地基处理技术ppt课件.ppt

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1、,地基处理技术Foundation Treatment Techniques,1,主要内容,一、概述二、换土垫层法三、强夯法四、排水固结法五、水泥土搅拌桩六、旋喷桩,Page 2,一、概述,场地（Site）：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会直接影响场地的稳定性。地基(Foundation,Subgrade):指承托建筑物基础的这一部分很小的场地。基础（Foundation，Footing):指建筑物向地基传递荷载的下部结构。地基处理（Ground Treatment）：指天然地基很软弱，不能满足地基承载力和变形的要求，需经过人工处理后再营建基础。,建

2、筑物,基 础,地 基,Page 3,地基存在的问题,Page 4,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0.61m，基础埋深3.66m。,谷仓于1911年开始施工，1913年秋完工。1913年9月起往谷仓装谷物，仔细装载使谷物均匀分布，10月当谷仓装了31822m3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小时内谷仓倾倒。谷仓西端下沉7.32m,东端上抬1.52m。,P,f,Pf建筑物荷载过大，使地发生整体滑动，建筑物失

3、稳。,实例1加拿大特朗斯康谷仓,Page 5,实例1加拿大特朗斯康谷仓,Page 6,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。,山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗使其强度进一步大大降低，使得土体滑动力超过土坡强度，导致山坡土体发生滑动。,滑动面,雨水,建筑,G,f,7,实例3.比萨斜塔,意大利比萨斜塔是比萨大教堂的钟楼，自 1173年9月8日 动工，施工过程中因塔明显倾斜而多次停工，至1370年竣工，前后历经近200年。比萨斜塔

4、共八层，高53.3m，总荷重145MN。塔的砖石地基的直径为19.6m，最大深度5.5m。塔基向南倾斜，与地面成5.5。比萨斜塔基础底面倾斜值，经计算为0.093，即9.3,相当于我国国家标准允许值的18倍。,S,地基产生的不均匀沉降造成的建筑物倾斜,Page 8,苏州虎丘塔建于公元959961年，为七级八角形砖塔，塔底直径1366m，塔身高47.5m,塔重63000 kN。1978年，塔顶位移2.3m,塔的重心偏离基础轴线0.924m。1978年6月开始对地基加固，1983年5月完成，地基沉降趋于稳定。,实例4.苏州虎丘塔,Page 9,实例5.墨西哥城某建筑,Page 10,实例6.地基液

5、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。,Page 11,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,Page 12,地基处理的对象,软弱地基（Soft Foundation）,特殊土地基(Special Ground),软土（soft soil）冲填土杂填土饱和松散粉细砂,湿陷性土,红粘土,膨胀土,冻土,岩渍土、污染土等,Page 13,软弱地基,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。,包括淤

6、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。,软土（Soft Soil）,冲填土（Hydraulic Fill）,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）,饱和

7、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。,Page 14,特殊土地基,指土体在一定压力下受水浸湿时产生的湿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。,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。,指石灰岩、白云岩等碳酸类岩石在亚热带温湿气

8、候条件下经风化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。,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。,湿陷性土（Collapsible Loess）,膨胀土(Expansive Soil),红粘土(Red Clay),季节性冻土(Frozen Soil),Page 15,地基处理分类,总体可以分为两大类

9、：1.复合地基2.固结排水或振密按照加固原理、填充材料、施工方法等分类，共可分为6大类，20多种方法。,Page 16,地基处理分类,Page 17,1.换土垫层法 垫层法、加筋垫层法2.振密、挤密法 表层原位压实法、振冲密实法、强夯法、爆破挤密法3.排水固结法 堆载预压法、真空预压法、降低地下水位法、电渗排水法4.胶结法 灌浆法、水泥土搅拌桩、高压旋喷桩5.加筋法 土工聚合物、加筋土、土层锚杆6.冷热处理法 冻结法、烧结法,二、换土垫层法,适用于处理浅层非饱和软弱土层、黄土、膨胀土、季节性冻土、杂填土等，具有简单、快速、经济的特点。材料：砂、碎石、卵石、素土、灰土、炉渣、粉煤灰或其他性能稳定

