地基加固与处理论文

地基加固与处理论文

专业班级:土木1005

姓名：***

学号：**********

指导教师：***

2013年10月10日

标题：地基加固与处理

一、长短组合桩加固地基

[提要]螺杆型长短桩复合地基在工程地基处理中得到了成功应用。本文主要介绍了工程的概况、螺杆型长短桩复合地基的原理、设计、施工工艺和效果分析。

1、工程概况

海口市某项目场地原属海漫滩，人工填海造地，于2004年4月竣工。由10栋8层公寓楼和6栋2-3层豪华别墅群组成。

2003年初，由原管桩方案改为长短桩复合地基加固处理方案。其长桩首次应用了螺杆桩新技术，确保了质量，提前了工期，节省了投资。

建筑物总占地面积约为128亩，均采用筏板基础，基础埋深为1米，上部设计荷载（修正后的地基承载力特征值）分别为200KPa，160KPa，140Kpa。建筑物的绝对沉降不大于30mm。其中8号楼基底占地面积为1683.54平方米。

2、地基处理方案的确定

本项目基础方案进行充分的论证，对原桩基础方案作了修改，采用螺杆型长短桩复合地基。

螺杆桩作为一项新型桩，是一种“上部为圆柱型，下部为螺丝型”组合式桩，该桩及成桩工法简称螺杆桩技术(该技术2003年申请了发明专利，名称为“半螺丝桩及其成桩工法”，2005年获得了专利)。该技术已被列为“2004年海南省建设科研项目”、“2005年建设部科学技术项目计划”、“2005年全国建设科技行业推广项目”。现浇螺杆桩是在施工过程中采用桩机钻具旋转挤压土体泵压混凝土成桩。与打入式预制桩相比，施工噪音低、无振动、对已施工的桩无影响；与全螺旋钻、普通泥浆护壁成孔的灌注桩相比，无泥浆污染和弃土问题。螺杆桩承载力高,质量易保证,施工工效快，日成桩（直径400—500mm）400—600延米.是一种具有很高实用价值的新型桩。

3.螺杆型长短桩复合地基原理

在荷载作用下，地基中的附加应力随着深度增加而减少，为了更有效地利用复合地基中桩体

图2 长短桩复合地基位移等值线图和应力等

值线图

的承载潜能，可以取不同长度的桩体以适应附加应力由上而下减小的特征,用于压缩土层较厚的地基。从复合地基应力场和位移特性分析可知，由于复合地基加固的存在，高应力区向地基深度移动，地基压缩土层变深。为了减少沉降，对较深的土层进行处理,采用沿深度变

强度和变模量的长短桩复合地基可以有效减少沉降，降低加固成本。在长短桩复合地基中，加固区浅层地基中既有长桩、又有短桩，复合地基置换率高。不仅地基地基承载力高，而且加固区复合模量大，可以满足加固要求。在加固区深层地基中，附加应力相对较小，只有长桩，也可达到承载力要求，有效减小沉降的目的,更符合荷载作用下地基中应力场和位移场特性。

4、螺杆型长短桩复合地基的设计

地质资料显示本场地为软弱地基，上部存在人工填土及淤泥质土等较厚软弱层，其承载力较低（人工填土估算45Kpa，淤泥质土为70Kpa）。用短桩（柔性桩）对桩间土上部软弱层进行改善，增大桩间土的承载能力，减小刚性桩的应力集中。再与长桩（刚性桩既螺杆桩）共同作用形成长短桩复合地基来提高地基的承载能力。短桩除了参与提高地基承载力外，还能增大地基土竖向刚度，减小复合地基加固区变形。同时，刚性长桩对柔性短桩而言，还可起到护桩及参与抑制复合地基周围土体隆起的作用。

1）承载力计算

（1）.短桩复合地基的承载力估算：

fsp,k1=m1Ra1/Ap1+β(1-m1)fsk1(1)

式中：fsp,k1——短桩复合地基承载力标准值（kPa），参照《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－2002）中复合地基承载力的计算；

根据式（1）计算可得短桩复合地基的承载力.

（2）长短桩复合地基的承载力特征值估算fsp,k2=m2Ra2/Ap2+β(1-m2) fsk22(2) 因此，根据式（2）计算可得长短桩复合地基承载力特征值：

（3）长短桩复合地基修正后的地基承载力特征值估算.

