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1、地基处理,课程内容：地基处理教材：地基处理叶观宝 高彦斌 中国建筑工业出版社2009年版参考书：地基处理张季超 高等教育出版社2009年版 地基处理陈昌富 武汉理工大学出版社2010年版,绪言,1.1 地基处理的定义,场地：指工程建设所占有并直接使用的有限面积的土地。场地范围内及其邻近的地质环境都回直接影响着场地的稳定性。,地基：指承托建筑物基础的这一部分很小的场地。,基础：指建筑物向地基传递荷载的下部结构。,地基存在的问题,地基处理的目的和意义,地基处理：指天然地基很软弱，不能满足地基承载力和变形的要求，而地基需经过人工处理后再营建基础。,目的 各种建筑物和构筑物对地基的要求主要包括下述三方
2、面：（1）地基稳定性问题；（2）地基变形问题；（3）地基渗透问题；当天然地基不能满足建（构）筑物在上述三个方面的要求时，需要对天然地基进行地基处理。天然地基通过地基处理，形成人工地基，从而满足建（构）筑物对地基的各种要求。,地基处理的目的和意义,意义(1)处理好地基问题具有较好的经济效益。(2)保证工程质量。(3)加快工程建设速度。,实例1加拿大特朗斯康谷仓,加拿大特朗斯康谷仓平面呈矩形，长59.44 m,宽23.47 m。高31.0m。容积36368 m3。谷仓为圆筒仓，每排13个圆筒仓，共5排65个圆筒仓组成。谷仓的基础为钢筋混凝土筏基，厚61cm，基础埋深3.66m。,谷仓于1911年开
3、始施工，1913年秋完工。1913年9月起往谷仓装谷物，10月当谷仓装了31822m谷物时，发现1小时内垂直沉降达30.5cm。结构物向西倾斜，并在24小时之内，谷仓倾倒。谷仓西端下沉7.32m,东端上抬1.52m。1913年10月18日谷仓倾倒后，上部钢筋混凝土筒仓坚如盘石，仅有极少的表面裂缝。,实例2.香港宝城滑坡,1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅-宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡67人。,实例3.比萨斜塔,比萨斜塔是比萨大教堂的钟楼，塔八层，高53.3m。塔的砖石地基的直径为19.
4、6m，最大深度5.5m。塔基向南倾斜，与地面成5.5。第七层在南面突出4.5m。比萨斜塔基础底面倾斜值，经计算为0.093，即9.3,我国国家标准建筑地基基础设计规范GBJ 789中规定：高耸结构基础的倾斜，当建筑物高度Hg为：50mHg100m时，其允许值为0.005，即0.5。比萨斜塔基础实际倾斜值已等于我国国家标准允许值的18倍。,实例4.大地震中地基液化,地震引起大面积砂土地基液化后产生很大的侧向变形和沉降，大量的建筑物倒塌或遭到严重损伤。,实例5Teton坝,Teton坝位于美国爱达荷州的Teton河上，是一座防洪、发电、旅游、灌溉等综合利用工程。大坝为土质肥心墙坝。最大坝高126.
5、5m(至心墙齿槽底)，坝顶长945m。建于1972-75年，1976年6月失事。损失：直接8000万美元，起诉5500 起，2.5亿美元，死14人，受灾2.5万人，60万亩土地，32公里铁路。渗透破坏。,地基处理对象及其特征,软弱地基,软土（Soft Soil）,包括淤泥和淤泥质土。在静水或非常缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成。主要由细粒土组成，孔隙比大（大于1.0）、天然含水量高（接近或大于液限）、压缩性高（压缩系数0.5MPa-1）和强度低。广泛分布在我国东南沿海及内地。例如天津、上海、杭州宁波、温州、厦门、广州等沿海地区，以及昆明、武汉等内地地区。,冲填土（Hydraulic F
6、ill）,整治和疏浚江河航道时，用挖泥船通过泥浆泵将泥砂夹大量水分吹到江河两岸而形成的沉积土。又称吹填土。冲填土是否需要处理和采取何种方法处理，取决于冲填土的颗粒组成、土层厚度和排水条件。,杂填土（Miscellaneous Fill）,由人类活动而任意堆填的建筑垃圾、工业废料和生活垃圾。组成物质杂乱，分布不均匀，结构松散。因而强度低、压缩性高和均匀性差。,饱和粉细砂（Saturate loose Sand）,由于密实度小，容易在动力荷载下产生液化现象，并容易在动水压力作用下产生管涌和流沙现象。,特殊土地基,湿陷性黄土（Collapsible Loess）,指土体在一定压力下受水浸湿时产生的湿
