覆盖土层的自重应力或自重应力和建筑物附加应力综合作用 下,受水浸湿后土的结构迅速破坏,并发生显著的附加下沉,其强度 也随着迅速降低的黄土。 由于黄土湿陷而引起建筑物不均匀沉降是造成黄土地区事故的主要 原因。 由于大面积地下水位上升等原因,部分湿陷性黄土饱和度达到80% 以上,黄土湿陷性消退,转变为低承载力(小于100KPa)和高压缩性 饱和黄土。饱和黄土既不同于软粘土也不属湿陷性黄土,它兼具二者 特性,这类地基的处理问题逐渐增多。 黄土在我国特别发育,地层多、厚度大,广泛分布在甘肃、陕西山 西大部分地区,以及河南、河北、山东、宁夏、辽宁、新疆等部分地 区。 9 饱和粉细砂及部分粉土 在静载作用下具有较高的强度,但在机器振动、车辆荷载、波浪或 地震力的反复作用下可能产生液化或大量震陷变形,地基会因液化而 失去承载力。 泥炭土 在潮湿和缺氧环境中未经充分分解的植物遗体堆积而成的一种有机 质土,有机质含量大于60%,其含水量极高,压缩性很大且不均匀, 一般不宜作天然地基,需进行处理。 多年冻土 指温度连续3年或3年以上保持在摄氏零度或零度以下,并含有冰的 土层,多年冻土的强度和变形有许多特殊性,如冻土中有冰和未冻水, 在长期荷载作用下有强烈的流变性。 10 膨胀土 是指粘粒成分主要由亲水性粘土矿物组成的粘性土,在环境的温度 和湿度变化时可产生强烈的膨胀变形。 膨胀土在我国分布范围很广,如广西、云南、湖北、河南、安徽、 四川、河北、山东、陕西、江苏、内蒙古、贵州和广东等地均有不同 范围的分布 盐渍土 将易溶盐含量超过0.3%的土称为盐渍土。 1)遇水溶解后,物理力学性质均发生变化,强度降低; 2)地基浸水后因盐溶解而产生地基溶陷。 3)某些盐渍盐(如含Na2SO4)温度和湿度变化时会发生体积膨胀。 我国盐渍盐主要分布在西北干旱地区的新疆、青海、甘肃、宁夏、 内蒙古等地势低平的盆地和平原中, 11 岩溶 是石灰岩、白云岩、泥灰岩、大理岩、岩盐、石膏等可溶性岩层受 水的化学和机械作用而形成的溶洞、溶沟、裂隙以及由于溶洞的顶板 塌落使地表产生陷穴、洼地等现象和作用的总称。 土洞是岩溶地区上覆土层被地下水冲蚀或被地下水潜蚀所形成的洞 穴。 土洞和岩溶对结构物影响很大,可能造成地面变形、地基塌陷,发 生水的渗漏和涌水现象。 山区地基 地质条件比较复杂,主要表现为地基的不均匀和场地的稳定性两个 方面。岩面起伏、滑坡、崩塌和泥石流等。 12 三、地基处理方法分类及其适用范围 地基处理方法 按原理分 置 换 排 水 固 结 灌 入 固 化 物 振 密 挤 密 加 筋 冷 热 处 理 托 纠 换 斜 13 挤淤置换法 换土垫层法 褥垫法 EPS 超轻质料填土法 置换法 振冲置换法 石灰桩法 砂石桩置换法 强夯置换法 置换法分类 14 加载预压法 真空预压 与堆载联合 超载预压法 排水固结 电渗法 降低地下水位法 真空预压法 排水固结法分类 15 深层搅拌法 压密注浆法 高压喷射注浆法 灌入固化物 电动化学注浆法 劈裂注浆法 渗入性注浆法 灌入固化物法分类 16 表层原位压实法 孔内夯扩桩法 强夯法 爆破挤密法 振密、挤密 振冲密实法 夯实水泥土桩法 土桩灰土桩法 挤密砂石桩法 振密挤密分类 17 加筋土法 锚固法 钢筋混凝土 桩复合地基 加 筋 低强度混凝土 桩复合地基法 树根桩法 加筋分类 18 冷热处理 冻结法 烧结法 冷热处理分类 19 基础加宽托换法 墩式托换法 综合托换法 托 换 地基加固托换法 桩式托换法 托换分类 20 加载迫降法 掏土迫降法 综合纠倾法 纠 倾 顶升纠倾法 黄土浸水迫降法 纠倾分类 21 四、地基处理方法选择的原则及地基处理规划程序 原则: 1、安全适用 2、确保质量 3、经济合理 4、技术先进 5、环保意识 因地制宜 22 五、地基处理技术发展展望 1、历史追溯到我国的古代先民 1)西安半坡村新石器时代遗址 2)洛阳王湾仰韶文化时期遗址 3)浙江余姚河母度文化遗址 夯实的红烧土和陶片 基础挖槽回填卵石 基础为木桩 2、人工地基的使用在我国建筑史中由来以久 1)人工地基---秦代在修筑驰道时采用“稳以金堆”的路基压密方法 2)灰土垫层的应用---南方的房基 3、改革开放以来地基处理技术的飞速发展 23 高压喷射注浆 振冲法 强夯法 引进地基处理技术 深层搅拌法 土工合成材料 强夯置换法 EPS超轻质填料法 排水固结法 土桩、灰土桩法 发展提高的地基处理技术 砂石桩法 24 真空预压法 锚杆静压桩法 新的地基处理技术 孔内夯扩碎石桩法 低强度桩复合地基法 刚性桩复合地基法 4、 地基处理技术的最新发展 1) 地基处理施工机械 强夯机系列化 深层搅拌机(4轴) 塑料排水带插带机 深层搅拌和喷射注浆混合工法 高喷设备 水平旋喷设备 振冲器(135KW,振密砂层26m) 干法振动成孔器等 25 2) 地基处理材料 轻质土工合成材料EPS作为回填材料在高速公路应用 三维植被网 塑料排水带 超细水泥、粉煤灰水泥浆、硅粉水泥浆 粉煤灰垫层、粉煤灰石灰二灰桩复合地基、钢渣桩复合地基、 3) 地基处理设计理论 复合地基理论 强夯加固机理、加固深度 砂井法非理想井计算理论 线) 地基处理工艺 高压喷射注浆工艺改进用于第四纪覆盖层的防渗 真空预压法工艺改进 石灰桩工艺改进 边夯边填碎石的强夯工艺改进 沉管法施工CFG桩工艺 5) 地基处理技术的综合应用 真空预压与高压喷射注浆法结合使真空预压应用于水平渗透性较大土 层 真空预压法与堆载预压相结合 土工织物与砂井法结合提高地基稳定性 锚杆静压与掏土法结合、锚杆静压与顶升法结合使纠倾提高到新水平 碎石桩加CFG桩复合地基 27 (二) 复合地基理论 1、复合地基概念 复合地基指天然地基在处理过程中部分土体得到增强,或被置换, 或在天然地基中设置加筋材料,加固区是由基体(天然地基土体) 和增强体两部分组成的人工地基。 2、复合地基分类 散体材料桩复合地基 竖向增强体复合地基 复合地基 柔性桩复合地基 刚性桩复合地基 水平向增强体复合地基 28 3、复合地基的常用型式 竖向设置 根据增强体设置方向: 水平设置 斜向设置 竖向设置 土工材料:土工格栅、土工布 根据增强体材料: 砂石桩、水泥土桩、土桩与灰土桩 低强度混凝土桩、钢筋混凝土桩 刚性基础下的复合地基 根据基础刚度: 水平设置 长短设置 柔性基础下的复合地基 设褥垫层的复合地基 根据是否设置褥垫层: 不设褥垫层的复合地基 斜向设置 29 4、复合地基的特点 加固区是由基体和增强体两部分组成,是非均质和各向异性的 在荷载作用下,基体和增强体共同承担荷载的作用 桩基 复合地基 复合地基和桩基的受力特性对比 30 5、复合地基在地基基础工程中的地位 ? 