第一節(jié)地基處理的基本知識(shí)一、地基處理的目的地基良好與否是指是否能滿足建筑物的變形和承載能力要求.由此可見(jiàn),它是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念.所以,地基處理的恰當(dāng)與否,不僅關(guān)系到建筑物的適用性,還影響到建設(shè)費(fèi)用的高低、施工進(jìn)程的快慢.地基問(wèn)題的處理恰當(dāng)與否,直接關(guān)系到整個(gè)工程的質(zhì)量可靠性、投資合理性及施工進(jìn)度.因此,地基處理的重要性已越來(lái)越被更多的人所認(rèn)識(shí)和了解.在軟弱地基上建造工程,可能會(huì)發(fā)生以下問(wèn)題:沉降或差異沉降大、地基沉降范圍大、地基剪切破壞、承載力不足、地基液化、管涌等.地基處理的目的是針對(duì)問(wèn)題,利用換填、夯實(shí)、擠密、排水、膠結(jié)和加筋等方法對(duì)地基土進(jìn)行加固,用以改良地基土的工程特性.下一頁(yè)返回第一節(jié)地基處理的基本知識(shí)(１)改善剪切特性.地基的剪切破壞以及在土壓力作用下的穩(wěn)定性,取決于地基土的抗剪強(qiáng)度.因此,為了防止剪切破壞以及減輕土壓力,需要采用一些措施來(lái)增加地基土的抗剪強(qiáng)度.(２)改善透水性能.由于在地下水的運(yùn)動(dòng)中所出現(xiàn)的問(wèn)題,需要研究采取措施使地基土變?yōu)椴煌杆粱蛘邷p輕其水壓力.(３)改善壓縮特性.采用一定措施以提高地基土的壓縮模量,減少地基土的沉降.(４)改善動(dòng)力特性.地震時(shí),一部分土可能會(huì)產(chǎn)生液化,因此,需要研究采取一定措施防止地基土液化,并改善其振動(dòng)特性.(５)改善特殊土的不良地基特性.減少或消除黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮性等特殊土的不良地基的特性.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)地基處理的基本知識(shí)二、地基處理的對(duì)象?建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范?(GB５０００７—２０１１)中規(guī)定,軟弱地基是指主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土或其他高壓縮性土層構(gòu)成的地基.(１)軟(黏)土.淤泥及淤泥質(zhì)土總稱為軟黏土.軟黏土的特性是天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪強(qiáng)度低、壓縮系數(shù)大、滲透系數(shù)小.在外荷載作用下地基承載力低、變形大、不均勻變形大、透水性差和變形穩(wěn)定歷時(shí)較長(zhǎng).在比較深厚的軟土層上,建筑物基礎(chǔ)的沉降常持續(xù)數(shù)年乃至數(shù)十年之久.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)地基處理的基本知識(shí)(２)沖填土.在整治和疏通江河航道時(shí),用泥漿泵將挖泥船挖出的含有大量水分的泥砂,通過(guò)輸泥管吹填到江河兩岸而形成的沉積土．稱為沖填土.沖填土的成分比較復(fù)雜,以黏性土為例,由于土中含有大量的水分而難以排出,土體在沉積初期處于流動(dòng)狀態(tài).因而,沖填土屬于強(qiáng)度較低、壓縮性較高的欠固結(jié)土.另外,主要以砂或其他粗粒土所組成的沖填土,其性質(zhì)基本上類似于粉細(xì)砂面而不屬于軟弱土范圍.可見(jiàn),沖填土的工程性質(zhì)主要取決于其顆粒組成、均勻性和沉積過(guò)程中的排水固結(jié)條件.(３)雜填土.雜填土是由于人類活動(dòng)而任意堆填的建筑垃圾、工業(yè)廢料和生活垃圾.雜填土的成因很不規(guī)律,組成物雜亂且分布極不均勻、結(jié)構(gòu)松散.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)地基處理的基本知識(shí)它的主要特性是強(qiáng)度低、壓縮性高和均勻性差,一般還具有浸水濕陷性.對(duì)有機(jī)質(zhì)含量較多的生活垃圾和對(duì)基礎(chǔ)有侵蝕性的工業(yè)廢料等雜填土,未經(jīng)處理不宜作為基礎(chǔ)的持力層.(４)其他高壓縮性土.飽和松散粉細(xì)砂(包括部分粉土)也屬于軟弱地基的范圍.當(dāng)機(jī)械設(shè)備振動(dòng)或地震荷載重復(fù)作用于該類地基土?xí)r,將使地基土產(chǎn)生液化;基坑開挖時(shí)也會(huì)產(chǎn)生管涌.對(duì)軟弱地基的勘察,應(yīng)查明軟弱土層的均勻性、組成、分布范圍和土質(zhì)情況.對(duì)沖填土應(yīng)了解排水固結(jié)條件,對(duì)雜填土應(yīng)查明堆載歷史,明確在自重作用下的穩(wěn)定性和濕陷性等基本因素.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)地基處理的基本知識(shí)三、地基處理的程序地基處理方法的選擇和確定要根據(jù)以下步驟進(jìn)行:(１)搜集建筑物場(chǎng)地詳細(xì)的巖土工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)資料.