10、、无侵蚀性的材料。国外还采用轻质的聚苯乙烯块，每立方重量20kg，压缩模量达到250kpa。,Page 18,垫层设计,1 垫层厚度根据需置换软弱土的深度或下卧土层的承载力确定：垫层厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m。附加压力计算：条形基础：矩形基础：,Page 19,垫层设计,2 垫层宽度垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散的要求，可按下式确定：垫层顶面每边超出基础底边不宜小于300mm。,Page 20,施工,1.施工机械挖土机械(或人工开挖)；垫层材料运输、压实机械。2.垫层的施工方法、分层铺填厚度、每层压实遍数等宜通过试验确定。3.压实可采用机械碾压法、重锤夯实法、平板振动法。4.控

11、制机械碾压速度（2km/h）；每层的压实系数符合设计要求后再铺填上层土。5.基坑底部20-30cm应进行人工捡底。,Page 21,粘性土的压实机理,当粘性土的含水量较小时，土粒表面的结合水膜很薄（主要是强结合水），颗粒间很大的分子力阻碍着土的压实，这时压实效果就比较差；当含水量增大时，结合水膜逐渐增厚，粒间联结力减弱，水起着润滑的作用，使土粒在相同压实功能条件下易于移动而挤密，所以压实效果较好；当土样含水量增大到一定程度后，孔隙中就出现了自由水，压实时孔隙水不易排出，形成较大的孔隙压力，阻止了土粒的靠拢，所以压实效果又趋下降，这就是土的压实机理。,Page 22,三、强夯法,强夯法是由法国人

12、L.梅纳（Menard，1969）首创，即用重锤从高处落下，通过反复多次夯击地面，对地基进行强力夯实。我国于20世纪八十年代开始大量运用强夯法，产生了较大的社会、经济效益。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。对于饱和度较高的粉土和粘土应慎重采用。强夯置换：通过在夯坑内填入块石、碎石、砂等硬质粗颗粒材料，并不断填料夯实形成柱状置换体。,Page 23,加固原理,1.加固非饱和土动力压密,Page 24,加固原理,2.加固饱和土动力固结（渗透性变化、液化、触变恢复）,Page 25,设计,1.有效加固深度2.夯击能3.夯击点布置4.夯击次数与夯击

13、遍数5.间歇时间6.处理范围,Page 26,设计,1.有效加固深度 梅那公式：较实测值偏大，需乘上一个修正系数。,Page 27,设计,2.夯击能（1）单击夯击能 一般为1000KN*m，目前国内最大15000 KN*m(国际上采用的最大为50000KN*m，设计加固深度40m)。（2）单位夯击能 单位夯击能并非越大越好。粗颗粒：1000-3000 KN*m。细颗粒：1500-4000 KN*m。,Page 28,设计,3.夯击点布置 等边三角形、正方形；承重结构基础的位置。间距根据加固深度而定。第一遍间距可取夯锤直径的2.0-2.5倍，第二遍夯击点可位于第一遍夯击点之间，以后各遍夯击点间距

14、可适当减小。,Page 29,设计,4.夯击次数与遍数 按照夯坑压缩量最大、夯坑周围隆起量最小为原则确定夯击次数，一般最后两击的夯沉量不大于50mm，建议为4-10次，应进行现场试夯试验。夯击遍数应根据地基土的性质而确定。大多数工程夯击遍数2-3遍，最后再以低能量满夯2遍，满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击锤印搭接。5.间歇时间 两遍夯击之间的间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间，对于粘性土一般需间隔3-4周。6.处理范围 应大于建（构）筑物基础范围。,Page 30,施工,1.施工机具（1）起重机械（3000KN*，m）选择配有辅助门架的履带式起重机。（2）夯锤（平面形状、尺寸、材料）2

15、.施工步骤试夯、平整场地、标注夯点位置、起重机就位、测量锤顶高程、完成第一遍夯击、夯坑填平并测量高程、完成所有夯击遍数、低能量满夯表层土。3.施工效果施工过程中夯坑深度可达0.6-1.0m。经强夯处理后地基的承载力可提高25倍，压缩性可降低200500。,Page 31,夯 锤 起 吊,15吨夯锤,25吨夯锤,40吨夯锤,Page 32,Page 33,夯 锤 下落,Page 34,Page 35,施工质量检验,施工结束后应间隔一定时间方能对地基质量进行检验。对于碎石土和砂土地基，间隔时间一般为1-2周，低饱和度的粉土和粘性土地基一般为2-4周。检验方法包括原位测试和室内试验。,Page 36

