地基处理和桩基础报告

2024-03-19

地基处理和桩基础报告

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　　地基处理和桩基础报告【1】

　　1地基处理的概述

　　工程建设中，经常会遇到各种各样的地质条件不好或软弱地基，这样的地基不能满足结构物的要求，需要经过人工加固处理，处理后的地基称为人工地基。

　　软弱地基是指由软土(淤泥及淤泥质土)、冲填土、杂填土、松散砂土及其他具有高压缩性的土层构成的地基。

　　这些地基的共同特点是模量低、承载力小，未经人工加固处理是不能在上面修筑基础和建筑物的。

　　地基处理的目的就是针对在软弱地基上修筑建造物可能出现的问题，采取各种手段来提高地基土的抗剪强度，增大地基承载力，改善土的压缩特性，从而达到满足工程建设的需要。

　　1.1我国地基处理技术的发展历程

　　地基处理在我国有着悠久的历史，新中国成立后，特别是在近20年来得到迅猛发展。

　　回顾60年来我国地基处理技术的发展大致经历了2个阶段[2]。

　　第一阶段：20世纪50年代至60年代为起步应用阶段，这一时期大量地基处理技术从前苏联引进国门，最为广泛使用的是垫层等浅层处理法。

　　主要为沙石垫层、砂桩挤密、石灰桩、灰土桩、化学灌浆、预浸水法及井点降水等地基处理技术应用于工业名用建筑。

　　第二阶段：20世纪70年代至今，为应用、发展、创新阶段。

　　大批国外先进技术被引进、开发，并结合我国自身特点，初步形成了具体中国特色的地基处理技术及其支护体系，许多领域达到了国际领先水平。

　　大直径灌注桩、石灰桩、碎石桩、高喷注浆、深层搅拌、真空预压、动力固结、塑料排水板法，大刚度柔性桩复合地基、深基坑工程及其支护体系等先进方法得到迅猛开发与应用。

　　2地基处理的方法

　　由于软弱地基特性的复杂性和多样性，到目前为止已经形成了许多种不同的地基处理方法，按照其原理的不同可分为以下几大类：

　　(1)排水固结法;

　　(2)挤密压实法;

　　(3)置换及拌入法;

　　(4)灌浆法;

　　(5)加筋法;

　　(6)冷热处理法。

　　在以上几大类地基处理方法当中，每一类方法又都包含各自不同的几种具体处理方法，但它们的原理相同，只是采取的具体施工措施不一样。

　　2.1 排水固结法

　　排水固结法的原理是软粘土地基在荷载作用下，土中孔隙水逐渐排出，孔隙比减小，地基发生固结变形，同时，随着超孔隙水压力逐渐消散，土的有效应力逐渐增大，地基土的强度逐步增长。

　　排水固结法常用于解决饱和软粘土地基的沉降和稳定问题，可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成，使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，从而提高地基的承载力和稳定性。

　　采用排水固结法时常采用的施工方法有：(1)堆载预压法(2)砂井法(3)真空预压法(4)降低地下水位法;(5)电渗法。

　　2.2 挤密压实法

　　挤密压实法的原理是采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小，强度提高，达到地基处理的目的。

　　根据采用的手段可分为以下几种方法：

　　2.2.1表层压实法

　　采用人工或机械夯实、机械碾压或振动对填土、湿陷性黄土、松散无粘性土等软弱或原来比较疏松表层土进行压实，也可采用分层回填压实加固，分层压实的填料也可适量添加石灰、水泥等，适用于含水量接近于最佳含水量的浅层疏松粘性土、松散砂性土、湿陷性黄土及杂填土。

　　2.2.2 重锤夯实法

　　利用重锤自由下落时的冲击能来夯实浅层土地基，使其表面形成一层较为均匀的硬壳层，适用于无粘性土、杂填土、非饱和粘性土及湿陷性黄土。

　　2.2.3 强夯法

　　将很重的锤从高处自由落下，反复多次夯击地面，给地基土以冲击力和振动，从而提高地基土的强度并减小其压缩性，适用于无粘性土、杂填土、非饱和粘性土及湿陷性黄土等。

　　2.2.4 振冲挤压法

　　通常用以加固砂层，其原理是：一方面依靠振冲器的强力振动使饱和砂层

　　发生液化，颗粒重新排列，孔隙比减少;另一方面依靠振冲器的水平振动力，形成垂直孔洞，在其中加入回填料，使砂层挤压密实，适用于砂性土，小于0.005mm粘性含量小于10%的粘性土，若粘粒含量大于30%效果明显降低。

