地基基础加固,就是因为天然地基软弱无法满足地基强度、变形等要求,那么就需要事先对地基进行处理,利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法改良地基土的工程特性,从而达到地基加固的目的。
地基处理的目的及意义主要有下面5点:
1.提高地基土的抗剪切强度
地基的剪切破坏表现在:建筑物的地基承载力不够;由于偏心荷载及侧向土压力的作用使结构物失稳;由于填土或建筑物荷载,使邻近地基产生隆起;土方开挖时边坡失稳;基坑开挖时坑底隆起。地基的剪切破坏反映在地基土的抗剪强度不足,因此,为了防止剪切破坏,就需要采取一定措施以增加地基土的抗剪强度。
2.降低地基土的压缩性
地基土的压缩性表现在建筑物的沉降和差异沉降大;由于有填土或建筑物荷载,使地基产生固结沉降;作用于建筑物基础的负摩擦力引起建筑物的沉降;大范围地基的沉降和不均匀沉降;基坑开挖引起邻近地面沉降;由于降水地基产生固结沉降。地基的压缩性反映在地基土的压缩模量指标的大小。因此,需要采取措施以提高地基土的压缩模量,借以减少地基的沉降或不均匀沉降。
3.改善地基土的透水特性
地基土的透水性表现在堤坝等基础产生的地基渗漏;基坑开挖工程中,因土层内夹薄层粉砂或粉土而产生流砂和管涌。以上都是在地下水的运动中所出现的问题。为此,必须采取措施使地基土降低透水性或减少其水压力。
4.改善地基土的动力特性
地基土的动力特性表现在地震时饱和松散粉细砂(包括部分粉土)将产生液化;由于交通荷载或打桩等原因,使邻近地基产生振动下沉。为此,需要采取措施防止地基液化,并改善其振动特性以提高地基的抗震性能。
5.改善特殊土的不良地基特性
主要是消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等。
地基处理一般有:1、换土垫层法 2、振密、挤密法 3、排水固结法 4、置换法 5、加筋法
1、换土垫层法
基本原理:就是挖除浅层软弱土或不良土,分层碾压或夯实。
分类:按回填的材料可分为砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣;粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。
作用:换土垫层法可提高持力层的承载力,减少沉降量;消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性;防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性。常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。
2、振密、挤密法
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。
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。
适用范围: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等。
2)重锤夯实法 利用重锤自由下落时的冲击能来夯击浅层土,使其表面形成一层较为均匀的硬壳层。
适用范围:适用于无粘性土、杂填土、非饱和粘性土及湿陷性黄土。
3) 强夯法 利用强大的夯击能,迫使深层土液化和动力固结,使土体密实,用以提高地基土的强度并降低其压缩性、消除土的湿陷性、胀缩性和液化性。
适用范围:适用于碎石土、砂土、素填土、杂填土、低饱和度的粉土与粘性土及湿陷性黄土。
4)振冲挤密法 振冲挤密法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。
适用范围:适用于砂性土和小于0.005mm的粘粒含量低于10%的粘性土。
5)土(或灰土、粉煤灰加石灰)桩法 是利用打入钢套管(或振动沉管、炸药爆破)在地基中成孔,通过”挤”压作用,使地基土得到“加密”,然后在孔中分层填入素土(或灰土、粉煤灰加石灰)后夯实而成土桩(或灰土桩、二灰桩)。
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