中國地基處理技術(shù)與發(fā)展動向圖文并茂

同濟大學(xué)葉觀寶教授中國地基處理技術(shù)

與發(fā)展動向地基處理的含義場地（Site）：指工程建設(shè)所占有并直接使用的有限面積的土地。場地范圍內(nèi)及其鄰近的地質(zhì)環(huán)境都回直接影響著場地的穩(wěn)定性。地基(Foundation,Subgrade):指承托建筑物基礎(chǔ)的這一部分很小的場地?；A(chǔ)（Foundation，F(xiàn)ooting):指建筑物向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)。地基處理（GroundTreatment，GroundImprovement）：指天然地基很軟弱，不能滿足地基承載力和變形的要求，而地基需經(jīng)過人工處理后再營建基礎(chǔ)。建筑物基礎(chǔ)地基地基存在的問題

地基承載力或穩(wěn)定性問題沉降、水平位移及不均勻沉降問題滲透問題特殊土的不良地質(zhì)問題液化問題地基存在的問題

實例1．加拿大特朗斯康谷倉

加拿大特朗斯康谷倉平面呈矩形，長59.44m,寬23.47m。高31.0m。容積36368m3。谷倉為圓筒倉，每排13個圓筒倉，共5排65個圓筒倉組成。谷倉的基礎(chǔ)為鋼筋混凝土筏基，厚61cm，基礎(chǔ)埋深3.66m。

谷倉于1911年開始施工，1913年秋完工。1913年9月起往谷倉裝谷物，仔細地裝載，使谷物均勻分布、10月當谷倉裝了31822m3谷物時，發(fā)現(xiàn)1小時內(nèi)垂直沉降達30.5cm。結(jié)構(gòu)物向西傾斜，并在24小時間谷倉傾倒ˊ。谷倉西端下沉7.32m,東端上抬1.52m。

1913年10月18日谷倉傾倒后，上部鋼筋混凝土筒倉艱如盤石，僅有極少的表面裂縫。PfP>f建筑物荷載過大，使地發(fā)生整體滑動，建筑物失穩(wěn)。

實例2.香港寶城滑坡1972年7月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬立方米殘積土從山坡上下滑，巨大滑動體正好沖過一幢高層住宅--寶城大廈，頃刻間寶城大廈被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角約五層住宅。死亡６7人。山坡上殘積土本身強度較低，加之雨水入滲使其強度進一步大大降低，使得土體滑動力超過土的強度，于是山坡土體發(fā)生滑動?；瑒用嬗晁ㄖ礼f實例3.比薩斜塔

比薩斜塔是比薩大教堂的鐘樓，塔八層，高53.3m。塔的磚石地基的直徑為19.6m，最大深度5.5m。塔基向南傾斜，與地面成5.5°第七層在南面突出4.5m。比薩斜塔基礎(chǔ)底面傾斜值，經(jīng)計算為0.093，即9.3％,我國國家標準《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GBJ7－89中規(guī)定：高聳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的傾斜，當建筑物高度Hg為：50m<Hg≤100m時，其允許值為0.005，即0.5％。比薩斜塔基礎(chǔ)實際傾斜值已等于我國國家標準允許值的18倍。S地基產(chǎn)生的不均勻沉降造成的建筑物傾斜實例4.大地震中地基液化

地震引起大面積砂土地基液化后產(chǎn)生很大的側(cè)向變形和沉降，大量的建筑物倒塌或遭到嚴重損傷。

實例5．Teton壩

Teton壩位于美國Idaho州的Teton河上，是一座防洪、發(fā)電、旅游、灌溉等綜合利用工程。大壩為土質(zhì)肥心墻壩。最大壩高126.5m(至心墻齒槽底)，壩頂長945m。建于1972-75年，1976年6月失事。損失：直接8000萬美元，起訴5500起，2.5億美元，死14人，受災(zāi)2.5萬人，60萬畝土地，32公里鐵路。滲透破壞12：30洪水掃過下游谷底，附近所有設(shè)施被徹底摧毀11：50左右，洞口擴大加速，泥水對壩基的沖蝕更加劇烈

1976年6月5日上午10:30左右，下游壩面有水滲出并帶出泥土。11：00左右洞口不斷擴大并向壩頂靠近，泥水流量增加地基處理對象及其特征地基處理的對象軟弱地基（SoftFoundation）特殊土地基(SpecialGround)軟土（softsoil）沖填土雜填土飽和松散粉細砂淤泥淤泥質(zhì)土