　　2.2.5 土桩和灰土桩

　　土桩和灰土桩挤密地基是由桩间挤密土和填夯的桩体组成的人工“复合地基”。

　　土桩主要适用于消除湿陷性黄土地基的湿陷性，灰土桩主要适用于提高人工填土地基的承载力。

　　适用于湿陷性黄土、人工填土、非饱和粘性土。

　　2.2.6 砂桩

　　在松散砂土或人工填土中设置砂柱，能对周围土体产生挤密或振密作用，可以显著提高地基强度，改善地基的整体稳定性，并减少地基沉降量，适用于松砂地基或杂填土。

　　2.2.7 爆破法

　　在地基钻孔中爆破黄色炸药或其他炸药，利用其急剧产生的气体压力使地基压密，并在爆孔中加入填料压实后形成复合地基。

　　对饱和松砂地基，可利用爆破振动，使松砂层液化__颗粒重新排列而趋于密实，达到地基加固的目的。

　　此法适用于非饱和疏松粘性土、湿陷性黄土、饱和砂土、杂填土。

　　2.3 置换及拌入法

　　以砂、碎石等材料置换软弱地基中部分软弱土体，形成复合地基，或在软弱地基中部分土体内掺入水泥、水泥砂浆或石灰等物质，形成加固体，与未加固部分形成复合地基，达到提高地基承载力，减少压缩量的目的。

　　置换及拌入法有下列几种方法：(1)垫层法;(2)开挖置换法;(3)振冲置换法(或称碎石桩法);(4)高压喷射注浆法(旋喷柱);(5)深层搅拌法;(6)石灰桩法;

　　(7)褥垫法。

　　2.4 灌浆法

　　灌浆法的实质是用气压、液压或电化学原理，把某些能固化的浆液注入各种介质的裂隙或孔隙，以改善地基的物理力学性质。

　　灌浆材料常分为粒状浆材和化学浆材两个系统，粒状浆材包括纯水泥浆、粘土水泥浆、水泥砂浆、石灰浆等;化学浆材包括环氧树脂类、甲基丙烯酸酯类、聚氨酯类、丙烯酸胺类、木质素类和硅酸盐类等。

　　在地基处理中，常用的灌浆方法按其依据的理论可分下述四种：

　　渗入性灌浆法、劈裂灌浆法、压密灌浆法、电动化学灌浆法等。

　　若在灌浆压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩体或土体结构的破坏，使地层中原有的孔隙或裂隙扩张，或形成新的裂缝或孔隙，从而使低透水性地层的可活性和浆液扩散距离增大，称为劈裂灌浆法;若通过钻孔向土层中压入灌浆，在压浆点周围形成泡形空间，使浆液对地基土起到挤压作用，称为压密灌浆法;当在粘性土中插入金属电极并通以直流电后，就在土中引起电渗、电泳和离子交换等作用，促使在通电区域的土中以高价金属离子代换钠离子，使土的含水量显著降低，并可使土内形成渗浆“通道”。

　　若在通电的同时向土中灌注硅酸盐浆液，就能在“通道”上形成硅胶，并与土粒胶结成具有一定力学强度的加固体，称为电动化学灌浆法。

　　根据采取不同的灌浆方法及相应的灌浆材料，灌浆法可应用于砂及砂砾地基、湿陷性黄土地基、粘性土地基。

　　灌浆法的基本原理及其应用已形成一门新的学科分支———岩土工程化学。

　　2.5 加筋法

　　通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等达到提高地基承载力，减小沉降，或维持建筑物稳定的地基处理方法称为加筋法。

　　加筋法一般有以下几种：

　　2.5.1 土工聚合物

　　利用土工聚合物(或称为土工合成物或土工织物)的高强度、韧性等力学性能，扩散土中应力，增大土体的刚度模量或抗拉强度，改善土体或构成加筋土以及各种复合土工结构。

　　土工聚合物除了上述加固强化作用外，还可以用作反滤、排水和隔离材料。

　　适用于加强软弱地基，或用作反滤、排水和隔离

　　材料。

　　2.5.2 锚固技术

　　将一种新型受拉杆件的一端固定在边坡或地基的岩层或土层中，另一端与结构物(如挡土结构物)连接，利用锚固力以承受由于土压力、水压力或风力所施加于结构物的推力，从而维持结构物的稳定。

