土力学与地基基础课件09人工基础.ppt

第九章第九章 人工基础人工基础土力学与地基基础9.1 概述9.2 换填垫层法9.3 挤密桩法9.4 夯实法9.5 排水固结法9.6 搅拌法和胶结法9.7 加筋法 一 采用人工地基的目的二 地基处理的对象9.1 概述三 地基处理的常用方法采用人工地基的目的工程建设中，不可避免地会遇到地质条件不好的地基或软弱地基，这时地基不能满足设计建筑物对地基强度、稳定性及变形的要求，常需要采用各种地基加固、补强等技术措施，来改善地基土的工程性状，以满足工程要求，这些工程措施统称为地基处理，处理后的地基称为人工地基采用人工地基的目的是提高地基的强度与稳定性，减小地基的沉降变形量，防止地基的渗漏与溶蚀，提高地基抗液化能力一 采用人工地基的目的二 地基处理的对象9.1 概述三 地基处理的常用方法地基处理的对象软弱地基系指由具有强度较低、压缩性较高及其他不良性质的软弱土组成的地基软弱土主要包括淤泥、淤泥质土、冲填土（吹填土）、杂填土或其他高压缩性土天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土称为软土它包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土软土具有如下工程特性：n 一、软弱地基n 二、不良地基（1）具有显著的结构性（2）具有较明显的流变性（3）压缩性较高（4）抗剪强很低（5）软土的透水性较差（6）具有不均匀性，软土中常夹有厚薄不等的粉土、粉砂、细砂等地基处理的对象冲填土（吹填土）是在整治和疏通江河时，用挖泥船或泥浆泵把江河或港湾底部的泥砂用水力冲填（吹填）形成的沉积土。

冲填土的物质成分比较复杂，如以粉土、黏土为主，则属于欠固结的软弱土，而主要由中砂粒以上的粗颗粒组成的，则不属于软弱土n 一、软弱地基n 二、不良地基杂填土一般是覆盖在城市地表的人工杂物，包括瓦片砖块等建筑垃圾、工业废料和生活垃圾等其主要特性是强度低、压缩性高和均匀性差地基处理的对象不良地基包括下列几类：1湿陷性黄土地基2膨胀土地基3多年冻土地基4岩溶与土洞地基5山区地基6饱和粉细砂与粉土地基 n 一、软弱地基n 二、不良地基 一 换填垫层法原理二 垫层的设计要点9.2 换填垫层法三 换填垫层材料施工换填垫层法原理换填垫层法是指挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较粗粒径的材料，并夯压密实，形成垫层的地基处理方法当建筑物荷载不大，软弱土层厚度较小时，采用换填垫层法能取得较好的效果目前，常用的垫层有：砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土垫层、煤渣垫层、矿渣垫层以及用其他性能稳定、无侵蚀性的材料做的垫层等换填垫层法按其原理可体现以下五个方面的作用：1提高浅层地基承载力2减少沉降量3加速软弱土层的排水固结4防止冻胀5消除膨胀土的胀缩作用一 换填垫层法原理二 垫层的设计要点9.2 换填垫层法三 换填垫层材料施工地基处理的对象垫层厚度一般根据垫层底部下卧土层的承载力确定，如图所示。

并符合下式要求：n 一、垫层厚度的确定n 二、垫层宽度的确定n 三、垫层承载力垫层厚度确定示意图地基处理的对象垫层的宽度除应满足应力扩散的要求外，还应防止垫层向两边挤动如果垫层宽度不足，四周侧面土质又较软弱时，垫层就有可能部分挤入侧面软弱土中，使基础沉降增大关于宽度计算，通常可按扩散角法，如条形基础，垫层亮宽 b，应为：n 一、垫层厚度的确定n 二、不良地基n 三、垫层承载力扩散角 按表9-2选取底宽确定后，再根据开挖基坑所要求的坡度延伸至地面，即得垫层的设计断面垫层压力扩散角地基处理的对象垫层承载力容许值 fcu 宜通过现场试验确定，当无试验资料时，可按下表参考采用n 一、垫层厚度的确定n 二、不良地基n 三、垫层承载力 一 换填垫层法原理二 垫层的设计要点9.2 换填垫层法三 换填垫层材料施工换填垫层材料施工一般地讲，垫层填料应易于夯压密实，做成垫层后抗剪强度较高，压缩性较低，并具有良好的水稳定性，在可能发生震害的情况下还应符合防震要求砂土、圆砾、角砾、卵石、碎石、黏性土、粉土、灰土及工业废渣（如矿渣、钢渣等）均可用作垫层填料 n 一、换填材料的选取n 二、垫层施工n 三、质量检验地基处理的对象垫层施工应根据不同的换填材料选择施工机械。