(２)根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)類型、荷載大小和使用要求,結(jié)合地形地貌、地層結(jié)構(gòu)、巖土條件、地下水特征、周圍環(huán)境和相鄰建筑物等因素,初步確定幾種可供考慮的地基處理方法.而且,在選擇地基處理方法時(shí),應(yīng)該同時(shí)考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基的共同作用,也可選用加強(qiáng)結(jié)構(gòu)措施(如設(shè)置圈梁和沉降縫等)和處理地基相結(jié)合的方案.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)地基處理的基本知識(shí)(３)在因地制宜的前提下,對(duì)初步選定的各種地基處理方法分別從處理效果、材料來(lái)源及消耗、機(jī)具、施工進(jìn)度和環(huán)境影響等方面進(jìn)行認(rèn)真的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和對(duì)比,根據(jù)安全可靠、施工方便和經(jīng)濟(jì)合理等原則,選擇最佳的地基處理方法.值得注意的是,每一種地基處理方法都有一定的適用范圍、局限性和優(yōu)缺點(diǎn),沒(méi)有一種地基處理方法是萬(wàn)能的,必要時(shí)可以選擇兩種或多種地基處理方法組成的聯(lián)合方法.(４)對(duì)已選定的地基處理方案,應(yīng)按建筑物重要性和場(chǎng)地復(fù)雜程度,在有代表性的場(chǎng)地上進(jìn)行相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和試驗(yàn)性施工,并進(jìn)行必要的測(cè)試以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)和處理效果.如達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,應(yīng)查找原因并采取措施或修改設(shè)計(jì)(圖８-１).上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)地基處理的基本知識(shí)四、常用的地基處理方法地基處理的方法分類,按處理深度可以分為淺層處理和深層處理;按時(shí)間可以分為臨時(shí)處理和永久處理;按土的性質(zhì)又可以分為砂性土處理和黏性土處理;按地基處理的作用可以分為土質(zhì)改良、土的置換和土的補(bǔ)強(qiáng).常用的地基處理方法有置換、夯實(shí)、擠密、排水、加筋、熱學(xué)等.下面介紹幾種地基處理方法:(１)置換及拌入.該方法適用于黏性土、沖填土、粉砂、細(xì)砂等.其采用專門的技術(shù)措施,以砂、碎石等置換軟弱土地基中的部分軟弱土,或在部分軟弱土中摻入水泥、石灰或砂漿等形成加固體,并與周邊土組成復(fù)合地基,從而提高地基的承載力,減小沉降量.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第一節(jié)地基處理的基本知識(shí)(２)夯實(shí)和碾壓.該方法適用于碎石、砂土、粉土、低飽和度的黏性土、雜填土等.其采用的是壓實(shí)原理,通過(guò)機(jī)械碾壓夯實(shí),將表面地基土壓實(shí),強(qiáng)夯則利用強(qiáng)大的夯擊能,在地基中產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波和動(dòng)應(yīng)力,使土體動(dòng)力固結(jié)密實(shí).(３)擠密和振密.該方法適用于松砂、粉土、雜填土及濕陷性黃土.其利用的是一定的技術(shù)措施,通過(guò)振動(dòng)和擠密,使土體孔隙減少,強(qiáng)度提高;也可在振動(dòng)和擠密的過(guò)程中,回填砂、礫石、灰土、素土等,與地基土組成復(fù)合地基,從而提高地基的承載力,減少沉降量.(４)排水固結(jié).該方法適用于飽和軟弱土層,但對(duì)滲透性很低的泥炭土,則應(yīng)慎用.其通過(guò)改善地基排水條件和施加預(yù)壓荷載,加速地基的固結(jié)和強(qiáng)度增長(zhǎng),提高地基的穩(wěn)定性,并使基礎(chǔ)沉降提前完成.上一頁(yè)返回第二節(jié)強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法一、強(qiáng)夯法１.強(qiáng)夯法概述強(qiáng)夯法是法國(guó)Menard技術(shù)公司在１９６９年首創(chuàng)的,通過(guò)８~３０t的重錘(最重達(dá)２００t)和８~２０m的落距(最高達(dá)４０m),對(duì)地基土施加很大的沖擊能,一般能量為５００~８０００kN.m.強(qiáng)夯在地基土中所出現(xiàn)的沖擊波和動(dòng)應(yīng)力,可以提高地基土的強(qiáng)度、降低土的壓縮性、改善砂土的抗液化條件、消除濕陷性黃土的濕陷性.同時(shí),夯擊能還可以提高土層的均勻程度,減少將來(lái)可能出現(xiàn)的地基差異沉降.強(qiáng)夯法適用于碎石土、砂土、雜填土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土和人工填土等地基的加固處理.對(duì)飽和度較高的淤泥和淤泥質(zhì)土,使用時(shí)應(yīng)慎重.下一頁(yè)返回第二節(jié)強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法近年來(lái),對(duì)高飽和度的粉土與黏性土地基,有人采用在坑內(nèi)回填碎石、塊石或其他粗顆粒材料,強(qiáng)行夯入并排開軟土,最后形成碎石樁與軟土的復(fù)合地基,該方法稱為強(qiáng)夯置換(或強(qiáng)夯擠淤、動(dòng)力置換).