　　在天然地层中可用灌浆锚杆，在人工填土中可用锚定板。

　　2.5.3 加筋土

　　把抗拉能力很强的拉筋埋置在土层中，通过土颗粒和拉筋之间的摩擦力形

　　成一个整体，称为加筋土。

　　拉筋一般使用具有耐拉力，摩擦系数大且耐腐蚀的网状、丝状、带状的材料，主要是镀锌钢片、铝合金以及合成树脂等材料。

　　加筋土技术在人工填筑的砂性土中可以采用，但不宜用于粘性土。

　　2.5.4 树根桩法

　　在地基中沿不同方向，打入直径为75mm——125mm的细桩，可以是竖直桩，也可以是斜桩，形成如树根状的群协以支撑结构物，或用以挡土，乃至可作为稳定土坡的一种措施，适用于软弱粘性土、杂填土等。

　　2.6 冷热处理法

　　冷热处理法是通过改变地基土体的温度从而改变土体中水的存在及状态，达到加固地基的目的。

　　冷热处理法包括：冻结法和烧结法两种。

　　(1)冻结法：通过人工冷却，使地基温度降低到孔隙水的冰点以下，使之冻结，从而具有理想的截水性能和较高的承载能力(或横向支承能力)。

　　适用于饱和的砂土或软粘土地层中的临时性措施。

　　(2)烧结法：在软弱粘土地基的钻孔中加热，通过焙烧使周围地基土减小含水量提高强度，减少压缩性。

　　适用于软粘土、湿陷性黄土等。

　　3下面仅以其中关于的CFG为例进行具体介绍。

　　1基本概念

　　水泥粉煤灰桩(CFG)、桩间土和褥垫层一起形成复合地基，属于地基范畴。

　　桩基是一种简称，是一种深基础。

　　尽管有时水泥粉煤灰碎石桩体强度等级与桩基中桩的强度等级相同，但由于在水泥粉煤灰碎石桩和基础之间设置了褥垫层，在垂直荷载作用下，桩基中的桩、土受力和水泥粉煤灰碎石桩复合地基中的桩、土受力有着明显的不同。

　　和桩相比，由于水泥粉煤灰碎石桩桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力，工程造价一般为桩基的1/3-1/2，经济效益和社会效益显著。

　　并且水泥粉煤灰碎石桩复合地基技术具有施工速度快、工期短、质量容易控制、工程造价较为低廉的特点。

　　水泥粉煤灰碎石桩是针对碎石桩承载特性的一些不足，加以改进而发展起来的。

　　与一般碎石桩相比，碎石桩系散体材料桩，桩本身没有粘结强度，主要靠周围他土的约束形成桩体强度，并和桩间土组成复合地基共同承担上部建筑的垂直荷载。

　　土越软对桩的约束作用就越差;桩传递垂直荷载的能力就越差。

　　地基处理和桩基础报告【2】

　　一、概述

　　我国幅员辽阔，自然地理环境不同，地基条件区域性较强，工程地质条件差异大，各种软弱地基分布面广。在软弱地基上进行土木工程建设，往往需要对天然地基进行处理，以满足工程结构对地基的要求。同时，既有结构物的地基土因不满足地基承载力和变形要求时，除需进行地基处理外，还要进行基础加固，以满足结构物的正常使用要求。

　　二、地基处理

　　2.1 目的

　　土木工程地基处理与基础加固主要目的在于：提高软弱地基的强度，保证地基的稳定性;降低软弱地基的压缩性，减少基础沉降;防止地震时地基土的液化;改良与消除特殊土的不良特性;在满足地基承载力和变形的同时，保证结构物的安全与正常使用。

　　2.2 对象

　　地基处理的对象：软弱地基与特殊土地基，软弱土地基系指主要由淤泥、淤泥质土、冲击土、杂填土以及其他高压缩性土层构成的地基。

　　2.3 原则

　　地基处理的原则：在地基处理的设计和施工中应保证安全适用、技术先进、经济合理、确保质量。同时应满足工程设计要求，做到因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源。土木工程地基处理应执行国家有关规范(程)，且应符合国家现行的有关强制性标准的规定。

