路桥工程中地基加固与处理

本帖最后由 老板给请个假呗 于 2015-4-1 11:58 编辑

　一、地基处理的目的和意义
　　（1）提高土的抗剪强度，防止过大的剪切变形和剪切破坏，提高地基承载力；

　　（2）降低土的压缩性，减小地基变形和不均匀沉降；

　　（3）改善土的渗透性，减小渗流量，防止地基渗透破坏；

　　（4）改善土的特性，减轻振动反应，防止土体液化。

　二、地基处理的对象
　　包括软弱地基和特殊土地基两方面。
　　软弱地基：主要由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土和其它高压缩性土层构成的地基。
　　软土：淤泥及淤泥质土总称为软土。
　　软土的工程特性：
　　（1）天然含水量高， ，呈流塑状态；
　　（2）孔隙比较大， ；
　　（3）压缩性高，属高压缩土；
　　（4）抗剪强度低，其不排水强度约为10～20kPa，标准贯入击数小于5，承载力标准值小于100kPa；
　　（5）渗透性小，这类建筑地基的沉降往往持续几十年才稳定；
　　（6）具有结构性，施工时扰动结构，则强度降低。灵敏度一般为4～10，属高灵敏土。

　　地基加固原理：“将土质由松变实，将土的含水量由高变低”，即可达到地基加固的目的。
在拟定地基加固方案时，应充分考虑地基与上部结构共同工作的原则，从地基处理、建筑、结构设计和施工方面均应采取相应的措施进行综合治理，绝不能单纯对地基进行加固处理，否则，不仅会增加费用，又难以达到理想效果。具体措施有：
　　1、改变建筑形体，简化建筑平面；

　　2、调整荷载差异；

　　3、合理设置沉降缝 沉降缝位置宜设在：地基不同土层交接处，或地基同一土层厚薄不一处；建筑平面转折处；荷载或高度差异处；建筑结构或基础类型不同处；分期建筑的交界处；局部地下室的边缘；过长房屋的适当部位。
　　4、采用轻型结构或柔性结构；

　　5、加强房屋的整体刚度；

　　6、对地基进行移轴处理，当偏心荷载较大时，可使基础轴线偏离柱的的轴线；

　　7、施工中正确安排施工顺序和施工进度，如对相邻的建筑，先施工重、高的建筑，后施工轻、低的建筑，对软土地基则应放慢施工速度，以便使地基排水固结，提高承载力。

　三、地基加固的方法
　　（一）预压排水固结法
　　预压排水固结法：在建筑物建造之前，在场地上进行堆载预压，使土体中部分孔隙水逐渐排出，实现地基固结，土体强度逐渐提高，沉降提前完成的方法。
　　1、适用范围：处理海相、湖相以及河相沉积的软弱粘性土层。
　　2、排水固结加固机理
　　1）排水系统
　　根据固结理论，粘性土固结所需的时间与排水距离的平方成正比。为了加速土层固结，最有效的方法就是在地基中增加排水途径，缩小排水距离。


　　2）加载系统
　　堆载法，降水预压法、真空预压法、联合预压法。
　　等载预压：预压荷载=永久荷载
　　超载预压：预压荷载>永久荷载

　　（二）密实法地基处理
　　土的密实原理：利用各种机械功能，在短时间内促使土的孔隙比减小，密实度提高，从而达到提高地基强度，减少沉降的目的。
　　利用密实原理处理地基的方法有：碾压、夯实、挤密和振密等四类。
适用：非饱和的各种粘性土类，饱和或非饱和的砂类土。
　　1、碾压法
　　利用压实机械，如压路机、铲运机、羊足碾等的机械重量对土进行压实。
　　2、夯实法
　　利用冲击能来击实地基。根据冲击能的大小，可以分为重锤夯实和强夯两类。
　　1）重锤夯实：用起重机械将夯锤提高到一定高度后，然后令其自由下落，利用冲击能量将地基夯实。锤重：15～30kN，落距2.5～4.5m。

