CFG桩法、多元复合法、加筋发、灌浆法、特殊土质地基处理.ppt

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1、第14章 水泥粉煤灰碎石桩法Chapter 14 Cement Flyash Gravel Pile,14.1 概 述14.1 Introduction,由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌合形成高粘结强度桩，并由桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基处理方法。,CFG桩法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。水泥粉煤灰碎石桩复合地基属于刚性桩复合地基，具有承载力提高幅度大，地基变形小等优点。并可适用于多种基础形式：条基、独立基础、箱基和筏基等。,CFG 桩机,CFG桩地基处理,CFG桩地基处理,CFG桩地基处理,1

2、4.2 竖向荷载作用下复合地基性状14.2 The Characteristics of CFG Composite Foundation under the Vertical Load,一、桩、土受力特性 1、桩、土受力时程曲线 2、桩土荷载分担 3、不同部位桩的受力 4、桩传递轴向力的特征 5、桩间土应力分布,二、复合地基变形特性 1、变形模式 2、桩长对变形的影响 3、基础宽度对变形的影响 4、深层变形性状,14.3 褥垫层技术14.3 Functions of Cushion,褥垫层技术是CFG桩复合地基的核心技术，褥垫层具有如下作用：（1）保证桩土共同承担荷载，它是CFG桩形成复合地

3、基的重要条件。（2）通过改变褥垫层的厚度，调整桩垂直荷载的分担，通常褥垫层越薄桩承担的荷载占总荷载的百分比越高，反之亦然。,（3）减少基础底面的应力集中。（4）调整桩土水平荷载的分担，褥垫层越厚，土分担的水平荷载占总荷载的百分比越大。,14.4 CFG桩复合地基工程特性14.4 Features of CFG Composite Foundation,1、承载力提高幅度大、可调性高2、适应范围广3、刚性桩的性状明显4、桩体的排水作用5、时间效应,1 桩径 桩径宜取350600mm。2 桩距 桩距应根据设计要求的复合地基承载力、土性、施工工艺等确定，宜取35倍桩径。3 褥垫层 褥垫层宜取1503

4、00mm，当桩径大桩距大时宜取高值。褥垫层材料宜用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，最大粒径不宜大于30mm。,14.5 CFG桩复合地基设计计算14.5 Design of CFG Composite Foundation,4 单桩竖向承载力 单桩竖向承载力特征值Ra的取值应符合下列规定：（1）当采用单桩载荷试验时，应将单桩竖向极限承载力除以安全系数2；（2）当无单桩载荷试验资料时，可按下式估算：,5 复合地基承载力 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，初步设计时也可按下式估算：式中：为桩间土承载力折减系数，宜按地区经验确定，如无经验时可取0.750.95，天然地基承载力较高时取

5、大值。,6 桩体强度 桩体试块抗压强度平均值应满足下式要求:式中fcu为桩体混合料试块(边长150mm立方体)标准养护28d立方体抗压强度平均值(kPa)。7 桩长 桩长可由承载力公式计算确定，桩端一般应落到承载力相对较高的土层。,8 沉降计算 复合土层的沉降可采用分层总和法计算，复合土层的分层与天然地基相同，各复合土层的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的 倍，值可按下式确定：式中 fak基础底面下天然地基承载力特征值（kPa）。,1 CFG桩的施工应根据现场条件选用下列施工工艺：（1）长螺旋钻孔灌注成桩，适用于地下水位以上的粘性土、粉土、砂土、素填土、中等密实以上的砂土；（2）长螺旋钻孔、管

6、内泵压混合料成桩，适用于粘性土、粉土、砂土，以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地；,14.6 CFG桩复合地基施工14.6 Construction of CFG Composite Foundation,（3）振动沉管灌注成桩，适用于粉土、粘性土及素填土地基。（对松散的饱和粉细砂和粉土，已消除液化和提高地基承载力为目的时，可选用此工艺）2 施工前应按设计要求由试验室进行配合比试验，施工时按配合比配制混合料。长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工的坍落度宜为160200mm，振动沉管灌注成桩施工的坍落度为3050mm，振动沉管灌注成桩后桩顶浮浆不宜超过200mm。,3 长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩

7、施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料；沉管灌注成桩施工拔管速度应控制在1.21.5m/min左右，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度应适当放慢。4 施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m。,5 清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。6 褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法，夯填度不得大于0.9。,14.7 施工检测及验收14.7 Tests,1 施工质量检验主要应检查施工记录、混合料坍落度、桩数、桩位偏差、褥垫层厚度、夯填度和桩体试块抗压强度等。2 CF

8、G桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。3 试验宜在施工结束后28d后进行。试验数量宜为总桩数的0.51，且每个单体工程的试验数量不应少于3点。,4 应抽取不少于总桩数10%的桩进行低应变动力试验，检测桩身完整性。5 CFG桩复合地基的载荷试验沉降比，对以卵石、圆砾、密实粗中砂为主的地基可取0.008，对以粘性土、粉土为主的地基可取0.01。6 施工垂直度偏差不应大于1；对满堂布桩基础，桩位偏差不应大于0.4倍桩径；对条形基础，桩位偏差不应大于0.25倍桩径，对单排布桩桩位偏差不应大于60mm。,第15章 多元复合地基法Chapter 15 Multi-element Compo

9、site Foundation,回顾与复习（Review）,复合地基的定义：是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体（天然地基土体或被改良的天然地基土体）和增强体两部分组成的人工地基。复合地基较天然地基的承载力提高，沉降减小。,复合地基分类,复合地基根据地基中增强体的方向可分为竖向增强体复合地基和水平向增强体复合地基两类。竖向增强体复合地基又称为桩体复合地基。竖向增强体复合地基根据增强体性质又可分为散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基。,本章要学习的内容Main Contents in This Chapter,一、概述二

10、、多元复合地基的定义及分类三、多桩型复合地基法四、双向增强体复合地基法,15.1 概 述,鉴于水平向增强体、竖向增强体复合地基中的三种类型桩（即散体材料桩、柔性桩和刚性桩）的承载能力和变形特性不同，且由于每种地基处理方法都不是万能的，每种地基处理方法都有其适用范围和优缺点，可将水平向增强体、或竖向增强体中的三种类型桩中的两种甚至三种桩综合应用于加固软土地基，形成多元复合地基，以充分发挥水平向增强体以及各桩型的优势，大幅度地提高地基承载力，减小地基沉降，从而取得良好的技术效果和经济效益。,15.2 多元复合地基的定义及分类15.2 Definition and Classification of

11、 Multi-element Composite Foundation,一、定义 多元复合地基是指由水平向增强体、竖向增强体中的刚性桩、柔性桩、散体材料桩中的两种或两种以上的增强体，采取不同的组合方式对天然地基加固所形成的复合地基。二、分类 主要分为三大类：（1)多桩型复合地基（2)双向单桩型复合地基（3)双向多桩型复合地基,在多桩型复合地基中，可将桩身强度较高的桩称为主桩，将强度较低的桩称为次桩。可将多桩型复合地基分为两类：在第一类多桩型复合地基中，主桩作用为主，次桩为辅；在第二类多桩型复合地基中，主桩的数量较少，仅布置在节点或荷载较大处，其主要目的是减小沉降，地基承载力提高主要依靠次桩的置

12、换作用。,三、多桩型复合地基,双向增强体复合地基由水平向的增强体和竖向的增强体与天然地基土体共同组成。在双向增强体复合地基中，如果竖向的增强体只有一种桩型，那么可称之为双向单桩型复合地基(见图15-2)；如果竖向的增强体有两种或两种以上的桩型，那么可以称之为双向多桩型复合地基（见图15-3）。,四、双向增强体复合地基,多桩型复合地基（Multi-Pile Composite Foundation),双向单桩型复合地基,双向多桩型复合地基,15.3.1 多桩型复合地基承载力的计算1.第一类多桩型复合地基承载力计算,15.3 多桩型复合地基法15.3 Bearing Capacity of Mul

13、ti-pile Composite Foundation,复合地基承载力由三部分组成（1）当次桩为强度较高的柔性桩（例如深层搅拌水泥土桩）时，采用下式计算复合地基承载力,（2）当次桩为强度较低的柔性桩（例如石灰桩、灰土挤密桩等）或散体材料桩（例如碎石桩）时，采用下式计算复合地基承载力,2.第二类多桩型复合地基承载力计算 对于第二类多桩型复合地基，主桩的数量较少，仅布置在节点或荷载较大处，其主要目的是减小沉降，地基承载力提高主要依靠次桩的置换作用。在实际工程中，可按两种情形考虑：,第一种情形 考虑主桩分担一定的荷载，根据桩的类型及地质条件采用经验参数法计算单桩承载力，扣除主桩承受的荷载后，剩余荷

