地基处理PPT学习教案

1、会计学1地基处理地基处理第第8章章 地基处理地基处理第1页/共51页第第8章章 地基处理地基处理换填垫层法的基本原理及适用范围、设计及施工要点；换填垫层法的基本原理及适用范围、设计及施工要点；复合地基的概念及作用机理；复合地基的概念及作用机理；柔性桩及半刚性桩复合地基的分类；柔性桩及半刚性桩复合地基的分类；各类柔性桩及半刚性桩复合地基的基本原理及适用范围；各类柔性桩及半刚性桩复合地基的基本原理及适用范围；其它常用地基处理方法的基本原理及适用范围。其它常用地基处理方法的基本原理及适用范围。重点：重点：地基处理方法的正确选择及规范设计、施工、质量检验。地基处理方法的正确选择及规范设计、施工、质量检

2、验。难点难点：第2页/共51页第第8章章 地基处理地基处理8.1 概述概述8.1.1 地基处理的目的及意义地基处理的目的及意义地基处理是指为提高地基承载力，改善其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。地基处理是指为提高地基承载力，改善其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。我国幅员辽阔，东西南北中地质情况差异迥然，众多不良地基于祖国各地广泛分布。由于规划等因素，如铁路、公路选线规划或城市规划等，很多时候土木工程规划所在场地地质情况相对上部结构而言并非十分理想，但由于人民生活或经济建设等规划需要，又不得不在该场地上修建工程，在这种选址受限的情况下，地基处理是从本质上增强天然地基承

3、载性能的唯一手段。凭借这一重要技术手段，我们可以变软弱或不良地基成为良好的人工地基，使其担负起安全承载各种土木工程结构的重要任务。我国幅员辽阔，东西南北中地质情况差异迥然，众多不良地基于祖国各地广泛分布。由于规划等因素，如铁路、公路选线规划或城市规划等，很多时候土木工程规划所在场地地质情况相对上部结构而言并非十分理想，但由于人民生活或经济建设等规划需要，又不得不在该场地上修建工程，在这种选址受限的情况下，地基处理是从本质上增强天然地基承载性能的唯一手段。凭借这一重要技术手段，我们可以变软弱或不良地基成为良好的人工地基，使其担负起安全承载各种土木工程结构的重要任务。第3页/共51页地基处理不仅用

4、于拟建工程的人工地基，也常用于已建工程的地基加固，如建筑物的加层扩建、使用功能改变、工厂设备更新等，以及地基事故的处理。地基处理不仅用于拟建工程的人工地基，也常用于已建工程的地基加固，如建筑物的加层扩建、使用功能改变、工厂设备更新等，以及地基事故的处理。地基处理技术是人类改变自然形成的天然不良地基的有力工具，掌握各种地基处理方法，对完成各种复杂土木工程建设任务具有重要意义。地基处理技术是人类改变自然形成的天然不良地基的有力工具，掌握各种地基处理方法，对完成各种复杂土木工程建设任务具有重要意义。第第8章章 地基处理地基处理第4页/共51页8.1.2 地基处理方法的分类地基处理方法的分类 (按作用

5、原理按作用原理 )地地基基处处理理方方法法换填法换填法换填垫层法换填垫层法预压法预压法堆载预压法、砂井堆载预压、电渗预压、真空预堆载预压法、砂井堆载预压、电渗预压、真空预压法、井点降水预压压法、井点降水预压密实法密实法浅层密实浅层密实重锤夯实、机械碾压、振动压实、重锤夯实、机械碾压、振动压实、短桩挤密短桩挤密深层密实深层密实强夯法、振冲法、挤密桩法强夯法、振冲法、挤密桩法固化法固化法灌浆法灌浆法水泥灌浆、碱液法、单液硅化法水泥灌浆、碱液法、单液硅化法喷拌法喷拌法高压喷射注浆法、深层搅拌高压喷射注浆法、深层搅拌加筋法加筋法土工聚合物加筋土工聚合物加筋锚杆静压桩法锚杆静压桩法树根桩法树根桩法第第8

6、章章 地基处理地基处理第5页/共51页8.1.3 地基处理方法确定地基处理方法确定 根据结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、环境情况和对邻近建筑的影响等因素进行综合分析，初步选出几种可供考虑的地基处理方案，包括选择两种或多种地基处理措施组成的综合处理方案根据结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、环境情况和对邻近建筑的影响等因素进行综合分析，初步选出几种可供考虑的地基处理方案，包括选择两种或多种地基处理措施组成的综合处理方案 对初步选出的各种地基处理方案，分别从加固原理、适用范围、预期处理效果、耗用材料、施工机械、工期

7、要求和对环境的影响等方面进行技术经济分析和对比，选择最佳的地基处理方法；对初步选出的各种地基处理方案，分别从加固原理、适用范围、预期处理效果、耗用材料、施工机械、工期要求和对环境的影响等方面进行技术经济分析和对比，选择最佳的地基处理方法； 对已选定的地基处理方法，宜按建筑物地基基础设计等级和场地复杂程度，在有代表性的场地上进行相应的现场试验或试验性施工，并进行必要的测试，以检验设计参数和处理效果。如达不到设计要求时，应查明原因，修改设计参数或调整地基处理方法。对已选定的地基处理方法，宜按建筑物地基基础设计等级和场地复杂程度，在有代表性的场地上进行相应的现场试验或试验性施工，并进行必要的测试，以