复合地基、浅基础、桩基础已成为工程建设中常用的三种地基基础形 式 ? 复合地基在地基处理中占重要地位 软 弱 土 层 岩石 浅基础 端承桩 摩擦桩 软 弱 土 层 软 弱 土 层 复合地基(不设垫层) 软 弱 土 层 复合地基(设垫层) 浅基础 复合地基 桩基础 31 6、复合地基的作用机理和破坏形式 作用机理: 1)桩体作用 2)垫层作用 3)加速固结作用 4)挤密作用 5)加筋作用 破坏形式: 刺入破坏 鼓胀破坏 整体剪切破坏 滑动破坏 32 一、概述 1、原理 地基处理技术 ——(1)换土垫层法 将基础底面以下一定范围的软弱土层挖去,然后回填强度较高、压 缩性较低并且没有侵蚀性的材料(如中粗砂、碎石或卵石、灰土、素 土、石屑、矿渣等),再分层夯实,作为地基的持力层。 2、作用机理 1)提高地基承载力 2)应力扩散作用,减少垫层下天然地基所承受的压力,减少沉降 3)排水作用,缩短沉降稳定时间 4)在寒冷地区可防止地基土的冻胀 5)膨胀土地基垫层可消除其胀缩作用 3、应用 1)解决荷载较大的中小型建筑物地基问题比较有效。 33 2)地层:淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土及暗沟暗塘 等浅层处理。 3)处理深度一般控制在3m以内,但不小于0.5m。特殊情况如湿陷性黄 土或土质较好场地可控制在5m以内。 4)大面积填土慎重采用。 换填法的适用范围 垫 层 种 类 砂、砂石、碎石 垫层 素土垫层 灰土垫层 粉煤灰垫层 干渣垫层 适 用 范 围 一般饱和、非饱和的软土和水下黄土处理;不宜用于湿陷性黄土处理和 大面积堆载、密集基础及动力基础下的软土地基;砂垫层不宜用于地下 水流速快和流量大地区的地基处理 中小型工程及大面积回填和湿陷性黄土的地基处理 中小型工程,尤其是湿陷性黄土的地基处理 厂房、机场、港口陆域和堆场的地基处理 小型建筑工程,尤其是适用于地坪、堆场等工程的大面积地基处理和 场地平整。对受酸性或碱性废水影响的地基不得采用干渣垫层 二、换填法的设计计算 确定垫层的厚度 换填法地基处理设计的主要内容 确定垫层的宽度 确定垫层的承载力 34 1、垫层的厚度 根据垫层底部较软弱土层的承载力来确定,当上部荷载通过垫层按 一定的扩散角传到下卧层顶面所受的总压力不应超过其承载力。 Pzk ? Pczk ? f za Pzk -----垫层底面处的附加应力标准值 Pczk ----垫层底面处的自重压力标准值 f za ----垫层底面处经深度修正后土层的地基承载力特征值 垫层的厚度一般不超过3.0m,但不小于0.5m。 35 垫层底面处的附加压力PZ可按下式计算: 条形基础: b?Pk ? Pck ? Pzk ? b ? 2 Ztg? P k ----基础底面的压力 PCk----基础底面处土的自重压力 ? ----垫层的压力扩散角 b ----基础的宽度 l ----基础的长度 bl?Pk ? Pck ? 矩形基础:Pzk ? ?b ? 2Ztg? ??l ? 2Ztg? ? 垫层 PCZ PZ b’ Z ? b D 回填土 压力扩散角 Z 垫层材料 中砂、粗砂、砾砂 圆砾、角砾、卵石 0.25 20 30 粘性土和粉土 36 b 大于0.50 8 ? I P ? 14 6 23 灰土 30 注、当 0.25 ? Z ? 0.50 时,可内插求得,当 Z ? 0.25 时,除灰土取300外其余取00 b b 2、垫层的宽度: 垫层的宽度应满足基础底面应力扩散的要求 b ? b ? 2 Ztg? 当 Z b ? 0.25 时,仍按 Z b ? 0.25 取值 1)每边超出基础不小于300mm或从垫层地面向上按经验基坑放坡 2)整片垫层宽度根据施工要求适当加宽 3)当基础荷载较大或对沉降要求较高或垫层侧边土的承载力较差时,垫层宽度 适当加宽 4)当筏基或箱基时,若垫层厚度小于0.25倍的基宽,垫层宽度计算仍应考虑压 力扩散角的要求 3、垫层承载力的确定 施工方法 垫层材料类别 卵石、碎石 压实系数 37 ?C 承载力特征值 f ak (KPa) 200---300 200---250 碾 压 或 振 密 砂夹石 土夹石 中砂、粗砂、砾砂 粘性土和粉土(Ip=8--14) 0.94---0.97 150---200 150---200 130---180 灰土 重锤夯实 土或灰土 0.93---0.95 0.93---0.95 200---250 150---200 压实系数: ?d ?s ? ? d max 土的控制干密度 土的最大干密度 4、地基变形计算 换填法处理后的建筑物地基沉降量: 38 s ——建筑物地基沉降量 cm s1 ——垫层自身变形量 cm s2 ——垫层下各压缩土层变形量之和 cm 垫层自身变形量 s1 可按下式进行计算: ? p ?? ? p ? s1 ? ? hs ? / Es 2 ? ? s ? s1 ? s2 p ——建筑物基础底面压力 kPa hs ——垫层厚度 cm Es ——垫层压缩模量 ,宜通过静载试验确定,也可选15--25MPa ? ——压力扩散系数 39 压力扩散系数可按下式计算: 条形基础: 矩形基础: ?? b b ? 2hs tg? bl ?? ?b ? 2hstg? ??l ? 2hstg? ? ? i ? ? i ?1 Esi1? 2 下卧层的变形量 s2 可按下式计算: s2 ? ?p z b ? i ?1 n ? ——计算经验系数 Pz ——垫层底面的附加压力,KPa Esi1? 2 ——第I层土在压力100--200kPa的压缩模量 kPa ? i .? i ?1——计算点第I层和第I-1层底面的沉降系数,规范查表 40 三、工程设计及施工要求 1、工程设计要点 1)处理软土或杂填土 A、换填法处理的主要目的是置换基底下可能剪切破坏的软弱土层或杂填土层。 