《地基与基础工程》课件第5章-BW001资料

减小地基沉降量；
d
b 用于特殊土地基，防止冻胀、消除湿陷、膨胀土 z 胀缩作用； 砂垫层
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2z
软土层
pz
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5.2.1换土垫层法

2.垫层的材料

砂垫层、砂卵石垫层、碎石垫层、灰土或素土 垫层、工业废料(煤渣、矿渣等)垫层 浅层软弱地基及不均匀地基的处理。处理深度 控制在3m以内，一般为1~2m。 适用土性：淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素 填土、杂填土等地基。 常用于：多层或低层建筑的条形基础、独立基 础、地坪、料场及道路工程。
《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002规定：


当超出原地面标高的垫层或换填材料的重 度高于天然土层重度时，宜早换填，并应考虑 其附加的荷载对建筑及邻近建筑的影响。
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《地基与基础工程》
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5.2.2土质桩置换法---复合地基

1.基本概念

部分地基土体被增强或被置换成增强体，由增强体和 周围地基土共同承担荷载的地基。

1 基础宽度的地基承载力修正系数应取零； 2 基础埋深的地基承载力修正系数应取1.0。 3 处理后的地基，当在受力层范围内仍存在软弱下卧 层时，尚应验算下卧层的地基承载力。 4 对水泥土类桩复合地基尚应根据修正后的复合地基 承载力特征值，进行桩身强度验算。

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《地基与基础工程》
第5章 地基处理
§5.1 概述
§5.2 置换法（换填法） §5.3 加密法 §5.4 胶结法（自学） §5.5 加筋法
§5.6 托换法
本章重点参考：赵明华《基础工程》教材; 《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002
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第5章 地基处理

本章学习要求：

掌握:
桩体作用：地基应力在桩体和桩间土中重新分配 加速排水固结：碎石、砂土桩的k值大，水泥土桩 挤密作用：振动、挤压、排土 加筋作用：增加抗滑能力

复合地基设计应满足承载力和变形要求。对于 地基土为欠固结土、膨胀土、湿陷性黄土、可 液化土等特殊土时，其设计要综合考虑土体的 特殊性质选用适当的增强体和施工工艺。
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3.换填法的适用条件



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5.2.1 换土垫层法

4.换填法的设计

设计要点：主要是确定垫层的厚度、宽度； 设计依据：软弱下卧层承载力。
1d
回填土
p b
d

砂垫层

pz
z
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软土层
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5.2.1 换土垫层法
2
换土垫层
3
排水固结
4
振密挤密
5
置换及拌入
6 7
土工聚合物 其 它
采用一定的技术措施，通过振动或挤密，使土体 孔隙减少， 强度提高； 也可在振动挤密的过程中， 回填砂、砾石、灰土、素土等，与地基土组成复 合地基，从而提高地基的承载力，减少沉降量 采用专门的技术措施，以砂、碎石等置换软弱土 振冲置换，深层搅 地基中部分软弱土，或在部分软弱土地基中掺入 拌， 高压喷射注浆， 水泥、石灰或砂浆等形成加固体，与周边土组成 石灰桩等 复合地基，从而提高地基的承载力，减少沉降量 土工膜、 土工织物、 一种用于土工的化学纤维新型材料，可用于排 土工格栅等合成物 水、隔离、反滤和加固补强等方面 灌浆，冻结，托换 通过独特的技术措施处理软弱土地基 技术，纠偏技术
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5.2.1 换土垫层法
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《地基与基础工程》
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5.2.1 换土垫层法

6. 换填法地基的基础设计规定 4.2.3 垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定， 并应进行下卧层承载力的验算。
4.2.4 垫层下存在软弱下卧层的建筑，地基变形 计算时应考虑邻近基础对软弱下卧层顶面应力 叠加的影响。
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3.胶结材料桩复合地基设计

1）CFG桩和夯实水泥土桩复合地基


CFG(C指Cement、F指Fly-ash、G指Gravel)
方法：由碎石、石屑、粉煤灰掺适量水泥加水拌合， 用振动沉管打桩机或其他桩机制成的一种具有一定 粘结强度的桩。
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5.1.5 人工地基基础工程设计的相关规定