16、,贵阳龙洞堡机场,贵阳龙洞堡机场飞行区总长度3840m，宽度460m，场区面积约1766400m2，最大削方高度114.67m，最大填方高度54m，挖填土石方工程量为2400m3，属大面积、大块石、高填方地基，采用强夯处理。大块石填筑地基经过中等夯击能量3000KN*m分层夯实，达到了密实、均匀；加固后的地基变形模量从27.4MPa增加到了58.5MPa，加固后的地基承载力标准值大于700KPa。,Page 37,四、排水固结法,1.基本概念2.适用范围适用于处理各类淤泥、淤泥质土及冲填土等饱和粘性土地基。3.发展历程传统堆载预压砂井排水（美国，1925）纸板排水（瑞典，40年代）真空预压（瑞

17、典，50年代）袋装砂井排水（日本，60年代）塑料排水板（日本，70年代）。,Page 38,具有打设简单、打设机械轻可在超软弱地基上施工、断面小对地基扰动小、在施工过程中没有排水孔断面不均匀和受堵塞的情况、排水效果好，施工效率高，工程造价低，工程质量稳定等优点。,Page 39,排水固结法是由排水系统和加压系统组成，两者相辅相成。,Page 40,加固原理,孔隙水压力消散，有效应力增加。设地基内某点的总应力为，有效应力为，孔隙水压力为u，则有以下关系：=-u孔隙水慢慢排出，地基发生固结变形；同时，土的有效应力逐渐提高，地基土强度逐渐增长。,Page 41,Page 42,Page 43,堆载预

18、压法设计,堆载预压应用广泛，例如上海的F1赛道就采用过堆载预压地基处理。1.确定预压荷载范围、大小、荷载分级、加载速率、预压时间、卸荷标准；2.选择排水系统，确定其断面尺寸、间距、排列方式和深度；3.计算地基固结度、强度增长、抗滑稳定性和变形。,Page 44,堆载预压施工,堆载预压施工要点材料一般为散料，如土、石料、砂等。大面积施工时通常采用自卸汽车与推土机联合作业。施工要点如下：（1）预压荷载必须等于或大于设计荷载；（2）必须严格控制加载速率；（3）堆载面积要足够，堆载的顶面积不得小于建筑物底面积，堆载底面积也应适当扩大；（4）要注意堆载过程中荷载的均匀分布，避免局部堆载过高导致地基的局部

19、失稳破坏。,Page 45,砂井设计,1.直径与间距 砂井直径（300-500mm），袋装砂井（70-120mm），塑料排水带可根据其宽度和厚度换算直径。普通砂井井径比可取6-8，袋装砂井或塑料排水带井径比可取15-20。“细而密”较“粗而稀”效果要好。2.平面布置 等边三角形或正方形，砂井布置范围般稍大于建筑物的基础范围。,Page 46,砂井设计,3.砂井深度 砂井深度的选择应根据软土层厚度、荷载大小和工期要求而定，一般以10-20m为宜。4.砂井布置范围 一般可由基础的轮廓线向外增大约24m。5.砂料 宜选用中粗砂，其含泥量不能超过3。,Page 47,固结度计算,太沙基一维固结理论,P

20、age 48,砂井施工,1.施工准备 进行图纸复核，编制施工方案，进行技术交底；场地平整，清除场地杂物；组织机械设备及人员进场，配备测量及监测设备；进行成孔工艺性试验，确定合理的工艺参数;根据控制桩以及井坐标准确定出井的位置。,Page 49,2.施工工艺 1）桩机就位 机身应平稳，桩管或冲锤应与桩孔对正，并确保在施工中不发生倾斜、位移。,Page 50,2）成孔工艺沉管法、水冲成孔法、螺旋钻孔法和爆破法，其中最常用的是沉管法和射水法。沉管法是将带有活瓣管尖或混凝土端靴的套管采用静压方法沉入地基中（静压锤击联合沉管与振动沉管）。,Page 51,水冲成孔法：通过专用喷头，依靠高压下的水射流成孔

