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灌浆
热加固
冻结
但必须指出,很多地基处理方法具有多重加固处理的功能,例如碎石桩具有置换、挤密、排水和加筋的多重功能;
而石灰桩则具有挤密、吸水和置换等功能。
地基处理的主要方法、适用范围及加固原理,参见表6-2。
地基处理的主要方法、适用范围和加固原理 表6-2
分类
方法
加固原理
适用范围
置
换
换土垫层法
采用开挖后换好土回填的方法;
对于厚度较小的淤泥质土层,亦可采用抛石挤淤法。
地基浅层性能良好的垫层,与下卧层形成双层地基。
垫层可有效地扩散基底压力,提高地基承载力和减少沉降量。
各种浅层的软弱土地基
振冲置换法
利用振冲器在高压水的作用下边振、边冲,在地基中成孔,在孔内回填碎石料且振密成碎石桩。
碎石桩柱体与桩间土形成复合地基,提高承载力,减少沉降量
cu<
20kPa的粘性土、松散粉土和人工填土、湿陷性黄土地基等
强夯置换法
采用强夯时,夯坑内回填块石、碎石挤淤置换的方法,形成碎石墩柱体,以提高地基承载力和减少沉降量。
浅层软弱土层较薄的地基
碎石桩法
采用沉管法或其他技术,在软土中设置砂或碎石桩柱体,置换后形成复合地基,可提高地基承载力,降低地基沉降。
同时,砂、石柱体在软粘土中形成排水通道,加速固结
一般软土地基
石灰桩法
在软弱土中成孔后,填入生石灰或其他混合料,形成竖向石灰桩柱体,通过生石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用改善桩柱体周围土体的性质,形成石灰桩复合地基,以提高地基承载力,减少沉降量
人工填土、软土地基
EPS轻填法
发泡聚苯乙烯(EPS)重度只有土的1/50~1/100,并具有较高的强度和低压缩性,用于填土料,可有效减少作用于地基的荷载,且根据需要用于地基的浅层置换
软弱土地基上的填方工程
排
水
固
结
加载预压法
在预压荷载作用下,通过一定的预压时间,天然地基被压缩、固结,地基土的强度提高,压缩性降低。
在达到设计要求后,卸去预压荷载,再建造上部结构,以保证地基稳定和变形满足要求。
当天然土层的渗透性较低时,为了缩短渗透固结的时间,加速固结速率,可在地基中设置竖向排水通道,如砂井、排水板等。
加载预压的荷载,一般有利用建筑物自身荷载、堆载或真空预压等
软土、粉土、杂填土、冲填土等
超载预压法
基本原理同加载预压法,但预压荷载超过上部结构的荷载。
一般在保证地基稳定的前提下,超载预压方法的效果更好,特别是对降低地基次固结沉降十分有效
淤泥质粘性土和粉土
振
密
挤
强夯法
采用重量100~400kN的夯锤,从高处自由落下,在强烈的冲击力和振动力作用下,地基土密实,可以提高承载力,减少沉降量
松散碎石土、砂土,低饱和度粉土和粘性土,湿陷性黄土、杂填土和素填土地基
振冲密实法
振冲器的强力振动,使得饱和砂层发生液化,砂粒重新排列,孔隙率降低;
同时,利用振冲器的水平振冲力,回填碎石料使得砂层挤密,达到提高地基承载力,降低沉降的目的
粘粒含量少于10%的疏松散砂土地基
挤密碎(砂)石桩法
施工方法与排水中的碎(砂)石桩相同,但是,沉管过程中的排土和振动作用,将桩柱体之间土体挤密,并形成碎(砂)石桩柱体复合地基,达到提高地基承载力和减小地基沉降的目的
松散砂土、杂填土、非饱和粘性土地基、黄土地基
土、灰土桩法