14、载由次桩形成的复合地基承担。第二种情形 将主桩的承载作用作为安全储备，仅考虑次桩形成的复合地基承担上部结构荷载，此种情形即由两桩型复合地基退化为普通的单一桩型复合地基。复合地基承载力按通常单一桩型复合地基的承载力计算公式计算。,15.3.2 多桩型复合地基沉降计算,1.第一类多桩型复合地基沉降计算方法(1)第一种情形（主桩与次桩桩长相等）s=s1+s2 加固区土层压缩量s1可采用复合模量法计算。复合压缩模量E cs通过面积加权法计算，也可通过试验确定。Ecs=m1Ep1+m2Ep2+(1-m1-m2)Es,加固区下卧土层压缩量s2可采用分层总和法计算。,其次讨论复合地基加固区下卧土层压缩量s2

15、的计算方法。由于在第一类多桩型复合地基中，主桩的置换率较大，主桩起主要的置换作用，而且由于主桩较长，建议宜采用实体基础法计算作用在下卧土层上的附加应力，采用分层总和法计算下卧土层压缩量s2。,2.第二类多桩型复合地基沉降计算方法,在第二类多桩型复合地基中，由于主桩的置换率很小，主桩的置换作用较小，绝大部分荷载由次桩及桩间土承担，而主桩仅布置在节点或荷载较大处，因此第二类多桩型复合地基的沉降计算方法与第一类多桩型复合地基的沉降计算方法有较大区别，下面建议两种计算方法。,第一种计算方法：采用复合模量法计算加固区土层的压缩量s1，采用改进的Geddes法计算下卧土层的压缩量s2。第二种计算方法为工程

16、中的实用简化计算方法，即将总荷载扣除桩体承受的荷载后的剩余荷载作用在复合地基加固区上，其加固区土层和下卧层土层上的附加应力计算方法与天然地基中应力计算方法相同。,1 多桩型复合地基中的单桩检测 对于多桩型复合地基中的单桩桩身质量，可依照各类桩的检测办法分别进行检测，例如，刚性桩可采用低应变动力检测法检测桩身完整性，深层搅拌水泥土桩可采用轻便动力触探或抽芯检测，石灰桩可采用静力触探或轻便动力触探检测桩身强度和成桩质量，碎石桩可采用重型动力触探检测成桩质量。,15.3.3 多桩型复合地基检测方法15.3.3 Verification Test of Multi-pile Composite Fou

17、ndation,2 多桩型复合地基承载力检测方法（直接法）,(1)规范方法 对于一般的复合地基加固效果检测，建筑地基处理技术规范JGJ 79-2002规定采用复合地基静载荷试验，若为单桩复合地基静载荷试验，压板可采用圆形或方形，面积为单根桩承担的处理面积。多桩复合地基载荷试验的压板可采用方形或矩形，其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定。,采用矩形压板，是否合适？,采用异性压板，是否合适？,(2)平行四边形压板法 建议对于工程中有时采用矩形或方形压板难以准确合理地检测多桩型复合地基承载力时，在多桩型复合地基静载荷试验中可采用平行四边形压板。,平行四边形压板,采用平行四边形压板时，应注意以下事项：

18、（1）当按相对变形s/b取值时，b 应取平行四边形较短的一个高；或取与平行四边形面积相等的正边形的边长；（2）平行四边形相邻边边长及平行四边形相邻内角之差不宜过大，否则平行四边形的两锐角处容易产生应力集中而使土体过早产生挤出破坏；（3）由于板的平面尺寸比相同面积的方形板大，因此压板应具有较高的刚度。,3 多桩型复合地基承载力检测（间接法）,所谓间接法就是分别对主桩或次桩进行单桩或复合地基静载荷试验，然后利用多桩型复合地基的承载力计算公式计算出多桩型复合地基的承载力。,工程实例一:深层搅拌桩与石灰桩联合加固杂填土（该项目完成于1994年）工程实例二:钻孔压灌混凝土桩与水泥粉喷桩联合加固深厚软土（