21、，成孔后经清孔、灌砂形成砂井。缺点：成孔工艺难度大，成孔不规则；软土基底容易产生塌孔；孔内灌砂质量不易保证。螺旋钻孔法：通过干钻成孔，适用于地下水位以上、长度在10m以内，工程土质较好、不易产生缩颈和塌孔的地基。,Page 52,砂井施工质量要求：1.砂井长度、直径和间距等参数应符合设计要求，且砂井施工位置要准确，垂直度高。2.应保证砂井的连续和密实，尽量避免砂井缩颈、砂中夹泥等现象产生；3.施工应尽可能避免或减小对土的扰动。存在的问题：砂井不连续或缩颈；设备较为笨重，不便在 软弱地基上大面积施工；断面大、材料消耗大、造价高。,Page 53,袋装砂井施工,袋装砂井是事先把中砂装入长条形、透水

22、性好的编织袋，然后用专门的机具设备打入软土地基内以改善软土层的排水条件，加快固结过程。施工材料与机械：1.砂袋：聚丙烯纺织袋。2.砂：采用渗水率较高的中、粗砂、粒径大于0.5mm的砂的含量宜占总重的50%以上，含泥量不大于3%。3.施工机械：导管式振动打桩机，在行进方式上采用轨道门架式、履带臂架式、步履臂架式等。,Page 54,Page 55,Page 56,Page 57,塑料排水板施工,由纸板排水法演变而来。我国于1983年由华东水利学院、交通部第一航务工程局科研所、天津港务局等单位在天津新港进行了现场试验，排水阻力小，1984年在软土地基中得到了应用，取得了良好效果。,Page 58,

23、1.施工准备（1）按地基设计要求与地形地质条件，确定排水孔的平面布置及施插排水板的顺序。（2）施工场地与道路要符合施插排水板的要求，诸如施工人员与机具的进出，临时设施（包括水电、通讯等）的安排等。（3）按施工组织设计确定的场地排水孔位置放线后，用竹签为标志定插孔位。,Page 59,2.施工材料及机具（1）塑料排水板（产品规格按设计要求结合施工技术条件选择其类型及型号）；,Page 60,（2）施打排水板的主要施工机具（包括导架、套管、驱动套管下沉的振动锤，铰车及装排水板的卷筒和防风装置等），也可使用IJB-16型插板机，也可用起重机打桩机改换工作装置而简便的插板机。施工机械可以与袋装砂井的施

24、工机械相同，采用倒梯桩尖。下图为塑料排水板插板机械图。,Page 61,Page 62,3.施工工艺流程,Page 63,4.塑料排水板施工要点（1）施工前对照地质资料，在布置排水孔的场地范围内作必要的触探（探孔）检查，以尽量避免施打排水孔时碰到地下障碍物。（2）当碰到地下障碍物而不能继续打进或令孔体倾斜（超过允许偏差），则应弃置该孔而拔管移位（相距45CM左右），重新施打排水孔。（3）排水板插设位置要准确，间距和垂直度偏差不得大于设计要求的1.5%。,Page 64,Page 65,Page 66,Page 67,真空预压施工,Page 68,1.真空预压施工机械 竖向排水体施工机械与排水固

25、结法相同。真空泵，要求真空泵空载时真空度不小于96kpa，膜下的真空度达到80kpa。排水管路，一般多采用PVC管。,Page 69,2.施工工艺流程,Page 70,3.真空预压施工要点（1）铺设砂垫层厚度应均匀，表面应整平；（2）滤水管可采用钢管或塑料管。埋设水平向分布滤水管的主要作用是使真空度在整个加固区域内均匀分布，并抽气集水。滤水管在预压过程中应能适应地基的变形，特别是差异变形。（3）采用的密封膜应满足施工和当地气候的要求。当加固区域周边或表层土有透水层或透气层时，应采用密封墙将其封闭。密封膜的铺设质量关系到真空预压施工的成败。,Page 71,3.真空预压施工要点（4）安装抽气系统

