1、建筑施工技术地基处理及加固地基处理及加固2022-5-11copyright 2006 All Rights Reserved1 一、换填垫层法一、换填垫层法 把基础底面下一定范围内的软弱地基土挖除，然后回把基础底面下一定范围内的软弱地基土挖除，然后回填以工程性能好的土，压密后作为地基持力层。填以工程性能好的土，压密后作为地基持力层。2 作用作用 提高地基承载力；减少基础沉降量；加速软土的固提高地基承载力；减少基础沉降量；加速软土的固结排水；防止地基冻胀；减少地基的湿陷和胀、缩结排水；防止地基冻胀；减少地基的湿陷和胀、缩 应用范围应用范围 1.土层：土层： 淤泥、湿陷性黄土、膨胀土、杂填土、冻
2、土等淤泥、湿陷性黄土、膨胀土、杂填土、冻土等 2.建筑物基础：建筑物基础： 中、小型建筑物为主中、小型建筑物为主 3.深度：深度： 一般一般3米以下。米以下。 垫层材料：中粗砂、卵石、砾石、素土、灰土、矿渣垫层材料：中粗砂、卵石、砾石、素土、灰土、矿渣 换填法3换填法施工换填法施工 一、施工方法一、施工方法 1. 碾压法；碾压法； 2. 夯实法；夯实法； 3. 振动压实法振动压实法二、垫层材料二、垫层材料 砂、砂石垫层砂、砂石垫层 素土垫层素土垫层 粉煤灰垫层粉煤灰垫层 干渣垫层干渣垫层4碾压法是采用压路机、推土机、振动碾或其他压实机械压实碾压法是采用压路机、推土机、振动碾或其他压实机械压实松
3、散土层的施工方法。该法多用于含水量较低的大面积填松散土层的施工方法。该法多用于含水量较低的大面积填 土的土的压实和地基的处理。压实和地基的处理。 换填法5 1、主要设备和机具主要设备和机具 重锤夯实法的主要设备和机具有：起重机、夯锤、重锤夯实法的主要设备和机具有：起重机、夯锤、钢丝绳和吊钩等。钢丝绳和吊钩等。2、夯实工艺、夯实工艺 一般来说，重锤夯实的有效夯实深度可达一般来说，重锤夯实的有效夯实深度可达1m左右左右(与锤底直径相当与锤底直径相当)，并可消，并可消 除除1.0一一1.5m厚度范围土层厚度范围土层的湿陷性的湿陷性。夯实效果和影响深度除与锤重、锤底直径、。夯实效果和影响深度除与锤重、
4、锤底直径、夯距有关外还与夯实工艺、夯击遍致以及土夯距有关外还与夯实工艺、夯击遍致以及土 的含水的含水量密切相关。量密切相关。重锤夯实法重锤夯实法6振动压实法是利用振动机产生的竖向振动力，使土颗粒受振移动至稳固位置并减小孔隙，而使土层密实的地基加固方法。该法适 用于处理地下水位在0.6m以上的无粘性土或粘粒含量低、透水性较好的松散杂场土地基。 振动压实法振动压实法7二、强夯法：通过重锤二、强夯法：通过重锤(830吨吨) 利用一定的落差利用一定的落差(820米米) ，对地基施加很大的冲击能，以达到地基，对地基施加很大的冲击能，以达到地基加固的目的。加固的目的。 8应用范围应用范围 应用地层：应用地
5、层： 砂土、碎石土、低饱和度的粉土与粘土、湿陷性砂土、碎石土、低饱和度的粉土与粘土、湿陷性 黄土、杂填土和素填土等黄土、杂填土和素填土等 应用工程：应用工程： 工业与民用建筑、仓库、储油罐、公路与铁路、工业与民用建筑、仓库、储油罐、公路与铁路、 机场跑道以及码头等设施的地基处理机场跑道以及码头等设施的地基处理加固机理加固机理动力密实：动力密实： 非饱和非饱和饱和饱和动力固结：动力固结： 降低含水量；排水固结降低含水量；排水固结(强度提高强度提高)； 结构破坏结构破坏(渗透性增强渗透性增强)；触变恢复；触变恢复(强度恢复强度恢复)；9设计计算 一、有效加固深度一、有效加固深度二、夯二、夯锤锤重量
6、和落距重量和落距三、夯击点布置三、夯击点布置 四、夯击次数与遍数四、夯击次数与遍数五、垫层铺设五、垫层铺设10有效加固深度有效加固深度 单击强夯的有效加固深度H可按下式确定：HKM hMM夯锤重量夯锤重量(10kN)；h h夯锤落距夯锤落距(m)(m)；K修正系数，粘性土取修正系数，粘性土取0.5，砂性土取，砂性土取0.7，黄土取，黄土取0.350.5 11有效加固深度有效加固深度 根据照强夯能量按进行下表进行预估单击夯击能(kN.m)碎石土、砂土粉土、粘性土及湿陷性黄土10005.06.04.05.020006.07.05.06.030007.08.06.07.040008.09.07.08