8、检验设计参数和处理效果。如达不到设计要求时，应查明原因，修改设计参数或调整地基处理方法。第第8章章 地基处理地基处理第6页/共51页8.2 换填垫层法换填垫层法砂垫层bppcz+pzbzd回填土回填土回填土地基表面换填垫层法（换填垫层法（cushion）是指挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较粗粒径的材料，并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。）是指挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较粗粒径的材料，并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。第第8章章 地基处理地基处理第7页/共51页8.2.1 基本原理及适用范围基本原理及适用范围换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷形黄土、素填土、杂填

9、土地基及暗沟、暗塘等浅层软弱地基及不均匀地基的处理。应根据具体的工程情况和地基条件，选择恰当的换填材料。换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷形黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层软弱地基及不均匀地基的处理。应根据具体的工程情况和地基条件，选择恰当的换填材料。 提高地基的承载力提高地基的承载力 减少地基的沉降量减少地基的沉降量 加速软土的排水固结加速软土的排水固结 防止地基土的冻胀防止地基土的冻胀 消除黄土及膨胀土的湿陷性、胀缩性等消除黄土及膨胀土的湿陷性、胀缩性等第第8章章 地基处理地基处理第8页/共51页8.2.2 设计要点设计要点 垫层厚度的确定垫层厚度的确定垫层厚度一般是根据垫层底部下

10、卧土层的承载力确定，即作用在垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于垫层底面下土层的承载力（如图垫层厚度一般是根据垫层底部下卧土层的承载力确定，即作用在垫层底面处土的自重应力与附加应力之和不大于垫层底面下土层的承载力（如图8-2所示）：所示）：pz+pcz=faz (8.1) 式中：式中： pz垫层底面处土的附加压力值（垫层底面处土的附加压力值（kPa）；）；pcz垫层底面处土的自重应力值（垫层底面处土的自重应力值（kPa）；）；faz垫层底面处软弱土层经深度修正后的地基承载力特征值（垫层底面处软弱土层经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）。）。第第8章章 地基处理地基处理第9页/共51页

11、砂垫层砂垫层bppcz+pzbzd回填土回填土回填土回填土回填土回填土地基表面地基表面图图8-2 换填垫层法计算简图换填垫层法计算简图 第第8章章 地基处理地基处理第10页/共51页垫层底面处土的附加压力值可按简化的压力扩散角法计算垫层底面处土的附加压力值可按简化的压力扩散角法计算 条形基础时：条形基础时： tan2zbppbpckz矩形基础时：矩形基础时： tan2tan2zlzbppblpckz 式中：式中： b 矩形基础或条形基础底面的宽度（矩形基础或条形基础底面的宽度（m）；）；l 矩形基础底面的长度（矩形基础底面的长度（m）；）；pk 基础底面处的平均压力值（基础底面处的平均压力值（

12、kPa）；）；pc 基础底面处土的自重应力值（基础底面处土的自重应力值（kPa）；）；z 基础底面下垫层的厚度（基础底面下垫层的厚度（m）；）； 垫层的压力扩散角，按表垫层的压力扩散角，按表8-2选取。选取。第第8章章 地基处理地基处理第11页/共51页计算时，一般先初步拟定一个垫层厚度，再用式（计算时，一般先初步拟定一个垫层厚度，再用式（8.1）验算。如不能满足要求，则重新假定一个厚度进行验算，直至满足要求为止。）验算。如不能满足要求，则重新假定一个厚度进行验算，直至满足要求为止。 垫层厚度不宜大于垫层厚度不宜大于3 m，太厚工程量大、不经济、施工较困难，而太薄（，太厚工程量大、不经济、施工

13、较困难，而太薄（0.5m）则换填垫层的作用不显著、效果差。一般垫层厚度为）则换填垫层的作用不显著、效果差。一般垫层厚度为12m左右。左右。 垫层宽度的确定垫层宽度的确定 在工程实践中常按照地区的经验确定或按扩散角法计算，如条形基础的垫层底宽应为：在工程实践中常按照地区的经验确定或按扩散角法计算，如条形基础的垫层底宽应为： tan2zbb（8.4）垫层断面确定后，对比较重要的建筑物还要验算基础的沉降，沉降值应小于建筑物的允许值。垫层断面确定后，对比较重要的建筑物还要验算基础的沉降，沉降值应小于建筑物的允许值。 第第8章章 地基处理地基处理第12页/共51页8.2.3 施工要点及质量检验施工要点及

14、质量检验 施工要点施工要点 垫层施工一般应分层铺填、分层压实、分层质量检验。垫层施工一般应分层铺填、分层压实、分层质量检验。 1） 垫层施工的关键是必须保证达到设计要求的密实度。垫层施工的关键是必须保证达到设计要求的密实度。 2） 垫层材料的选择应根据不同的工程特点、换填材料的性质及价格、来源、结构特点、荷载性质、地质条件、施工机械设备等综合分析考虑。垫层材料的选择应根据不同的工程特点、换填材料的性质及价格、来源、结构特点、荷载性质、地质条件、施工机械设备等综合分析考虑。 3） 基坑开挖时应避免坑底土层受扰动，可保留约基坑开挖时应避免坑底土层受扰动，可保留约200mm厚的土层暂不挖去，待铺填垫