19、该项目完成于2000年）,15.3.4 多桩型复合地基法的工程实践15.3.4 Case Histories of Multi-pile Composite Foundation,15.4 双向增强体复合地基,双向增强体复合地基法近些年来在工程中开始逐渐得到应用。但是，由于目前这种新型的复合地基的作用机理尚不十分清楚，既没有现成的设计理论和设计方法，也没有成熟的施工工艺和控制措施，更缺乏施工质量的检验验收标准，没有形成技术规范和设计指南。也就是说，目前双向增强体复合地基的理论研究远远落后于其工程实践。虽然目前的工程应用停留在边摸索边总结的经验状态，但是，其有限的应用却显示出非常好的技术效果和经

20、济效益，具有开展进一步深入研究和扩大应用范围的重要价值。,15.4.1 双向增强体复合地基,所谓双向增强体复合地基就是对天然地基的下部采用竖向增强体（包括刚性桩、柔性桩和散体材料桩等）加固，而上部采用水平向增强体加固，竖向增强体、水平向增强体与天然地基共同作用所形成的人工地基。该类复合地基可发挥水平向增强体和竖向增强体的各自的优势，共同有效地承担上部荷载，大大减小地基变形。双向增强体复合地基法也称为桩网复合地基法和桩承式加筋复合垫层法。,15.4.2 双向增强体复合地基形成的背景,双向增强体复合地基法是在单一增强体复合地基存在一些不足的背景下产生的。（1）水平向增强体(土工合成材料、金属材料格

21、栅等)不足之处：不方便在较深的土层下施工，难以用于基坑特别是深基坑支护；不能充分调动下部土的承载潜力；应用于软土地基处理时，所需沉降变形时间往往较长，不利于加快工程进度。（2）单一的竖直向增强体(通常称为桩体)不足之处：没有加筋、过滤、防渗功能；在高边坡情况下往往要设专用抗滑斜桩，难以施工；有时因特殊情况需要，仍嫌其沉降变形达到稳定的时间过长；受到柔性荷载或者基础刚度不大时，竖向增强体的承载力难以充分发挥，导致承载力难以得到大幅度提高，沉降也较大。,15.4.3 双向增强体复合地基的优点,双向增强体复合地基综合了水平向增强体和竖向增强体的优势，可以克服上述单一增强体复合地基的不足之处，通过不同

22、增强体的合理组合，获得较高的承载力，并大大减少沉降。双向增强体复合地基具有以下优点。(1)双向增强体复合地基具有桩体、垫层、排水、挤密、加筋、防护等综合效能。(2)竖向增强体复合地基法比较容易实现在天然软土地基上快速填筑稳定的高路堤或堤坝。(3)当竖向增强体按照稀疏间距布置时，采用减沉桩理论进行设计和施工，可大幅度降低工程建设成本。(4)沉降较小且完成时间较短，工后沉降较易控制，可缩短工期，相对加快工程进度。(5)不需采用预压来先期完成沉降，施工方便。,15.4.4 双向增强体复合地基法的应用范围,由于双向增强体复合地基法这一新技术在控制沉降和不均匀沉降有着具大的技术优势，且经济效益显著，目前

23、，逐步开始在国内得到应用，主要应用范围集中在以下这些方面：(l)大面积堆载场地的地基处理；(2)路堤软土地基处理，比如高速公路和高速铁路路基处理；(3)软土地基上新老路堤接合部的处理，以防止不均匀沉降；(4)高层建筑物地基软弱下卧层处理；(5)桥台过渡段地基处理，比如处理“桥头跳车”现象；(6)其他工程应用，例如持力层为斜坡的桩基础，以防止地基侧向失稳。,15.4.5 双向增强体复合地基的发展,1993年，南(宁)一昆(明)铁路线永丰营车站的软土地基处理采用了粉喷桩结合土工格栅这一桩承加筋土复合地基；,1998年，江苏省泰州市首次利用“土工编织布(geotextile)加筋垫层+水泥粉喷搅拌桩