B、基底下为软弱土层时,垫层的厚度主要取决于剪切破坏区域的大小和工程 对消除剪切区深度的要求 C、基底下为杂填土时,垫层厚度取决于杂填土的埋深 D、换填后垫层下存在软弱下卧层时,应验算其承载力和变形 E、垫层宽度必须满足基底压力扩散的要求,并避免垫层材料侧向挤出 2)处理湿陷性黄土 A、换填法处理的主要目的是消除或部分消除黄土的湿陷量。 B、垫层的厚度主要取决于工程对消除湿陷量的要求。全部消除湿陷量时,对 于非自重湿陷性黄土应满足垫层底部总压力不大于下卧层黄土沉陷量起始压 力;对于自重湿陷性黄土则必须全部挖除,换填法仅适用于厚度不大的自重 湿陷性黄土地基。 41 C、如果消除部分湿陷量,应根据建筑物的重要性、基础形式、基底压力、黄土 湿陷类型等综合确定。对于非自重湿陷性黄土,当垫层厚度等于基础宽度时可 消除湿陷量的80%以上;当垫层厚度等于1.5倍基础宽度时可基本消除。 D、垫层宽度取决于工程要求。当垫层超出基础边缘的距离至少为垫层厚度且不 小于1.5m时,可消除建筑物范围内部分黄土层的湿陷性。 3)处理膨胀土 A、换填法处理的主要目的是消除或减少膨胀土的膨胀性能。适用于薄的膨胀土 层或主要膨胀土层不厚的地基。 B、换填厚度应使地基的剩余膨胀变形量控制在容许值范围内,对于砂垫层条件为: ---垫层厚度为1-1.2倍基础宽度;垫层宽度为1.8--2.2倍基础宽度 ---垫层密度不小于为1.65t/m3 ---基底压力为100--200kPa ---基槽两边回填区的附加压力不大于为0.25P(P为基底压力) ---当膨胀压力大于为250kPa时,垫层材料应选用中、细砂;当膨胀压 力较小时,应选用粗砂。 2、施工要求 1)垫层材料 砂(砂石)垫层: 42 级配良好的中粗砂、圆砾、卵石或碎石,含泥量小于3%,最大粒径不大于50mm。 素土垫层: 有机质含量小于5%,亦不含冻土或膨胀土,碎石最大粒径不宜大于50mm 。 灰土垫层: 石灰与土的体积配合比一般为2:8或3:7,土料宜用粘性土和塑性指数大于4的粉土 粉煤灰垫层: 最优含水量和压实系数由实验确定。 干渣垫层: 松散密度不小于1.1t/m3;泥土与有机杂质含量小于5%;稳定性合格。 43 2)含水量要求 为保证最佳的夯压效果,以垫层材料的最优含水量 ? op 为施工控制含水量 ? op 可按国家标准《土工试验方法标准》中轻型击实试验求得。 B、对于素土和灰土现场可控制在最优含水量 ? op ? 2% 的范围内;当使用振 动碾压时可适当放宽下限值即 ? op ? 6% ? ?? op ? 2% 。 A、 C、对于素土和灰土缺乏资料时可取0.6倍的液限值或按经验采用塑限 ? 作为施工控制含水量 。 p ? 2% D、对于砂石,当采用平板振动器时含水量 取15%--20%,使用平碾或蛙式夯时 含水量取8%---12%,当使用插入式振动器时,砂石料宜为饱和。 E、对于粉煤灰,含水量 应控制在最优含水量 ? p ? 4% 。 3)分层厚度 垫层的分层铺填厚度及每层压实遍数应根据垫层材料、施工机具及设计要求等 通过现场试验确定。 44 4)质量控制要求 A、砂石垫层:中砂,最小干密度 ? d ? 1.6t / m 3 ;粗砂,最小干密度 ? d ? 1.7t / m 3 B、对于素土和灰土,当垫层厚度不大于3m时,压实系数 大于3m时, ? ? ? 0.93 。 当垫层厚度 ? 0.95 。 。 ? ? 0.90 C、对于粉煤灰,压实系数 地基处理技术 ——(2)预压法 一、概述 1、概念 45 预压法(又称排水固结法)是对天然地基,或先在地基中设置砂井等竖向排水体 然后利用建筑物进行分级逐渐加载;或在建筑物建造前在场地先进行加载预压,使 土体中的孔隙水排出,逐渐固结,地基发生沉降同时强度逐步提高的方法。 2、分类 预压法分砂井堆载预压法、真空预压法和降水预压法。 3、应用 主要解决软粘土地基的沉降和稳定问题。在我国沿海地区和内陆湖泊和河流 谷地(分布大量软粘土如沼泽土、淤泥、淤泥质土、冲填土)广泛应用。 4、组成: 排水系统和加压系统 ? 二、真空预压法加固软土地基技术 ?? 1.主要技术内容 ? 真空预压法是在需要加固的软黏土地基内设置砂井或塑 料排水板,然后在地面铺设砂垫层,其上覆盖不透气的 密封膜使软土与大气隔绝,然后通过埋设于砂垫层中的 滤水管,用真空装置进行抽气,将膜内空气排出,因而 在膜内外产生一个气压差,这部分气压差即变成作用于 地基上的荷载。地基随着等向应力的增加而固结。抽真 空前,土中的有效应力等于土的自重应力,抽真空后,土 体完成固结时,真空压力完全转化为有效应力 。 ? 2.技术指标 ?? (1)密封膜内的线KPa 以上。 ? (2)砂井或塑料排水板深度范围内土层的平均固结度一般 应大于85%。 ? (3)滤水管的周围应填盖100~200mm 厚的砂层或其他水 平透水材料。 ? (4)所需抽真空设备的数量,以一套设备可抽线)当地基承载力要求更高时可联合堆载、强夯等综合加 固。 ? (6)预压后建筑物使用荷载作用下可能发生的沉降应满足 设计要求。 ? 3.适用范围 ?? 适用于软弱黏土地基的加固。在我国广泛存在着海相、湖 相及河相沉积的软弱黏土层。这种土的特点是含水量大、 压缩性高、强度低、透水性差。该类地基在建筑物荷载作 用下会产生相当大的变形或变形差。对于该类地基,尤其 需大面积处理时,譬如在该类地基上建造码头、机场等, 真空预压法是处理这类软弱黏土地基的较有效方法之一。 地基处理技术 ——(3)强 夯 法 49 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 夯实法 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 50 强夯法施工 是一种较常采用的地基处理方 法,它是用起重机械将大吨位夯锤 (一般不小于8t)起吊到高处(一般 不小于6m)后,自由落下,对土体 进行强力夯实。 强夯可提高地基土的强度,降低 土的压缩性,改善土的抗液化条件。 强夯适用于粘性土、湿陷性黄土 及人工填土地基的加固。但强夯 产生的振动对已建成或在建的建 筑物有影响时,不得采用。 