濕陷性土紅粘土膨脹土凍土巖漬土污染土等軟弱地基由人類活動而任意堆填的建筑垃圾、工業(yè)廢料和生活垃圾。組成物質(zhì)雜亂，分布不均勻，結(jié)構(gòu)松散。因而強度低、壓縮性高和均勻性差。包括淤泥和淤泥質(zhì)土。在靜水或非常緩慢的流水環(huán)境中沉積，經(jīng)生物化學(xué)作用形成。主要由細粒土組成，孔隙比大（大于1.0）、天然含水量高（接近或大于液限）、壓縮性高（壓縮系數(shù)>0.5MPa-1）和強度低。廣泛分布在我國東南沿海及內(nèi)地。例如天津、上海、杭州寧波、溫州、廈門、廣州等沿海地區(qū)，以及昆明、武漢等內(nèi)地地區(qū)。軟土（SoftSoil）沖填土（HydraulicFill）整治和疏浚江河航道時，用挖泥船通過泥漿泵將泥砂夾大量水分吹到江河兩岸而形成的沉積土。又稱吹填土。沖填土是否需要處理和采取何種方法處理，取決于沖填土的顆粒組成、土層厚度和排水條件。雜填土（MiscellaneousFill）飽和粉細砂（SaturatelooseSand）由于密實度小，容易在動力荷載下產(chǎn)生液化現(xiàn)象，并容易在東水壓力作用下產(chǎn)生管涌和流沙現(xiàn)象。特殊土地基指土體在一定定壓力下受水水浸濕時產(chǎn)生生的濕陷變形形量達到一定定數(shù)值的土。。包括：濕陷性性黃土、干旱旱和半干旱地地區(qū)具有崩解解性的碎石土土和砂土。黃土在我國特特別發(fā)育，廣廣泛分布在黑黑龍江、吉林林、遼寧、內(nèi)內(nèi)蒙、山東、、河北、河南南、山西、陜陜西、甘肅、、寧夏、青海海、新疆等地地。指粘粒成分主主要由親水性性礦物所組成成的粘性土。。具有吸水膨脹脹、失水收縮縮的特性。主要分布在廣廣西、云南、、湖北、河南南、安徽、四四川、河北、、山東、陜西西、江蘇、廣廣東等地。指石灰?guī)r、白白云巖等碳酸酸類巖石在亞亞熱帶溫濕氣氣候條件下經(jīng)經(jīng)風(fēng)華作用所所形成的褐紅紅色的粘性土土。由于下臥巖面面起伏及存在在，一般容易易引起不均勻勻沉降。主要分布在云云南、貴州、、廣西等地。。土的溫度等于于或低于攝氏氏零度，含有有固態(tài)水。當自然條件改改變時，產(chǎn)生生凍脹、融陷陷等不良地質(zhì)質(zhì)現(xiàn)象。季節(jié)凍土占中中國領(lǐng)土面積積一半以上，，其南界西從從云南章鳳，，向東經(jīng)昆明明、貴陽，繞繞四川盆地北北緣，到長沙沙、安慶、杭杭州一帶。多多年凍土分布布在東北大、、小興安嶺，，西部阿爾泰泰山、天山、、祁連山及青青藏高原等地地，總面積為為全國領(lǐng)土面面積的1/5強濕陷性土（CollapsibleLoess）膨脹土(ExpansiveSoil)紅粘土(RedClay)季節(jié)性凍土(FrozenSoil)地基處理的目目的1、改善土的抗抗剪特性2、改善壓縮特特性3、改善透水特特性4、改善動力特特性5、改善特殊土土的不良地基基特性1、改善土的抗抗剪特性地基的破壞屬屬于剪切破壞壞！因此可以通過過提高地基土土的抗剪強度度來提高地基基的強度和承承載力。從而而防止結(jié)構(gòu)倒倒塌、邊坡失失穩(wěn)。σ1σ3σ3σ12、改善壓縮特特性※減小建筑物的的沉降和不均均勻沉降；減減小基坑開挖挖、隧道施工工引起的地面面沉降；減小小降水產(chǎn)生的的固結(jié)沉降。。