15、层前再挖至设计标高。厚的土层暂不挖去，待铺填垫层前再挖至设计标高。 质量检验质量检验 垫层的施工质量检验必须分层进行。应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层土。垫层的施工质量检验必须分层进行。应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层土。 第第8章章 地基处理地基处理第13页/共51页8.2.4 工程实例工程实例 重庆某厂区办公楼位于山坳深厚回填土场地。经勘察，回填土重庆某厂区办公楼位于山坳深厚回填土场地。经勘察，回填土承载力特征值承载力特征值fak为为80kPa（埋深修正系数（埋深修正系数d取取1.0）。由于办公）。由于办公楼仅为三层框架结构，总重较轻，经地勘、设计单位综合考虑楼仅为三层框架

16、结构，总重较轻，经地勘、设计单位综合考虑，采用换填垫层法地基处理及条形基础的方案进行地基基础设，采用换填垫层法地基处理及条形基础的方案进行地基基础设计，框架下条形基础基顶最大荷载计，框架下条形基础基顶最大荷载Fk=200kN/m，条基基底宽，条基基底宽度为度为1.2m，埋深，埋深1.0m，场地回填土天然重度，场地回填土天然重度=17.0kN/m3。采。采用碎石土换填，试设计该框架结构条基的碎石换填垫层。用碎石土换填，试设计该框架结构条基的碎石换填垫层。 第第8章章 地基处理地基处理第14页/共51页kPabGFpkkk7 .1862 . 12012 . 1200kPazbbpppckz1 .6

17、230tan8 . 122 . 12 . 10 .177 .186tan2 解：解： 垫层材料为碎石土，垫层材料为碎石土，=20.0kN/m3，设垫层厚度，设垫层厚度z=1.8m， zb=1.81.20.5，则垫层的压力扩散角，则垫层的压力扩散角=30。 垫层厚度的验算，根据题意，基础底面处的平均压力值为：垫层厚度的验算，根据题意，基础底面处的平均压力值为：基础底面处土的自重应力为：基础底面处土的自重应力为：pc =17.01.0=17.0kPa垫层底面处的附加压力值由式（垫层底面处的附加压力值由式（8.2）得：）得：第第8章章 地基处理地基处理第15页/共51页垫层底面处土的自重应力为：垫层

18、底面处土的自重应力为：pcz =17.01.0+20.01.8=53.0kPa经深度修正后淤泥质土的承载力特征值为（经深度修正后淤泥质土的承载力特征值为（m 用原土重度计算，因埋深修正针对用原土重度计算，因埋深修正针对“基底基底”两侧超载，故未涉及垫层重度）：两侧超载，故未涉及垫层重度）：faz = fak+dm(d0.5) = 80+1.0 17.0 (1.0+1.8-0.5) =119.1kPa则则 pz+pcz=62.1+53.0=115.1kPafaz=119.1kPa说明满足强度要求，垫层厚度选定为说明满足强度要求，垫层厚度选定为1.8m合适。合适。 确定垫层底宽确定垫层底宽b由公式

19、（由公式（8.4）：）：b=b +2ztan=1.2+21.8tan30=3.28m取取b为为3.3m，按，按1:1.5边坡开挖。边坡开挖。第第8章章 地基处理地基处理第16页/共51页8.3 预压法预压法预压法（预压法（preloading）是对地基进行堆载或真空预压（）是对地基进行堆载或真空预压（vacuum preloading），使地基土固结的地基处理方法。真空预压法（），使地基土固结的地基处理方法。真空预压法（vacuum preloading）是指通过覆盖于竖井地基表面的不透气薄膜内抽真空，而使地基固结的地基处理方法。）是指通过覆盖于竖井地基表面的不透气薄膜内抽真空，而使地基固结的

20、地基处理方法。 8.3.1 基本原理及适用范围基本原理及适用范围 预压法的基本原理为饱和软粘土地基在上部堆重或真空负压荷载作用下，孔隙中的水被慢慢排出，孔隙体积逐渐减小，地基发生固结变形，同时，随着超静孔隙水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土的强度逐渐增长。预压法的基本原理为饱和软粘土地基在上部堆重或真空负压荷载作用下，孔隙中的水被慢慢排出，孔隙体积逐渐减小，地基发生固结变形，同时，随着超静孔隙水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土的强度逐渐增长。 第第8章章 地基处理地基处理第17页/共51页预压法按其工作原理，主要解决两个方面的问题：一是沉降问题，使地基的沉降在加载预压期间大部分或基

21、本完成，以便建筑物在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差；二是稳定问题，促使地基土的抗剪强度增长，从而提高地基的承载力和稳定性。预压法按其工作原理，主要解决两个方面的问题：一是沉降问题，使地基的沉降在加载预压期间大部分或基本完成，以便建筑物在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差；二是稳定问题，促使地基土的抗剪强度增长，从而提高地基的承载力和稳定性。 预压法适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和粘性土地基。预压法适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和粘性土地基。 8.3.2 设计要点设计要点 堆载预压法堆载预压法 地表堆载地表堆载饱和软粘土层饱和软粘土层排水竖井排水竖井砂垫层砂垫层第第8章章 地基处

22、理地基处理第18页/共51页堆载预压法处理地基的设计应包括下列内容：堆载预压法处理地基的设计应包括下列内容：1) 选择塑料排水带或砂井，确定其断面尺寸、间距、排列方式和深度；选择塑料排水带或砂井，确定其断面尺寸、间距、排列方式和深度；2) 确定预压区范围、预压荷载大小、荷载分级、加载速率和预压时间；确定预压区范围、预压荷载大小、荷载分级、加载速率和预压时间；3) 计算地基土的固结度、强度增长、抗滑稳定性和变形。计算地基土的固结度、强度增长、抗滑稳定性和变形。 真空预压法（真空预压法（vacuum preloading）真空预压法处理地基必须设置排水竖井。真空预压法处理地基的设计包括下列内容：真