如深圳國(guó)際機(jī)場(chǎng)即采用強(qiáng)夯塊石墩法加固跑道范圍內(nèi)地基土.工程實(shí)踐表明,強(qiáng)夯法具有施工簡(jiǎn)單、加固效果好、使用經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn),因而被世界各國(guó)工程界所重視.我國(guó)于２０世紀(jì)７０年代末首次在天津新港三號(hào)公路進(jìn)行了強(qiáng)夯試驗(yàn),隨得了良好的加固效果.強(qiáng)夯法加固地基有三種不同的加固機(jī)理,即動(dòng)力密實(shí)、動(dòng)力固結(jié)和動(dòng)力置換,各種加固機(jī)理的特性取決于地基土的類別和強(qiáng)夯施工工藝.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法(１)動(dòng)力密實(shí).強(qiáng)夯法加固多孔隙、粗顆粒、非飽和土是基于動(dòng)力密實(shí)的機(jī)理,即用沖擊型動(dòng)力荷載,使土體中的孔隙體積減小,土體變得密實(shí),從而提高地基土強(qiáng)度.非飽和土的夯實(shí)過(guò)程,就是土中的氣相被擠出的過(guò)程,夯實(shí)變形主要是由土顆粒的相對(duì)位移引起的.實(shí)際工程表明,在沖擊能作用下,地面會(huì)立即產(chǎn)生沉陷,夯擊一遍后,其夯坑深度一般可達(dá)０.６~1.0m,夯坑底部形成一超壓密硬殼層,承載力可比夯前提高２~３倍.(２)動(dòng)力固結(jié).用強(qiáng)夯法處理細(xì)顆粒飽和土,則是基于動(dòng)力固結(jié)機(jī)理,即巨大的沖擊能在土中產(chǎn)生很大的應(yīng)力波,破壞了土體原有的結(jié)構(gòu),使土體局部發(fā)生液化并產(chǎn)生許多裂隙,使孔隙水順利逸出,待超孔隙水壓力消散后,土體固結(jié),加上軟土具有觸變性,土的強(qiáng)度得以提高.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法(３)動(dòng)力置換.動(dòng)力置換可分為整式置換和樁式置換.整式置換是采用強(qiáng)夯將碎石整體擠入淤泥中,其作用機(jī)理類似于換土墊層.樁式置換是通過(guò)強(qiáng)夯將碎石填筑于土體中,部分碎石樁(墩)間隔地夯入軟土中,形成樁(墩)式的碎石樁(墩).其作用機(jī)理類似于振沖法等形成的碎石樁,它主要是靠碎石內(nèi)摩擦角和墩間土的側(cè)限來(lái)維持樁體的平衡,并與墩間土起復(fù)合地基作用.２.強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)要點(diǎn)(１)有效加固深度.有效加固深度也稱有效影響深度,有效加固深度的標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)不同地基、不同加固目的而有所不同.有效加固深度既是選擇地基處理方法的重要依據(jù),又是反映地基處理效果的重要參數(shù).上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法實(shí)際上,影響有效加固深度的因素有很多,除錘重和落距外,還有地基土性質(zhì)、不同土層的厚度和埋藏順序、地下水水位及其他強(qiáng)夯設(shè)計(jì)參數(shù)等.因此,強(qiáng)夯法的有效加固深度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試夯或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定.我國(guó)常用的計(jì)算強(qiáng)夯法有效加固深度H的經(jīng)驗(yàn)公式如下:式中α———影響系數(shù),根據(jù)所處理地基土的性質(zhì)而定;W———重錘重量(kN);h———落距(m)上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法(２)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)與遍數(shù).夯點(diǎn)的夯擊次數(shù),應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)試夯得到的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定,并應(yīng)同時(shí)滿足下列條件:①最后兩擊的平均夯沉量不宜大于下列數(shù)值:當(dāng)單擊夯擊能小于３０００kN.m時(shí)為５０mm;當(dāng)單擊夯擊能不小于３０００kN.m,不足６０００kN.m時(shí)為１００mm;當(dāng)單擊夯擊能不小于６０００kN.m,不足１００００kN.m時(shí)為２００mm;當(dāng)單擊夯擊能不小于１００００kN.m,不足１５０００kN.m時(shí)為２５０mm;當(dāng)單擊夯擊能不小于１５０００kN.m時(shí)為３００mm.②夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過(guò)大的隆起.③不因夯坑過(guò)深而發(fā)生提錘困難.