26、，连接抽气管道。抽气设备宜采用射流式真空泵。连接真空泵与预压区的真空管路，应具有满足总排水量需要的过水断面。（5）为加快固结进度，每块预压面积尽可能大，目前采用最大的面积是30000m2，两个预压区的间隔不宜过大。（6）可靠的供电系统，确保真空度。,Page 72,4.施工中容易产生的问题主要是密封问题。（1）加固区周围地面出现裂缝。（2）密封膜被拉破或被砂垫层中的异物顶破。,Page 73,真空管网铺设,土工布铺设,土工布缝接,真空系统第一层土工布铺设,真空系统双层密封土工膜的铺设,真空系统土工膜的密封,出膜连接与真空系统安装,出膜连接,出膜管与真空泵连接,试抽真空,施工监测,1.监测目的2

27、.监测内容沉降观测、侧向变形观测、孔隙水压力观测。真空预压处理还应量测封闭膜下的真空度。3.变形速率控制变形速率标准不应该是一个固定的数值，必须“因地制宜”，一般沉降速率可控制在10-20mm/d。建筑地基处理技术规范规定：对于竖井地基，最大竖向变形量每天不应超过15mm，对天然地基每天不应超过10mm，边桩水平位移每天不应超过5mm，并应根据上述观察资料综合分析、判断地基的稳定性。,Page 80,工程实例,某高速公路塑料排水板堆载预压工程地质条件：该工程处于华北冲积平原，软土路段广泛分布，主要软土地层为淤泥、淤泥质粘土、淤泥质粉细砂，厚度较大。地表以下3m内为人工素填土，素填土以下为厚度超

28、过20m的高压缩性淤泥质粘土和中压缩性粘土，含水量一般大于50%，设计：采用塑料排水板，间距1.3m，正方形布置，板长25m，砂垫层厚0.5m，堆载分为13层填筑。,Page 81,表面沉降-荷载-时间曲线,Page 82,侧向水平位移-深度关系曲线,Page 83,加固前后土体强度对比加固后土体强度明显增长，增幅达40%。,Page 84,加固前后土体含水率对比,Page 85,加固效果及结论：（1）加固后，土体的十字板抗剪切强度提高了40%左右，含水率大大减少。（2）土体在堆载结束后的80d内固结度达到90%以上，沉降区域稳定；通过上述三个图中曲线可以发现，本工程地下15m以内的土体强度、

29、含水率、水平位移都发生了明显变化，说明本工程实际加固深度在15m左右，加固效果明显。（3）在堆载作用下，加固区土体发生水平位移，附近地面出现裂缝，若加固区附近有建筑物时，应重视侧向变形的影响。,Page 86,五、水泥土搅拌桩,1.基本概念 水泥土搅拌桩是一种用于加固饱和粘土地基的常用软基处理技术，他将水泥作为固化剂与软土在地基深处强制搅拌，由固化剂和软土产生一系列物理化学反应，使软土硬结成一定强度的水泥加固体，从而提高地基土承载力和增大变形模量。分为浆体喷射搅拌法（简称湿法）和粉体喷射搅拌法（简称干法）。2.适用范围 适用于处理正常固结的淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下

30、水的饱和松散砂土等地基。,Page 87,3.加固原理,利用水泥等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，就地将软土和固化剂强制搅拌，使软土中的某些物质及水与固化剂发生反应形成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基土强度和增大变形模量。,Page 88,4.技术要求,1、有效加固深度搅拌桩的有效加固深度应根据现场实际情况，确定成桩技术参数和有效加固深度（一般不超过12m）。2、合理桩身强度水泥宜选用强度等级为42.5级及以上的普通硅酸盐水泥，水泥掺量应通过室内配方试验确定。桩身强度应满足或略大于设计要求，但不宜过高，90d龄期桩身无侧限抗压强度宜采用14002000kpa。3、复合