3.0.5 按地基变形设计或应作变形验算且需进行地基处 理的建筑物或构筑物，应对处理后的地基础进行变形验 算。
3.0.6 受较大水平荷载或位于斜坡上的建筑物及构筑物， 当建造在处理后的地基上时，应进行地基稳定性验算。 … 3.0.9 对于现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007规定需要进行地基变形计算的建筑物或构筑物， 经地基处理后，应进行沉降观测，直至沉降达到稳定为 止。
《地基与基础工程》
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2）水泥土搅拌桩复合地基



方法：利用水泥、石灰等材料作为固化剂主剂， 采用专用设备，将液状或粉状固化剂拌入软弱土 体，通过物理化学反应，形成水泥土搅拌桩加固 地基。 分类：深层搅拌法（简称湿法）；粉体喷搅法 （简称干法）。 适用于：

正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填 土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂上等地基。

复合地基中独立桩体顶部通常不与基础相连接，区别 于桩基础，因此独立桩体亦称竖向增强体桩。

散体材料桩

胶结掺料桩

复合地基的特点

加固区由增强体和地基土组成,非均质且各向异性。

增强体和周围地基土体共同承载、协调变形。
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《地基与基础工程》
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1.基本概念

复合地基的作用机理
a) b) c) d)


各类地基处理方法的定义，详见《建筑地基处理技术规 2018/12/1 《地基与基础工程》 第 6页 范》JGJ 79-2002 “2.1 术语”一节

§5.2 置换法（换填法）

换填法就是将基础底面下某一范围内的软弱地基 土挖除或挤出，然后回填以质量好的土，经压密 后直接作为建筑物的持力层，或者与原来软弱的 地基土组成复合地基以支撑建筑物。

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《地基与基础工程》
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1） 处理范围

处理深度


平面展布



一般要穿过松软土层到 达相对密实的良好土层。 当松软土层厚度过大时， 则要求处理后地基的变 形量不超过建筑物变形 的允许值，同时满足软 弱下卧层承载力的要求。 需验算地基稳定性的工 程，砂石桩的处理深度 不应小于最危险滑动面 以下2m的深度。
经验法：小型工程、无荷载测试资料时，可用P220公 式（5-7）计算
f spk [1 m(n 1)] f sk
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《地基与基础工程》
式中：n-桩土应力比。
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3）复合地基的变形验算

与一般多层地基验算基本相同，复合地基土层 的压缩模量为：
Esp [1 m(n 1)]Es
一般宜自基础外缘扩展13排桩的距离。
桩距1.5-2.5m 300-500mm垫层
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《地基与基础工程》
2）砂石桩的平面布置

常按等边三角形或正方形布置。
2 2 e
m Ap / Ae d / d
面积置换率
2 d0 m 2 de
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《地基与基础工程》
粘性土、冲填土、粉 砂、细砂等 软土地基、填土及陡 坡填土、砂土 根据建筑物和地基基 础情况确定 第 4页
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《地基与基础工程》
5.1.5 人工地基基础工程设计的相关规定
《建筑地基处理技术规范》JGJ 79-2002规定：

3.0.4 经处理后的地基，当按地基承载力确定基础底面积 及埋深而需要对本规范确定的地基承载力特征值进行修 正时，应符合下列规定:

(l 2 z tan )(b 2 z tan )
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b( pk pc ) 条形基础： p 《地基与基础工程》 z b 2 z tan
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5.2.1 换土垫层法

5. 换填法的施工要点—详见JGJ79-2002

垫层材料：必须具良好的压实性。砂料不均匀 系数不小于5，以中粗砂为好，容许在砂中掺 入一定数量的碎石，但要分布均匀。 垫层压实：分层施工，层厚200~300mm，逐层 振密或压实(振动法、水撼法、碾压法等) 。 基底土体保护：避免扰动基底土层或破坏其结 构；及时回填，不应暴露过久或浸水。采用碎 石垫层时，先铺一层砂，以免碎石挤入土中。
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3）复合地基的承载力