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定,可采用點(diǎn)夯２~４遍,對(duì)于滲透性較差的細(xì)顆粒土,必要時(shí)夯擊遍數(shù)可適當(dāng)增加.最后再以低能量滿夯１~２遍,滿夯可采用輕錘或低落距錘多次夯擊,錘印搭接.兩遍夯擊之間應(yīng)有一定的時(shí)間間隔,以利于土中超靜孔隙水壓力的消散,所以,間隔時(shí)間取決于土中超靜孔隙水壓力的消散時(shí)間.當(dāng)缺少實(shí)測(cè)資料時(shí),可根據(jù)地基土的滲透性確定,對(duì)于滲透性較差的黏性土地基,間隔時(shí)間不應(yīng)少于３~４周;對(duì)于滲透性好的地基可連續(xù)夯擊.(３)夯擊點(diǎn)位置.夯擊點(diǎn)布置是否合理與夯實(shí)效果有直接的關(guān)系.夯擊點(diǎn)位置可根據(jù)基底平面形狀進(jìn)行布置.對(duì)于某些基礎(chǔ)面積較大的建筑物或構(gòu)筑物,為便于施工,可采用等邊三角形或正方形的布置方案;對(duì)于辦公樓、住宅建筑等,一般可按等腰三角形布置.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法夯擊點(diǎn)間距一般可根據(jù)地基土的性質(zhì)和要求處理的深度而定.第一遍夯擊點(diǎn)間距可取夯錘直徑的２.５~３.５倍,第二遍夯擊點(diǎn)位于第一遍夯擊點(diǎn)之間.以后各遍夯擊點(diǎn)間距可適當(dāng)減小.對(duì)處理深度較深或單擊夯擊能較大的工程,第一遍夯擊點(diǎn)間距宜適當(dāng)增大.強(qiáng)夯處理范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)范圍,每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度宜為基底下設(shè)計(jì)處理深度的１/２~２/３,且不宜小于３m.對(duì)可液化地基,擴(kuò)大范圍不應(yīng)小于可液化土層厚度的１/２,且不應(yīng)小于５m;對(duì)濕陷性黃土地基,還應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范?(GB５００２５－２００４)的有關(guān)規(guī)定.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法(４)強(qiáng)夯錘質(zhì)量.強(qiáng)夯錘質(zhì)量可?。保皛６０t,其底面形式宜采用圓形或多邊形,錘底面面積宜按土的性質(zhì)確定,錘底靜接地壓力值可?。玻祣８０kPa,單擊夯擊能高時(shí)取大值,單擊夯擊能低時(shí)取小值,對(duì)于細(xì)顆粒土錘底靜接地壓力宜取較小值.錘的底面宜對(duì)稱設(shè)置若干個(gè)與其頂面貫通的排氣孔,孔徑可取３００~４００mm.(５)其他要求.根據(jù)初步確定的強(qiáng)夯參數(shù),提出強(qiáng)夯試驗(yàn)方案,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試夯.應(yīng)根據(jù)不同土質(zhì)條件待試夯結(jié)束一至數(shù)周后,對(duì)試夯場(chǎng)地進(jìn)行檢測(cè),并與夯前測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,檢驗(yàn)強(qiáng)夯效果,確定工程采用的各項(xiàng)強(qiáng)夯參數(shù).根據(jù)試夯夯沉量確定起夯面標(biāo)高和夯坑回填方式.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法強(qiáng)夯地基承載力特征值應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)確定,初步設(shè)計(jì)時(shí)也可根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)和土工試驗(yàn)指標(biāo)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范?(GB５０００７—２０１１)的有關(guān)規(guī)定確定.強(qiáng)夯地基變形計(jì)算應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范?(GB５０００７—２０１１)的有關(guān)規(guī)定.夯后有效加固深度內(nèi)土層的壓縮模量應(yīng)通過(guò)原位測(cè)試或土工試驗(yàn)確上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法二、強(qiáng)夯置換法１.強(qiáng)夯置換法概述強(qiáng)夯置換法是指利用強(qiáng)夯施工方法,邊夯邊填碎石在地基中設(shè)置碎石墩,在碎石墩和墩間土上鋪設(shè)碎石墊層形成復(fù)合地基以提高地基承載力和減少沉降的一種地基處理方法.強(qiáng)夯置換除在土中形成墩體外,當(dāng)加固土層為深厚飽和粉土、粉砂時(shí),還對(duì)墩間土和墩底端以下土有擠密作用,因此,強(qiáng)夯置換的加固深度應(yīng)包括墩體置換深度和墩下加密范圍.同時(shí),墩體本身也是一個(gè)特大直徑排水體,有利于加快土層固結(jié).因此,強(qiáng)夯置換墩的加固原理,相當(dāng)于強(qiáng)夯(加密)、碎石墩、特大直徑排水井三者之和.