23、空预压法处理地基必须设置排水竖井。真空预压法处理地基的设计包括下列内容：1) 预压区面积和分块大小；预压区面积和分块大小；2) 真空预压工艺；真空预压工艺；3) 要求达到的真空度和土层的固结度；要求达到的真空度和土层的固结度；4) 真空预压和建筑物荷载下地基的变形计算；真空预压和建筑物荷载下地基的变形计算；5) 真空预压后地基土的强度增长计算等。真空预压后地基土的强度增长计算等。 第第8章章 地基处理地基处理第19页/共51页粘土密封粘土密封排水带、排水带、砂井砂井密封膜密封膜砂垫层砂垫层真空泵真空泵粘土密封粘土密封软土软土地基地基砂井砂井图图8-6 真空预压法原理示意图真空预压法原理示意图

24、第第8章章 地基处理地基处理第20页/共51页8.3.3 施工要点及质量检验施工要点及质量检验 施工要点施工要点1）堆载预压法）堆载预压法 塑料排水带的性能指标必须符合设计要求。塑料排水带在现场应妥加保护，防止阳光照射、破损或污染，破损或污染的塑料排水带不得在工程中使用。砂井的灌砂量，应按井孔的体积和砂在中密状态时的干密度计算，其实际灌砂量不得小于计算值的塑料排水带的性能指标必须符合设计要求。塑料排水带在现场应妥加保护，防止阳光照射、破损或污染，破损或污染的塑料排水带不得在工程中使用。砂井的灌砂量，应按井孔的体积和砂在中密状态时的干密度计算，其实际灌砂量不得小于计算值的95%。塑料排水带和袋装

25、砂井施工时，宜配置能检测其深度的设备。塑料排水带需接长时，应采用滤膜内芯带平搭接的连接方法，搭接长度宜大于。塑料排水带和袋装砂井施工时，宜配置能检测其深度的设备。塑料排水带需接长时，应采用滤膜内芯带平搭接的连接方法，搭接长度宜大于200mm。袋装砂井施工所用套管内径宜略大于砂井直径。塑料排水带和袋装砂井砂袋埋入砂垫层中的长度不应小于。袋装砂井施工所用套管内径宜略大于砂井直径。塑料排水带和袋装砂井砂袋埋入砂垫层中的长度不应小于 500mm。对堆载预压工程，在加载过程中应进行竖向变形、边桩水平位移及孔隙水压力等项目的监测，且根据监测资料控制加载速率。对堆载预压工程，在加载过程中应进行竖向变形、边桩

26、水平位移及孔隙水压力等项目的监测，且根据监测资料控制加载速率。第第8章章 地基处理地基处理第21页/共51页2）真空预压法）真空预压法 真空预压的抽气设备宜采用射流真空泵，空抽时必须达到真空预压的抽气设备宜采用射流真空泵，空抽时必须达到95kPa以上的真空吸力，真空泵的设置应根据预压面积大小和形状、真空泵效率和工程经验确定，每块预压区至少应设置两台真空泵。真空管路的连接应严格密封，在真空管路中应设置止回阀和截门。滤水管应设在砂垫层中，其上覆盖厚度以上的真空吸力，真空泵的设置应根据预压面积大小和形状、真空泵效率和工程经验确定，每块预压区至少应设置两台真空泵。真空管路的连接应严格密封，在真空管路中

27、应设置止回阀和截门。滤水管应设在砂垫层中，其上覆盖厚度100200mm的砂层。滤水管可采用钢管或塑料管，外包尼龙纱或土工织物等滤水材料。密封膜应采用抗老化性能好、韧性好、抗穿刺性能强的不透气材料。采用真空的砂层。滤水管可采用钢管或塑料管，外包尼龙纱或土工织物等滤水材料。密封膜应采用抗老化性能好、韧性好、抗穿刺性能强的不透气材料。采用真空-堆载联合预压时，先进行抽真空，当真空压力达到设计要求并稳定后，再进行堆载，并继续抽气，堆载时需在膜上铺设土工编织布等保护材料。堆载联合预压时，先进行抽真空，当真空压力达到设计要求并稳定后，再进行堆载，并继续抽气，堆载时需在膜上铺设土工编织布等保护材料。 施工过

28、程质量检验和监测包括：塑料排水带必须在现场随机抽样送往实验室进行各项性能指标的测试。对预压工程，应进行地基竖向变形，侧向位移和孔隙水压力等项目的监测。真空预压工程除应进行地基变形、孔隙水压力的监测外，尚应进行膜下真空度和地下水位的量测。竣工验收时应对预压的地基土进行原位十字板剪切试验和室内土工试验。必要时，尚应进行现场载荷试验，试验数量不应少于施工过程质量检验和监测包括：塑料排水带必须在现场随机抽样送往实验室进行各项性能指标的测试。对预压工程，应进行地基竖向变形，侧向位移和孔隙水压力等项目的监测。真空预压工程除应进行地基变形、孔隙水压力的监测外，尚应进行膜下真空度和地下水位的量测。竣工验收时应