7、.050009.09.58.08.560009.510.08.59.0单击强夯的有效加固深度(m)12夯夯锤锤重量重量M和落距和落距h EMh n /eE A总夯击能量：E总夯击能量(kN.m)；n总夯击次数；单位夯击能量：e单位夯击能量(kN.m/m2)；A被夯击场地面积(m2)；对粗颗粒土e取10003000kN.m/m2；细颗粒土e取15004000 kN.m/m2；夯锤重一般1025吨；落距一般 820米。13 在实际施工时最佳夯击能从试夯测量中可以大体确定，在实际施工时最佳夯击能从试夯测量中可以大体确定，以满足下列条件：以满足下列条件： (1)(1)最后两击的平均沉降量不大于最后两击
8、的平均沉降量不大于50mm50mm。当单击夯击能量。当单击夯击能量较大时，不大于较大时，不大于100mm100mm。 (2)(2)夯坑周围地向不应发生过大的隆起。当测得夯坑底沉夯坑周围地向不应发生过大的隆起。当测得夯坑底沉降引起的体积增量与坑周围地面隆起体积增量相等时认为夯降引起的体积增量与坑周围地面隆起体积增量相等时认为夯击能已达饱和，若再继续齐击，则能量消耗在使周围土体破击能已达饱和，若再继续齐击，则能量消耗在使周围土体破坏上面。坏上面。 (3)(3)不因夯坑过深而发生起锤困难。不因夯坑过深而发生起锤困难。 对于强夯置换法，尤其对饱和粘性土，最佳夯击能的控对于强夯置换法，尤其对饱和粘性土，
9、最佳夯击能的控制并不是太重要，因为其作用是利用夯击能促使石块沉降和制并不是太重要，因为其作用是利用夯击能促使石块沉降和密实，只要能达到此白的即可。密实，只要能达到此白的即可。14夯击次数与遍数1、夯击次数夯击次数应按照现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确夯击次数应按照现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，并且应该同时满足以下条件：定，并且应该同时满足以下条件： 最后两击的平均夯沉量不大于最后两击的平均夯沉量不大于50mm(对于这等夯击能对于这等夯击能) ； 夯坑周围不应该发生过大的隆起；夯坑周围不应该发生过大的隆起； 不因夯坑过深而发生起锤困难；不因夯坑过深而发生起锤困难； 各夯击点
10、夯击数应该使土体竖向压缩量最大，而侧向位移各夯击点夯击数应该使土体竖向压缩量最大，而侧向位移量最小为原量最小为原 则。一般为则。一般为410击。击。2、夯击遍数与间隔遍数遍数：夯击一般采用：夯击一般采用23遍。遍。间隔间隔：取决于空隙水压力的消散时间。对于砂土，一：取决于空隙水压力的消散时间。对于砂土，一般般 24min，对于粘性土，一般，对于粘性土，一般24周。周。15 不论是强夯法或强夯置换法，其夯点布置与实施的效果和不论是强夯法或强夯置换法，其夯点布置与实施的效果和施工方便性有直接关系。大体上可根据以下几方面来确定：施工方便性有直接关系。大体上可根据以下几方面来确定： 1 1根据建筑物结
11、构类型进行布置根据建筑物结构类型进行布置。对于基础面积较大的。对于基础面积较大的建筑物，可按等边三角形或正方形布点；对条形基础可根据承建筑物，可按等边三角形或正方形布点；对条形基础可根据承重墙重墙的位置布点的位置布点对；独立柱基础，可按柱网设置夯点。对；独立柱基础，可按柱网设置夯点。 2 2根据地基土的性质和要求加固深度采确定夯点间距根据地基土的性质和要求加固深度采确定夯点间距。对于细颗粒土，为便于超孔隙水压力消散，夯点间距不宜过小。对于细颗粒土，为便于超孔隙水压力消散，夯点间距不宜过小。要求加固深度较大时，第一遍的夯点间距要适当大一些。若夯要求加固深度较大时，第一遍的夯点间距要适当大一些。若
12、夯点间距过小，可能在浅层形成密实层，影响夯击毙向下传递。点间距过小，可能在浅层形成密实层，影响夯击毙向下传递。同时夯点太近，上部土体易向侧边挤出，造成坑壁坍塌，影响同时夯点太近，上部土体易向侧边挤出，造成坑壁坍塌，影响夯击效果。夯击效果。 3.3.强夯置换法夯击点间距一般比强夯法大强夯置换法夯击点间距一般比强夯法大 强夯置换法形成的砂石墩复合地基，其夯点布置应根据复强夯置换法形成的砂石墩复合地基，其夯点布置应根据复合地基置换率来确定。合地基置换率来确定。16夯锤17脱钩机构18强夯施工程序强夯施工程序框图框图19强夯工地现场强夯工地现场20被处理土质被处理土质21夯机夯机22起锤23现场测试