31、地基承载力要求搅拌桩复合地基承载力容许值应满足设计要求，一般应大于150kpa。,Page 89,5.水泥土的形成,水泥土是通过机械强力将水泥与土搅拌形成具有较好物理力学性质的水泥加固土。,Page 90,6.水泥土的物理力学性质,水泥土的物理性质重度 当水泥掺入比在8%20%之间，水泥土重度比原状土增加约3%6%含水量 水泥土的含水量一般比原状土降低715%抗渗性 渗透系数K一般在10-710-8cm/ces,Page 91,6.水泥土的物理力学性质,水泥土的力学性质无侧限抗压强度 水泥土的无侧限抗压强度qu在0.34.0MPa之间，比原状土提高 几十倍乃至几百倍。抗拉强度 水泥土抗拉强度与

32、抗压强度有一定关系，一般情况下，抗拉强度在（0.150.25）qu之间。抗剪强度 当水泥土qu=0.54MPa时，其粘聚力C在1001000KPa之间，其 摩擦角在2030之间。变形特性 当qu=0.54.0MPa时，其50d后的变形模量相当于（120150）qu。,Page 92,7.设计,1）设计原理2）单桩容许承载力 3）复合地基承载力4）下卧层地基强度验算5）沉降计算,Page 93,1）设计原理,Page 94,桩土共同承载 承载 桩的承载力+桩间土承载力（折减）沉降 桩范围的压缩+桩端以下土的沉降,2）单桩容许承载力,3）复合地基承载力,4）下卧层地基强度验算,水泥土搅拌桩复合地基

33、的变形包括：水泥土桩群体的压缩变形和桩端下未加固土层的压缩变形之和。桩群体的压缩变形值可根据上部结构、桩长、桩身强度等因素按经验取2040mm。桩端以下未加固土层的压缩变形值可按分层总和法计算。,5）沉降计算,8.施工,1）施工机械2）施工工艺 3）水泥掺量及外加剂4）水泥土搅拌桩施工要点,施工机械 主机,1）施工机械,浆体搅拌桩：制浆部分；输浆部分；机架和行走系统搅拌动力头,2）施工工艺,一般的施工工艺流程（一次喷浆、二次搅拌）就位预搅下沉制备水泥浆）提升喷浆搅拌 沉钻复搅 重复提升搅拌,水泥掺量 水泥掺入比（单位体积搅拌桩中水泥与土的重量比）一般为1216%水灰比1：0.5 外加剂,3）水

34、泥掺量和外加剂,.（1）复搅工艺 确保搅拌均匀，必要时采用“二喷三搅”工艺（干法工艺为一次搅拌，因而不均匀）。（2）提升速度喷浆速度 提升搅拌速度不宜大于0.5m/min；提升速度与喷浆速度应协调，以保证延桩身全长喷浆均匀。,4）施工要点,1）设计中的若干问题2）施工中应注意的有关问题,9.设计与施工中的若干问题,（1）设计参数的取值（2）桩的长度-桩径-桩身强度关系（3）置换率与桩长的选取（4）暗浜及回填土的处理,1）设计中的若干问题,（1）设计参数的取值,a.复合地基承载力 加固后的地基强度一般可比原地基土的提高20%50%，故设计中不应将设计复合地基承载力取得过大，否则难以达到设计要求。

35、,b.、等参数的影响因素 桩身强度折减系数（0.30.4）施工质量、土层情况、室内实验 桩周土的摩阻力 土层情况、工程经验 桩端土承载力折减系数（0.40.6）土层情况、桩长、工程经验 桩间土承载力折减系数（0.51.0）桩端土情况、工程经验,（1）设计参数的取值,桩的长度较长，相应的桩径应增加、桩身强度也应相应提高。,（2）桩的长度-桩径-桩身强度关系,a、当地基处理是以提高地基强度为主时，宜用 短桩而提高桩的置换率;b、当地基处理时以减小沉降为主时，可根据桩 端是否达到较硬土层而分别采用“变掺量、变强度”方法或“变置换率”的方法。,（3）置换率与桩长的选取,a.设计中不计桩间土的承载力，桩

