地基基礎加固,就是因為天然地基軟弱無法滿足地基強度、變形等要求,那麼就需要事先對地基進行處理,利用換填、夯實、擠密、排水、膠結、加筋和熱學等方法改良地基土的工程特性,從而達到地基加固的目的。
地基處理的目的及意義主要有下麵5點:
1.提高地基土的抗剪切強度
地基的剪切破壞表現在:建築物的地基承載力不夠;由於偏心荷載及側向土壓力的作用使結構物失穩;由於填土或建築物荷載,使鄰近地基產生隆起;土方開挖時邊坡失穩;基(ji)坑(keng)開(kai)挖(wa)時(shi)坑(keng)底(di)隆(long)起(qi)。地(di)基(ji)的(de)剪(jian)切(qie)破(po)壞(huai)反(fan)映(ying)在(zai)地(di)基(ji)土(tu)的(de)抗(kang)剪(jian)強(qiang)度(du)不(bu)足(zu),因(yin)此(ci),為(wei)了(le)防(fang)止(zhi)剪(jian)切(qie)破(po)壞(huai),就(jiu)需(xu)要(yao)采(cai)取(qu)一(yi)定(ding)措(cuo)施(shi)以(yi)增(zeng)加(jia)地(di)基(ji)土(tu)的(de)抗(kang)剪(jian)強(qiang)度(du)。
2.降低地基土的壓縮性
地基土的壓縮性表現在建築物的沉降和差異沉降大;由於有填土或建築物荷載,使地基產生固結沉降;作用於建築物基礎的負摩擦力引起建築物的沉降;大範圍地基的沉降和不均勻沉降;基坑開挖引起鄰近地麵沉降;由you於yu降jiang水shui地di基ji產chan生sheng固gu結jie沉chen降jiang。地di基ji的de壓ya縮suo性xing反fan映ying在zai地di基ji土tu的de壓ya縮suo模mo量liang指zhi標biao的de大da小xiao。因yin此ci,需xu要yao采cai取qu措cuo施shi以yi提ti高gao地di基ji土tu的de壓ya縮suo模mo量liang,借jie以yi減jian少shao地di基ji的de沉chen降jiang或huo不bu均jun勻yun沉chen降jiang。
3.改善地基土的透水特性
地基土的透水性表現在堤壩等基礎產生的地基滲漏;基(ji)坑(keng)開(kai)挖(wa)工(gong)程(cheng)中(zhong),因(yin)土(tu)層(ceng)內(nei)夾(jia)薄(bo)層(ceng)粉(fen)砂(sha)或(huo)粉(fen)土(tu)而(er)產(chan)生(sheng)流(liu)砂(sha)和(he)管(guan)湧(yong)。以(yi)上(shang)都(dou)是(shi)在(zai)地(di)下(xia)水(shui)的(de)運(yun)動(dong)中(zhong)所(suo)出(chu)現(xian)的(de)問(wen)題(ti)。為(wei)此(ci),必(bi)須(xu)采(cai)取(qu)措(cuo)施(shi)使(shi)地(di)基(ji)土(tu)降(jiang)低(di)透(tou)水(shui)性(xing)或(huo)減(jian)少(shao)其(qi)水(shui)壓(ya)力(li)。
4.改善地基土的動力特性
地基土的動力特性表現在地震時飽和鬆散粉細砂(包括部分粉土)將產生液化;由於交通荷載或打樁等原因,使鄰近地基產生振動下沉。為此,需要采取措施防止地基液化,並改善其振動特性以提高地基的抗震性能。
5.改善特殊土的不良地基特性
主要是消除或減少黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮性等。
地基處理一般有:1、換土墊層法 2、振密、擠密法 3、排水固結法 4、置換法 5、加筋法
6、膠結法 7、冷、熱處理法,7種方法。
1、換土墊層法
基本原理:就是挖除淺層軟弱土或不良土,分層碾壓或夯實。
分類:按回填的材料可分為砂(或砂石)墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、幹渣墊層、土(灰土、二灰)墊層等。幹渣分為分級幹渣、混合幹渣和原狀幹渣;粉煤灰分為濕排灰和調濕灰。
