地基处理新技术3(排水)_ppt

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8地基处理03

熟悉换填垫层法的定义、适用范围以及换填垫层的作用。换填垫层的主要作用：（1）提高持力层的承载力；（2）减少沉降量；（3）加速软弱土层的排水固结；（4）防止冻胀；（5）消除膨胀土的胀缩作用。

熟悉土的压实原理。在工程实践中，对垫层碾压质量的检验，要求能获得填土的最大干密度，其最大干密度可用室内击实试验确定。掌握换填垫层设计的内容：垫层厚度的确定，垫层宽度的确定，垫层承载力的确定，垫层沉降计算，垫层材料的选用。

灌浆法是指利用气压、液压或电化学原理，通过灌浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性良好的“结石体”，达到地基处理的目的。熟悉灌浆法的应用范围及其分类、灌浆的作用。熟悉灌浆材料的主要特点，及材料选择。掌握灌浆法的设计步骤及设计计算方法。熟悉灌浆法的施工工艺及其检测方法。

用机械或人工的法成孔，然后将不同比例的生石灰（块或粉）和掺合料（粉煤灰、炉渣等）灌入，并进行振密或夯实形成石灰桩桩体，桩体与桩间土形成石灰桩复合地基，以提高地基承载力，减小沉降，称为石灰桩法。石灰桩法可用于提高软土地基的承载力，减少沉降量，提高稳定性，适用于以下工程：（1）深厚软土地区七层以下，一般软土地区八层以下住宅楼或相当的其他多层工业与民用建筑物。（2）如配合箱基、筏基，在一些情况下，也可用于12层左右的高层建筑物。（3）有工程经验时，也可用于软土地区大面积堆载场地或大跨度工业与民用建筑物独立柱基下的软弱地基加固。（4）石灰桩法也可用于机器基础和高层建筑深基开挖的支护结构中。（5）适用于公路、铁路桥涵后填土，涵洞及路基软土加固。

(精品)4.排水固结法

• 当遇到深层透水性很差的软土时，可在地基中设置砂井等竖向排水体，地面连以排水砂垫层，构成排水系统(砂井堆载预压法)。
系统组成——排水系统
系统组成——排水系统
Wick Drains
材料
sand
gravel
系统组成——排水系统
Vertical Wick Drains
Vertical Wick Drains
降低地下水位能使: 1）土的性质得到改善； 2）地基发生附加沉降； 3）降低地基中的地下水位，使地基中的软土承受了相当于水位下降高度水柱的重量而固结。
适用于: 砂土或软粘土层中存在砂或粉土的土层。
为加速其固结，往往设置砂井。
（a）天然面地下水；（b）有压地下水
④电渗法在土中插入金属电极并通以直流电，由于直流电场作用，土中的水分从阳极流向阴极，这种现象称为电渗。如将水在阴极排除而在阳极不予补充的情况下土就会固结，引起土层的收缩。适用于: 饱和粉土和粉质粘土
2. 超载预压实际工程中还往往采用超载预压方法来消除主固结沉降，以缩短预压时间。预压期间任一时刻地基沉降量可表示为：
st sdUtscss
上式可用于： (1)确定所需的超载压力值ps以保证在使用荷载pf作用下预期的总沉降量在给定的时间内完成； (2)确定在给定超载下达到预定沉降量所需要的时间。
典型工程真空预压工艺设备平面和剖面图
用真空方法增加的有效应力
1983年开展了真空-堆载联合预压法，开发了一套先进的工艺和优良的设备，取得了良好的效果。该法得到国外专家的好评。
系统组成——加压系统
真空预压
Vacuum Consolidation
③降低地不水位法
利用井点抽水降低地下水位以增加土的自重应力，达到预压加固的目的。