36、周摩阻力取 下限值；b.增加水泥掺量（3%5%），遇有泥炭土或 有机质含量较高的土，水泥掺量可增至20%；c.暗浜与回填土的边界应设过渡区。,（4）暗浜及回填土的处理,9.丰津汽车传动部件有限公司工程,丰津汽车传动部件有限公司在天津市东丽经济技术开发区兴建联合厂房及生活楼，场地在天津市东丽经济技术开发区二经路、三经路及二纬路、三纬路之间，总建筑面积约9000m2，为独立承台及条形基础和框、排架结构。因该场地基底持力层软弱，且建筑物对沉降要求较严，天然地基难以满足设计要求，经对多种加固方案的分析比较决定对地基土采用粉喷桩加固。施工完毕28天后，采用方形承压板对粉喷桩随机抽取12根粉喷桩，进行了慢

37、速维持荷载法试验，试验结果表明加固后复合地基可以满足设计要求。,六、旋喷桩,1.基本概念2.适用范围3.加固机理4.施工机械5.施工工艺流程6.质量控制和检验7.主要施工参数及现场控制要点,Page 112,六、旋喷桩,1.基本概念 以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层，使浆液与土体充分搅拌混合，形成连续搭接的水泥加固体。高压旋喷桩根据设计桩径的不同采用不同施工工艺，其施工机械主要分为三种，分别为单管、双重管和三重管，重点介绍双重管。2.适用范围 旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、碎石土、黄土及人工填土等地基。当土中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或有较高的有机质时，应通过现场

38、试验确定其适用性。对地下水流速过大、已涌水的工程及对水泥有严重腐蚀的地基不宜采用。,Page 113,3.加固原理,通过高压旋喷桩施工机械将预先搅拌好的水泥浆注入到地层中，在高压作用下，水泥浆与土层充分搅拌均匀（水泥浆作为胶凝材料）形成水泥土混合体，土体中的孔隙被水泥浆填充，等水泥浆在水化作用下形成凝固体，使土体成为一个密实体，起到止水的作用。,Page 114,4.施工机械重点介绍双重管钻机，见下图：,本施工机械主要组成部分及作用如下：旋喷钻机：进行钻孔及注浆作业 高压注浆泵：对水泥浆液进行加压，实现有压力注浆并切削土体 空压机：提供有压力的气体，以切削土体且防止泥浆堵塞喷嘴 灰浆搅拌机：进

39、行水泥浆液的搅拌工作,4.施工机械,1）施工准备（1）高压旋喷桩施工前，对施工场地进行平整，挖好排浆沟及储浆池。（2）采用坐标法对施工区域内的所有桩位进行测量定位，并做好明显、牢靠的桩位标志报监理复核。此外，还要做好测量记录，以便随时检验。（3）合理布置临时工程、机具设备安设地点及水电供应。旋喷桩施工用水采用饮用水。,5.施工工艺流程,（4）对输浆管路、高压泵、钻机、旋喷管等设备进行仔细地检查，并进行试运转（先是空运转，然后负荷运转、试喷）确认无误后才能开始高压旋喷桩的正式施工。（5）根据设计文件提供的施工参数进行试验桩施工，在试验桩施工过程中对施工工艺、旋喷参数、浆液配合比、钻进和提升速度等

40、进行调整，以保证单桩28天无侧限抗压强度不小于3MPa，并上报监理工程师。,5.施工工艺流程,2）施工工艺流程 施工工艺流程如下图：钻机就位 调整钻架角度 贯入注浆管试喷 旋喷注浆拔管 喷射拔管结束机械清洗 机械移位 在此过程中进行制备固化剂浆液和泥浆的排泄处理作业,5.施工工艺流程,3）施工工序（1）桩机就位钻机安放保持水平，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。钻杆保持垂直，其倾斜度不得大于.5%。钻机与高压注浆泵的距离不宜过远。钻机钻杆采用钻杆导向架进行定位。（2）贯入注浆管注浆管随旋喷桩机钻头一起钻至预定的深度。在此过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，边射水、边插管，水压力一般不宜超过1MPa。如

41、压力过高，则易将孔壁射塌。,5.施工工艺流程,（3）制备固化剂浆液 制备旋喷桩固化剂浆液时选用32.5级普通硅酸盐水泥作为固化剂，水泥掺量根据加固土的性质及单桩无侧限抗压强度不小于3MPa要求，通过试验确定水泥掺量。水泥浆液的水灰比取1.0。水泥储存时间超过3个月重新取样试验，并按其检验结果使用，使用前报监理工程师批准。在旋喷桩贯入注浆管的同时，后台拌制固化剂浆液（水泥浆），待压浆前将浆液倒入集料斗中。严格按设计要求配制浆液。,5.施工工艺流程,（4）喷射注浆 水泥浆液应在喷注前1小时内搅拌，当喷嘴达到设计高程，喷注开始时先送高压水清管，再送浆液和压缩空气。在底部旋喷1min,当达到喷射压力及