13、1 1地面及深层变形地面及深层变形 目的：目的： 了解地表隆起的范围以及垫层密实度变化；了解地表隆起的范围以及垫层密实度变化； 研究夯击能量与夯沉量的关系，以确定单点最佳研究夯击能量与夯沉量的关系，以确定单点最佳夯击能量；夯击能量； 确定场地平均沉降量，用以研究夯击效果；确定场地平均沉降量，用以研究夯击效果； 方法：方法： 地面沉降观测；地面沉降观测； 深层沉降观测；深层沉降观测； 水平位移观测。水平位移观测。24排水固结法排水固结法 排水固结法排水固结法：设置砂井：设置砂井(袋装砂井或塑料排水带袋装砂井或塑料排水带) 等竖向排水体，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加等竖向排水体，然后利用建筑物
14、本身重量分级逐渐加载；或加载预压的方法，使土体孔隙水排出。载；或加载预压的方法，使土体孔隙水排出。 251、排水系统、排水系统 竖向排水系统：竖向排水系统： 普通砂井普通砂井 袋装砂井袋装砂井 塑料排水带塑料排水带 水平排水系统：水平排水系统： 砂垫层砂垫层类型根据排水与加压两大系统的不同可以分成很多类型，根据排水与加压两大系统的不同可以分成很多类型，主要有：主要有：2、加压系统、加压系统 堆载加压；堆载加压； 真空加压；真空加压； 降低地下水位法；降低地下水位法； 电渗法；电渗法； 联合法联合法2627堆载压密排水固结28堆载压密排水固结：出水口堆载压密排水固结：出水口29植入竖向排水带植入
15、竖向排水带30连接竖向排水带连接竖向排水带31水平集水管与水平排水带的连接水平集水管与水平排水带的连接32水平集水管与水平排水带的连接水平集水管与水平排水带的连接3334真空加压排水固结现场真空加压排水固结现场35地基表面密封地基表面密封3637真空排水固结真空排水固结38用振动、冲击或水冲等方用振动、冲击或水冲等方法在软弱地层中成孔后，法在软弱地层中成孔后，再将碎石或砂挤压入土孔再将碎石或砂挤压入土孔中，形成大直径的由碎石中，形成大直径的由碎石或砂所构成的密实桩体称或砂所构成的密实桩体称碎石桩碎石桩或或砂桩砂桩总称总称粗颗粒粗颗粒桩桩。成桩方法成桩方法：沉管法、袋装碎石桩法以沉管法、袋装碎石
16、桩法以及强夯置换法等及强夯置换法等碎石桩与砂桩碎石桩与砂桩39碎石桩与砂桩碎石桩与砂桩4041中小型工业与民用建筑中小型工业与民用建筑港湾构筑物：港湾构筑物：如码头、护岸等如码头、护岸等土工构筑物：土工构筑物：如土石坝、路基等如土石坝、路基等材料堆置场：材料堆置场：如矿石场、原料场等如矿石场、原料场等其它：其它：如轨道、滑道、船坞等。如轨道、滑道、船坞等。 应用范围应用范围碎石桩与砂桩碎石桩与砂桩42加固机理一、对松散砂土的加固机理挤密作用；排水减压作用；砂基预振作用。二、对粘性土的加固机理置换作用；排水固结；加筋作用。 碎石桩与砂桩43四、深层搅拌法施工四、深层搅拌法施工n原理：深层搅拌法是
17、利用特制的深层搅拌机在边坡土体需原理：深层搅拌法是利用特制的深层搅拌机在边坡土体需要加固的范围内，将要加固的范围内，将软土与固化剂强制拌合软土与固化剂强制拌合，使软土硬结，使软土硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的水泥加固土，又称为成具有整体性、水稳性和足够强度的水泥加固土，又称为水泥土搅拌桩。水泥土搅拌桩。n固化剂：水泥浆或水泥砂浆，水泥的掺量为加固土重的固化剂：水泥浆或水泥砂浆，水泥的掺量为加固土重的715，水泥砂浆的配合比为，水泥砂浆的配合比为1：1或或 1：2。n施工工艺：深层搅拌机定位施工工艺：深层搅拌机定位预搅下沉预搅下沉制浆制浆喷浆搅拌喷浆搅拌复搅下沉复搅下沉提升提升关机关机清洗清洗移动至下一根桩移动至下一根桩n质量检验质量检验444546水泥搅拌桩水泥搅拌桩47六、高压喷射处理方法六、高压喷射处理方法n原理：就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置，以高压设备使浆液或水成为200Mpa左右的高压流从喷嘴中射出来，冲击破坏土体。n高压喷射注浆法的工艺类型及特点n 施工工序：钻机就位钻孔插管喷浆拔管冲洗n 质量检验标准4849高压喷射注浆高压喷射注浆50置换置换加密加密机械加密法机械加密法深层挤密法深层挤密法强夯法强夯法预压（真空）加固法预压（真空）加固法换土垫层法换土垫层法土质桩置换法土质桩置换法胶结胶结灌浆法灌浆法冷热处理法冷热处理法加筋加筋51