35. 高速铁路路基工程地基处理技术ppt

（1）换填地基处理
一般处理深度为 0.5 ~ 3 m 。
挖除软土
换填后
高速铁路路基工程地基处理
24
3 高速铁路路基常用地基处理技术
（2）冲击碾压
冲击碾压也称非圆碾压，是一种冲击与揉搓作用相结合的压实
方法。
高振幅、低频率的冲击碾压
冲击碾压适用于处理碎石土、砂土、低饱和度
的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填
施沉降和不均匀沉降控制的高要求，经过论证和大量试验研究而产生的一些地基
处理的新技术。
20
§5.2 高速铁路路基沉降控制技术
（3）地基处理方法
高速铁路路基地基处理的目的主要是控制地基工后沉降，
同时改善地基承载力，这也是高速铁路路基地基处理的特点。
21
2 高速铁路路基工程处理概述
（4）地基处理方法分类
适用于处理淤泥。淤泥质土、黏性土、粉土、砂土、碎石土、黄土及
人工填土等地基。
高速铁路路基工程地基处理
浅层处理
排
法
动力固结
换填垫层法
冲击碾压法
散体材料桩
堆载预压
真空预压
强夯法
强夯置换法
砂桩
灰土（水泥土）挤密桩
复合地基
柔性桩
旋喷桩
搅拌桩
柱锤冲扩桩
复合地基
注浆法
碎石桩
半刚性桩：CFG桩
桩网/柱筏结构地基（钢筋混凝土灌注桩、预应力管柱）
桩板结构地基
高速铁路路基工程地基处理
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3 高速铁路路基常用地基处理技术
饱和土处理和非饱和土处理；也可按地基处理的加固机理进行分类。
因为现有的地基处理方法很多，新的地基处理方法还在不断发展，要对各种

2019年《地基处理技术》换填垫层法、排水固结法、强夯法和强夯置换法

2 控制压实效果的主要因素
（1）最优含水量在一定的压实机械的功能条件下，土最易于被压实、并能达到最大密实度时的含水量，称为最优含水量，相应的干密度称为最大干密度。最优含水量大致为塑限＋2％。土中黏土矿物含量大，则最优含水量越大。（2）压实功能当压实功能较小时，土压实后的最大干密度较小，对应的最优含水量则较大。所以，在压实工程中，若土的含水量较小，则需选用夯实功能较大的机具，才能把土压实至最大干密度。

3.5 粉煤灰垫层(Flyash Cushion)
粉煤灰垫层适用于厂房、机场、公路和堆场等

工程大面积填筑。粉煤灰的工程特性（1）自重轻。松散重度6～7kN/m3，击实后干重度9.2～13.5 7kN/m3。（2）击实性能好。粉煤灰的最优含水量变动幅度是4％，大于土的2％的变动幅度。（3）抗剪强度。粉煤灰的抗剪强度指标与粉煤灰的灰种、剪切方法、压实系数大小和龄期长短有关。当压实系数为0.9~0.95时,黏聚力 5~30kPa,内摩擦角23~30度。
b( p k pc ) b 2 z tg
压力扩散角
换填材料 z/b
中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾、石屑、卵石、碎石、矿渣
粉质黏土、粉煤灰灰土0.25源自20628
≥ 0.50
30
23
28

2 垫层宽度的确定
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：

b b 2 z tg
垫层底面处的附加压力值可分别按下两式计算：

对条形基础 p z bl ( p k pc ) pz 对矩形基础 (b 2 z tg )(l 2 z tg ) 式中 b－－矩形基础或条形基础底面的宽度（m）； l －－矩形基础底面的长度（m）； pk －－相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值（kPa）； pc－－基础底面处土的自重压力值（kPa）； z －－基础底面下垫层的厚度（m）； θ－－垫层的压力扩散角，宜通过试验确定，当无试验资料时，可按下表采用。