粉质黏土、灰土宜采用平碾、振动碾或羊足碾，中小型工程也可采用蛙式夯、柴油夯，砂石等宜用振动碾，粉煤灰宜采用平碾、振动碾、平板振动器、蛙式夯，矿渣宜采用平板振动器或平碾，也可采用振动碾n 一、换填材料的选取n 二、垫层施工n 三、质量检验地基处理的对象对粉质黏土、灰土、粉煤灰和砂石垫层的施工质量检验可用环刀法、贯入仪、静力触探、轻型动力触探或标准贯入试验检验；对砂石、矿渣垫层可用重型动力触探检验并均应通过现场试验以设计压实系数所对应的贯入度为标准检验垫层的施工质量压实系数也可采用环刀法、灌砂法、灌水法或其他方法检验n 一、换填材料的选取n 二、垫层施工n 三、质量检验例题 9-1 某地基进行换填处理，基础底面长4.0m，宽3.0m，换填材料为中砂，换填厚度为1.5m试计算换填垫层底面的长与宽至少应取多少米？一 砂石挤密桩二 灰土挤密桩和素土挤密桩9.3 挤密桩法l挤密法，是指用振动或冲击荷载在软弱地基中成孔后，再将散体材料压入土中，形成大直径的密实桩体由于其作用是挤密桩间土或以挤密桩间土为主，故称为挤密桩l挤密法按材料分，常用的有砂石挤密桩、碎石挤密桩、素土挤密桩及灰土挤密桩l砂石挤密桩又称砂石桩法。

砂石桩适用于松散砂土、人工填土、粉土或杂填土等地基，可以提高地基的强度，减少地基的压缩性，或提高地基的抗震能力，防止饱和软弱土地基液化砂石挤密桩桩的直径根据地基土质情况和成桩设备条件等因素确定，但不宜小于300mm桩在平面上宜按正方形或等边三角形布置，如图所示，相邻桩的中心距 s 应通过现场试验确定n 一、砂石桩设计n 二、砂石桩施工n 三、质量检验砂石桩布置示意图砂石挤密桩当用于挤密松散砂土地基时，可根据砂土原来（处理前）的孔隙比 e0、处理后要求达到的孔隙比 e1 和桩的直径 dp，按式下式计算中心距：n 一、砂石桩设计n 二、砂石桩施工n 三、质量检验当桩按正方形布置时:当桩按等边三角形布置时:若砂土地基经处理后，要求达到的相对密实度为 Dr，则相应孔隙比 e1 按下式计算:砂石挤密桩砂石桩施工有两种方法，振动沉管法和振冲法1)沉管法沉管法有不同的施工工艺，一种较为简便的工艺流程示意如图所示砂石桩的施工顺序：对砂土地基宜从外围或两侧向中间进行，对黏性土地基宜从中间向外围或隔排施工；在既有建筑（构）物邻近施工时，应背离建（构）物方向进行n 一、砂石桩设计n 二、砂石桩施工n 三、质量检验沉管法工艺流程图砂石挤密桩(2)振冲法振冲法的关键设备是振冲器，它可以在高频振动的同时从下端喷出压力水流。