强夯施工中 51 吊 起 夯 锤 起 重 机 配 三 角 架 起 吊 夯 锤 下 落 瞬 间 夯坑 自 动 脱 钩 装 置 起 重 起机 吊配 龙 门 架 52 夯锤一般重10~25t,大吨位锤通常采用钢 板外壳内灌砼,也可用局部钢板浇筑砼组合 锤。锤底面积宜按土的性质确定,锤底静压 力值可取25~40KPa。夯锤中宜设置若干上 下贯通的气孔,可减小夯锤起吊时的吸力 (夯锤吸力可达3倍锤重)。 夯锤上气孔 圆锥形夯锤底 面积小,会形 成很深的夯坑 圆柱形夯锤高宽 比过大,容易偏 锤,要慎用 长圆柱夯锤 短圆柱夯锤 圆锥形夯锤 地基处理技术 ——(4)振 冲 法 一、概述 53 1、原理 振冲法是振动水冲法的简称,在高压水利用振冲器振 动边振边冲使砂土地基变密,或在粘性土地基中成孔,在 孔中填入碎石制成桩体形成复合地基提高地基的抗剪强度 和减小压缩变形。 2、分类 振冲法分振冲置换法和振冲密实法两类 3、应用 振冲置换法适用于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的 粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基,按复合地 基设计。 振冲密实法主要应用于砂土和粉土地基。 54 二、设计计算 1、振冲置换法 1)处理范围和桩位布置 处理范围应根据建筑物的重要性和场地条件确定,通常都大于基底面积。 对一般地基在基础外边缘宜扩大1--2排桩;对可液化地基,在基础边缘应扩大 2--4排桩。 桩位布置,对大面积满堂处理,宜用等边三角形布置;对独立或条形基础, 宜用正方形、矩形或等腰三角形布置。 2)桩的直径和间距 桩的直径为60—110cm;间距为1.5—2.5m 3)桩的长度 桩的长度应按建筑物对地基的要求确定,一般尽可能打入坚实土层,如软土 层太厚,桩长最深不超过15m,但一般为8 m,太深对提高承载力效果不大, 对减少沉降有利。 对液化地基,处理深度应符合抗震处理要求,并满足下式条件: 55 N cr ? N 0 ?0.9 ? 0.1? ?d s ? d w ?? N cr N0 ds dw —液化判别标准贯入锤击数临界值 3 ?c —液化判别标准贯入锤击数基准值,设计烈度7、8、9时,分别为6、10、16 —标准贯入点深度 —地下水埋深,宜按建筑物使用年限平均最高水位,也可采用近期内年最高水位 —粘粒含量百分率,当小于3或为砂土时均采用3 ?c 4)复合地基的承载力 复合地基的承载力标准值应按现场试验确定,也可按下式确定: f sp,k ? m ? f p ,k ? ?1 ? m ? f s ,k f sp,k f p ,k f s ,k m —复合地基承载力标准值,kPa —桩体单位截面积承载力标准值,kPa —桩间土的承载力标准值,kPa —面积置换率 56 面积置换率m可按下式确定: d2 m? 2 de 等边三角形布置: 矩形布置: 正方形布置: d de d e ? 1.05s d e ? 1.13s —桩的直径,m —等效影响圆的直径,m d e ? 1.05 s x ? s y 小型工程的粘性土地基,如无现场荷载试验,可按下式确定: f sp,k ? ?1 ? m?n ? 1?? f s ,k f sp,k ? ?1 ? m?n ? 1???3S v ? n —桩土应力比,无实测资料时取2--4 S v —桩间土的十字板抗剪强度 57 5)复合地基的变形计算 采用复合模量法计算: ?Pi S ? S1 ? S 2 ? ? Hi ? i ?1 E sp n j ? n ?1 ? m ?Pj Ej Hj Esp ? ?1 ? m?n ? 1??Es 2、振冲密实法 1)处理范围应大于基底面积,每边放宽不小于5m 2)桩的直径为60—110cm;间距为1.8—2.5m 3)宜用等边三角形或正方形布置 4)其余同振冲置换法 58 地基处理技术 ——(5)土桩和灰土桩 土桩、灰土桩的原理 土桩和灰土桩又称土挤密法和灰土挤密法,利用 成孔过程中的横向挤压作用,使桩孔内的土被挤向周 围,使得桩间土得以挤密,然后在桩孔中分层填入灰 土或素土,并分层夯实的桩体,称为灰土挤密桩;用 素土分层夯实的桩体,称为土挤密桩。二者分别与挤 密的桩间土组成复合地基,共同承受基础的上部荷载。 59 施工完的灰土桩 灰土桩施工现场 60 土桩、灰土桩的应用 土桩和灰土桩适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、 素填土、杂填土等地基,不论是消除湿陷性还是提高承 载力都有效。当含水量大于24%、饱和度超过65%在 成孔及拔管过程中,桩孔及其周围容易缩颈和隆起,挤 密效果差 处理深度5--15m,在我国西北和华北地区广泛应用。 饱和度小于60%的湿陷性黄土,其承载力较高,湿陷性 较强,处理地基以消除湿陷性为主;杂填土以降低压缩 性提高承载力为主。 二者在消除湿陷性和减少渗透性效果基本相同;但土桩 地基的承载力和水稳定性不如灰土桩 61 土桩、灰土桩的设计 ? ? ? ? ? ? 处理面积 处理深度 桩的布置 褥垫层 地基承载力特征值 地基变形计算 62 处理面积 处理面积应大于基础或建筑物底层平面的面积, 并应符合下列规定: 1)当采用局部处理时,超出基础底面的宽度:对非自 重湿陷性黄土、素填土和杂填土和杂填土等地基,每边 不应小于基底宽度的0.25倍,并不应小于0.5m;对自重 湿陷性黄土地基,每边不应小于基底宽度的0.75倍,并 不应小于1.0m 2)当采用整片处理时,超出建筑物基础底面外缘的宽 度,每边不应小于处理土层厚度的0.5倍,并不应小于 2.0m 63 处理深度 处理深度应根据建筑物场地的土质情况、 工程要求和成孔及夯实设备等因素综合确 定。对湿陷性黄土地基,应符合国家标准 《湿陷性黄土地区建筑规范》规定 64 桩的布置 ? 桩径:300--600mm ,根据成孔设备确定 ? 布置形式:等边三角形或正方形 ? 桩距和桩排: 桩距应保证桩间土的平均密实度不低于设计要求标 准,一般取桩孔直径的2--2.5倍,也可按下式确定: B s ? 