顆粒水氣※土的壓縮機理理土中的孔隙的的減少。由于于孔隙中含有有水和氣，壓壓縮速度受排排水和排氣特特性的影響。。3、改善透水特特性※地下水水位下下基坑坑開挖挖的止止水；；砂土土液化化中的的排水水。顆粒水氣※土的透透水性性能主主要受受孔隙隙大大小?。B滲透性性）和和排水水距離離的的的影響響?？煽梢酝ㄍㄟ^減減小孔孔隙和和填充充孔隙隙的方方法來來減小小土的的滲透透性。。也可可以在在土中中植入入透水水性好好的介介質(zhì)（（砂石石樁和和排水水板））來增增加其其滲透透特性性。4、改善善動力力特性性※松散粉粉細砂砂的液液化機機理在動力力荷載載作用用下，，松散散粉細細砂有有結(jié)構(gòu)構(gòu)變密密的趨趨勢，，從而而導(dǎo)致致孔壓壓增長長，產(chǎn)產(chǎn)生液液化現(xiàn)現(xiàn)象。。因此此可以以通過過增加加密度度、減減小動動剪切切應(yīng)力力和改改良排排水條條件三三方面面來處處理可可液化化地基基。5、改善善特殊殊土的的不良良地基基特性性※改善黃黃土的的濕陷陷性；；※改善膨膨脹土土的脹脹縮性性；※改善凍凍土的的凍脹脹和融融沉特特性。。地基處處理的的方法法置換1、換土土墊層層法2、擠淤淤置換換法3、褥墊墊法4、振沖沖置換換法5、沉管管碎石石樁法法6、強夯夯置換換法7、砂樁樁置換換法8、柱錘錘沖擴擴樁法法9、石灰灰樁法法10、EPS超輕質(zhì)質(zhì)料填填土法法(發(fā)泡聚聚苯乙乙烯)地基處處理的的方法法振密、、擠密密1、表層層原位位壓實實法2、強夯夯法3、沖擊擊碾壓壓4、振沖沖密實實法5、擠密密砂樁樁法6、爆破破擠密密法7、土樁樁、灰灰土樁樁法300T??m強夯降水強強夯-高真空空擊密密工法法（遠遠眺））降水強強夯-高真空空擊密密工法法（近近景））施工之之前表層處處理-高真空空淺層處處理-高真空空深層處處理1深層處處理2在真空空管之之間進進行強強夯高真空空排水水與強強夯同同時進進行5．砂土土地基基雙點點共振振振沖沖密實實法多邊輪輪快速速夯實實法地基處處理的的方法法排水固固結(jié)1、加載載預(yù)壓壓法2、超載載預(yù)壓壓法3、砂井井法(普通砂砂井、、袋裝裝砂井井、塑塑料排水水帶)4、真空空預(yù)壓壓法5、真空空預(yù)壓壓與堆堆載聯(lián)聯(lián)合法法6、降低低地下下水位位法7、電滲滲排水水法插板機機(振動錘錘+龍門架架)塑料排排水板板場區(qū)覆覆膜高真空空井點點強夯設(shè)設(shè)備浦東國國際機機場高高真空空擊密密法加加固地基處處理的的方法法灌入固固化物物1、深層層攪拌拌法(濕法與與干法法)2、高壓壓噴射射注漿漿法3、夯實實水泥泥土樁樁法4、滲入入性灌灌漿法法5、劈裂裂灌漿漿法6、擠密密灌漿漿法7、電動動化學(xué)學(xué)灌漿漿法SMW工法組組合構(gòu)構(gòu)件支支護結(jié)結(jié)構(gòu)地基處處理的的方法法加筋1、加筋筋土法法2、錨固固法(土錨、、土釘釘、錨錨定板板)3、土工工合成成材料料4、樹根根樁法法5、低強強度混混凝土土樁復(fù)復(fù)合樁樁基法法6、鋼筋筋混凝凝土樁樁復(fù)合合樁基基法(GSI)(GSI)土工格格室（（geocell）和土土工網(wǎng)網(wǎng)格（（geoweb）(GSI)杭州天天子嶺嶺垃圾圾填埋埋場（捷高高）封場后后可作作為牧牧場、、公園園、高高爾夫夫球場場等，，有效效利用用了土土地（捷高高）GCL封頂層層