　　2）强夯法：夯击能量特别大，锤重：100～400kN，落距6～40m。强夯后地基强度提高的过程可分为四个阶段：①强制压缩或振密；②土体液化或结构破坏；③排水固结压密；④触变恢复和固结压密。
　　
　　3、挤密法
　　挤密法是指先用带桩靴的工具桩管打入软弱土层中，挤压土壤形成桩孔，从侧向将土挤密，然后再在桩管中灌入砂石或素土、石灰、灰土等填充料进行捣实，随着填充料的灌入逐渐拔出桩管。形成柔性的桩体，并与原地基形成一种复合型地基，从而改善地基的工程性能。这种方法最适用于加固松软饱和土地基。
　　根据施工方法和灌入材料不同，挤密法可分为沉管挤密砂（或碎石）桩、振冲碎石桩、石灰桩、灰土桩、渣土桩等。
　　加固机理：（1）挤密作用（砂土地基）；（2）置换作用（粘性土地基）。

　　（三） 换垫法地基处理
　　换垫法：当建筑物基础下的持力层比较软弱，不能满足上部荷载对地基的要求时，可采用将基础下一定范围内部分（或全部）软土挖去，然后再回填以强度较大的砂、碎石或素土等材料，经夯实处理使之成为建筑物基础的持力层。
　　换垫法处理地基时换填材料所形成的垫层，按其材料的不同，可分为砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层等。
　　作用：

• 提高地基承载力；
  
• 减小地基的沉降；
  
• 加速软弱土层的排水固结；
  
• 防止地基土冻胀。
  

　　适用范围：淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理。

　　（四） 土的胶结法地基处理
　　土的胶结法：将某些能固化的化学浆液，采用注入或机械拌入的施工方法，把土颗粒胶结起来，从而改善地基土的物理力学性质。
　　利用胶结原理加固地基的方法有：注浆法、深层搅拌法等。
　　1、注浆法
　　亦称灌浆法，利用液压、气压或电化学的方法，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以充填、渗透等方式，进入颗粒之间的孔隙中或土体的裂隙中，将原来松散的土体胶结成一个整体，形成强度高、防渗和化学稳定性好的固结体。
根据注入材料的不同，注浆法可分为水泥注浆和化学注浆两类。
　　1）水泥注浆
　　水泥注浆是把一定水灰比的水泥浆注入土中。对于砂、卵石等有较大裂隙的土，可采用水灰比1:1的水泥浆直接灌注，通常称为渗透注浆。对于细颗粒土，孔隙小，渗透性低，水泥浆液不易进入土的孔隙中，因此常借助于压力把浆液注入。
　　根据注浆压力的大小和方式，有三种不同的施工方法：压密注浆、劈裂注浆和高压喷注浆。
　　（1）压密注浆：压密注浆是注入极稠和浆液，形成球形或圆柱体浆泡，压密周围土体，使土体产生塑性变形，但不使土体产生劈裂破坏。
　　（2）劈裂注浆：劈裂注浆是浆液在孔内随着注浆压力增加，先压密周围土体，当压力大到一定程度时，浆液流动使地层产生劈裂，形成脉状或条带状胶结体。
　　（3）高压喷射注浆：此法是用钻机钻至需加固的深度后，将喷射管插入地层预定的深度，用高压泵将水泥浆液从喷射管喷出；使土体结构破坏并与水泥浆液混合，胶结硬化后形成强度大、压缩性小、不透水的固结体，达到加固目的。
按注浆形式分类：
　　（1）旋喷法：此法的喷射管边旋转边喷射水泥浆液，同时缓缓提升，最后加固成圆柱形的水泥浆与土的混合体，称为旋喷桩。
　　（2）定喷法：此法的喷射管不旋转，固定一个方向，边提升边喷射，固结体形如壁状。
　　（3）摆喷法：此法的喷射管按一定的角度来回摆动，边摆动、边喷射、边提升，最后形成的固结体为扇形柱体。
　　按喷射管的结构分类：单管法、二重管法、三重管法。
　　2）化学注浆
　　向土中注入一种或几种化学溶液，利用其化学反应的生成物填充土的孔隙或将土的颗粒胶结起来，从而达到改善土性质的目的。
　　化学浆液种类很多，又可分为无机系和有机系两大类。常用的有：水玻璃（硅酸钠）、氯化钙等。
　　3）水泥土搅拌法
　　通过特制的深层搅拌或喷粉机械，就地将软弱土和水泥浆(或粉)等固化剂强制搅拌混合，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩，与桩周土形成复合地基，共同承担建筑物的荷载；或筑成水泥土搅拌桩格式壁状加固体作为开挖基坑的围护体。
根据掺入固化剂的方法不同，分为湿法和干法两类。