房屋建筑工程系

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第九章 软弱地基处理 1 、建筑物的地基处理目的与意义 地基的强度与稳定性问题 （加拿大特朗斯康谷仓） 2 、地基的变形问题 当地基在上部荷载作用下， 产生严重沉降或不均匀沉 降时，就会影响建筑物的 正常使用，甚至发生整体 倾斜、墙体开裂、基础断 裂等事故。 3 、地基的渗漏与溶蚀 如水库地基渗漏严重，会 发生水量损失。 4 、地基振动液化与振沉 在强烈地震作用下，会使地 下水位以下的松散粉细砂和 粉土产生液化，使地基丧失 承载力。 二、地基处理的对象 地基处理的对象包括：软弱地基与不良地基。 一）、软弱地基：软弱地基在地表下相当深度范围内存在软弱土。 软弱土的特性： 1 、天然含水量高　２、孔隙比大　　　３、压缩性高 ４、渗透性差　　　５、具有结构性 二）、不良地基 １、湿陷性黄土地基　　２、膨胀土地基 ３、泥炭土地基　　　　４、多年冻土地基　　 ５、岩溶于土洞地基（喀斯特）６、山区地基 机械压实法 　　 　 对一定含水量范围内的土，可通过 机械压实或落锤夯实以降低其孔隙比，提高 其密实度，从而提高其强度，降低其压缩性。 （如建筑地基土质疏松，最简便的处理方法 是将天然土压实。不需挖除，不需填土，更 不需用水泥等材料，因此是最经济的方法。） 土的压实原理： 　粘性土进行压实时，土太湿或太干都不能把土压实，只有在适当的含水量范围内才能压实。粘性土在某种压实功能作用下，达到最密实的含水量，称为最优含水量。 １）重锤夯实法 重锤夯实法是利用小型起重机， 将重锤提升到一定高度后 , 让锤 自由下落 , 重复夯实地基 , 达到压 实的作用。 适用范围：适用于地下水位埋深 大于 1.5m 的稍湿的粘性土、粉土、素填土、砂土和湿陷性黄土地基等；不适用于软粘土或地下水位以下的饱和粘性土，因这类土在击实过程中容易产生 “ 橡胶土 ” ，破坏土的结构，反而增加土的压缩性。 夯实效果 重锤夯实法的有效深度为 1.0~1.5m, 地基承载力可相应提高。 液压打桩机 2 、分层碾压法 方法简介： 分层碾压法是用压路机、平碾等 机械，在需压实的场地上，按计 划与次序往复碾压，分层铺土， 分层压实。 适用范围： 适用于地下水位以上，大面积回填 压实，也可用于含水量较低的素填 土或杂填土地基处理。 压实效果 根据一些地区经验，用 8t~12t 的压路机碾压杂填土，压实深度为 30cm~40cm 。 压路机 3 、振动压实法 方法简介： 振动压实法是用振动机振动松散地基，使土颗粒受振移动至稳固位置，减少土的孔隙而压实。 高频振动锤 振动平板夯 蛙式打夯机 快速冲击夯 适用范围：振动压实法适用于松散状态的砂土、杂填土、含少量粘性土的建筑垃圾、工业废料和炉灰填土地基。 冲击夯 3 、强夯法 强夯法的机具设备： 夯锤、起重机、自动脱钩装置 强夯法加固地基的机理： 用大吨位起重机，将巨型锤提至空中，从 h=8m~25m （ hmax=40m) 高处自由落下，形成强大的冲击能与冲击波。在夯锤接触地面的瞬间，强制压实与振密地基。 1 、强夯法的适用范围： 适用的地基土质： 强夯法适用于孔隙大而疏松的碎石土、砂土及建筑垃圾，也适用于低饱和度的粉土、粘性土、湿陷性黄土和素填土。 强夯加固地基的效果 1 、提高地基承载力 2 、深层地基加固，有效加固深度一般为 5m~10m. 3 、消除液化 4 、消除湿陷性 5 、减少地基沉降量 : 强夯加固地基，使土的密度增大，孔隙比减少，压缩系数降低。 4 、换填法 方法： 先挖除基底下处理范围内的软弱土，再分层换填强度大、压缩性小、性能稳定的材料，并压实到要求的密实度，作为地基的持力层。 换土垫层的材料： 理想材料：卵石、碎石、砾石、粗中砂。要求级配良好，不含杂质。 作用： 1 、提高地基承载力 2 、减小地基沉降量 3 、加速软土的排水固结 4 、防止冻胀 5 、消除膨胀土的胀缩作用 适用范围：淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土等浅层处理。 