42、喷浆量后再边旋转边提升。为防止浆管扭断，钻杆的旋转和提升必须连续不断；当注浆管不能一次提升完成而需分次拆卸时，拆卸动作要快，卸管后继续喷射的搭接长度不得小于10cm。旋喷过程中，水泥浆液量不得少于700L/m，并且搅拌时间超过4小时的水泥浆液不得使用。施工过程中控制冒浆量小于注浆量的20%，超过20%或完全不冒浆时查明原因，采取相应措施。提升速度可取1025cm/min。,5.施工工艺流程,（5）拔管与冲洗旋喷施工完毕，迅速拔出注浆管，并用清水把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把注浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排出。（6）桩机移位待旋喷桩机

43、注浆管全部提出地面后，先关闭电机，然后将桩机移至新的桩位。,5.施工工艺流程,4）施工注意事项（1）喷注过程中发生机械故障时，应停止提升和喷射以防桩体中断，同时立即排除故障。（2）当发现浆液不足影响固结质量时，可进行重复喷射。原位重复喷射时，冲击破坏的是浆土混合液体，所受阻力小，因此有增加固结体直径的效果。,5.施工工艺流程,（3）由于浆液析水、收缩，固结体顶部可能出现凹穴，必须采取措施消除，可以在凹穴灌注混凝土，或直接从旋喷孔中再次注入浆液填满凹穴为止。（4）旋喷桩的顶面高程按设计图纸提供的数据进行控制。,5.施工工艺流程,1）质量检查内容（1）施工前检查水泥的质量、桩位的准确性、压力表、流

44、量表的指针位置和灵敏度，高压喷射设备的性能等。（2）施工中检查施工参数（压力、水泥浆量、提升速度、旋转速度等）的应用情况及施工程序。（3）施工结束28天后，对施工质量进行检查，内容为桩体强度、平均直径、桩身中心位置和桩体均匀性等。检验点的数量为施工注浆孔数的2%。,6.质量控制和检验,2）检验方法 高压喷射注浆可采用开挖检验、室内检验、钻孔试验等方法进行检验。（1）开挖检查：施工完毕，待凝固具有一定强度后，即可开挖直接检验。主要检查喷射固结体的质量、固结体形状、整体性、均匀性和垂直度。（2）室内检验：开挖后制作固结体标准试件，进行力学性能试验。（3）钻孔试验：对固结体钻孔，取岩芯观察判断其固结

45、整体性，就岩芯做室内试验。,6.质量控制和检验,3）检验标准 高压旋喷桩施工质量检验标准如下：（1）水泥质量：符合出产要求（2）水泥用量：设计要求（3）桩体抗压强度及完整性检：验设计要求（4）钻孔位置：20mm（5）钻孔垂直度05%（6）孔 深：200mm（7）注浆压力：设计参数指标（8）桩体水平搭接：200mm（9）桩体竖向搭接：100mm（10）桩体直径：50mm（11）桩身中心允许偏差：0.2D,6.质量控制和检验,1）高压旋喷桩主要施工参数桩径800mm、间距600mm、水灰比1.0、水泥浆液比重约1.5t/m3、每米注浆量700L、空气压力0.7MPa、空气流量3L/min、浆液压力25MPa、浆液流量90L/min、旋转速度22r/min、提升速度15cm/min。,7.主要施工参数及现场控制要点,2）施工质量现场控制要点根据上述主要施工参数，在施工过程中协作队伍一般情况容易忽略下列几个施工参数，对施工质量产生影响，因此在施工过程中主要对其进行控制，具体参数如下：水泥浆比重：现场通过比重计测定水泥浆压力：通过压力表测定提升速度：主要看现场记录及施工时间控制速度均匀性：主要看现场记录,7.主要施工参数及现场控制要点,谢谢！,Page 132,