采用沉管等技术,在地基中成孔,回填土或灰土形成竖向加固体,施工过程中排土和振动作用,挤密土体,并形成复合地基,提高地基承载力,减小沉降量
地下水位以上的湿陷性黄土、杂填土、素填土地基
加
筋
加筋土法
在土体中加入起抗拉作用的筋材,例如土工合成材料、金属材料等,通过筋土间作用,达到减小或抵抗土压力;
调整基底接触应力的目的。
可用于支挡结构或浅层地基处理
浅层软弱土地基处理、挡土墙结构
锚固法
主要有土钉和土锚法,土钉加固作用依赖于土钉与其周围土间的相互作用;
土锚则依赖于锚杆另一端的锚固作用,两者主要功能是减少或承受水平向作用力
边坡加固,土锚技术应用中,必须有可以锚固的土层、岩层或构筑物
竖向加固体
复合地基法
在地基中设置小直径刚性桩、低等级混凝土桩等竖向加固体,例如CFG桩、二灰混凝土桩等,形成复合地基,提高地基承载力,减少沉降量
各类软弱土地基、尤其是较深厚的软土地基
化
学
深层搅拌法
利用深层搅拌机械,将固化剂(一般的无机固化剂为水泥、石灰、粉煤灰等)在原位与软弱土搅拌成桩柱体,可以形成桩柱体复合地基、格栅状或连续墙支挡结构。
作为复合地基,可以提高地基承载力和减少变形;
作为支挡结构或防渗,可以用作基坑开挖时,重力式支挡结构,或深基坑的止水帷幕。
水泥系深层搅拌法,一般有两大类方法,即喷浆搅拌法和喷粉搅拌法
饱和软粘土地基,对于有机质较高的泥炭质土或泥炭、含水量很高的淤泥和淤泥质土,适用性宜通过试验确定
灌浆或注浆法
有渗入灌浆、劈裂灌浆、压密灌浆以及高压注浆等多种工法,浆液的种类较多。
类软弱土地基,岩石地基基加固,建筑物纠偏等加固处理
上述表中的各类地基处理方法,均有各自的特点和作用机理,在不同的土类中产生不同的加固效果,并也存在着局限性。
地基的工程地质条件是千变万化的,工程对地基的要求也是不尽相同的,材料、施工机具和施工条件等亦存在显著差别,没有哪一种方法是万能的。
因此,对于每一工程必须进行综合考虑,通过方案的比选,选择一种技术可靠、经济合理、施工可行的方案,既可以是单一的地基处理方法,也可以是多种方法的综合处理。
第二节软土地基
软土是指沿海的滨海相、三角洲相、内陆平原或山区的河流相、湖泊相、沼泽相等主要由细粒土组成的土,具有孔隙比大(一般大于1)、天然含水量高(接近或大于液限)、压缩性高(a1-2>
0.5MPa-1)和强度低的特点,多数还具有高灵敏度的结构性。
主要包括淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等。
一.软土的成因及划分
软土按沉积环境分类主要有下列几种类型:
(一)滨海沉积
1.滨海相:
常与海浪岸流及潮汐的水动力作用形成较粗的颗粒(粗、中、细砂)相掺杂,使其不均匀和极松软,增强了淤泥的透水性能,易于压缩固结。
2.泻湖相:
颗粒微细、孔隙比大、强度低、分布范围较宽阔,常形成海滨平原。
在泻湖边缘,表层常有厚约0.3~2.0m的泥炭堆积。
底部含有贝壳和生物残骸碎屑。
3.溺谷相:
孔隙比大、结构松软、含水量高,有时甚于泻湖相。
分布范围略窄,在其边缘表层也常有泥炭沉积。
4.三角洲相:
由于河流及海潮的复杂交替作用,而使淤泥与薄层砂交错沉积,受海流与波浪的破坏,分选程度差,结构不稳定,多交错成不规则的尖灭层或透镜体夹层,结构疏松软,颗粒细小。
如上海地区深厚的软土层中央有无数的极薄的粉砂层,为水平渗流提供了良好条件。
(二)湖泊沉积
湖泊沉积是近代淡水盆地和咸水盆地的沉积。