0.95d ? c ? ? d max ?c ? ? d max ? ? d _ _ _ A C 桩距、排距确定 h 65 桩的布置 ? ? d ——地基处理前土的平均干密度(t/m3) ? ? d 1 c ? ? d max _ d max ——桩间土的最大干密度(t/m3) ?c ——桩间土经成孔挤密后的平均挤密系数,对重要工 _ d _ s ——桩孔之间的中心距(m) ——桩孔直径(m) _ ? d 1——在成孔挤密深度内,桩间土的平均干密度(t/m3) 平均试样数不应少于6组 _ 程不宜小于0.93,一般工程不应小于0.90 66 桩数 桩孔数量可用下式估算: A n? Ae Ae ? 等边三角形布置: d e ? 1.05s d e ? 1.13s 正方形布置: 2 e ? ?d 4 填料和压实系数: A ——拟处理的地基面积 Ae ——一根桩所承担的处理面积 d e ——一根桩所承担的处理面积的等效 圆直径 _ 素土、灰土回填夯实时: ? c ? 0.96 灰土体积比宜为2:8或3:7 67 褥垫层 ? ? ? ? ? 桩顶以上应设置300—500mm厚的2 : 8垫层 压实系数不应小于 ? c ? 0.95 褥垫层可使桩顶和桩间土找平 褥垫层有利于改善应力扩散、调整桩土应力比 褥垫层可减小桩身应力集中 68 地基承载力特征值 桩、灰土桩复合地基地基承载力特征值,应通 过现场单桩或多桩复合地基荷载试验确定。初步 设计无试验资料时可按当地经验确定,但对灰土 桩复合地基承载力特征值不宜大于处理前的2倍; 对土桩复合地基的承载力特征值不宜大于处理前 的1.4倍,并不大于180kPa 69 地基变形计算 ? 执行《建筑地基基础设计规范》的有关规定 ? 变形包括桩和桩间土及其下卧层未处理土层的 变形 ? 复合土层的变形可不计算 ? 下卧层未处理土层的变形必须计算 70 施工问题 ? 成孔方法:沉管(振动、锤击)或冲击 ? 桩顶设计标高以上预留覆盖土层厚度: – 沉管施工:0.5-0.7m – 冲击施工:1.2-1.5m ? 成孔时,地基土宜接近最优(或塑限)含水量; 当土的含水量低于12%时,宜在拟处理范围内 的土层进行增湿 地基处理技术 ——(6)砂 石 桩 一、概述 1、定义 71 砂石桩是碎石桩、砂桩和砂石桩的总称,是指用振动、冲击或水 冲等方式在软弱地基中成孔后,再将碎石或砂挤压入土中,形成大直 径的由砂石所构成的密实桩体。 2、砂石桩的历史 砂桩起源于19世纪30年代的欧洲,早期主要应用于挤密砂土地基。 在20世纪50年代后期,日本采用振动式和冲击式的施工方法,从而提 高砂桩的处理深度、施工质量和施工效率。 3、砂桩的应用 砂石桩主要应用于松散砂土、粉土、粘性土、素填土及杂填土地基。 砂石桩虽然在软粘土中也有采用砂桩获得成功的工程实例,但应 慎重,仅可在沉降限制不严懂得建筑中考虑使用。 72 挤密碎石桩 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。 碎石桩施工流程图 碎 石 桩 施 工 全 景 边 击 实 、 边 拔 管 ? 73 ? 底 部 给 料 法 国 公 司 ( ) ? 干 法 振 冲 碎 石 桩 碎待 石验 桩收 的 振冲碎石桩施工 74 砂石桩的直径及孔位布置 砂石桩的直径可采用300—800mm,可根据地基土质情况 和成桩设备等因素决定。对饱和粘性土地基宜选用较大的直 径 砂石桩宜采用等边三角形或正方形布置 砂石桩的间距 砂石桩的间距应根据现场试验确定,对砂土和粉土地基, 不宜大于砂石桩桩径的4.5倍;对粘性土地基,不宜大于砂 石桩桩径的3倍。 ——(7)水泥粉煤灰碎石桩 CFG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。 75 CFG桩破桩头施工现场 CFG桩和 桩间土通过 褥垫层形成 CFG桩复 合地基 CFG 桩 施 工 现 场 76 一、概述 1、定义 水泥粉煤灰碎石桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合而成的高 粘结强度桩(简称CFG桩)。水泥粉煤灰碎石桩是高粘结强度桩,需在基础 和桩顶设置褥垫层,由桩、桩间土和褥垫层组成复合地基。 水泥粉煤灰碎石桩与素混凝土桩只是桩体材料构成不同,其受力和变形特性相同。 2、特点 1)承载力高 2)变形小 3)造价低 4)适用不同条件 3、应用 1)基础类型:条基、独立基础、筏基和箱基;工业厂房和民用建筑 2)土层类型:粘土、粉土、砂土和正常固结素填土;淤泥质土通过试验确定 3)高承载力地基和低承载力地基 4)液化地基可以和碎石桩联合使用,形成多桩复合地基 77 二、CFG桩的设计 1、CFG桩的直径及孔位布置 CFG桩的直径可采用350—600mm,桩径过小施工质量不易控制,桩径过大 需加厚褥垫层的厚度才能保证桩土共同承担上部结构传来的荷载。 CFG桩可只布置在基础范围内,宜采用等边三角形或正方形布置。对于液化 地基,在基础内可采用振动沉管CFG桩和振动沉管碎石桩间隔的加固方案,但在 基础外一定范围布置碎石桩。 2、CFG桩的间距 CFG桩的间距应根据设计要求的复合地基承载力、建筑物控制沉降量、土性、 施工工艺等确定,宜取3—5倍桩距。 3、褥垫层 褥垫层的作用:1)保证桩、土共同承担荷载,是复合地基组成部分;2)通过 改变褥垫层厚度,调整桩垂直荷载的分担,通常褥垫层约薄桩承担的荷载占总荷 载的百分比越高,反之亦然;3)减少底面的应力集中;4)调整桩土水平荷载的 分担,垫层厚度约厚土分担的水平荷载占总荷载的百分比越大,桩分担的水平荷 载占总荷载的百分比越小。 78 褥垫层的材料:中砂、粗砂、级配砂石、碎石,最大粒径不大于30mm ,不宜 采用卵石。 4、CFG桩复合地基承载力 复合地基承载力应通过现场复合地基荷载试验确定,初步设计时可采用下式估 算: f sp?k ? mRa Ap ? ? ?1 ? m ? f sk 正方形布桩: m? Ap L2 其中:fsp.k———复合地基承载力特征值(KPa); m———面积置换率; Ap———桩的截面积(m2); fsk———处理后桩间土承载力特征值(KPa); β ———桩间土承载力折减系数,取0.75—0.95; Ra———单桩竖向承载力特征值(KN); 79 5、单桩竖向承载力特征值 当采用单桩荷载试验,应将极限承载力除以安全系数2;无试验资料时,单桩 竖向承载力特征值按下列两式计算,取最小值: Ra ? u p ? qsili ? q p Ap i ?1 n 其中:Ra———单桩竖向承载力特征值;kN Up———桩的周长;m qsi———第i层土的侧阻力特征值;kPa li———第i层土的厚度; qp———桩端持力层的端阻力特征值;kPa Ap———桩的截面积; 6、桩体强度 桩体试块抗压强度平均值应满足下式: Ra f cu ? 