排水固结法ppt课件

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⑵ 地下水位降低，相应增加附加应力抽气后土体中水位降落，在此水位降落范围内的土体便从浮重度变为湿重度，此时土骨架增加了大约与水位降落距离相当的固结压力。 ⑶ 封闭气泡排出，土的渗透性加大如饱和土体中含有少量封闭气泡，在正压作用下，该气泡堵塞孔隙，使土的渗透降低，固结过程减慢，但在真空吸力下，封闭气泡被吸出，从而使土体的渗透性提高，固结过程加速。真空预压即在总应力不变的情况下，通过减小孔隙水压力来增加有效应力的方法。真空预压是在负超静水压力下排水固结，称为负压固结。
16ppt课件523真空预压的加固机理真空预压法vacuumpreloading不需要进行堆载和卸荷是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层然后埋设垂直排水管道再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝薄膜四周埋入土中通过砂垫层内埋设的吸水管道用真空装置进行抽气使其形成真空增加地基的有效应力如图54所示
5 排水固结法
用填土等外加荷载对地基进行预压，是通过增加总应力并使孔隙水压力消散而增加有效应力的方法。堆载预压是在地基中形成超静水压力的条件下排水固结，称为正压固结。地基土层的排水固结效果与它的排水边界有关。对沉降有严格限制的建筑物，应采用超载预压法处理地基，缩短预压的时间。
精品课件
如图5.2所示，当土体的天然固结
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5.1.3 排水固结法适用范围
排水固结法适用于处理淤泥、淤泥质土和冲填土等饱和粘性土地基。
软土层厚度小于4m，用天然地基堆载预压法处理，否则，采用塑料排水带、砂井等竖井排水预压法处理地基。
真空预压法适用于能在加固区形成（包括采取措施后形成）稳定负压边界条件的软土地基。
降低地下水位法、真空预压法和电渗法由于不增加剪应力，地基不会产生剪切破坏，适用于很软弱粘土地基。

地基处理技术-换填垫层法、排水固结法、强夯法和强夯置换法

θ －－压力扩散角，按上表采用；
当在z/b小于0.25时，仍按表中z/b ＝ 0.25
取值。
垫层顶面每边超出基础底边不宜小于 300mm。
3 垫层材料的选用
（1）砂石。宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑（粒径小于2mm的部分不应超过总重的 45％），应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂时，应掺入不少于总重30％的碎石或卵石。砂石的最大粒径不宜大于50mm。
排水固结法适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和黏性土地基。
排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成。
（1）排水系统水平排水垫层和竖向排水体
构成。竖向排水体可选用普通砂井、袋装砂井或塑料排水板。
（2）加压系统即是起固结作用的荷载，它
使地基土的固结压力增加而产生固结。
压力扩散角
换填材料
z/b
中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾、石屑、卵石、碎石、矿渣
粉质黏土、粉煤灰
灰土
0.25
20
6
28
≥ 0.50
30
23
28
2 垫层宽度的确定
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：

bb2ztg
式中 b’ －－垫层底面宽度（m）；
2 控制压实效果的主要因素
（1）最优含水量
在一定的压实机械的功能条件下，土最易于被压实、并能达到最大密实度时的含水量，称为最优含水量，相应的干密度称为最大干密度。最优含水量大致为塑限＋2％。土中黏土矿物含量大，则最优含水量越大。
（2）压实功能
当压实功能较小时，土压实后的最大干密度较小，对应的最优含水量则较大。所以，在压实工程中，若土的含水量较小，则需选用夯实功能较大的机具，才能把土压实至最大干密度。

地基处理技术ppt课件

将坑中的软松土、虚土全部挖除，使坑底及四周均见天然土，然后用与坑边天然土层相近的材料分层夯实回填至坑底标高处。
常用回填材料：砂、砂砾石、天然土、3∶7或2∶8的灰土。采用天然土分层夯实回填时，每层厚度200mm，如图1.36(a)所示。
软松土坑范围较大，超过地槽的宽度时，应将该范围内的基槽适当加宽，挖至天然层，将部分基础加深，做成1∶2踏步与两端相接，如图 1.36(c)所示。
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（四）橡皮土的处理
概念：当地基为粘性土，含水量大且趋于饱和时，如果直接夯打或反复碾压，就容易形成有颤动弹性感的“橡皮土”。
处理方法：
➢ 避免直接夯拍，采用晾槽或掺石灰粉的办法降低含水量后压实。 ➢ 若施工中已出现橡皮土，则应将橡皮土层挖除，然后在槽底适当加深的
情况下铺垫一层承载力高、适应设计要求的垫层地基，如砂土或级配砂石垫层等。
二、地基处理的方法
局部地基处理软土地基加固
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6
三、地基处理的原则
将局部软弱层或硬物尽可能挖除，回填与天然土压缩性相近的材料，分层夯实；处理后的地基应保证建筑物各部位沉降量趋于一致，以减少地基的不均匀下沉。
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一、局部地基处理
（一）古墓、坑穴的处理
高压喷射注浆法的工艺类型及特点施工工序：钻机就位→钻孔→插管→喷浆→拔管冲洗质量检验标准
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项目二基础工程施工
模块二浅基础施工
2.3
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（三）局部范围内(硬物)的处理
当桩基或部分基槽下有基岩、旧墙基、老灰土、压实路面等硬土或坚硬物时，首先在地坑、地槽范围内尽可能地挖除，以免基础局部落在硬物上造成不均匀沉降使上部建筑物开裂。硬土、硬物挖除后，若深度小于1.5m时，可用砂、砂卵石或灰土回填；若长度大于5m时，则将槽底做1：2踏步灰土垫层与两端紧密连接，然后做落深基础。