沉积物中夹有粉砂颗粒,呈现明显的层理。
淤泥结构松软,呈暗灰、灰绿或暗黑色,厚度一般为10m左右,最厚者可达25m。
(三)河滩沉积
主要包括河漫滩相和牛轭湖相。
成层情况较为复杂,成分不均一,走向和厚度变化大,平面分布不规则。
一般常呈带状或透镜状,间与砂或泥炭互层,其厚度不大,一般小于l0m。
(四)沼泽沉积
分布在地下水、地表水排泄不畅的低洼地带,多以泥炭为主,且常出露于地表。
下部分布有淤泥层或底部与泥炭互层。
软土由于沉积年代、环境的差异,成因的不同,它们的成层情况,粒度组成,矿物成分有所差别,使工程性质有所不同。
不同沉积类型的软土,有时其物理性质指标虽较相似,但工程性质并不很接近,不应借用。
软土的力学性质参数宜尽可能通过现场原位测试取得。
软土的工程特性:
含水量较高,孔隙比较大;
抗剪强度低;
压缩性较高;
渗透性很小;
结构性明显;
流变性显著
三、软土地基的承载力、沉降和稳定性的计算
在软土地基设计计算中,由于它的工程特性常需解决地基承载力、沉降和稳定性的计算问题,故与一般地基土的计算有所区别,现分述如下。
(一)软土地基的承载力
软土地基承载力应根据地区建筑经验,并结合下列因素综合确定:
①软土成层条件、 应力历史、力学特性及排水条件;
②上部结构的类型、刚度、荷载性质、大小和分布,对不均匀沉降的敏感性;
③基础的类型、尺寸、埋深、刚度等;
④施工方法和程序;
⑤采用预压排水处理的地基,应考虑软土固结排水后强度的增长。
1.根据极限承载力理论公式确定
饱和软粘土上条形基础的极限承载力pu(kPa)按普朗特尔—雷斯诺(Prandtl—Reissner)极限荷载公式(参见土力学教材)由
=0,
确定为
(6-1)
式中:
—软土不排水抗剪强度,可用三轴仪、十字板剪切仪测定,也可取室内无侧限抗压强度qu之半计算;
—基底以上土的重度(kN/m3),地下水位以下为浮重度;
—基础埋置深度(m)。
当受水流冲刷时,由一般冲刷线算起。
据此,考虑矩形基础的形状修正系数及水平荷载作用时的影响系数,并考虑必要的安全系数,《公桥基规》提出软土地基容许承载力
(kPa)为
(6-2)
式中:
m—安全系数1.5~2.5,软土灵敏度高且基础长宽比小者用高值;
kp—基础形状及倾斜荷载的修正系数,属半经验性质的系数,当矩形基础上作用有倾
斜荷载时
b—基础宽度(m);
l—垂直于b边的基础长度(m),当有偏心荷载时,b与l由b’与l’代替,
eb、el分别为荷载在b方向、l方向的偏心矩;
Q—为荷载的水平分力(kN)。
2.根据土的物理性质指标确定
软土大多是饱和的,天然含水量
基本反映了土的孔隙比的大小,当饱和度Sr=l时,
(G为土颗粒比重),e为1时,相应天然含水量w约36%;
e为1.5时,相应w约55%,所以一般情况,地基承载力是与其天然含水量密切相关的,根据统计资料w与软土的容许承载力
关系如表6-3所示。
软土的容许承载力
表6-3
天然含水量w(%)
36
4
(kPa)
1
40
在基础埋置深度为h(m)的软土地基修正后的容许承载力
可按下式计算:
(6-3)
各符号意义同前,当h<3m时,取h=3m计。
《公桥基规》认为对小桥涵软土基础
可用式(6—3)计算。
当按式(6-2)或式(6-3)计算软土修正后的容许承载力
时,
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