24、”的复合地基方案，修复处理泰州市引江河嘶马码头下的软土地基；,国内发展：,2001年，铁道部科学研究院深圳分院采用了桩网复合地基处理不同处理技术路段的接合段来控制沉降和差异沉降；,2007年，在宁波钢铁厂轧钢车间采用了素混凝土桩+水泥搅拌桩形成的两种竖向增强体同双层土工格栅形成的双向增强体复合地基进行地基处理；,15.4.6 双向增强体复合地基的设计,1.水平向土工格栅加筋垫层的设计 双向增强体复合地基中土工格栅加筋垫层的设计主要是针对引起土工格栅张拉力的几种形式进行考虑，包括因竖向应力和侧向滑移导致的张拉力，满足在工作条件下的张拉力要求。为了评价土工格栅加筋体支撑竖向压力的能力大小，可采用应

25、力折减比SSR这一参数。应力折减比的定义为：作用在两桩间距之间加筋体上的平均竖向应力与路基填土和表面荷载产生的竖向应力的比值，SSR分为二维和三维的情况，二维情况下SRR的定义与土拱率完全一致，三维情况下SSR3D的计算公式如下：,第16章 加筋法Chapter 16 Reinforcement Method,16.1 概 述16.1 Introduction,土的加筋是指在人工填土的路堤或挡墙内铺设土工合成材料，或在边坡内打入土锚（或土钉、树根桩等），这种人工复合土体称为加筋土，它可提高地基承载力、减小沉降和增加地基稳定性。这种起加筋作用的人工材料称为筋体。,加筋土法的基本机理是通过土体与筋

26、体间的摩擦作用，使土体中的拉应力传递到筋体上，筋体承受拉力，而筋间土承受压应力及剪应力，使加筋土中的筋体和土体都能较好发挥自己的潜能。土的加筋在我国古代汉武帝时就有以草枝建造长城的记载。现代加筋土技术的发展始于20世纪60年代初期，法国工程师Henri Vidal首先在试验中发现，当土掺有纤维材料时，其强度可明显提高到原有天然土强度的好几倍，并由此提出了土的加筋概念和理论。,一、概述 加筋土挡墙（Reinforced Earth wall）系由填土、在填土中布置一定量的拉筋以及直立的墙面板三部分组成一个整体的复合结构。1965年法国普拉聂尔斯成功地建成了世界第一座加筋土挡墙。1979年我国云南

27、田坝矿区贮煤场修建了加筋土挡墙。,16.2 加筋土挡墙16.2 Reinforced Retaining Wall,加筋土挡墙示意图,加筋土挡墙的特点：（1）它可做成很高的垂直填土；（2）充分利用材料性能，特别是土与拉筋的共同作用，使挡土墙结构轻型化；（3）面板、筋带可在工厂中定型制造加工；（4）施工简便、快速；（5）适应性好，具有柔性结构的性能，可承受较大的地基变形，适用于软土地基；,（6）整体性较好，它所特有的柔性能够很好地吸收地震能量，具有良好的抗震性能；（7）面板的形式可根据需要选择，拼装完成后造型美观，适合于城市道路的支挡工程。二、加固机理 1 加筋土基本原理 2 加筋土挡墙破坏机理

28、,（1）加筋土挡墙的内部稳定性 拉筋拔出破坏、拉筋断裂、面板与拉筋间接头破坏、面板断裂、贯穿回填土破坏、沿拉筋表面破坏。（2）加筋土挡墙的外部稳定性 土坡整体失稳、滑动破坏、倾覆破坏、承载力破坏。,三、设计计算 1 加筋土挡墙的型式 可分为路肩式和路堤式挡墙。根据拉筋不同的配置方法，可分为单面加筋土挡墙、双面分离式加筋土挡墙、双面交错式加筋土挡墙以及台阶式加筋土挡墙。2 加筋土挡墙的荷载 应根据可能同时出现的作用荷载，选择荷载组合。,3 面板 面板一般采用混凝土预制构件，其强度等级不应低于C18，厚度不应小于80mm。4 拉筋 拉筋应采用抗拉强度高、伸长率小、耐腐蚀和柔韧性好的材料，同时要求加

29、工、接长以及与面板的连接简单。如镀锌扁钢带、钢筋混凝土带、聚丙烯土工聚合物等。,5 填土 加筋土挡墙内填土一般应具有易压实、能与拉筋产生足够的摩擦力以及水稳定性好的要求。一般要求填土的塑性指数小于6，内摩擦角大于34度，小于0.015mm的细颗粒重量少于15。应优先采用有一定级配的砾类土或砂类土。6 加筋土挡墙构造设计,7 加筋土结构计算（1）加筋土挡墙的内部稳定性计算 1）土压力计算 2）拉筋所受拉力计算 3）拉筋的断面计算 4）拉筋的长度计算 5）拉筋的总长度计算,（2）加筋土挡墙的外部稳定性计算 包括挡墙地基承载力、基底抗滑稳定性、抗倾覆稳定性和整体抗滑稳定性等的验算，与一般重力式挡土墙