垫层的施工 基坑保持无积水； 铺筑垫层材料之前，应先验槽； 施工中必须避免扰动软弱下卧层的结构，防止降低土的强度、增加沉降； 如采用碎石或卵石垫层，宜先铺一层 15cm~20cm 的砂垫层作底面； 垫层底面应等高； 人工级配砂石垫层，应先拌合均匀，再铺填捣实； 垫层每层虚铺 200cm~300cm, 均匀、平整； 垫层材料应采用最优含水量； 施工机械应根据不同垫层材料进行选择； 进行质量检验。 5 、预压固结法 预压法分类 堆载预压法 真空预压法 预压法适用土质 深厚的淤泥、淤泥质土和冲填土等饱和粘性土 。 预压法原理 在建筑场地上正式修筑工程之前，先堆砂石等材料，对地基进行预压；使地基产生大量沉降而压密，从而提高地基的强度、减少实际工程的沉降量。 堆载预压法 真空预压法 6 、挤密法 砂石桩法 适用范围： 挤密松散砂土、素填土和杂填土等地基置换饱和粘性土地基，主要不以变形控制的工程。 加固机理： 砂类土加固机理 —— 挤密 疏松砂土为单粒结构，孔隙大，颗粒位置不稳定。在静力和振动作用下，土粒易位移至稳定位置，使孔隙减小而压密。 粘性土加固机理 —— 置换 砂石桩在粘性土地基中，主要利用砂石桩本身的强度及其排水效果。 整平原地面→机具定位→桩管沉入→加料压密→拔管→机具移位 土桩挤密法： 土桩挤密法是由机械成孔，将素土分层填入孔中，用机械压实并挤密桩孔周围的土。 适用范围： 地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。地基处理深度宜为 5m ~15m 。 灰土桩挤密法： 提高地基的承载力或水稳性为主要目的 适用范围：地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土地基。 加固机理：灰土桩是用石灰和土，按体积拌合均匀，并填入桩孔内分层夯实后形成的桩。这种材料在化学性能上具有气硬性和水硬性。可挤密地基，提高地基承载力，消除湿陷性，减小沉降并使均匀。 新疆克拉玛依炼油厂挤密碎石桩地基处理       中央美院大面积软地基处理 7 、振冲法 振动水冲法简称振冲法， 它是应用松砂加水振动 后变密的原理，并填入 碎石来加固松软地基的 一种方法。 主要设备： 振冲器、起重机、压力水管 振动水冲法 : 适用范围： 振冲密实法：适用于处理疏散松砂土和粉土等地基。 振冲置换法：适用于粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基。 （缺点：在加固地基时，排出大量泥浆，污染环境，难以在市区施工。） 干法振动砂石桩 8 、化学加固法 化学加固法原理 前面介绍的各种地基加固处理方法，都是运用各类机具将土体加密，但并未改变原地基土的化学成分，都属于 物理加固法。 化学加固法是用各种机具将化学浆液灌入地基土中，并于地基土发生化学变化，胶结成新的坚硬的物质，从而提高地基强度，消除液化，减少沉降量。 浸渍碳布 梁板植筋加钢 裂缝灌浆 1 、压力灌浆法 泥浆泵 设备： 液浆搅拌机 泥浆泵 注浆管 2 、灌浆方法 渗透灌浆 用钻机成孔，将注浆管 放入孔中需要灌浆的 深度。 钻孔机 压钻机（可以穿透岩石施工深层注浆） 柱子包筋 主拉筋栽植 高压喷射注浆法 分类： 旋喷法 定喷法 摆喷法 高压喷射注浆施工 深层搅拌法 加固地基的原理 通过特制的搅拌轴的 轮页，从地面开始破土 搅拌至需加固的深度， 打开阀门将水泥浆或水 泥粉注入地基中，用搅拌 头强制搅拌均匀。固化后 成为强度大，压缩性小的 水泥土桩，与桩周围土形成复合地基。 9 、托换技术 托换技术的原理 （基础托换）是指解决原有建筑物的地基需要处理、基础需要加固或改建问题，解决原有建筑物基础下，需要修建地下工程以及邻近建造工程而影响到原有工程的安全等问题的技术总称。 基础加固托换 1 、基础加深托换 旧房增层、危房加固或 邻近新建深基础预防性 加固等情况； 2 、基础加宽托换 桩式托换 锚杆静压桩托换 桩式托换 框架柱加固施工 加大截面面积 预应力加固施工 托换技术 纠斜托换 碳纤维加固技术