根据式（3）计算可得长短桩复合地基修正后的

地基承载力特征值：

fa= fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)

处理后的复合地基承载力满足设计承载力（设计为200kPa）要求。

5、施工工艺

1）螺杆桩施工工艺：

螺杆桩是采用螺杆钻机旋转挤压成孔，起钻同时用管内泵压灌注细石混凝土至孔底的一种成桩工艺。该桩型具有成桩速度快，桩身强度高，且无噪音等优点，其具体施工工艺如下：测量放线—钻机就位调平—钻进成孔—至设计标高停钻—泵送混凝土、提钻—至设计标高停泵—提钻至孔口——成桩

钻进过程中随时观察仪表电流不得超过额定电流值。在钻至设计深度后，对于螺杆桩下段螺纹部分而言：反转动力头随之提钻是同时进行的，而且每旋转出的高度等于提升装置提升的高度。

二、真空预压法地基加固处理

随着社会经济的不断发展与进步，人类在软土地基上进行的工程建设越来越多，其地基技术也日益多样化，许多新型实用的技术也被越来越多地应用到工程实践中，其中真空预压法和CFG桩法作为新兴的软土地基处理方法，已被广泛应用于工程建设中，取得了良好的经济效益和社会效益，成为加固软土地基的一个行之有效的、常规实用的方法。

本文对国内外真空预压技术和复合地基的发展和研究现状作了简要介绍，特别介绍了

CFG桩复合地基的发展过程；论述了CFG桩复合地基的工程特性及其核心技术—褥垫层的作用；介绍了CFG桩复合地基的设计方法以及CFG桩复合地基的施工工艺；在介绍加固机理的基础上，对真空预压法的施工步骤、施工内容等进行了详细阐述。

真空预压法的概念

真空预压系统由抽真空系统和排水排气系统两部分组成，膜上下压差一般可维持在610～730mHg，即80～95kPa左右，一般取85kPa作为设计真空度。真空预压法处理地基施工步骤为：首先在原地基表面铺垫一定厚度(通常为50cm)的砂垫层，再在土体中打入砂井、袋装砂井或塑料排水板(以下如不特殊说明，一律称为砂井)作为竖向排水体。将不透气的薄膜铺设在砂垫层顶面上，薄膜四周埋入不透水土中，借助埋设于砂垫层中的管道，通过抽真空装置将薄膜下砂垫层中的空气抽出，使其形成相对负压，由于砂井渗透性较大，该负压能够快速传递到砂井深部，从而在砂井和砂井周围土体之间形成孔压差，使土体中的孔隙水流入砂井并被排出，以达到固结。真空排水预压法加固软土地基的方法是属于排水固结法的一种，由加压系统和排水排气系统以及密封系统三部分组成：

1、加压系统。主要是起固结作用的荷载，使地基土的有效固结压力增加而产生固结。

2、排水系统。设置排水系统主要在于改变地基原有的排水边界条件和借助于排水系统来传递真空压力，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离，减少加固时间。

3、密封系统。是施加真空荷载成功与否的关键，也是真空排水预压法能够显著改善地基条件的保障。

真空预压法及其加固机理

用抽真空来加固软土地基的方法，称为真空预压法，最早是由瑞典皇家地质学院杰尔曼教授(W．Kjellman)于1952年提出的，属于预压固结方法的一种。粘性土地基一般具有大的孔隙比，在上面加以预压荷载或抽真空，当具有排水通道时，孔隙内的水被挤出去，孔隙比减小。但因为粘性土的渗透性小，所以沉降需要很长的时间。真空预压法是以事先完成的沉降和由于固结使地基强度增加的两个要素为目标的。并且，这种方法成立的背景，是具有可封闭粘性土地基在真空预压下固结使强度增加、消除沉降，并具有不可逆性。

一种加固方法的推广、应用，需要在理论上认清加固机理的基础上，确定可靠的设计计算方法和有效的施工工艺。真空预压法自50年代提出之后，由于没有建立完整系统的理论和有效的施工工艺，因此国内外在以后多年的工程中虽然也有不断探索，但应用不多，真空度不高，理论进展不大。

抽真空，在地基中某些边界造成负压源，将土孔隙中的部分水分抽出，从而使土产生固