（捷捷高））SteepenSlopetoWallIncreaseSpace※Slope:Faceinclination<700※SolutiondrivenbymanyfactorsSlopevs.WallRoadwayApplicationsIllustratedCrossSectionPanelWallSystemFull-HeightPanelWallSystemModularBlockWallSystemI-25-FoundersMeadowsPkwy.CastleRock,CO地基處處理的的方法法冷熱處處理1、凍結(jié)結(jié)法2、燒結(jié)結(jié)法地基處處理的的方法法改造工工程1、建筑筑物增增層改改造（（地上上、室室內(nèi)和向向地下下的增增層改改造））；2、建筑筑物改改建、、擴建建（調(diào)調(diào)整、、改善房房屋使使用功功能，，擴大大使用面積積）；；3、建筑筑物加加固和和托換換工程程；4、建筑筑物移移位工工程（（平移移、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動、升升降移移位、、綜合合移位位）；；地基處處理的的方法法1、建筑物的裂損加加固處理；2、氡氣治理工程；；3、建筑物糾傾扶正正及防復(fù)傾加固工工程；4、不均勻下沉引起起建筑物的撓曲、、扭曲變形的病害害處理工程；5、過量沉降建筑物物的控制與處理工工程；6、火災(zāi)、水災(zāi)后建建筑物的檢驗、鑒鑒定與加固處理；；7、建筑材料質(zhì)量低低劣的危險房屋搶搶救與加固工程；；8、地震、風(fēng)災(zāi)損壞壞后建筑物搶救與與加固工程；9、泥石流、滑坡?lián)p損壞的建筑物搶救救與加固工程；10、地面塌陷及地面面裂縫損壞的建筑筑物搶救與加固工工程；11、其他災(zāi)害損壞導(dǎo)導(dǎo)致的建筑物的搶搶救工程病害處理事故實例CFG樁軟基處理高填方方路堤滑坡事故事例攪拌樁軟基處理高高填方路堤滑塌地基處理的方法既有建筑地基基礎(chǔ)加固方法法1、基礎(chǔ)加固法2、基礎(chǔ)托換法3、地基加固法4、組合加固法－同時采用基礎(chǔ)加固固、基礎(chǔ)托換或地基加加固等兩種或兩種以以上方法的組合加固固地基處理的方法基礎(chǔ)加固法1、基礎(chǔ)補強注漿加加固法2、擴大基礎(chǔ)底面積積法3、加深基礎(chǔ)法地基處理的方法基礎(chǔ)托換法1、錨桿靜壓樁法2、樹根樁法3、坑式靜壓樁法4、樁式托換法5、后壓漿樁法6、抬墻梁法7、沉井托換加固法地基處理的方法地基加固法1、注漿加固法2、高壓噴射注漿法法3、水泥土攪拌法4、加筋水泥土樁錨錨法5、雙灰樁法6、化學(xué)灌漿法地基處理的方法糾偏方法1、錨桿靜壓樁法2、基礎(chǔ)加壓糾偏法法3、基礎(chǔ)減壓和加強強上部結(jié)構(gòu)剛度法法4、套筒法5、浸水與加壓矯正正法6、排(掏)土糾傾法7、預(yù)浸水法8、灰土樁法地基處理的方法移位地基處理方法的選選擇考慮的因素1、土的種類2、土的加固深度3、上部結(jié)構(gòu)的要求求4、能提供的材料5、能提供的加固機械械設(shè)備6、環(huán)境因素7、工期要求8、當?shù)靥幚矸椒ǖ牡牧?xí)慣，施工隊伍伍素質(zhì)9、施工技術(shù)條件和和經(jīng)濟指標比較地基處理的原則經(jīng)濟上合理