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法對(duì)粉土,形成的強(qiáng)夯置換墩可按與墩間土形成復(fù)合地基考慮,但在淤泥和其他流塑狀態(tài)黏性土中,宜按單墩載荷試驗(yàn)確定的單墩承載力除以單墩加固面積作為加固后的地基承載力,不考慮墩間土的承載力,基礎(chǔ)傳來(lái)的荷載全部由墩承擔(dān).２.強(qiáng)夯置換法設(shè)計(jì)要點(diǎn)(１)強(qiáng)夯置換墩.①?gòu)?qiáng)夯置換墩的深度由土質(zhì)條件決定,除厚層飽和粉土外,應(yīng)穿透軟土層,到達(dá)較硬土層上.深度不宜超過(guò)１０m.強(qiáng)夯置換法的單擊夯擊能應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定.墩體材料可采用級(jí)配良好的塊石、碎石、礦渣、建筑垃圾等堅(jiān)硬粗顆粒材料,粒徑大于３００mm的顆粒含量不宜超過(guò)全重的３０％.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法②墩位布置宜采用等邊三角形或正方形.對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)可根據(jù)基礎(chǔ)形狀與寬度相應(yīng)布置.③墩間距應(yīng)根據(jù)荷載大小和原土的承載力選定,當(dāng)滿堂布置時(shí)可取夯錘直徑的２~３倍.對(duì)獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)可取夯錘直徑的１.５~２.０倍.墩的計(jì)算直徑可取夯錘直徑的１.１~１.２倍.④當(dāng)墩間凈距較大時(shí),應(yīng)適當(dāng)提高上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的剛度.(２)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù).夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試夯確定,且應(yīng)同時(shí)滿足下列條件:①墩底穿透軟弱土層,且達(dá)到設(shè)計(jì)墩長(zhǎng).上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法②累計(jì)夯沉量為設(shè)計(jì)墩長(zhǎng)的１.５~２.０倍.③最后兩擊的平均夯沉量同強(qiáng)夯法的規(guī)定值.(３)強(qiáng)夯置換處理范圍及其他要求.①?gòu)?qiáng)夯置換處理范圍同強(qiáng)夯法.②墩頂應(yīng)鋪設(shè)一層厚度不小于５００mm的壓實(shí)墊層,墊層材料可與墩體相同,粒徑不宜大于１００mm.③強(qiáng)夯置換設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)預(yù)估地面抬高值,并在試夯時(shí)校正.④強(qiáng)夯置換法試驗(yàn)方案的確定同強(qiáng)夯法.檢測(cè)項(xiàng)目除進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)檢測(cè)承載力和變形模量外,還應(yīng)采用超重型或重型動(dòng)力觸探等方法,檢查置換墩著底情況及承載力與密度隨深度的變化.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第二節(jié)強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法⑤確定軟黏性土中強(qiáng)夯置換墩地基承載力特征值時(shí),可只考慮墩體,不考慮墩間土的作用,其承載力應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單墩載荷試驗(yàn)確定,對(duì)飽和粉土地基可按復(fù)合地基考慮,其承載力可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單墩復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定.上一頁(yè)返回第三節(jié)換土墊層法一、原理及適用范圍當(dāng)軟弱土地基的承載力和變形滿足不了建筑物的要求,而軟土層的厚度又不很大時(shí),將基礎(chǔ)底面下處理范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部挖去,然后,分層換填強(qiáng)度較大的砂(碎石、灰土、高爐干渣、粉煤灰)或其他性能穩(wěn)定、無(wú)侵蝕性的材料,并夯壓(振實(shí))至要求的密實(shí)度為止,這種地基處理方法稱為換土墊層法.換土墊層法適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基及暗溝、暗塘等的淺層處理,常用于輕型建筑、地坪、堆料場(chǎng)和道路工程等地基處理工程中.下一頁(yè)返回第三節(jié)換土墊層法淺層處理和深層處理很難明確劃分界限,一般可認(rèn)為地基淺層處理的范圍大致在地面以下５m深度以內(nèi)(有的加固方法可在地面以下達(dá)１０m深).淺層處理一般使用較簡(jiǎn)便的工藝技術(shù)和施工設(shè)備,耗費(fèi)較少量的材料.換土墊層法即一種量大面廣、簡(jiǎn)單、快速和經(jīng)濟(jì)的地基處理方法.