作用:換土墊層法可提高持力層的承載力,減少沉降量;消除或部分消除土的濕陷性和脹縮性;防止土的凍脹作用及改善土的抗液化性。常用機械碾壓、平板振動和重錘夯實進行施工。
適用範圍:常用於基坑麵積寬大和開挖土方量較大的回填土方工程,一般適用於處理淺層軟弱土層(淤泥質土、鬆散素填土、雜填土、浜填土以及已完成自重固結的衝填土等)與低窪區域的填築。一般處理深度為2~3m。適用於處理淺層非飽和軟弱土層、濕陷性黃土、膨脹土、季節性凍土、素填土和雜填土。
注:墊層隻解決承載力問題而無助於減少沉降。
2、振密、擠密法
原理:是采用一定的手段,通過振動、擠壓使地基土體孔隙比減小,強度提高,達到地基處理的目的。
1)表層壓實法 采用人工或機械夯實、機械碾壓或振動對填土、濕陷性黃土、鬆散無粘性土等軟弱或原來比較疏鬆表層土進行壓實。也可采用分層回填壓實加固。
適用範圍:適用於含水量接近於最佳含水量的淺層疏鬆粘性土;鬆散砂性土;濕陷性黃土及雜填土等。
2)重錘夯實法 利用重錘自由下落時的衝擊能來夯擊淺層土,使其表麵形成一層較為均勻的硬殼層。
適用範圍:適用於無粘性土、雜填土、非飽和粘性土及濕陷性黃土。
3) 強夯法 利用強大的夯擊能,迫使深層土液化和動力固結,使土體密實,用以提高地基土的強度並降低其壓縮性、消除土的濕陷性、脹縮性和液化性。
適用範圍:適用於碎石土、砂土、素填土、雜填土、低飽和度的粉土與粘性土及濕陷性黃土。
4)振衝擠密法 振衝擠密法一方麵依靠振衝器的強力振動使飽和砂層發生液化,顆粒重新排列,孔隙比減少;另一方麵依靠振衝器的水平振動力,形成垂直孔洞,在其中加入回填料,使砂層擠壓密實。
適用範圍:適用於砂性土和小於0.005mm的粘粒含量低於10%的粘性土。
5)土(或灰土、粉煤灰加石灰)樁法 是利用打入鋼套管(或振動沉管、炸藥爆破)在地基中成孔,通過”擠”壓作用,使地基土得到“加密”,然後在孔中分層填入素土(或灰土、粉煤灰加石灰)後夯實而成土樁(或灰土樁、二灰樁)。
適用範圍:適用於處理地下水位以上濕陷性黃土、新近堆積黃土、素填土和雜填土。
6)砂樁 在(zai)鬆(song)散(san)砂(sha)土(tu)或(huo)人(ren)工(gong)填(tian)土(tu)中(zhong)設(she)置(zhi)砂(sha)樁(zhuang),能(neng)對(dui)周(zhou)圍(wei)土(tu)體(ti)或(huo)產(chan)生(sheng)擠(ji)密(mi)作(zuo)用(yong),或(huo)同(tong)時(shi)產(chan)生(sheng)振(zhen)密(mi)作(zuo)用(yong)。可(ke)以(yi)顯(xian)著(zhu)提(ti)高(gao)地(di)基(ji)強(qiang)度(du),改(gai)善(shan)地(di)基(ji)的(de)整(zheng)體(ti)穩(wen)定(ding)性(xing),並(bing)減(jian)少(shao)地(di)基(ji)沉(chen)降(jiang)量(liang)。
適用範圍:適用於處理鬆砂地基和雜填土地基。
7)夯實水泥土樁 利用沉管、衝擊、人工洛陽鏟、螺旋鑽等方法成孔,回填水泥和土的拌和料,分層夯實形成堅硬的水泥土柱體,並擠密樁間土,通過褥墊層與原地基土形成複合地基。
適用範圍:適用於處理地下水位以上的粉土、素填土、雜填土、粘性土和淤泥質土等地基。
8)爆破法 這個用的不多,原理是利用爆破產生振動使土體產生液化和變形,從而獲得較大密實度,用以提高地基承載力和減小沉降。
適用範圍:適用於飽和淨砂,非飽和但經灌水飽和的砂、粉土和濕陷性黃土。
3、排水固結法
基本原理:jiushiruantudijizaifujiahezaidezuoyongxia,zhujianpaichukongxishui,shikongxibijianxiao,chanshenggujiebianxing。zaizhegeguochengzhong,suizhetutichaojingkongxishuiyalidezhujianxiaosan,tudeyouxiaoyinglizengjia,dijikangjianqiangduxiangyingzengjia,bingshichenjiangtiqianwanchenghuotigaochenjiangsulv。