3 Ap fcn.———桩体28天标准养护立方体强度; 7、复合地基变形计算 n2 ? n1 Po ? P o ? S ? S1 ? S 2 ? ? s ? ? h ? ? h ? ? i j ? ? ? ? Esi E sj i ? 1 j ? 1 ? ? 80 其中:n1 ———加固区总分层数; n2 ———总分层数; po———基底附加压力; Esi———第I层土的压缩模量; hi ———第I层土的分层厚度; ζ ———压缩模量提高系数,ζ = fsp.k/ fak,其中fak为第I层 土的天然地基承载力特征值。 ψ ———沉降计算经验系数,参照《建筑地基基础设计规范》 (GB7-89)表5.2.5取值。 CFG桩复合地基设计计算程序 选定持力层 81 确定桩长、桩径 计算单桩承载力 计算面积置换率 计算桩间距 计算沉降 符合规范和设计要求 不符合规范和设计要求 结 束 地基处理技术 ——(8)水泥土搅拌法 一、概述 1、原理 82 水泥土搅拌法分深层搅拌法(湿法)和粉体喷搅法(干法),是利用水泥为 固化剂,通过特制搅拌机械在地基深部就地将软土与固化剂强制搅拌,利用水 泥和土产生的物理化学反应,使土体硬结形成水泥土桩体。桩体、桩间土和褥 垫层共同形成复合地基。 2、水泥土的基本性能 水泥和土产生的物理化学反应有:水泥水化反应的水化物与土颗粒发生离子 交换、团粒化作用、碳酸化反应及硬凝反应。 水泥土90天的无侧线MPa。随龄期增长而增长, 一般有下列关系: f cu 7 ? ?0.47 ? 0.63? f cu 28 f cu14 ? ?0.62 ? 0.80 ? f cu 28 f cu 60 ? ?1.15 ? 1.46? f cu 28 f cu 90 ? ?1.43 ? 1.80? f cu 28 f cu 90 ? ?2.37 ? 3.37 ? f cu 7 f cu 90 ? ?1.73 ? 2.82 ? f cu14 83 水泥土的强度取决于:土的性质,水泥品种、标号、掺入量及外加剂等 水泥标号直接影响水泥土的强度,水泥强度等级提高10级,水泥土强度 f cu 约增大20%--30%。如要达到相同强度,水泥强度等级提高10级可降低水泥掺入 比2%--3% 水泥掺入比? w 是指水泥掺入量与被加固土重的比值。水泥土随掺入比增加 而增加,但因场地土质和施工条件的差异,掺入比的提高与水泥土强度的提高 百分比是不完全一致的。 各种外加剂对水泥土强度有不同的影响。当掺入与水泥等量的粉煤灰时可提 高水泥土强度10%。 3、特点 1)最大限度利用原土 2)搅拌时无噪音、振动和污染,可在城市施工,对环境影响小 3)根据上部结构的需要,可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状加固 4)与钢筋混凝土桩比节约钢材 5)质量不容易控制 84 深层搅拌桩施工工艺流程图 85 导 沟 三 轴 型 钻 掘 搅 拌 机 清除钻头上的余泥 型 钢 补 强 材 钻 杆 水 泥 浆 液 形成一道地下连续墙 3、应用 1)应用历史 86 水泥搅拌法最早在美国研制成功,称为Mixed-in-Place Pile(简称MIP法), 国内1977年由冶金建筑研究总院和交通部水运规划院共同开发,1978年研制成 第一台SJB-1双轴搅拌机。 粉体喷射搅拌法最早在1967年瑞典研制成功,称为Dry Jet Mixing Method (简称DJM法),国内1983年由铁道部第四勘测设计院用DPP-100汽车钻改装成 第一台粉体喷射搅拌机。 2)应用条件 1)适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性 土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量小于30% (黄土含水量小于25%)、大于70%或地下水的PH值小于4时不宜采用干法。 2)水泥土搅拌法用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数IP大于25的粘土、地 下水具有腐蚀性时以及无工程经验的地区,必须通过现场试验确定其适用性。 3)实验室资料,水泥土搅拌对于加固膨润土、高岭土含量高的软土效果好;加固 伊利土、氯化物含量高的软粘土及有机质含量高、PH值低的粘性土效果差。 二、水泥土搅拌法的设计 1、加固形式 87 加固形式有柱状、壁状、块状,可只布置在基础内,独立基础不宜少于3根, 柱状加固可采用等边三角形、正方形布置 湿法的加固深度不宜大于20m;干法不宜大于15m。搅拌桩的直径不宜小于 500mm。当桩长超过10m时宜采用变掺量设计,在水泥总掺入量不变条件下, 上部1/3桩长范围可适当增加水泥掺量和搅拌次数;下部1/3桩长范围可适当减少 水泥掺量 2、水泥及掺入量 水泥强度等级宜选用32.5级及以上的普通硅酸盐水泥,水泥掺入量除块状加固 时可用被加固湿土质量的7%--12%外,其余宜用12%--20%。湿法的水泥浆水灰 比可选用0.45--0.55,根据工程需要和土质条件选择早强、缓凝、减水以及节省水 泥得到能够作用的外掺剂。 