換土墊層的作用是:提高地基承載力,并通過(guò)墊層的應(yīng)力擴(kuò)散作用,減少墊層下天然土層所承受的壓力,從而使地基強(qiáng)度滿足要求;墊層置換了軟弱土層,從而可減少地基的變形量;加速軟土層的排水固結(jié);調(diào)整不均勻地基的剛度;對(duì)濕陷性黃土、膨脹土或季節(jié)性凍土等特殊土,其目的主要是消除或部分消除地基土的濕陷性、脹縮性或凍脹性.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)換土墊層法二、墊層材料的選用采用換土墊層處理地基,墊層材料可因地制宜地根據(jù)工程的具體條件合理選用.(１)砂石.宜選用碎石、卵石、角礫、圓礫、礫砂、粗砂、中砂或石屑(粒徑小于２mm的部分不應(yīng)超過(guò)總重的４５％),應(yīng)級(jí)配良好,不含植物殘?bào)w、垃圾等雜質(zhì).當(dāng)使用粉細(xì)砂時(shí),應(yīng)摻入不少于總重３０％的碎石或卵石.砂石的最大粒徑不宜大于５０mm.(２)粉質(zhì)黏土.土料中有機(jī)質(zhì)含量不得超過(guò)５％,當(dāng)含有碎石時(shí),粒徑不宜大于５０mm.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)換土墊層法(３)灰土.體積配合比宜為２∶８或３∶７.土料宜用粉質(zhì)黏土,不宜使用塊狀黏土和砂質(zhì)粉土,不得含有松軟雜質(zhì),并應(yīng)過(guò)篩,其顆粒不得大于１５mm.石灰宜用新鮮的消石灰,其顆粒不得大于５mm.(４)粉煤灰.可用于道路、堆場(chǎng)和小型建筑物、構(gòu)筑物等的換填墊層.粉煤灰墊層上宜覆土０.３~０.５m.(５)礦渣.主要用于堆場(chǎng)、道路和地坪,也可用于小型建筑物、構(gòu)筑物地基.選用礦渣的松散重度不小于１１kN/m３,有機(jī)質(zhì)及含泥總量不超過(guò)５％.(６)其他工業(yè)廢渣.在有可靠試驗(yàn)結(jié)果或成功工程經(jīng)驗(yàn)時(shí),質(zhì)地堅(jiān)硬、性能穩(wěn)定、無(wú)腐蝕性和放射性危害的工業(yè)廢渣等均可用于填筑換填墊層.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)換土墊層法(７)土工合成材料.土工合成材料加筋墊層所選用土工合成材料的品種與性能及填料,應(yīng)根據(jù)工程特性和地基土質(zhì)條件,按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范?(GB/T５０２９０—２０１４)的要求,通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后確定.土工合成材料應(yīng)采用抗拉強(qiáng)度較高、耐久性好、抗腐蝕性的土工帶、土工格柵、土工格室、土工墊或土工織物等土工合成材料.墊層填料宜用碎石、角礫、礫砂、粗砂、中砂等材料,且不宜含氯化鈣、碳酸鈉、硫化物等化學(xué)物質(zhì).當(dāng)工程要求墊層具有排水功能時(shí),墊層材料應(yīng)具有良好的透水性.在軟土地基上使用加筋墊層時(shí),應(yīng)保證建筑物穩(wěn)定并滿足允許變形的要求.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)換土墊層法三、墊層的設(shè)計(jì)要點(diǎn)１.墊層厚度的確定墊層厚度一般是根據(jù)砂墊層底部軟土層的承載力來(lái)確定的,即作用在墊層底面處土的附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之和,不大于軟弱層的承載力設(shè)計(jì)值,并應(yīng)符合下式要求:式中Pz———墊層底面處的附加應(yīng)力設(shè)計(jì)值(kPa);Pcz———墊層底面處土的自重應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa);上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)換土墊層法faz———經(jīng)深度和寬度修正后墊層底面處土層的地基承載力設(shè)計(jì)值(kPa).墊層底面處的附加應(yīng)力,除可以采用彈性理論的土中應(yīng)力公式求得外,也可以按應(yīng)力擴(kuò)散角θ進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算,如圖８-２所示.條形基礎(chǔ):上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)換土墊層法矩形基礎(chǔ):式中b———矩形基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)底面的寬度(m);l———矩形基礎(chǔ)底面的長(zhǎng)度(m);Pk———基礎(chǔ)底面壓力的設(shè)計(jì)值(kPa);Pc———基礎(chǔ)底面處土的自重應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值(kPa);z———基礎(chǔ)底面下墊層的厚度(m);θ———墊層的應(yīng)力擴(kuò)散角[(°)],見(jiàn)表８-２.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)換土墊層法墊層厚度一般不宜大于３m,太厚則施工困難;也不宜小于０.５m,太薄則換土墊層的作用不明顯.一般墊層厚度以１~２m為宜.２.