排水预压法PPT课件

砂井、塑料排水板
5）沉降监测和效果检验。
①水平排水层施工
水平系统一般采用砂垫层，砂垫层一般采用透水性好的中粗砂，其渗透系数大于10-2cm/s，含泥量不大于3%。根据工程所在地的料源情况，也可以采用碎石或砂砾材料做垫层，即碎石或砂砾垫层。
②竖向排水体施工
从国内外的技术发展来看，竖向排水体先后主要应用过：200-500mm的普通砂井；70-120mm的袋装砂井；塑料排水板。
③垫层施工：垫层的施工方法采用机械分堆摊铺法，即先堆成若干砂堆，然后用机械摊平。施工时避免对软土表层的过大扰动，以免造成砂和淤泥混合，影响垫层的排水效果。
4）真空预压的施工抽真空系统包括主、滤管及其布置、
密封膜的铺设及抽真空设备。 ①主、滤管及其布置
主管、滤管的几种布置形式如下图所示：
有时候几个方法会联合使用，如真空堆载联合预压方法，可以提高预压效果。
（3）排水固结法分类汇总
普通砂井
竖向排水体袋装砂井
排水系统
塑料排水板
排水固结法
砂垫层水平排水层
（碎石垫层）堆载法
真空法
预压系统降低地下水位法
联合法
一般预压（无竖向排水体）
（4）排水固结法可以解决以下两个问题：
①沉降问题：使地基的沉降在加载期间大部分基本完成，使建筑
的预压施加，孔隙水压力 u 消散，总应力逐步转化
为有效应力，' 使土体发生压缩、强度增加的方法。
等载预压对工后沉降影响
超载预压法对工后沉降影响
排水系统与加压系统使用效果
②真空预压法
真空排水预压法是利用在地基内设置竖向排水体，
并形成一定的真空度，使土体中的水压力形成压力差，