3、水泥搅拌桩复合地基承载力特征值 复合地基承载力应通过现场单桩或多桩复合地基荷载试验确定,初步设计时 可采用下式估算: f sp?k ? mRa 88 Ap ? ? ?1 ? m ? f sk 正方形布桩: m? Ap L2 β ———桩间土承载力折减系数,当桩端土未经修正的承载力特征值大于桩周 土的承载力特征值的平均值时取0.1—0.4,差值大时去低值;当桩端土未经修正 的承载力特征值小于桩周土的承载力特征值的平均值时取0.5—0.9,差值大或设 置褥垫层时去高值 4、单桩竖向承载力特征值 单桩竖向承载力特征值应通过现场荷载试验确定;初步设计时,单桩竖向承载 力特征值按下列两式计算,应同时满足两式的要求,应使由桩身材料强度确定的 单桩承载力大于或等于由桩周土和桩端土抗力所提供的单桩承载力: Ra ? u p ? qsili ? ? ? q p ? Ap i ?1 n Ra ? ? ? f cu ? Ap 89 其中:Ra———单桩竖向承载力特征值;kN Up———桩的周长;m qsi———第i层土的侧阻力特征值;对淤泥可取4--7kPa;对于淤泥质土可 取6--12kPa;对于软塑粘性土可取10--15kPa;对于可塑粘性土可取12--18kPa li———第i层土的厚度; qp———桩端持力层的端阻力特征值;kPa Ap———桩的截面积; ?———桩身强度折减系数,干法可取0.20—0.30;湿法可取0.25—0.33 f cu ———与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块(边长70.7mm或 50mm的立方体)在标准养护条件下90天龄期的立方体抗压强度平均值(kPa) ? ———桩端天然土承载力折减系数,可取0.40—0.60;承载力高取低值 4、褥垫层 厚度200--300mm,中粗砂或碎石,最大粒径不宜大于20mm;夯填度不大于0.9 5、软弱下卧层的验算 按群桩作用原理,即将搅拌桩和桩间土视为一假想实体进行下卧层验算。 f sp.k ? F 90 f sp.k ? G ? Fs ? f ? f s.k ?F ? Fl ? Fl 6、复合地基变形计算 ? Rs ps.k ?F ? Fl ? G f ? Fs Rs ? Fs 搅拌桩下卧层验算模型 水泥土搅拌法复合地基变形包括2部分:搅 拌桩复合土层的平均压缩变形S1和桩端下未 加固的土层的压缩变形S2。 s1 ? p z ? p zl ? ? l ? 2 Esp E sp ? mE p ? ?1 ? m ?E s pz p zl ——搅拌桩复合土层顶面的附加压力,kPa ——搅拌桩复合土层底面的附加压力,kPa ,短桩或强度低者取低值 E sp ——搅拌桩复合土层压缩模量,kPa E p ——搅拌桩压缩模量,kPa,可取 ?100 ? ?120? f cu 地基处理技术 ——(9)高压喷射注浆法 一、概述 1、原理 高压喷射注浆法是利用钻机在需要加固的地基中成孔,通过钻杆底端的喷嘴 产生射流,冲切土体并试之与浆液混合,浆液固结后形成坚硬的固结体,从 而达到加固地基目的。 91 92 旋喷法施 工流程图 高压旋喷桩施工 93 高压旋喷设备及机具 泥浆泵 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 2、高压喷射注浆法的类型 94 高压旋喷注浆:边旋边提,形成圆柱体,旋喷桩 1)按注浆形式分 高压定喷注浆:固定方向提升,形成壁状 高压摆喷注浆:按一定角度边摆动边提升,形成扇形状 单管法:单一浆液,20MPa压力、直径0.6—1.2m 2)按喷射管形式 双管法: 浆液+空气, 20(0.7)MPa压力、直径0.8—1.5m 三管法: 高压水+空气+浆液, 20(0.7)MPa压力、直径 1.2—2.5m 3、高压喷射注浆法的特点 1)适用地层较广:淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、 黄土、素填土和碎石土等地基 2)适用于新建工程、在建工程及加固工程 3)设备较轻,机动性强;改变固结体形状和角度比较方便 4)施工中振动、噪音小,施工成本低 4、高压喷射注浆法的应用 95 ? 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。 地基处理技术 ——(10) 爆破挤淤法技术 ? 1.主要技术内容 ? 爆破挤淤处理软土地基实质上是地基处理的置换法,即通过爆 炸作用将填料沉入淤泥并将淤泥挤出,使地基达到设计承载力 和满足地基在一定时间内的沉降要求的施工工艺。 ? 在堆石体前沿淤泥中的适当位置埋置药包群,爆后堆石体前沿 向淤泥底部坍落,形成一定范围和厚度的“石舌”,所形成的 边坡形状呈梯形。当继续填石时,由于“石舌”上部的淤泥在 爆炸瞬间产生的强大冲击力的作用下,产生超孔隙水压力,冲 击作用使土的结构发生破坏,承载能力在短时间内丧失,因此 抛石可以很容易地挤开这层淤泥并与下层“石舌”相连,形成 完整的抛填体,采用爆炸和抛填循环作业,就可用石方置换掉 抛填方向前方一定范围内一定数量的淤泥,达到软基处理的目 的。 ? ? ? ? ? ? ? ? 2.技术指标 (1)线药量qL 计算,即单位布药长度上分布的药量; (2)一次爆破挤淤填石药量Q1 计算 (3)单孔药量q1 计算 (4)爆破挤淤的药包埋深计算 (5)石料应使用不易风化石料,粒径应大于30cm。 (6)堆填石料范围:一次处理淤泥宽度沿线 倍淤泥深度。 ? (7)爆破安全震动速度及水中冲击波安全距离可参照 《爆破安全规程》GB6722 之规定进行。 ?? 3.适用范围 ? 爆破挤淤重在“挤”,必须地处开阔地带,保证在爆炸后抛 填体的重力作用下淤泥可以被挤出待处理地基范围,并且不 会对环境造成污染和破坏。主要适用于港口工程的防波堤、 护岸、码头等基础处理,公路铁路房建等地处海滩、河滩等 开阔地带的地基处理。爆破挤淤法处理软土地基适宜深度为 3~25m。 地基处理技术 ——(11)土工合成材料应用技术 ? ? 1.主要技术内容 ? 土工合成材料是一种新型的岩土工程材料,大致分为土工织 物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料四大 类。特种土工合成材料又包括土工垫、土工网、土工格栅、 土工格室、土工膜袋和土工泡沫塑料等。复合型土工合成材 料则是由上述有关材料复合而成。土工合成材料具有过滤、 排水、隔离、加筋、防渗和防护等六大功能及作用。 ? 目前国内已经广泛应用于建筑或土木工程的各个领域.并且已 成功地研究、开发出了成套的应用技术, 大致包括: ? (1)土工织物滤层应用技术。 ? ? (2)土工合成材料加筋垫层应用技术。 ? (3)土工合成材料加筋挡土墙、陡坡及码头岸壁应用技术。 ? (4)土工织物软体排应用技术。 ? (5)土工织物充填袋应用技术。 ? (6)模袋混凝土应用技术。 ? (7)塑料排水板应用技术。 ? (8)土工膜防渗墙和防渗铺盖应用技术。 ? (9)软式透水管和土工合成材料排水盲沟应用技术。 ? (10)土工织物治理路基和路面病害应用技术。 ? (11)土工合成材料三维网垫边坡防护应用技术等。 ? (12)土工膜密封防漏应用技术(软基加固、垃圾场、水库、 液体库等) ? 2.技术指标 ?? 符合现行国家标准《土工合成材料应用技术规范》GB50290 及相关标准要求。土工合成材料应用在各类工程不仅能很好 地解决传统材料和传统工艺难于解决的技术问题,而且均取 得了显著的经济效益,工程造价大多可降低15%以上。 ? 3.适用范围 ? 土工合成材料应用技术的适用范围十分广泛。可在所有涉及 岩土工程领域的各种建筑工程或土木工程中应用。 第二节 桩基础工程 工程桩有多种类型,常用的有预制混凝土桩和灌注混凝土桩, 钢桩用在基础处理的特殊加固工程中。预制桩中目前预应力管桩的 用量在增加。预制桩属挤土沉入桩,应注意挤土对地基隆起的影响 。灌注桩有钻孔成孔、打入钢套管成孔和人工挖孔成孔几种类型。 钻孔灌注桩的施工质量受土质、地下水压、护壁泥浆类型及成孔机 械等因素影响。 桩施工的基本流程为: 编制桩的施工方案 施工场地准备 测量放线定桩位 桩机就位 吊桩插桩、桩身调直 (预制桩施工) 连续压桩沉入、接桩 护壁成孔 吊入钢筋笼灌入混凝土成桩 (灌注桩施工) 钻孔灌注桩 的钢筋笼成型 超声波检测桩 身质量的预埋钢 管 钻孔灌注桩是一种基本的工程结构基础桩。 埋设的钢护筒 泥浆护壁钻孔灌注桩施工时,通常应埋设钢护筒,以起定位、保护 孔口、存储泥浆和使其高于地下水位。 泥浆池制浆 护壁的泥浆有采用膨润土制浆、原土制浆等,其泥浆的比重 应根据土质进行调整,维持孔壁一定的泥浆压力,不塌孔。 桥梁基础的钻孔灌注桩施工现场。 混凝土 料斗 浇筑混凝 土导管 钻孔灌注桩的施工现场若管理不善,易造成泥浆到处流淌,现场 文明施工不够。 钻孔灌注桩的钻头由施工作业队根据土质、以往的施工经验加工 制作,通常在端部焊接合金刀头,增加耐磨性和切削土的能力。 预应力混凝土 管桩的桩端加 强钢板套箍 管桩钢丝 螺旋箍 筋 预应力管桩的生产在工厂内进行,利用高强螺旋肋的钢丝作为预 应力筋,混凝土强度等级可达C60~C80,采用离心法生产,高压釜 蒸汽养护。 运至施工现场的预应力混凝土管桩。 吊桩 静力压桩机 桩与桩管口焊接连接(接桩)。 连续压桩。 压入一节。 广州大学城工地柴油锤捶击沉桩,一般用在对周围 居民影响不大的空旷地区。 振动钢套管成孔灌注桩 人工挖孔灌注桩吊钢筋笼 钢护筒 水上搭操作平台,进行钻孔灌注桩施工,埋设钢护筒。 一、 灌注桩后注浆技术 ?1.主要技术内容 ?灌注桩后注浆利用钢筋笼底部和侧面预先埋设的注浆管,在 成桩2-30天内进行高压注浆,浆液通过深入、填充、挤密等 作用与桩体周围土体结合,固化桩底沉渣和装侧泥皮,注浆 起到加固作用,从而增大桩侧阻力和桩端阻力,提高单桩承 载力,减少桩基沉降。 ?在优化注浆工艺参数的前提下,可使单桩承载力提高40%~ 120%,粗粒土增幅高于细粒土,桩侧、桩底复式注浆高于桩 底注浆;桩基沉降减小30%左右。可利用预埋于桩身的后注 浆钢导管进行桩身完整性超声检测,注浆用钢导管可取代等 承载力桩身纵向钢筋。 ?2.技术指标 ?根据地层性状、桩长、承载力增幅和桩的使用功能(抗压、 抗拔)等因素,灌注桩后注浆可采用桩底注浆、桩侧注浆、桩 侧桩底复式注浆等形式。主要技术指标为: ?(1)浆液水灰比:地下水位以下0.45~0.65,地下水位以上 0.7~0.9。 ?(2)最大注浆压力:软土层4~8MPa,风化岩10~16MPa。 ?(3)单桩注浆水泥量:Gc=apd+asnd,式中桩端注浆量经验 系数ap=1.5~1.8,桩侧注浆量经验系数as=0.5~0.7,n 为桩侧注 浆断面数,d 为桩径(m)。 ?(4)注浆流量不宜超过75L/min。 ?实际工程中,以上参数应根据土的类别、饱和度及桩的尺寸、 承载力增幅等因素适当调整,并通过现场试注浆和试桩试验最 终确定。设计施工可依据现行《建筑桩基技术规范》JGJ94 进 行。 ?3.适用范围 ?灌注桩后注浆技术适用于除沉管灌注桩外的各类泥浆护壁和 干作业的钻、挖、冲孔灌注桩。 二、长螺旋钻孔压灌桩技术 ?1.主要技术内容 ?长螺旋钻孔压灌桩技术是采用长螺旋钻机钻孔至设计标高, 利用混凝土泵将混凝土从钻头底压出,边压灌混凝土边提升 钻头直至成桩,然后利用专门振动装置将钢筋笼一次插入混 凝土桩体,形成钢筋混凝土灌注桩。后插入钢筋笼的工序应 在压灌混凝土工序后连续进行。与普通水下灌注桩施工工艺 相比,长螺旋钻孔压灌桩施工,由于不需要泥浆护壁,无泥 皮,无沉渣,无泥浆污染,施工速度快,造价较低。 ?2.技术指标 ?(1)混凝土中可掺加粉煤灰或外加剂,每方混凝土的粉 煤灰掺量宜为70~90kg。 ?(2)混凝土中粗骨料可采用卵石或碎石,最大粒径不宜 大于30mm。 ?(3)混凝土塌落度宜为180~220mm。 ?(4)提钻速度:宜为1.2~1.5m/min。 ?(5)长螺旋钻孔压灌桩的充盈系数宜为1.0~1.2。 ?(6)桩顶混凝土超灌高度不宜小于0.3~0.5m。 ?(7)钢筋笼插入速度宜控制在1.2~1.5m/min。 ?3.适用范围 ?适用于地下水位较高,易塌孔,且长螺旋钻孔机可以钻进 的地层。 人有了知识,就会具备各种分析能力, 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书,广泛阅读, 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍,我们能丰富知识, 培养逻辑思维能力; 通过阅读文学作品,我们能提高文学鉴赏水平, 培养文学情趣; 通过阅读报刊,我们能增长见识,扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操, 给我们巨大的精神力量, 鼓舞我们前进。

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