排水固結法主要由排水和加壓兩個係統組成。排水可以利用天然土層本身的透水性,尤其是軟土地區多夾砂薄層的特點,也可設置砂井、袋裝砂井和塑料排水板之類的豎向排水體。加壓主要是地麵堆載法、真空預壓法和井點降水法。為加固軟弱的粘土,在一定條件下,采用電滲排水井點也是合理而有效的。
(1)堆載預壓法 在(zai)建(jian)造(zao)建(jian)築(zhu)物(wu)以(yi)前(qian),通(tong)過(guo)臨(lin)時(shi)堆(dui)填(tian)土(tu)石(shi)等(deng)方(fang)法(fa)對(dui)地(di)基(ji)加(jia)載(zai)預(yu)壓(ya),達(da)到(dao)預(yu)先(xian)完(wan)成(cheng)部(bu)分(fen)或(huo)大(da)部(bu)分(fen)地(di)基(ji)沉(chen)降(jiang),並(bing)通(tong)過(guo)地(di)基(ji)土(tu)固(gu)結(jie)提(ti)高(gao)地(di)基(ji)承(cheng)載(zai)力(li),然(ran)後(hou)撤(che)除(chu)荷(he)載(zai),再(zai)建(jian)造(zao)建(jian)築(zhu)物(wu)。
一般臨時的預壓堆載等於建築物的荷載,但為了減少由於次固結而產生的沉降,預壓荷載也可大於建築物荷載,稱為超載預壓。
weilejiasuduizaiyuyadijigujiesudu,changkeyushajingfahuosuliaopaishuidaifadengtongshiyingyong。ruzhantucengjiaobo,toushuixingjiaohao,yekedanducaiyongduizaiyuyafa。shiyongyuruanzhantudiji。
(2)砂井法(包括袋裝砂井、塑料排水帶等) 在zai軟ruan粘zhan土tu地di基ji中zhong,設she置zhi一yi係xi列lie砂sha井jing,在zai砂sha井jing之zhi上shang鋪pu設she砂sha墊dian層ceng或huo砂sha溝gou,人ren為wei地di增zeng加jia土tu層ceng固gu結jie排pai水shui通tong道dao,縮suo短duan排pai水shui距ju離li,從cong而er加jia速su固gu結jie,並bing加jia速su強qiang度du增zeng長chang。砂sha井jing法fa通tong常chang輔fu以yi堆dui載zai預yu壓ya,稱cheng為wei砂sha井jing堆dui載zai預yu壓ya法fa。
適用範圍:適用於透水性低的軟弱粘性土,但對於泥炭土等有機質沉積物不適用。
(3)真空預壓法 在zai粘zhan土tu層ceng上shang鋪pu設she砂sha墊dian層ceng,然ran後hou用yong薄bo膜mo密mi封feng砂sha墊dian層ceng,用yong真zhen空kong泵beng對dui砂sha墊dian層ceng及ji砂sha井jing抽chou氣qi,使shi地di下xia水shui位wei降jiang低di,同tong時shi在zai大da氣qi壓ya力li作zuo用yong下xia加jia速su地di基ji固gu結jie。
適用範圍:適用於能在加固區形成(包括采取措施後形成)穩定負壓邊界條件的軟土地基。
(4)真空-堆載聯合預壓法 當真空預壓達不到要求的預壓荷載時,可與堆載預壓聯合使用,其堆載預壓荷載和真空預壓荷載可疊加計算。
適用範圍:適用於軟粘土地基。
(5)降低地下水位法 通過降低地下水位使土體中的孔隙水壓力減小,從而增大有效應力,促進地基固結。
適用範圍:適用於地下水位接近地麵而開挖深度不大的工程,特別適用於飽和粉、細砂地基。