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稳定问题 (stabilization problems)
地基间歇式加荷的应力路径
竖向排水提高边坡稳定性
系统组成——排水系统
系统组成——排水系统
材料
Wick Drains sand
gravel
系统组成——排水系统 Vertical Wick Drains
Vertical Wick Drains
地基处理新技术 New Technical of Soil Improvement
排水固结技术
Drain Consolidation
1 概述
排水固结法能解决软粘土地基的沉降和稳定问题。可使地基的沉降在预压期间基本完成或大部分完成，保证建筑物在使用期间不致产生过大的沉降和沉降差。同时可增加地基土的抗剪强度，提高地基的承载力和稳定性。
2．砂井长度
根据现场各种因素定。（土层厚、有无透水层、压缩层厚度、承压水、稳定控制、沉降控制量等）一般10~25米。
3．砂井排列
正三角形排列
正方形排列
排水路径
l
de
de
l
4. 砂井顶面应铺设排水砂垫层，以连接砂井，引出从上层排入砂井的渗流水。砂垫层的厚度一股为0.3~0.5m(水下砂垫层厚度为1.0m左右)。如砂料缺乏，可采用连通砂井的纵横砂沟代替整片砂垫层。
3. 计算p1作用下达到所定固结度所需要的时间。
达到某一固结度所需时间可根据固结度与时间的关系求得。这一步
计算的目的是确定第一级荷载停歇的时间，亦即第二级荷载开始施加的时间。
4. 根据第2步所得到的地基强度τf1计算第二级所能施加的荷载p2，即
p2
5.52
K
f1
同样求出在p2作用下地基因给度达70％时的强度以及所需时间，然后计算第三级所能施加的荷载。依次可计算出以后各级荷载和停歇时间，初步的加荷计划也就确定下来。
5. 对按以上步骤确定的加荷计划进行每一级荷载下地基的稳定性验算。如稳定性不满足，则调整加荷计划。
6. 计算预压荷载下地基的最终沉降量和预压期间的沉降量。这一项计算的目的在于确定预压荷载卸除的时间，这时地基在预压荷载下所完成的沉降量已达设计要求，所剩留的沉降为建筑物所允许。
2.2 超载预压
排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的。
加压系统
排水系统
排水固结法的种类
根据排水系统和加压系统的不同，排水固结法可分为堆载预压法、砂井(包括袋装砂井、塑料排水板等)堆载预压法、真空预压法、降低地下水位法和电渗法。
堆载预压法和砂井堆载预压法唯一的区别在于：前者的排水系统以天然地基土层本身为主；而后者在天然地基中还人为地增设了诸如砂井等排水系统。
对于有机质粘土、泥炭上等，其次固结沉降是重要的，采用超载预压法对减小永久荷载下的次固结沉降有一定效果。
超载预压排水与动力置换相结合
3 砂井排水固结设计计算
丹尼尔.莫兰（Daniel.E.Moran）最早（1925年）将垂直砂井用于土的深层加固，1926年获得专利。
Sand Drains
3.1 砂井设计
用于处理软粘土地基，是十分有效的方法。按照使用目的可以解决两个问题
沉降问题
稳定问题
沉降问题 (settlement problems)
采用竖向排水固结与不采用竖向排水固结的实测沉降-时间曲线对比
采用竖向排水固结与不采用竖向排水固结的实测沉降-时间曲线对比
不排水-等载预压排水-超载预压排水的沉降曲线
水平排水体
Horizontal Drains
水平排水体
Horizontal Drains
系统组成——加压系统
堆载
桥头高填土堆载预压
场地高填土堆载预压
临时填土堆载预压
系统组成——加压系统
真空预压
Vacuum Consolidation
FLASH
预压法是以事先完成的沉降和由于固结使地基强度增长的两个要素为目标的，这种加固方法成立的背景，是以具有饱和粘性土地基由于固结而增加强度，以及所谓一旦地基固结沉降，即使卸掉荷载实际上也不恢复原来状态这两种条件而构成的。
为了消除永久性荷载下的固结沉降，只要将超载保持到时间tsR时刻，以使超载作用下，地基的固结沉降量等于永久荷载下的最终固结沉降，即ssR＝sf，为了消除超载卸除以后继续发生的主固结沉降，超载应维持到使上层中间部位的固结度Uz（f+s）达到下式要求：
U z( f s)
pf pf
ps
该方法要求将超载保持到pf作用下所有点都完全固结为止，这时土层的大部分将处于超固结状态。因此，这是一个安全度较大的方法，它预估的ps值或超载时间都大于实际所需的值。
1.1 排水固结法的原理
排水垫层
水平排水盲沟
竖向排水体
加固软土层
排水固结法的原理
堆载预压法就是用填上等外加荷载来增加总应力σ并使超静孔隙水压力u消散从而增加有效应力σ’ 的方法。降低地下水位和电渗排水法是总应力不变,减少孔隙水压力来增加有效应力σ’的方法。
1.3 排水固结法的应用范围
2 堆载预压法设计计算
2.1 堆载预压的计算步骤
1. 利用地基的天然抗剪强度计算第一级容许施加的荷载p1。对长条梯形填土，可根据Fellenius公式估算，即：
p1
5.52
K
f
2. 计算第一级荷载下地基强度增长值。
f 1 ( f f )
通常假设地基的固结度为70％，然后计算出强度增长量；η为考虑剪切蠕变的强度折减系数。
实际工程中还往往采用超载预压方法来消除主固结沉降，以缩短预压时间。预压期间任一时刻地基沉降量可表示为：
st sd Ut sc ss
上式可用于：(1)确定所需的超载压力值ps以保证在使用荷载pf作用下预期的总沉降量在给定的时间内完成； (2)确定在给定超载下达到预定沉降量所需要的时间。
超载预压的标准
砂井地基的设计工作即为选择适当的砂井长度、直径、间距、以及形成有效的砂井排水系统所需的材料、砂垫层厚度等，以随地基在批载预压过程中，在预期的时间内，达到所需要的固结度(通常定为80％)。
1．砂井直径和间距常采用“细而密”原则。一般砂井直径：300~400mm；间距：6~8倍井径。袋装砂井直径：70~120mm；间距：15~30倍井径。