在振冲砂石桩（或简称为振冲桩）的施工中，利用振冲器的振动和压力水流的冲切作用成孔，经分段填筑和振密而成桩，如图所示n 一、砂石桩设计n 二、砂石桩施工n 三、质量检验振冲法工艺流程图砂石挤密桩砂石桩的施工质量检验可采用单桩载荷试验，对桩体可采用动力触探试验检测，对桩间土可采用标准贯入试验、静力触探、动力触探或其他原位测试等方法进行检测桩间土质量的检测位置应在等边三角形或正方形的中心检测数量不应少于桩孔总数的2%砂石桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验复合地基载荷试验数量不应少于总桩数的0.5，且每个单体建筑不应少于3点n 一、砂石桩设计n 二、砂石桩施工n 三、质量检验 一 砂石挤密桩二 灰土挤密桩和素土挤密桩9.3 挤密桩法灰土挤密桩或素土挤密桩通过成孔过程中的横向挤压作用，桩孔内的土被挤向周围，使桩间土得以挤密，然后将备好的灰土或素土（黏性土）分层填入桩孔内，并分层捣实至设计标高用灰土分层夯实的桩体，称为灰土挤密桩；用素土分层夯实的桩体，称为素土挤密桩灰土挤密桩和素土挤密桩灰土挤密桩和素土挤密桩处理地基的面积，应大于基础或建筑物底层平面的面积，并应符合下列规定：n 一、桩的设计n 二、桩的施工n 三、质量检验（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，超出建筑物外墙基础底面外缘的宽度，每边不宜小于处理土层厚度的1/2，并不应小于2m灰土挤密桩和素土挤密桩成孔应按设计要求、成孔设备、现场土质和周围环境等情况，选用沉管（振动、锤击）或冲击等方法桩顶设计标高以上的预留覆盖土层厚度对沉管（锤击、振动）成孔，宜为0.500.70m；对冲击成孔宜为1.201.50mn 一、桩的设计n 二、桩的施工n 三、质量检验成孔和孔内回填夯实的施工顺序为：当整片处理时，宜从里（或中间）向外间隔12孔进行，对大型工程，可采取分段施工；当局部处理时，宜从外向里间隔12孔进行；向孔内填料前，孔底应夯实，并应抽样检查桩孔的直径、深度和垂直度；桩孔的垂直度偏差不宜大于1.5%；桩孔中心点的偏差不宜超过桩距设计值的5%；经检验合格后，应按设计要求，向孔内分层填入筛好的素土、灰土或其他填料，并应分层夯实至设计标高灰土挤密桩和素土挤密桩对一般工程，主要应检查施工记录、检测全部处理深度内桩体和桩间土的干密度，并将其分别换算为平均压实系数 和平均挤密系数（桩间土平均干密度与最大干密度之比）对重要工程，除检测上述内容外，还应测定全部处理深度内桩间土的压缩性和湿陷性。

抽样检验的数量，对一般工程不应少于桩总数的1%；对重要工程不应少于桩总数的1.5%n 一、桩的设计n 二、桩的施工n 三、质量检验 一 重锤夯实法二 强夯法9.4 夯实法灰土挤密桩和素土挤密桩 l重锤夯实法是利用起重机械将夯锤提到一定高度（2.54.5m），然后使锤自由落下并重复夯击以加固地基；锤重一般不小于15kN，经夯击以后，地基表层土体的相对密实度或干密度将增加，从而提高表层地基的承载力l 该法适用于处理离地下水位0.8m以上稍湿的杂填土、黏性土、湿陷性黄土和分层填土等地基，但在有效夯实深度内存在软黏土层时不宜采用l停夯标准：随着夯击遍数增加，每遍土的夯沉量逐渐减少，一般要求最后二遍平均夯沉量对于黏性土及湿陷性黄土不大于1.02.0cm；对于砂性土不大于0.5一1.0cm一 重锤夯实法二 强夯法9.4 夯实法 强夯法强夯法，又称动力固结法或动力压实法，是用起重机械（起重机或起重机配三角架、龙门架）将质量为1040t的夯锤起吊到1040m高度后，自由落下，产生强大的冲击能量，对地基进行强力夯实，从而提高地基承载力，降低其压缩性的地基处理方法强夯法的特点：施工工艺、设备简单；适用土质范围广；加固效果显著，可取得较高的承载力，一般地基土强度可提高25倍，压缩性可降低210倍，有效加固深度可达610m；施工速度快（一套设备每月可加固500010000m2地基）；节省加固原材料；施工费用低，节省投资，同时耗用劳力少等。

强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土地基强夯法1.单位夯击能锤重与落距的乘积称为夯击能强夯的单位夯击能（指单位面积上所施加的总夯击能），应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和需处理深度等综合考虑，并通过现场试夯确定一般对粗颗粒土取10003000 kNmm2，对细颗粒土取15004000kNmm2n 一、强夯法设计n 二、强夯法施工n 三、质量检验强夯法夯击点布置根据基础的型式和加固要求而定，对大面积地基一般采用等边三角形、等腰三角形或正方形,如图所示对条形基础夯点可成行布置；对独立柱基础可按柱网设置采取单点或成组布置，在基础下面必须布置夯点第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.53.5倍，以后各遍可适当减小；对处理深度较大或单击夯击能较大的工程第一遍夯击点间距宜适当增大n 一、强夯法设计n 二、强夯法施工n 三、质量检验强夯点位布置图强夯法3.单位夯击击数与夯击遍数单。