(6)電滲排水法 在zai土tu中zhong插cha入ru金jin屬shu電dian極ji並bing通tong以yi直zhi流liu電dian,由you於yu直zhi流liu電dian場chang作zuo用yong,土tu中zhong的de水shui從cong陽yang極ji流liu向xiang陰yin極ji,然ran後hou將jiang水shui從cong陰yin極ji排pai除chu,而er不bu讓rang水shui在zai陽yang極ji附fu近jin補bu充chong,借jie助zhu電dian滲shen作zuo用yong可ke逐zhu漸jian排pai除chu土tu中zhong水shui。在zai工gong程cheng上shang常chang利li用yong它ta降jiang低di粘zhan性xing土tu中zhong的de含han水shui量liang或huo降jiang低di地di下xia水shui位wei來lai提ti高gao地di基ji承cheng載zai力li或huo邊bian坡po的de穩wen定ding性xing。
適用範圍:適用於飽和軟粘土地基。
4、置換法
原理:其原理是以砂、碎石等材料置換軟土,與未加固部分形成複合地基,達到提高地基強度的目的。
置換法又分為:
(1)振衝置換法(或稱碎石樁法) 碎(sui)石(shi)樁(zhuang)法(fa)是(shi)利(li)用(yong)一(yi)種(zhong)單(dan)向(xiang)或(huo)雙(shuang)向(xiang)振(zhen)動(dong)的(de)衝(chong)頭(tou),邊(bian)噴(pen)高(gao)壓(ya)水(shui)流(liu)邊(bian)下(xia)沉(chen)成(cheng)孔(kong),然(ran)後(hou)邊(bian)填(tian)入(ru)碎(sui)石(shi)邊(bian)振(zhen)實(shi),形(xing)成(cheng)碎(sui)石(shi)樁(zhuang)。樁(zhuang)體(ti)和(he)原(yuan)來(lai)的(de)粘(zhan)性(xing)土(tu)構(gou)成(cheng)複(fu)合(he)地(di)基(ji),以(yi)提(ti)高(gao)地(di)基(ji)承(cheng)載(zai)力(li)和(he)減(jian)小(xiao)沉(chen)降(jiang)。
適用範圍:適用於地基土的不排水抗剪強度大於20kPa的淤泥、淤泥質土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等地基。對不排水抗剪強度小於20kPa的軟土地基,采用碎石樁時須慎重。
(2)石灰樁法 在軟弱地基中用機械成孔,填入作為固化劑的生石灰並壓實形成樁體,利用生石灰的吸水、膨脹、放熱作用以及土與石灰的物理化學作用,改善樁體周圍土體的物理力學性質,同時樁與土形成複合地基,達到地基加固的目的。
適用範圍:適用於軟弱粘性土地基。
(3)強夯置換法 對厚度小於6m的軟弱土層,邊夯邊填碎石,形成深度3~6m、直徑為2m左右的碎石柱體,與周圍土體形成複合地基。
適用範圍:適用於軟粘土。
(4)水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁) 是在碎石樁基礎上加進一些石屑、fenmeihuiheshaoliangshuini,jiashuibanhe,yongzhendongchenguandazhuangjihuoqitachengzhuangjijuzhichengdeyizhongjuyouyidingzhanjieqiangdudezhuang。zhuanghezhuangjiantutongguorudiancengxingchengfuhediji。
適用範圍:適用於填土、飽和及非飽和粘性土、砂土、粉土等地基。
(5)柱錘衝擴法 柱錘衝擴法是利用直徑為200~600mm、長度為2~6m、質量為1~6t的柱狀錘衝擴成孔,填入碎磚三合土等材料,夯實成樁,樁和樁間土通過褥墊層形成複合地基。
適用範圍:適用於處理雜填土、粉土、粘性土、粘性素填土、黃土等地基。
(6)EPS超輕質料填土法 發泡聚苯乙烯(EPS)的重度隻有土的1/50~1/100,並具有較好的強度和壓縮性能, 用於填土料,可有效減少作用在地基上的荷載,需要時也可置換部分地基土,以達到更好的效果。
適用範圍:適用於軟弱地基上的填方工程。
5、加筋法
原理: 就是通過在土層中埋設強度較大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等提高地基承載力、減小沉降、或維持建築物穩定。