墊層寬度的確定墊層寬度,一方面要滿足基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴(kuò)散的要求;另一方面應(yīng)防止墊層向兩邊擠動(dòng).常用的計(jì)算方法是擴(kuò)散法,可以按下式計(jì)算或根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定.式中b′———墊層底面的寬度(m);θ———墊層的應(yīng)力擴(kuò)散角[(°)].上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)換土墊層法各種換填材料的應(yīng)力擴(kuò)散角θ值見(jiàn)表８-２.各種墊層的寬度在滿足式(８-５)的前提下,在基礎(chǔ)底面標(biāo)高以下所開挖的基坑側(cè)壁呈直立狀態(tài)時(shí),則墊層頂面角邊比基礎(chǔ)底邊緣多出的寬度應(yīng)不小于３００mm;若按當(dāng)?shù)亻_挖基坑經(jīng)驗(yàn)的要求,基坑須放坡開挖時(shí),墊層的設(shè)計(jì)斷面則呈下寬上窄的梯形.整片墊層的寬度可以根據(jù)施工要求適當(dāng)加寬.３.墊層承載力的確定經(jīng)換填墊層處理的地基,其承載力宜通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定,尤其是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)確定.中砂、粗砂、礫砂墊層應(yīng)控制密實(shí)度在中密以上.在無(wú)試驗(yàn)資料或經(jīng)驗(yàn)時(shí),可按表８-３采用.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)換土墊層法４.墊層的施工方法換土墊層的施工可按換填材料(如砂石墊層、素土勢(shì)層、灰土墊層、粉煤灰墊層和礦渣墊層等)分類,或按壓(夯、振)實(shí)方法分類.目前國(guó)內(nèi)常用的墊層施工方法,主要有機(jī)械碾壓法、重錘夯實(shí)法和振動(dòng)壓實(shí)法.(１)機(jī)械碾壓法.機(jī)械碾壓法是采用各種壓實(shí)機(jī)械,如壓路機(jī)、羊足碾、振動(dòng)碾等來(lái)壓實(shí)地基土的一種壓實(shí)方法.這種方法常用于大面積填土的壓實(shí)、雜填土地基處理、道路工程基坑面積較大的換土墊層的分層壓實(shí).施工時(shí),先按設(shè)計(jì)挖掉要處理的軟弱土層,將基礎(chǔ)底部土碾壓密實(shí)后,再分層填土,逐層壓密填土.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)換土墊層法(２)重錘夯實(shí)法.重錘夯實(shí)法是利用起重設(shè)備將夯錘提升到一定高度,然后自由落錘,利用重錘自由下落時(shí)的沖擊能來(lái)夯實(shí)淺層土層,重復(fù)夯打,使淺部地基土或分層填土夯實(shí).主要設(shè)備有起重機(jī)、夯錘、鋼絲繩和吊鉤等.重錘夯實(shí)法一般適用地下水水位距地表０.８m以上非飽和的黏性土、砂土、雜填土和分層填土,用以提高其強(qiáng)度,減少其壓縮性和不均勻性,也可用于消除或減少濕陷性黃土的表層濕陷性,但在有效夯實(shí)深度內(nèi)存在軟弱土?xí)r,或當(dāng)夯擊振動(dòng)對(duì)鄰近建筑物或設(shè)備有影響時(shí),不得采用.因?yàn)轱柡屯猎谒查g沖擊力作用下水不易排出,很難夯實(shí).(３)振動(dòng)壓實(shí)法.振動(dòng)壓實(shí)法是利用振動(dòng)壓實(shí)機(jī)將松散土振動(dòng)密實(shí).地基土的顆粒受震動(dòng)而發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),移動(dòng)至穩(wěn)固位置,減小土的孔隙而壓實(shí).此法適用于處理無(wú)黏性土或黏粒含量少、透水性較好的松散雜填土以及礦渣、碎石、礫砂、礫石、砂礫石等地基.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)換土墊層法總的來(lái)說(shuō),墊層施工應(yīng)根據(jù)不同的換填材料選擇施工機(jī)械.粉質(zhì)黏土、灰土宜采用平碾、振動(dòng)碾和羊足碾,中小型工程也可采用蛙式打夯機(jī)、柴油夯;砂石等宜采用振動(dòng)碾;粉煤灰宜用平碾、振動(dòng)碾、平板式振動(dòng)器、蛙式夯;礦渣宜采用平碾、振動(dòng)碾、平板式振動(dòng)器.５.加筋土墊層的設(shè)計(jì)(１)材料強(qiáng)度.加筋土墊層所選用的土工合成材料應(yīng)按下式進(jìn)行材料強(qiáng)度驗(yàn)算:TP≤Ta(８-６)上一頁(yè)下一頁(yè)返回第三節(jié)換土墊層法式中TP———土工合成材料在允許延伸率下的抗拉強(qiáng)度(kN/m);Ta———相應(yīng)于作用的標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí),單位寬度的土工合成材料的最大拉力(kN/m).(２)加筋體的設(shè)置.加筋土墊層的加筋體設(shè)置應(yīng)符合下列要求:①一層加筋時(shí),可設(shè)置在墊層的中部.②多層加筋時(shí),首層筋材與墊層頂面的距離宜?。常埃|層厚度,筋材層間距宜?。常埃５０％的墊層厚度,且不應(yīng)小于２００mm.③加筋線密度宜為０.１５~０.３５.無(wú)經(jīng)驗(yàn)時(shí),單層加筋宜取高值,多層加筋宜取低值.