《建筑地基基础设计规范 》GB 50007-2002
复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷 试验确定，或采用增强体的载荷试验结果和其周 边土的承载力特征值结合经验确定。

荷载试验：单桩和多桩复合地基荷载试验
f spk mfpk (1 m) f sk


垫层厚度：取决于未挖除的下部软土层！

先初定厚度(一般在0.5~3m之间)，再按下式校核：
Pz+Pcz≤faz
Pz —荷载效应标准组合时垫层底面处附加应力； Pcz—垫层底面处的上覆土体自重应力值； faz —垫层底面(软弱下卧层顶面)经深度修正后的下 卧层地基承载力特征值。 附加应力Pz计算公式（P217表5-2） lb ( pk pc ) 矩形基础：p z
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《地基与基础工程》
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3）高压喷射注浆法复合地基

利用带有特殊喷嘴的注浆 管，喷射钻进到预定深度， 而后通过高压(20~40MPa) 喷射的浆液切削土体，使 浆液与土混合，经凝固硬 化，形成加固桩体。

适用于


淤泥、淤泥质土、流塑、软塑可塑粘性土、粉土、砂土、 黄土、素填土和碎石土地基. 可用于既有建筑和新建建筑地基加固，深基坑、地铁等 工程的土层加固或防水.
可分为：


5.1.1换土垫层法
5.1.2土质桩置换法---复合地基 复合地基
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5.2.1换土垫层法

又称为换填法，是将基底以下一定范围内的软弱 土挖除，回填以易压实的土，压密后作为建筑物 持力层的一种地基处理方法。
提高地基承载力；

1.垫层的作用

Hale Waihona Puke 回填土 p d 1 加速软弱土层的排水固结；

（2）深层压（振）密法


3）胶结法

（1）灌浆法——水泥粘土灌浆，化学灌浆 （2）冷热处理法——冻结法或烧结法 （1）土工合成材料加筋法 （2）土钉与锚杆加筋法法
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4）加筋法：

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软弱土地基处理方法分类表
编 号 1 分 类 处理方法 重锤夯实法，机械 碾压法，振动压实 法，强夯法（动力 固结） 砂石垫层、素土垫 层，灰土垫层，矿 碴垫层 天然地基预压，砂 井预压，塑料排水 板预压， 真空预压， 降水预压 振冲挤密，灰土挤 密桩，砂桩，石灰 桩，爆破挤密 原理及作用 利用压实原理，通过机械碾压夯击，把表层地基 土压实，强夯则利用强大的夯击能，在地基中产 生强烈的冲击波和动应力，使土体动力固结密实 以砂石、素土、灰土和矿渣等强度较高的材料， 置换地基表层软弱土，提高持力层的承载力，减 少沉降量 通过改善地基排水条件和施加预压荷载，加速地 基的固结和强度增长，提高地基的稳定性，并使 基础沉降提前完成 适用范围 碎石、砂土、粉土、 低饱和度的粘性土、 杂填土等。对饱和粘 性土可采用强夯法。 暗沟、暗塘等软弱土 地基 饱和软弱土层；对于 渗透性很低的泥炭 土，则应慎重 松砂、粉土、杂填土 及湿陷性黄土 碾压及夯实
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5.3 加密法


5.3.1机械压密法
5.3.2深层挤密法 5.3.3强化法 5.3.4预压固结法
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5.3.1机械压密法

利用机具在土体中产生瞬时重复荷载，以克服 颗粒间的阻力，使颗粒间相互移动，孔隙体积 减小，密度增加。常用于大面积填土的压实和 杂填土、黄土等地基处理中。

地基处理的对象、目的； 地基处理方法分类；
常见的地基处理方法的原理、特点、适用条件。

复合地基的作用机理及其承载力确定方法。
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《地基与基础工程》
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5.1.4地基处理方法分类

1）置换法——垫层置换+土质桩置换； 2）加密法

（1）浅层压（振）密法

机械压（振）密；重锤夯实； 强夯；砂石桩法；预压固结法；爆破压密法；高压 灌浆压密