(1)土工合成材料 利用土工合成材料的高強度、韌性等力學性能,擴散土中應力,增大土體的抗拉強度,改善土體或構成加筋土以及各種複合土工結構。
適用範圍:適用於砂土、粘性土和軟土,或用作反濾、排水和隔離材料。
(2)加筋土 把抗拉能力很強的拉筋埋置在土層中,通過土顆粒和拉筋之間的摩擦力形成一個整體,用以提高土體的穩定性。
適用範圍:適用於人工填土的路堤和擋牆結構。
(3)土層錨杆 tucengmaoganshiyilaiyutucengyumaogutizhijiandezhanjieqiangdulaitigongchengzailide,tashiyongzaiyiqiexuyaojianglayinglichuandidaowendingtutizhongqudegongchengjiegou,rubianpowending、基坑圍護結構的支護、地下結構抗浮、高聳結構抗傾覆等。
適用範圍:適用於一切需要將拉應力傳遞到穩定土體中去的工程。
(4)土釘 土(tu)釘(ding)技(ji)術(shu)是(shi)在(zai)土(tu)體(ti)內(nei)放(fang)置(zhi)一(yi)定(ding)長(chang)度(du)和(he)分(fen)布(bu)密(mi)度(du)的(de)土(tu)釘(ding)體(ti),與(yu)土(tu)共(gong)同(tong)作(zuo)用(yong),用(yong)以(yi)彌(mi)補(bu)土(tu)體(ti)自(zi)身(shen)強(qiang)度(du)的(de)不(bu)足(zu)。不(bu)僅(jin)提(ti)高(gao)了(le)土(tu)體(ti)整(zheng)體(ti)剛(gang)度(du),又(you)彌(mi)補(bu)了(le)土(tu)體(ti)的(de)抗(kang)拉(la)和(he)抗(kang)剪(jian)強(qiang)度(du)低(di)的(de)弱(ruo)點(dian),顯(xian)著(zhu)提(ti)高(gao)了(le)整(zheng)體(ti)穩(wen)定(ding)性(xing)。
適用範圍:適用於開挖支護和天然邊坡的加固。
(5)樹根樁法 在地基中沿不同方向,設置直徑為75~250mm的細樁,可以是豎直樁,也可以是斜樁,形成如樹根狀的群樁,以支撐結構物,或用以擋土,穩定邊坡。
適用範圍: 適用於軟弱粘性土和雜填土地基。
6、膠結法
原理:就是在軟弱地基中部分土體內摻入水泥、水泥砂漿以及石灰等物,形成加固體,與未加固部分形成複合地基,以提高地基承載力和減小沉降。
(1)注漿法 其原理是用壓力泵把水泥或其它化學漿液注入土體,以達到提高地基承載力、減小沉降、防滲、堵漏等目的。
適用範圍:適用於處理岩基、砂土、粉土、淤泥質粘土、粉質粘土、粘土和一般人工填土,也可加固暗浜和使用在托換工程中。
(2)高壓噴射注漿法 將帶有特殊噴嘴的注漿管,通過鑽孔置入要處理土層的預定深度,然後將水泥漿液以高壓衝切土體,在噴射漿液的同時,以一定速度旋轉、提升,形成水泥土圓柱體;若噴嘴提升而不旋轉,則形成牆狀固結體。可以提高地基承載力、減少沉降、防止砂土液化、管湧和基坑隆起。
適用範圍:適用於淤泥、淤泥質土、粘性土、粉土、黃土、砂土、人工填土等地基。對既有建築物可進行托換加固。
(3)水泥土攪拌法 利用水泥、石灰或其它材料作為固化劑的主劑,通過特別的深層攪拌機械,在地基深處就地將軟土和固化劑(水泥或石灰的漿液或粉體)強製攪拌,形成堅硬的拌和拄體,與原地層共同形成複合地基。
適用範圍:適用於淤泥、淤泥質土、粉土和含水量較高且地基承載力標準值不大於120kPa的粘性土地基。
7、冷、熱處理法 主要有凍結法、燒結法2種
(1)凍結法 通過人工冷卻,使地基溫度低到孔隙水的冰點以下,使之冷卻,從而具有理想的截水性能和較高的承載力。
適用範圍:適用於飽和的砂土或軟粘土地層中的臨時措施。
(2)燒結法 通過滲入壓縮的熱空氣和燃燒物,並依靠熱傳導,而將細顆粒土加熱到100℃以上,從而增加土的強度,減小變形。
適用範圍:適用於非飽和粘性土、粉土和濕陷性黃土。
除此之外還有複合地基、樁基等方法,就不一一闡述了
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