29、对预压的地基土进行原位十字板剪切试验和室内土工试验。必要时，尚应进行现场载荷试验，试验数量不应少于3点。点。 质量检验要点质量检验要点 第第8章章 地基处理地基处理第22页/共51页8.3.4 工程实例工程实例 堆载预压法堆载预压法 深圳湾填海软基处理工程场区原为浅海滩，场地平面尺寸为深圳湾填海软基处理工程场区原为浅海滩，场地平面尺寸为450m500m，围堰抽水后在场区底铺设一层有纺土工布，主要作用是隔离淤泥与砂垫层，尔后在土工布上铺设一层厚，围堰抽水后在场区底铺设一层有纺土工布，主要作用是隔离淤泥与砂垫层，尔后在土工布上铺设一层厚1m的中粗砂垫层作为工作垫层及横向排水通道。接着在工作垫层上，

30、按等边三角形的中粗砂垫层作为工作垫层及横向排水通道。接着在工作垫层上，按等边三角形(间距为间距为1m)打设塑料排水板。打设深度穿过淤泥层至下履地层打设塑料排水板。打设深度穿过淤泥层至下履地层(粘土层粘土层)，平均长度为，平均长度为7m 左右。排水板施工完后，在砂垫层中按左右。排水板施工完后，在砂垫层中按50m50m的方格设置排水盲沟，在盲沟的交汇处设置集水井，然后在砂垫层上分层填筑约的方格设置排水盲沟，在盲沟的交汇处设置集水井，然后在砂垫层上分层填筑约6. 0m厚的风化土和厚的风化土和1. 5m厚的风化石。现场从开始填土至填土完毕，历时厚的风化石。现场从开始填土至填土完毕，历时11个月，填土完

31、毕后进行变形、孔隙水压力监测近个月，填土完毕后进行变形、孔隙水压力监测近8个月。个月。 第第8章章 地基处理地基处理第23页/共51页该工程采用堆载预压法施工，加载前后的平均十字板原位强度试验对比显示，采用了堆载预压法处理后地基土总体强度比之前的强度增加了该工程采用堆载预压法施工，加载前后的平均十字板原位强度试验对比显示，采用了堆载预压法处理后地基土总体强度比之前的强度增加了1.46倍（处理前平均十字板抗剪强度原位试验强度为倍（处理前平均十字板抗剪强度原位试验强度为10.18kN/m2，处理后为，处理后为25.08kN/m2），可见地基土抗剪强度提高显著。沉降法和孔压计算的固结度表明，在完工）

32、，可见地基土抗剪强度提高显著。沉降法和孔压计算的固结度表明，在完工7个月后的固结度个月后的固结度93%，剩余沉降，剩余沉降70mm。上述情况表明堆载预压排水固结法在深圳湾填海软基处理工程中得到了成功的应用，且加固效果显著。上述情况表明堆载预压排水固结法在深圳湾填海软基处理工程中得到了成功的应用，且加固效果显著。 真空预压法真空预压法 东南沿海某软基处理工程场地位于东南沿海，区内河网密布，地表水系发育，以农田、鱼虾塘为主，处理面积达东南沿海某软基处理工程场地位于东南沿海，区内河网密布，地表水系发育，以农田、鱼虾塘为主，处理面积达3万万m2，软土深度达，软土深度达30 m左右，由于软土工程性能差，

33、无法承受大型机械荷载，给场地的清理和平整带来很大的难度。总体而言，该软基处理工程的特点是处理面积大左右，由于软土工程性能差，无法承受大型机械荷载，给场地的清理和平整带来很大的难度。总体而言，该软基处理工程的特点是处理面积大(3万万m2)，需加固深度大（，需加固深度大（30m）。）。 从处理效果、经济性及可行性方面综合比较，这类软土的最好处理方法是预压固结法。本工程使用真空排水预压法与堆载排水预压法相比有以下特点：从处理效果、经济性及可行性方面综合比较，这类软土的最好处理方法是预压固结法。本工程使用真空排水预压法与堆载排水预压法相比有以下特点： 第第8章章 地基处理地基处理第24页/共51页1)

34、 真空排水预压法用真空气压加固地基，无需外运大量预压材料，现真空排水预压法用真空气压加固地基，无需外运大量预压材料，现 场文明整洁。场文明整洁。2) 真空排水预压荷载无需分级加载，且卸荷只需停止抽气即可，大大真空排水预压荷载无需分级加载，且卸荷只需停止抽气即可，大大 缩短了工期。缩短了工期。3) 真空吸力作用易使土中的封闭气泡排水，从而使土的渗透性提高、真空吸力作用易使土中的封闭气泡排水，从而使土的渗透性提高、 加固过程快。加固过程快。4) 真空排水预压法加固软土地基时，与堆载排水预压法相反，地基周真空排水预压法加固软土地基时，与堆载排水预压法相反，地基周 围的土体是向着加固区移动的，使得加固

35、的土体更密实，且加固均围的土体是向着加固区移动的，使得加固的土体更密实，且加固均 匀，平均沉降量大。匀，平均沉降量大。 场地在加固后，土体强度明显增长，根据加固前后该地区的十字剪切板强度检测结果，场地在加固后，土体强度明显增长，根据加固前后该地区的十字剪切板强度检测结果，0 m5 m 范围内十字剪切板强度增长较大，较天然强度增大了范围内十字剪切板强度增长较大，较天然强度增大了1倍倍4倍，倍，5m15m 范围内强度有不同的增长，增长幅度大多在范围内强度有不同的增长，增长幅度大多在10kPa 以上，最大增长了以上，最大增长了18kPa，效果明显，效果明显，15 m25 m 范围内强度增长则一般在范