30、的计算方法相同。四、施工技术 1 基础施工 2 面板安装 3 拉筋铺设 4 填土的铺筑和压实,一、概述 土钉是将拉筋插入土体内部，常用钢筋做拉筋，尺寸小，全长度与土黏结，并在坡面上喷射混凝土，从而形成土体加固区带，其结构类似于重力式挡墙，用以提高边坡的稳定性，适用于开挖支护和天然边坡加固，是一项实用有效的原位岩土加筋技术。,16.3 土 钉16.3 Soil Nailing,土钉墙施工,土钉墙施工,锚杆施工,土钉墙施工（喷射混凝土面层）,土钉墙,二、土钉的类型、特点及适用性 按施工方法，土钉可分钻孔注浆型土钉、打入型土钉和射入型土钉三类。土钉具有如下特点：（1）形成的土钉墙复合体，显著提高了边

31、坡整体稳定性和承受坡顶超载的能力。（2）施工简单，施工效率高。（3）对场地邻近建筑物影响小。（4）经济效益好。,土钉适用于地下水位低于土坡开挖段或经过降水使地下水位低于开挖层的情况。为了保证土钉的施工，土层在分阶段开挖时应能保持自立稳定。为此，土钉适用于有一定黏结性的杂填土、黏性土、粉土、黄土类土及弱胶结的砂土边坡。三、土钉与加筋土挡墙的比较 1 土钉施工“自上而下”；加筋土挡墙则是“自下而上”。2 土钉是原位加筋技术，不像加筋土挡墙那样，能够预定和控制加筋土填土的性质。,3 土钉技术通常包含使用灌浆技术，使筋体和其周围土层黏结起来，载荷通过浆体传递给土层。在加筋土挡墙中，摩擦力直接产生于筋条

32、和土层间。4 土钉既可水平布置，也可倾斜布置。加筋土挡墙的拉筋一般水平设置。四、土钉与土层锚杆的比较1 土层锚杆在安装后便于张拉，土钉则不予张拉，发生少量位移后才可发挥作用。,2 土钉的绝大部分和土层相接触，而土层锚杆多通过在锚杆末端固定的部分传递荷载，两者在土体中产生的应力不同。3 土钉的安装密度很高，单筋破坏的后果不严重。4 因锚杆承受荷载很大，在锚杆的顶部需安装适当的承载装置。5 锚杆往往较长（一般1545m）。,五、加固机理1 土钉对复合土体起着箍束骨架作用；2 土钉与土体共同承担外荷载和土体自重应力；3 土钉起着应力传递与扩散作用；4 钢筋网喷射混凝土面板可限制坡面膨胀，削弱内部塑变

33、，加强边界约束。,一、概述 土工合成材料已有100年左右的历史，但应用于土木工程是20世纪30年代末才开始的。我国于60年代中期将有纺织物应用于河道、涵闸及防治路基翻浆冒泥等工程。80年代中期，土工合成材料在我国水利、铁路、公路、军工、港口、建筑、矿山、冶金和电力等部门逐渐推广。1986、1989、1992年分别在天津、沈阳和江苏仪征召开了三届土工合成材料学术会议。,16.4 土工合成材料16.4 Geosynthetics,单向土工格栅加筋桥台,单向土工格栅加筋桥台,土工加筋带,单向土工格栅加筋土路堤,单向土 工格栅加筋土路堤,二、土工合成材料产品类型（一）有纺型土工织物（Woven geo

34、textile）（二）无纺型土工织物（Nonwoven geotextile）1 热压处理法；2 针刺机械处理法；3 化学黏结处理法。（三）合成型土工织物 1 土工膜（Geomembrane）2 土工格栅（Geogrid）3 土工网（Geonet，Geoweb）,（四）复合型土工织物（Geocomposite）1 复合土工膜 2 土工塑料排水带 3 土工垫 4 土工格室 三、土工合成材料特性（一）物理特性 1 相对密度 2 单位面积质量 3 厚度,（二）力学特性 1 压缩性 2 抗拉强度 3 撕裂强度 4 握持强度 5 顶破强度 6 刺破强度 7 穿透强度 8 摩擦系数,（三）水理性特性 1