墊層的邊緣應(yīng)有足夠的錨固長(zhǎng)度.上一頁(yè)返回第四節(jié)預(yù)壓法預(yù)壓法又稱排水固結(jié)法,是利用排水固結(jié)的特性,對(duì)地基進(jìn)行堆載或真空預(yù)壓,并增設(shè)各種排水條件,以加速飽和軟黏土固結(jié),提高土體強(qiáng)度的地基處理方法.該法常用于解決飽和軟黏土地基的沉降和穩(wěn)定問(wèn)題,可使地基的沉降在加載期間基本完成或大部分完成,使建筑物在使用期間不致產(chǎn)生過(guò)大的沉降量和沉降差.同時(shí),可增加地基土的抗剪強(qiáng)度,從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性.預(yù)壓法是由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分共同組合而成的.設(shè)置排水系統(tǒng)主要是改變地基原有的排水邊界條件,增加孔隙水排出的通路,縮短排水距離.該系統(tǒng)是由豎向排水井和水平排水墊層構(gòu)成的.下一頁(yè)返回第四節(jié)預(yù)壓法當(dāng)軟土層較薄,或土的滲透性較好而施工期較長(zhǎng)時(shí),可僅在地面鋪設(shè)一定厚度的排水墊層,然后加載,土層中的孔隙水豎向流入墊層而排出.當(dāng)工程上遇到深厚的、透水性很差的軟黏土層時(shí),可在地基中設(shè)置砂井或塑料排水帶等豎向排水井,地面連以排水砂墊層,構(gòu)成排水系統(tǒng).加壓系統(tǒng),即施加起固結(jié)作用的荷載.它使土中的孔隙水產(chǎn)生壓差而滲流使土固結(jié).其材料有固體(土石料等)、液體(水等)、真空負(fù)壓力荷載等.排水系統(tǒng)是一種手段,如沒(méi)有加壓系統(tǒng),孔隙中的水沒(méi)有壓力差,水不會(huì)自然排出,地基也就得不到加固.如果只施加固結(jié)壓力,不縮短土層的排水距離,則不能在預(yù)壓期間盡快地完成設(shè)計(jì)所要求的沉降量,土的強(qiáng)度不能及時(shí)提高,各級(jí)加載也就不能順利進(jìn)行.所以上述兩個(gè)系統(tǒng),在設(shè)計(jì)時(shí)總是聯(lián)系起來(lái)考慮.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)預(yù)壓法一、預(yù)壓法分類１.堆載預(yù)壓法堆載預(yù)壓法是工程中行之有效、廣為采用的方法.其是在建筑物建造之前,在建筑場(chǎng)地進(jìn)行加載預(yù)壓,使地基的固結(jié)沉降基本完成和提高地基土強(qiáng)度的方法.在飽和軟土地基上施加荷載后,孔隙水被緩慢排出,孔隙體積隨之逐漸減小,地基發(fā)生固結(jié)變形.同時(shí),隨著超靜水壓力逐漸消散,有效應(yīng)力逐漸提高,地基土強(qiáng)度也逐漸增大.例如,在建筑場(chǎng)地先加一個(gè)和上部建筑物相同的壓力進(jìn)行預(yù)壓,使土層固結(jié),然后卸除荷載,再建造建筑物,這樣,建筑物所引起的沉降即可大大減小.如果預(yù)壓荷載大于建筑物荷載,即所謂超載預(yù)壓,則效果更好.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)預(yù)壓法因?yàn)榻?jīng)過(guò)超載預(yù)壓,當(dāng)土層的固結(jié)壓力大于使用荷載下的固結(jié)壓力時(shí),原來(lái)的正常固結(jié)黏土層將處于超固結(jié)狀態(tài),而使土層在使用荷載下的變形大為減小.２.真空預(yù)壓法真空預(yù)壓法不需要進(jìn)行堆載和卸荷,是在需要加固的軟土地基表面先鋪設(shè)砂墊層,然后埋設(shè)垂直排水管道,再用不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕,薄膜四周埋入土中,通過(guò)砂墊層內(nèi)埋設(shè)的吸水管道,用真空裝置進(jìn)行抽氣,使其形成真空,增加地基的有效應(yīng)力.當(dāng)抽真空時(shí),先后在地表砂墊層及豎向排水通道內(nèi)逐步形成負(fù)壓,使土體內(nèi)部與排水通道、墊層之間形成壓差.在此壓差作用下,土體中的孔隙水不斷地由排水通道排出,使土體固結(jié).上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)預(yù)壓法真空預(yù)壓法最早是瑞典皇家地質(zhì)學(xué)院的教授于１９５２年提出的,隨后有關(guān)國(guó)家相繼進(jìn)行了探索和研究,我國(guó)于２０世紀(jì)５０年代末６０年代初對(duì)該法進(jìn)行過(guò)研究,但因密封問(wèn)題未能得到很好解決,又沒(méi)有研制出合適的真空裝置,故不易獲得和保持所需的真空度,未能很好地用于實(shí)際工程,同時(shí)在加固機(jī)理方面也進(jìn)展甚少.２０世紀(jì)８０年代,由于港口發(fā)展,沿海的大量軟基必須在近期內(nèi)加固,因而從１９８０年起開展了真空預(yù)壓法的研究,１９８５年通過(guò)國(guó)家鑒定,在真空度和大面積加固方面處于國(guó)際領(lǐng)先地位,已在２４０多萬(wàn)平方米工程中使用,得到了滿意效果.上一頁(yè)下一頁(yè)返回第四節(jié)預(yù)壓法真空預(yù)壓的原理主要反映在以下幾個(gè)方面:(１)薄膜上面承受等于薄膜內(nèi)外壓差的荷載.在抽氣前,薄膜內(nèi)外都承受一個(gè)大氣壓.抽氣后薄膜內(nèi)氣壓逐漸下降,首先是砂墊層中的氣壓,其次是砂井中的氣壓,故使薄膜緊貼砂墊層.由