7、陷变形量达到一定数值的土。包括：湿陷性黄土、干旱和半干旱地区具有崩解性的碎石土和砂土。黄土在我国特别发育，广泛分布在黑龙江、吉林、辽宁、内蒙、山东、河北、河南、山西、陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆等地。,膨胀土(Expansive Soil),指粘粒成分主要由亲水性矿物所组成的粘性土。具有吸水膨胀、失水收缩的特性。主要分布在广西、云南、湖北、河南、安徽、四川、河北、山东、陕西、江苏、广东等地。,红粘土(Red Clay),指石灰岩、白云岩等碳酸类岩石在亚热带温湿气候条件下经风华作用所形成的褐红色的粘性土。由于下卧岩面起伏及存在，一般容易引起不均匀沉降。主要分布在云南、贵州、广西等地。,季节性冻土
8、(Frozen Soil),土的温度等于或低于摄氏零度，含有固态水。当自然条件改变时，产生冻胀、融陷等不良地质现象。季节冻土占中国领土面积一半以上，其南界西从云南章凤，向东经昆明、贵阳，绕四川盆地北缘，到长沙、安庆、杭州一带。多年冻土分布在东北大、小兴安岭，西部阿尔泰山、天山、祁连山及青藏高原等地，总面积为全国领土面积的1/5强。,岩溶（Karst）,主要出现在碳酸类岩石地区。其基本特性是地基主要受力层范围内受水的化学和机械作用而形成的溶洞、溶沟、溶槽、落水洞以及土洞等。我国的岩溶地基广泛分布在贵州和广西两省区。建造在岩溶地基上的建筑物，要慎重考虑可能会造成底面变形和地基陷落。,判别天然地基是
9、否属于软弱地基或不良地基没有明确的界限，天然地基是否属于软弱地基或不良地基也可以说是相对的。,地基处理的目的,1、改善土的抗剪特性2、改善压缩特性3、改善透水特性4、改善动力特性5、改善特殊土的不良地基特性,1、改善土的抗剪特性,地基的破坏属于剪切破坏。因此可以通过提高地基土的抗剪强度来提高地基的强度和承载力。从而防止结构倒塌、边坡失稳。,地基的剪切破坏表现：建筑物的地基承载力不够；由于偏心荷载及侧向土压力的作用使结构物失稳；由于填土或建筑物荷载，使邻近地基产生隆起；土方开挖时边坡失稳；基坑开挖时坑底隆起。,2、降低地基的压缩特性,土的压缩机理 土中的孔隙的减少。由于孔隙中含有水和气，压缩速度
10、受排水和排气特性的影响。,土的压缩性表现：建筑物的沉降合差异沉降大；地基的固结沉降；地基的不均匀沉降。,减小建筑物的沉降和不均匀沉降；减小基坑开挖、隧道施工引起的地面沉降；减小降水产生的固结沉降。,3、改善透水特性,地基的透水性表现：堤坝等基础产生的地基渗漏；基坑开挖工程中，因土层内夹薄层粉砂或粉土而产生流沙和管涌。,土的透水性能主要受孔隙大小（渗透性）和排水距离的的影响。可以通过减小孔隙和填充孔隙的方法来减小土的渗透性。也可以在土中植入透水性好的介质（砂石桩和排水板）来增加其渗透特性。,地下水位下基坑开挖的止水；砂土液化中的排水。,4、改善动力特性,松散粉细砂的液化机理 在动力荷载作用下，松
11、散粉细砂有结构变密的趋势，从而导致孔压增长，产生液化现象。因此可以通过增加密度、减小动剪切应力和改良排水条件三方面来处理可液化地基。,地基的动力特性表现：在地震时饱和松散粉细砂将产生液化；由于交通荷载或打桩等原因，使邻近地基产生震动下沉。,5、改善特殊土的不良地基特性,改善黄土的湿陷性；改善膨胀土的胀缩性；改善冻土的冻胀和融沉特性。,地基处理技术的发展概况,自改革开放以来，我国地基处理技术发展很快，主要反映在下述几个方面：(1)地基处理技术得到普及和提高；(2)地基处理队伍不断扩大；(3)地基处理理论的发展；,地基处理方法分类及适用范围,地基处理方法共分八类：,1.置换,置换是指用物理力学性质
12、较好的岩土材料置换天然地基中部分或全部软弱土体，以形成双层地基或复合地基，达到提高地基承载力、减少沉降的目的。,2.排水固结,排水固结是指土体在一定荷载作用下排水固结，孔隙比减小，抗剪强度提高，以达到提高地基承载力，减少施工后沉降的目的。,3.灌入固化物,灌入固化物是指向土体中灌入或拌入水泥、石灰、其他化学固化浆材，在地基中形成增强体，以达到地基处理的目的。,4.振密、挤密,振密、挤密是指采用振动或挤密的方法使地基土体密实以达到提高地基承载力和减少沉降的目的。,5.加筋,加筋是在地基中设置强度高、模量大的筋材，如：土工格栅、土工织物等，以达到提高地基承载力、减少沉降的目的。,6、冷热处理,冷热