地基處理方法技術(shù)上可靠施工上方便節(jié)約能源保護環(huán)境地基處理的設(shè)計地基條件1、地形及地質(zhì)成因2、地基的成層狀況3、軟土層層厚及范范圍4、持力層的位置及傾傾斜情況5、透水層的位置及狀狀況6、地下水位和孔隙水水壓力的情況7、地基土的物理及力力學(xué)性質(zhì)地基處理的設(shè)計結(jié)構(gòu)條件1、形式：荷載面的剛剛度及現(xiàn)狀、開挖挖型式2、規(guī)模：荷載的大小小、發(fā)布情況、種種類（動載或靜載）、、荷載面的面積及布置、開挖深度度及寬度3、重要性及目的4、穩(wěn)定安全系數(shù)5、沉降及變形的容許許值地基處理的設(shè)計環(huán)境影響1、振動、噪音－強夯夯、砂樁、擠密2、土方運輸－堆載預(yù)預(yù)壓3、附加下沉－真空空預(yù)壓、降水預(yù)壓壓、高壓噴射注漿4、污染－石灰樁、灌灌漿5、施工擾動－豎向排排水體等地基處理的設(shè)計施工條件1、用地條件2、工期3、工程用料4、施工機械5、施工難易程度6、施工管理質(zhì)量控制制7、施工管理水平8、工程造價復(fù)合地基特性復(fù)合地基復(fù)合樁基天然地基樁基復(fù)合地基1、豎向加筋復(fù)合地地基、水平加筋復(fù)復(fù)合地基2、散體土類樁、水水泥土類樁、混凝凝土類樁3、柔性樁、半剛性性樁、剛性樁4、剛性基礎(chǔ)下復(fù)合合地基、柔性基礎(chǔ)礎(chǔ)下復(fù)合地基地基處理發(fā)展現(xiàn)狀狀1、理論落后于實踐踐2、設(shè)計人員的素質(zhì)質(zhì)3、施工質(zhì)量的控制制4、施工機械的自動動化程度與施工工工藝5、檢測手段與方法法6、經(jīng)濟桿杠的作用用地基處理發(fā)展動向向應(yīng)用方面從解決一般工程地地基加固向解決各各類超軟、深厚、、深挖等大型工程程地基加固方向發(fā)發(fā)展，如在深厚超超軟地基上高速公公路、大型油罐和和深基坑開挖等地基處理發(fā)展動向向目的方面從以提高地基承載載力與穩(wěn)定性為目目的向以解決基礎(chǔ)礎(chǔ)過大沉降和不均均勻沉降為目的方方向發(fā)展，如高速速公路的工后沉降降、基坑開挖的側(cè)側(cè)向變形和大型油油罐的不均勻沉降降等地基處理發(fā)展動向向加固技術(shù)方面各類施工方法不斷斷以現(xiàn)代新技術(shù)新新材料充實和改進進施工工藝，向?qū)崒嵱糜行А㈦S土質(zhì)質(zhì)和加固要求而定定、可控、可靠方方向發(fā)展，砂石墊墊層→加筋土墊層，砂井井→袋裝砂井、塑料排排水板，水泥土攪攪拌法的質(zhì)量監(jiān)控控系統(tǒng)等地基處理發(fā)展動向向設(shè)計理論方面在大量工程實踐基基礎(chǔ)上，修訂了地地基處理的設(shè)計規(guī)規(guī)范和設(shè)計手冊：：中華人民共和和國行業(yè)標準《建筑地基處理技術(shù)術(shù)規(guī)范》(JGJ79-91)(JGJ79-2002)；中華人民共和國國行業(yè)標準《既有建筑地基基礎(chǔ)礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范》(JGJ123-2000)；中國工程建設(shè)標標準化協(xié)會標準《建筑物移位糾傾增增層改造技術(shù)規(guī)范范》地基處理發(fā)展動向向其它方面大量現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)術(shù)的應(yīng)用，使信息息設(shè)計和施工成為為今后重大工程設(shè)設(shè)計和施工的發(fā)展展方向；多種方法法的聯(lián)合處理，滿滿足不同工程的要要求，如土工織物物墊層和排水板聯(lián)聯(lián)合處理、真空預(yù)預(yù)壓與堆載預(yù)壓聯(lián)聯(lián)合處理、加筋墊墊層和水泥土攪拌拌法聯(lián)合處理等問題與研究淺層處理法1、土工織物現(xiàn)場應(yīng)應(yīng)變測試問題；2、土工織織物應(yīng)力力應(yīng)變關(guān)關(guān)系特性性研究問題；；3、土工織織物與墊墊層的復(fù)復(fù)合整體體的研究；4、墊層與與下臥層層的雙層層地基的的研究。。問題與研研究排水固結(jié)結(jié)法1、豎向排排水體對對地基土土的擾動動影響問問題；2、豎向排排水體的的加筋作作用和穩(wěn)穩(wěn)定性問問題；3、水平排排水墊層層的設(shè)置置問題；；4、工后沉沉降問題題；5、沉降過過程的反反分析及及后續(xù)沉沉降的預(yù)預(yù)估問題題；問題與研研究砂石樁法法1、施工工工藝；2、樁體質(zhì)質(zhì)量的檢檢測；3、對樁周周土的擾擾動影響響；4、復(fù)合地地基的應(yīng)應(yīng)力分布布；5、復(fù)合地地基的變變形。問題與研研究攪拌樁法法1、處理深深度；2、加固材材料及費費用；3、樁身質(zhì)質(zhì)量檢測測；4、設(shè)計計計算；5、合理配配方；6、施工可可靠性及及監(jiān)控。。問題與研研究強夯法1、設(shè)計理理論與方方法；2、沖擊動動力特性性的研究究；3、有效加加固深度度標準；；4、表面墊墊層的設(shè)設(shè)置。簡單(單一方向向