36、围内强度增长则一般在10kPa。 该工程采用真空排水预压法处理软土地基是成功的，质量满足设计和有关规范及标准的要求。真空预压联合塑料板排水处理沿海软土地基效果明显，且施工工艺简便，工程材料简单易得。该工程采用真空排水预压法处理软土地基是成功的，质量满足设计和有关规范及标准的要求。真空预压联合塑料板排水处理沿海软土地基效果明显，且施工工艺简便，工程材料简单易得。 第第8章章 地基处理地基处理第25页/共51页8.4强夯法和强夯置换强夯法和强夯置换法法 强夯法（强夯法（dynamic compaction，dynamic consolidation）指反复将夯锤提到高处使其自由落下，给地基以冲击和

37、振动能量，将地基土夯实的地基处理方法。）指反复将夯锤提到高处使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，将地基土夯实的地基处理方法。 强夯置换法（强夯置换法（dynamic replacement）指将重锤提到高处使其自由落下形成夯坑，并不断夯击坑内回填的砂石、钢渣等硬粒料，使其形成密实的墩体的地基处理方法。）指将重锤提到高处使其自由落下形成夯坑，并不断夯击坑内回填的砂石、钢渣等硬粒料，使其形成密实的墩体的地基处理方法。 8.4.1 基本原理及适用范围基本原理及适用范围 强夯法为提高软弱地基的承载力，用重锤自一定高度下落夯击土层使地基迅速固结，即采用动力固结，利用起吊设备，将强夯法为提高软弱地基的承

38、载力，用重锤自一定高度下落夯击土层使地基迅速固结，即采用动力固结，利用起吊设备，将1025吨（吨（t）的重锤提升至）的重锤提升至1025米高处使其自由下落，依靠强大的夯击能和冲击波作用夯实土层。米高处使其自由下落，依靠强大的夯击能和冲击波作用夯实土层。 强夯法的基本原理包括下列内容：强夯法的基本原理包括下列内容： 第第8章章 地基处理地基处理第26页/共51页 加密作用加密作用 液化作用液化作用 固结作用固结作用 时效作用时效作用 强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂

39、填土等地基。 强夯置换法适用于高饱和度的粉土与软塑流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程。强夯置换法适用于高饱和度的粉土与软塑流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程。 第第8章章 地基处理地基处理第27页/共51页8.4.2 设计要点设计要点 强夯法强夯法 强夯法有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。缺少试验资料或经验时可按表强夯法有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。缺少试验资料或经验时可按表8-3预估。预估。 单击夯击能单击夯击能（Knm） 碎石土、砂土等碎石土、砂土等 粗颗粒土粗颗粒土 粉土、粘性土、湿陷性粉土、粘性土、湿陷性 黄土等细颗粒土黄土等细颗粒土1000 2

40、000 3000 4000 5000 6000 8000 5.06.0 6.07.0 7.08.0 8.09.0 9.09.5 9.510.0 10.010.5 4.05.0 5.06.0 6.07.0 7.08.0 8.08.5 8.59.0 9.09.5 表表8-3 强夯法的有效加固深度（强夯法的有效加固深度（m） 注：强夯法的有效加固深度应从最初起夯面算起。注：强夯法的有效加固深度应从最初起夯面算起。 第第8章章 地基处理地基处理第28页/共51页强夯地基承载力特征值应通过现场载荷试验确定，初步设计时也可根据夯后原位测试和土工试验指标按现行国家标准强夯地基承载力特征值应通过现场载荷试验确

41、定，初步设计时也可根据夯后原位测试和土工试验指标按现行国家标准建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB 50007 有关规定确定。强夯地基变形计算应符合现行国家标准有关规定确定。强夯地基变形计算应符合现行国家标准建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB 50007 有关规定。夯后有效加固深度内土层的压缩模量应通过原位测试或土工试验确定。有关规定。夯后有效加固深度内土层的压缩模量应通过原位测试或土工试验确定。 强夯置换法强夯置换法 强夯置换墩的深度由土质条件决定，除厚层饱和粉土外，应穿透软土层，到达较硬土层上，深度不宜超过强夯置换墩的深度由土质条件决定，除厚层饱和粉土外，应穿透软土层，到

42、达较硬土层上，深度不宜超过7m。强夯置换法的单击夯击能应根据现场试验确定。墩体材料可采用级配良好的块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料，粒径大于。强夯置换法的单击夯击能应根据现场试验确定。墩体材料可采用级配良好的块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料，粒径大于300mm 的颗粒含量不宜超过全重的的颗粒含量不宜超过全重的30%。夯点的夯击次数应通过现场试夯确定。墩位布置宜采用等边三角形或正方形。墩间距应根据荷载大小和原土的承载力选定。墩的计算直径可取夯锤直径的。夯点的夯击次数应通过现场试夯确定。墩位布置宜采用等边三角形或正方形。墩间距应根据荷载大小和原土的承载力选定。墩的计算直径可取夯

43、锤直径的1.11.2 倍。倍。 第第8章章 地基处理地基处理第29页/共51页8.4.3 施工要点及质量检验施工要点及质量检验 施工要点施工要点 强夯和强夯置换施工前，应在施工现场有代表性的场地上选取一个或几个试验区，进行试夯或试验性施工，试验区数量应根据建筑场地复杂程度、建筑规模及建筑类型确定。强夯和强夯置换施工前，应在施工现场有代表性的场地上选取一个或几个试验区，进行试夯或试验性施工，试验区数量应根据建筑场地复杂程度、建筑规模及建筑类型确定。强夯锤质量可取强夯锤质量可取1040t，其底面形式宜采用圆形或多边形，锤底面积宜，其底面形式宜采用圆形或多边形，锤底面积宜 按土的性质确定，锤底静接地