35、孔隙率 2 开孔面积率 3 等效孔径 4 垂直渗透系数 5 水平渗透系数（四）耐久性和环境影响 1 抗老化 2 徐变性,四、土工合成材料的主要功能（一）排水作用（二）隔离作用（三）反滤作用（四）加筋作用 1 用于加固土坡和堤坝 2 用于加固地基 3 用于加筋土挡墙,五、设计计算（一）作为滤层时的设计（二）作为加筋时的设计 1 地基加固 2 路堤加固 3 加筋土挡墙六、施工技术,第17章 灌浆法 Chapter 17 Grouting Method,17.1 概 述17.1 Introduction,灌浆法是用气压、液压或电化学原理，将某些能固化的浆液注入岩土体及其他介质中的裂缝或孔隙，以改善地

36、基的物理力学性质，达到地基处理的目的。,对围堰进行灌浆防渗处理,灌浆法施工示意图,一、灌浆的作用1 防渗：降低岩土的渗透性，消除或减小地下水的渗流量，提高岩土的抗渗能力，降低孔隙水压力等。2 堵漏：截断渗透水流，改善工程施工、运行条件。3 固结：提高岩土的力学强度和变形模量，减小沉降。4 防止滑坡：提高边坡岩土体的抗滑能力。,5 减小地表下沉：降低或均化岩土的压缩性，提高其变形模量，改善其不均匀性。6 提高地基承载力：提高岩土的力学强度。7 回填：充填岩土体或结构的孔洞、缝隙，防止塌陷，改善结构的力学条件。8 加固：提高岩土的力学强度和变形模量。9 纠偏：促使已发生不均匀沉降的建筑物恢复原位。

37、,二、灌浆法的应用范围1 坝基的加固及防渗2 建筑物地基加固3 土坡稳定性加固4 挡土墙后土体的加固5 已有结构的加固,6 地下结构的止水及加固7 道桥地基基础加固8 矿井巷道的加固及止水9 动力基础的抗震加固10 其他：锚杆灌浆及钻孔灌注桩后灌浆,灌浆工程中所用的浆液是由主剂（原材料）、溶剂（水或其他溶剂）及各种外加剂混合而成。灌浆材料是指浆液中所用的主剂。灌浆材料可分为水泥系浆材（颗粒型）、化学浆材（溶液型）和混合型浆材。,17.2 灌浆材料17.2 Grouting Material,水泥浆液的主要特点：无毒、材料来源广、价格较低、灌浆形成的水泥复合土体具有较好的物理力学性质和耐久性，因

38、而水泥浆液用途较广、用量较大。化学浆液的初始黏度小，可灌注地基中细小裂缝或孔隙。其缺点是造价较高，且不少化学溶液具有一定毒性，造成环境污染。,根据地质条件、注浆压力、浆液对土体的作用机理、浆液的运动形式和替代方式可将灌浆法分为如下五种：1 充填或裂隙灌浆（Fill or Fissure Grouting）大洞穴、构造断裂带、隧道衬砌壁后灌浆。岩土层面、岩体裂隙、节理和断层的防渗、固结灌浆。,17.3 灌浆法分类17.3 Types of Grouting,2 渗透灌浆（Permeation Grouting）在不破坏地层颗粒排列的条件下，浆液充填于颗粒间隙中，将颗粒胶结成整体。3 压密灌浆（C

39、ompaction Grouting）压密灌浆是注入极稠的浆液，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。,4 劈裂灌浆（Hydrofracture Grouting）浆液在孔内随着灌浆压力的增加，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。劈裂灌浆主要用于土体加固和裂隙岩体的防渗和补强。5 电动化学灌浆 借助于电渗作用，在黏土地基中即使不采用灌浆压力，也能靠直流电将浆液（如水玻璃溶液或氯化钙溶液）注入土体中，或者将浆液依靠灌浆压力注入电渗区，通过电渗使浆液扩散均匀，以提高灌浆效果。,17.4 灌浆设计17.4 D