　　2.4 方法

　　常用地基处理的方法:排水固结法、密实法、换填法、胶结法、加筋法、冷热处理法、托换法、纠偏……

　　三、复合地基理论及应用

　　部分土体被增强或被置换形成增强体，由增强体和周围地基土共同承担荷载的地基。增强体和周围地基土协调变形，共同承担上部结构传下来的荷载。

　　3.1 复合地基作用机理

　　施工阶段的作用机理主要表现为挤密效应和排水固结效应;工作阶段的作用机理主要表现为桩体效应、垫层效应和加筋效应。

　　3.1.1挤密效应：竖向增强体复合地基在施工过程中将桩位处的土部分或全部的挤压到桩侧，使桩间土体挤密。

　　3.1.2排水固结效应：增强体透水性强，是良好的排水通道，缩短排水距离，加速桩间饱和软粘土的排水固结。

　　3.1.3桩体效应：复合地基中桩体刚度大，强度高，承担的荷载大，能将荷载传到地基深处，从而使复合地基承载力提高，地基沉降量减小。

　　3.1.4垫层效应：复合地基的复合土层宏观上可视为一个深厚的复合垫层，具有应力扩散效应。

　　3.1.5加筋效应：水平向增强体复合地基，在荷载的作用下，发

　　生竖向压缩变形，同时产生侧向位移。复合地基中的加筋材料，将阻碍地基土侧向位移，防止地基土侧向挤出，提高复合地基中水平向的应力水平，改善应力条件，增强土的抗剪能力。

　　3.2 复合地基的类别

　　3.2.1 按增强体方向：竖向、斜向、水平向三种。

　　3.2.2 按增强体：单一性、复合型(混凝土芯水泥土组合桩复合地基)、多桩型(碎石-CFG桩复合地基)、长短桩结合型。

　　3.2.3按成桩材料：散土类桩，碎石桩、砂桩;水泥类桩，水泥搅拌桩、旋喷桩;混凝土类桩，树根桩、CFG桩。

　　3.2.4 按桩体强度：柔性桩(散土类桩)、半刚性装(水泥类桩)、刚性桩(混凝土类桩)。

　　3.3 复合地基使用实例——CFG桩

　　3.3.1 桩体作用

　　CFG桩是具有一定粘结强度的混合料。在荷载作用下CFG桩的压缩性明显比其周围软土小，因此基础传给复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集中到桩体上，出现应力集中现象，复合地基的CFG桩起到了桩体作用

　　3.3.2 挤密与置换作用

　　当CFG桩用于挤密效果好的土时，由于CFG桩采用振动沉管法施工，其振动和挤密作用使桩间土得到挤密，重度、压缩模量均得到提高，复合地基承载力的提高既有挤密又有置换。

　　当CFG桩用于不可挤密的土体时，其承载力的提高只是置换作用。

　　四、课程学习

　　4.1学习内容

　　课程除了学习对地基处理认识之外，重点学习了各类地基处理的方法。换填垫层法、深层密实法、排水固结法、化学加固法、土的加筋以及托换与纠偏等。其中深层密实法包括强夯法、砂石桩法、石灰桩法、土桩和灰土桩、水泥粉煤灰碎石桩、振冲法等，化学加固法包括了水泥搅拌法、高压喷射注浆法、灌浆法、单液硅化法和减液法，土的加筋则包含加筋挡土墙、土工合成材料、土层锚杆、土钉等，托换内容则有基础加宽托换、坑式托换、桩式托换、特殊托换等，纠偏技术包含了迫降纠偏、顶升纠偏以及综合纠偏。每一种处理方法一般分别从概括、适用范围、加固(作用)机理、设计计算、施工与质量检验、实例方面进行学习。

　　4.2学习体会

　　五、报告讲座学习

　　对于土木工程专业所涉及的各类课程的学习，在课堂上的知识是远远不够的，理论与实践的不同步也是学习的一大障碍。专家报告，特别是从事施工人员的真实事例，从一个现场人员的角度剖析实际工程的知识与经验的结合应用，对于实践型专业的学习是很有帮助的。

　　5.1 报告内容

　　5.2 报告收获

　　六、地基处理与基础加固的发展与创新随着新材料的出现与制造业的进步，地基处理技术的发展也突飞猛进，从地基处理形式、处理工艺、施工设备到应用范围，都发生着巨大的发展变化，凸显出地基处理技术蓬勃发展的生机与广阔的发展前景。

　　6.1复合地基领域：由各种柔性桩增强体到引入刚性桩增强体，形成刚性桩复合地基，进而发展刚性、柔性桩结合，长短桩结合的复合地基，拓宽了复合地基的适用范围和设计优化思路。

　　6.2各种地基处理技术之间、不同施工工艺之间相互嫁接、移植、互相交叉渗透，从而形成了新技术、新工艺，而通过嫁接、移植、交叉渗透，能产生更好的技术效果，经济效益和社会效益。这是我国地基处理技术的新方向。

　　6.3研究在地基处理技术中采用节能，环保新型材料，新工艺，走节能，环保的可持续发展之路。

　　6.4 新型预应力技术，体外预应力现阶段主要应用在特种结构、预应力混凝土桥梁和大跨度建筑工程结构中,形成了两种主要体系。

　　1桩、桩—锚支挡体系;○2支挡与承6.5 深基坑支挡技术发展，○

　　重结构一体化。