44、压力值可取按土的性质确定，锤底静接地压力值可取2540kPa，对于细颗粒土锤底静接地压力宜取较小值。锤的底面宜对称设置若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径可取，对于细颗粒土锤底静接地压力宜取较小值。锤的底面宜对称设置若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径可取250300mm。强夯置换锤底静接地压力值可取。强夯置换锤底静接地压力值可取100200kPa。 施工机械宜采用带有自动脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备。施工过程中应有专人负责监测并对各项参数及情况进行详细记录。施工机械宜采用带有自动脱钩装置的履带式起重机或其他专用设备。施工过程中应有专人负责监测并对各项参数及情况进行详细记录。 第第8章章 地基

45、处理地基处理第30页/共51页 质量检验质量检验 强夯处理后的地基竣工验收承载力检验，应在施工结束后间隔一定时间方能进行，由于强夯的时效作用，不然得出的指标会偏小。强夯处理后的地基竣工验收时，承载力检验应采用原位测试和室内土工试验。强夯置换后的地基竣工验收时，承载力检验除应采用单墩载菏试验检验外，尚应采用动力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验。强夯处理后的地基竣工验收承载力检验，应在施工结束后间隔一定时间方能进行，由于强夯的时效作用，不然得出的指标会偏小。强夯处理后的地基竣工验收时，承载力检验应采用原位测试和室

46、内土工试验。强夯置换后的地基竣工验收时，承载力检验除应采用单墩载菏试验检验外，尚应采用动力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验。 检查施工过程中的各项测试数据和施工记录，不符合设计要求时应补夯或采取其他有效措施。强夯置换施工中可采用超重型或重型圆锥动力触探检查置换墩祷底情况。检查施工过程中的各项测试数据和施工记录，不符合设计要求时应补夯或采取其他有效措施。强夯置换施工中可采用超重型或重型圆锥动力触探检查置换墩祷底情况。第第8章章 地基处理地基处理第31页/共51页8.4.4 工程实例工程实例 兰州乳品厂杂填土地基

47、强夯法处理（叶书麟，兰州乳品厂杂填土地基强夯法处理（叶书麟，1994） 工程地质情况：第工程地质情况：第1层为以工业建筑垃圾为主的人工填土，厚度为层为以工业建筑垃圾为主的人工填土，厚度为4.55.7m。承载力为。承载力为37.5kPa，并具有较大的湿陷性；第，并具有较大的湿陷性；第2层为淤泥质亚粘土和粉细砂透镜体薄层，厚度为层为淤泥质亚粘土和粉细砂透镜体薄层，厚度为0.82.0m；第；第3层为卵石层。地下水位深度为层为卵石层。地下水位深度为4.85.3m。 强夯施工要素：夯锤重强夯施工要素：夯锤重100kN，落距，落距18m。夯点正方形布置，夯点间距。夯点正方形布置，夯点间距3.5m。采用一遍

48、顺次夯击方法，每夯击点。采用一遍顺次夯击方法，每夯击点12击，每夯平均下沉量为击，每夯平均下沉量为5080mm。 加固效果检验：浸水荷载试验表明，处理后地基容许承载力为加固效果检验：浸水荷载试验表明，处理后地基容许承载力为300kPa。强夯前，天然地基在。强夯前，天然地基在100kPa压力时浸水附加沉降为压力时浸水附加沉降为233mm；强夯处理后，在；强夯处理后，在200kPa压力时，于地表下压力时，于地表下1.5m和和3.5m处浸水附加沉降分别为处浸水附加沉降分别为1.5mm和和0.55mm，处理效果良好。，处理效果良好。 第第8章章 地基处理地基处理第32页/共51页8.5复合地基基本理论

49、复合地基基本理论 8.5.1 复合地基的概念与分类复合地基的概念与分类 复合地基（复合地基（composite ground，composite foundation，composite subgrade）是由基体和增强体两部分组成，共同承受上部结构荷载并协调变形的人工地基。）是由基体和增强体两部分组成，共同承受上部结构荷载并协调变形的人工地基。桩基中桩体直接与基础连接，复合地基中竖向增强桩体则往往与基础不直接连接，而是通过垫层过渡。桩基中桩体直接与基础连接，复合地基中竖向增强桩体则往往与基础不直接连接，而是通过垫层过渡。 竖向增强体复合地基与桩基均用桩的形式处理地基，两者有相似之处，但复合地

50、基属地基范畴，而桩基属基础范畴，故两者有本质的区别。竖向增强体复合地基与桩基均用桩的形式处理地基，两者有相似之处，但复合地基属地基范畴，而桩基属基础范畴，故两者有本质的区别。 垫层的主要作用一是排水，即可加速软土的排水固结，同时亦可排出地震所产生的地基孔隙水，防止砂、粉土震动液化。二是调整桩土的应力比，充分发挥桩间土的承载力，让桩间土与竖向增强体一道共同承担上部荷载。垫层的主要作用一是排水，即可加速软土的排水固结，同时亦可排出地震所产生的地基孔隙水，防止砂、粉土震动液化。二是调整桩土的应力比，充分发挥桩间土的承载力，让桩间土与竖向增强体一道共同承担上部荷载。 第第8章章 地基处理地基处理第33