40、esign Procedure of Grouting,1、工程调查2、方案选择3、灌浆标准4、浆材及配方设计原则5、粒状材料的可灌性,6、浆液扩散半径的确定7、单排孔的布置8、多排孔的布置9、容许灌浆压力的确定10、灌浆量的确定,17.5 灌浆施工17.5 Construction of Grouting,一、灌浆施工方法分类 1、花管灌浆 2、袖套管法 3、双重双栓塞复合灌浆法 4、循环灌浆 5、岩溶灌浆,二、灌浆施工注意事项 灌浆施工中应注意钻孔的垂直度、合理控制灌浆压力和灌浆流量、选用合适的水泥及水灰比、适当加入外加剂、采用合理的灌浆顺序以及采取适当的措施防止冒浆。,17.6 灌浆质量

41、与效果检验17.6 Quality Verification Test,灌浆结束后28天方可进行灌浆效果检验，检验方法如下：1、统计计算灌浆量。2、利用静力触探测试加固前后土体力 学指标的变化，用以了解加固效果。3、在现场进行抽水试验，测定加固土体 的渗透系数。,4、采用现场静载荷试验，测定加固土体的承载力和变形模量。5、采用钻孔弹性波试验测定加固土体的动弹性模量和剪切模量。6、采用标准贯入试验或轻便触探等动力触探方法测定加固土体的力学性能。7、进行室内试验。8、采用射线密度计法。9、试验电阻率法。,第18章 特殊土地基处理Chapter 18 Ground Treatment of Spec

42、ial Soils,18.1 概 述18.1 Introduction,我国幅员辽阔，各地区的地理位置、气象条件、地层构造和成因，以及地基土的地质特征差异很大，有一些特殊种类的地基土分布在全国各地。这些特殊土各自具有不同于一般地基土的工程地质特征，如饱和软黏土的高压缩性，杂填土的不均匀性，黄土的湿陷性，膨胀土的胀缩性，冻土的冻胀变形以及地震区的地基液化、震陷等。本章简要介绍膨胀土地基、湿陷性黄土地基和液化地基的处理方法。,膨胀土一般指黏粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩这两种变形特性的黏性土。在公路路基工程中，膨胀土处理主要有以下几个方面：填方路基，膨胀土填料处理及路

43、堤边坡防护；挖方路基，路床稳定和路堑边坡防护；排水措施。,18.2 膨胀土地基处理18.2 Treatment of Expansive Soil,针对以上问题，在公路工程中主要采取下列措施：1 路床处理 一般应挖除地表下或超挖3060mm的膨胀土，并用改性的膨胀土或非膨胀土及时分层回填压实。2 土料稳定与压实 强膨胀土不应作为路基填料，若不得已，应尽量选择膨胀潜势较弱的土料，并加以改良。改良的方法有掺石灰、水泥、砂砾石等，常用的方法是掺石灰，掺灰比一般为68。膨胀土作为路基填料压实时，应采用高含水量和较高密实度的原则，碾压并以轻型击实标准进行压实度控制。,3 路基设计 路基挖填高度不得过大，

44、一般宜选择浅路堑、低路堤，其高度不宜大于3m。4 边坡防护5 排水措施,在建筑工程中，对膨胀土地基采用以下处理办法:1 加大基础埋深2 换土及砂石垫层3 采用墩基或柱基加地基梁4 桩基,湿陷性黄土地基处理的目的是改善土的性质和结构，减小土的渗水性、压缩性，控制其湿陷性的发生，部分或全部消除湿陷性。根据上部结构对地基的要求，可采用全部或部分消除湿陷性的处理办法。,18.3 湿陷性黄土地基处理18.3 Treatment of Collapsible Loess,全部消除湿陷性的办法即自基底处理至非湿陷性土层的顶面。部分消除湿陷性的办法即只处理基础底面以下适当深度的土层，因这部分土层的湿陷量一般占总湿陷量的大部分。一般对非自重湿陷性黄土为13m，自重湿陷性黄土地基为25m。,常用的处理湿陷性黄土地基的方法有：1 灰土或素土垫层2 重锤夯实法3 强夯法4 土挤密桩法或灰土挤密桩法5 石灰桩法6 浸水处理,液化地基可采用下列办法处理：1 换填法 挖除全部液化土层，换填密实土层。2 强夯法3 碎石桩法4 砂挤密桩法,18.4 液化地基处理18.4 Treatment of Liquefiable Soil,