13、处理是通过冻结地基土体，或焙烧、加热地基土体以改变土体物理力学性质达到地基处理的目的。,7、托换,托换是指对已有建筑物地基和基础进行处理和加固。,8、纠倾和迁移,纠倾是指对由于沉降不均匀造成倾斜的建筑物进行矫正。,一些新的地基处理方法,主要包括三大类：组合式地基处理工法新的地基处理桩型新的地基处理施工技术,组合式地基处理工法,将几种单一的地基处理方法有机地组合在一起，充分发挥各自的优点，从而达到提高工效和缩短工期的目的，达到“一加一大于二”的目的。,1.高真空击密法 将“高真空排水”和“强夯击密”两道工序相结合，对软土地基进行交替、多遍处理的一种方法，适用于荷载不大、作用范围比较小的工程。,2
14、.水下真空预压法 是将“水下真空预压”与“堆载预压”两道工序相结合，加快土体加固进度和强度，缩短工期，节省原材料，节约投资成本。,3.动力排水固结法 将强夯法与塑料排水板结合处理各种软土地基的方法，使用范围比传统的强夯法要广泛。,4.刚-柔性桩组合法 是一种由刚性桩和柔性桩结合起来的长短桩所形成的新型复合地基，这种复合地基最大限度地利用了这两种桩的特点，提高了桩间土的参与作用，有效地提高了地基强度，减少了沉降，加快了施工速度，并降低了造价。,5.长板短桩法 是采用水泥搅拌桩和塑料排水板联合处理的组合型复合地基，其特点是将高速公路填土施工和预压的过程作为路基处理的过程，充分利用填土荷载加速路基沉
15、降，以达到减小工后沉降的目的。,新的地基处理桩型,1.螺杆桩 由上部的普通圆柱部分和下部的螺纹部分结合而成。,2.螺旋桩 由一根中空钢管和两个螺旋叶片组成，由液压旋转设备进入土层后，通过大直径的钢管表面与土壤挤压产生的摩擦力和螺旋片与土壤产生的阻力来承受桩所受的上拔力和压力。,3.高压注浆碎石桩 简称HGP桩，是在预成孔中灌入碎石，然后利用液压、气压，通过注浆管把水泥浆液注入桩孔中的碎石和桩周围土壤的缝隙中，水泥浆凝固后形成的半刚性结石桩体，HGP桩与桩间土共同形成复合地基。,4.加芯搅拌桩5.实散体组合桩6.钉形水泥土双向搅拌桩7.水泥土粉煤灰钢渣桩（GFS桩）,新的地基处理施工技术,1.冲
16、击碾压技术 采用拖车牵引三边形或五边形双轮来产生集中的冲击能量达到压实土石料的目的，在提高路基强度、稳定性和均匀性、减少工后沉降、防止不均匀沉陷等方面效果良好。,2.静压挤密桩法 采用静力压桩机压桩，具有自动化程度高，行走方便，运转灵活，桩位定点准确，施工时无振动、无噪声、无污染、施工速度快、施工现场干净文明等特点。,3.水坠沙技术4.夯扩挤密碎石桩5.干振碎石桩6.孔内深层强夯法（DDC工法）7.DDC灰土桩8.双液分喷法,地基处理方法的选择,地基处理的原则,地基处理的设计,地基处理规划程序,地基处理发展现状,地基处理发展动向,应用方面,从解决一般工程地基加固向解决各类超软、深厚、深挖等大型
17、工程地基加固方向发展，如在深厚超软地基上高速公路、大型油罐和深基坑开挖等,目的方面,从以提高地基承载力与稳定性为目的向以解决基础过大沉降和不均匀沉降为目的方向发展，如高速公路的工后沉降、基坑开挖的侧向变形和大型油罐的不均匀沉降等,加固技术方面,各类施工方法不断以现代新技术新材料充实和改进施工工艺，向实用有效、随土质和加固要求而定、可控、可靠方向发展，砂石垫层加筋土垫层，砂井袋装砂井、塑料排水板，水泥土搅拌法的质量监控系统等,设计理论方面,在大量工程实践基础上，修订了地基处理的设计规范和设计手册：中华人民共和国行业标准建筑地基处理技术规范(JGJ79-91)(JGJ79-2002)；中华人民共和国行业标准既有建筑地基基础加固技术规范(JGJ123-2000)；中国工程建设标准化协会标准建筑物移位纠倾增层改造技术规范,其它方面,大量现场监测技术的应用，使信息设计和施工成为今后重大工程设计和施工的发展方向；多种方法的联合处理，满足不同工程的要求，如土工织物垫层和排水板联合处理、真空预压与堆载预压联合处理、加筋垫层和水泥土搅拌法联合处理等,