51、页/共51页 按材料可分为散体材料桩（如砂桩、碎石桩、矿渣桩等）、水泥土类桩（水泥搅拌桩、高压旋喷桩等）、混凝土类桩（按材料可分为散体材料桩（如砂桩、碎石桩、矿渣桩等）、水泥土类桩（水泥搅拌桩、高压旋喷桩等）、混凝土类桩（CFG桩、树根桩、锚杆静压桩等）。桩、树根桩、锚杆静压桩等）。 按增强体设置方向可分为竖向增强体复合地基和横向增强体复合地基两类。其中横向增强体多由土工合成材料、金属材料格栅等形成，用于岩土工程中的填土或换填工程。按增强体设置方向可分为竖向增强体复合地基和横向增强体复合地基两类。其中横向增强体多由土工合成材料、金属材料格栅等形成，用于岩土工程中的填土或换填工程。 按刚度（或强

52、度）可分为柔性桩（如散体材料类桩）、半刚性桩（如水泥土类桩、按刚度（或强度）可分为柔性桩（如散体材料类桩）、半刚性桩（如水泥土类桩、CFG桩等）、刚性桩（如树根桩、锚杆静压桩等）。桩等）、刚性桩（如树根桩、锚杆静压桩等）。复合地基的类型可按增强体的类型划分：复合地基的类型可按增强体的类型划分：第第8章章 地基处理地基处理第34页/共51页8.5.2 复合地基工作机理及设计参数复合地基工作机理及设计参数 工作机理工作机理 复合地基的工作机理主要体现在四个方面：一是桩体作用，即大部分的上部结构荷载由增强桩体承担，桩体借助自身刚度及桩长的优势将上部荷载扩散到桩身四周及桩底深部的土层中，避免了建筑荷载

53、在承台底部的应力集中；二是排水固结作用，碎石桩、砂桩等有此机理；三是挤密作用，碎石桩、砂桩、石灰桩、水泥土搅拌桩等有此机理；四是加筋作用，主要体现在水平增强体复合地基中。复合地基的工作机理主要体现在四个方面：一是桩体作用，即大部分的上部结构荷载由增强桩体承担，桩体借助自身刚度及桩长的优势将上部荷载扩散到桩身四周及桩底深部的土层中，避免了建筑荷载在承台底部的应力集中；二是排水固结作用，碎石桩、砂桩等有此机理；三是挤密作用，碎石桩、砂桩、石灰桩、水泥土搅拌桩等有此机理；四是加筋作用，主要体现在水平增强体复合地基中。 设计参数设计参数 1） 面积置换率面积置换率m 在竖向增强体复合地基中，取一根桩及

54、其所影响的桩周土所组成的单元体为研究对象。桩体的横截面积与该桩体所承担的复合地基面积之比称为复合地基面积置换率。竖向增强桩体的平面布置形式通常有两种，即等边三角形和正方形布置。其面积置换率在竖向增强体复合地基中，取一根桩及其所影响的桩周土所组成的单元体为研究对象。桩体的横截面积与该桩体所承担的复合地基面积之比称为复合地基面积置换率。竖向增强桩体的平面布置形式通常有两种，即等边三角形和正方形布置。其面积置换率m为：为： 第第8章章 地基处理地基处理第35页/共51页224sdm2232sdm正方形布置时正方形布置时 等边三角形布置时等边三角形布置时 (8.5) (8.6) 第第8章章 地基处理地

55、基处理第36页/共51页式中：式中： d 桩体直径（桩体直径（mm）；）；s 桩间距（桩间距（mm）。）。2） 桩土应力比桩土应力比 n 桩土应力比是指复合地基中桩体的竖向平均应力与桩间土的竖向平均应力之比。桩土应力比的计算公式有多种，这里介绍应用较多的模量比公式。桩土应力比是指复合地基中桩体的竖向平均应力与桩间土的竖向平均应力之比。桩土应力比的计算公式有多种，这里介绍应用较多的模量比公式。假定基础为刚性，桩体和桩间土的竖向应变相等，可得桩土应力比假定基础为刚性，桩体和桩间土的竖向应变相等，可得桩土应力比 n 的计算式为：的计算式为： spspEEn(8.7) 式中：式中： p、s分别为桩和桩

56、间土的竖向应力（分别为桩和桩间土的竖向应力（kPa）；）；Ep、Es分别为桩身和桩间土的压缩模量（分别为桩身和桩间土的压缩模量（kPa）。）。 第第8章章 地基处理地基处理第37页/共51页3） 复合模量复合模量 复合地基由桩体及桩间土组成，呈非均质。为简化计算，将加固区视作均质，则与原非均质复合土体等价的复合模量复合地基由桩体及桩间土组成，呈非均质。为简化计算，将加固区视作均质，则与原非均质复合土体等价的复合模量Esp可按下式计算：可按下式计算： spspEmmEE1(8.8) 或或 sspEnmE11(8.9) 8.5.3 复合地基承载力确定复合地基承载力确定 复合地基承载力一般应通过现场

57、复合地基载荷试验确定，单桩复合地基载荷试验的承压板可用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积，多桩复合地基载荷试验的承压板可用方形或矩形，其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定，具体细节详见复合地基承载力一般应通过现场复合地基载荷试验确定，单桩复合地基载荷试验的承压板可用圆形或方形，面积为一根桩承担的处理面积，多桩复合地基载荷试验的承压板可用方形或矩形，其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定，具体细节详见建筑地基处理技术规范建筑地基处理技术规范JGJ79。 第第8章章 地基处理地基处理第38页/共51页初步设计时也可按复合求和法估算，复合求合法指先分别确定桩体和桩间土的承载力，再依据一定的原则将两

58、者叠加得到复合地基的承载力。初步设计时也可按复合求和法估算，复合求合法指先分别确定桩体和桩间土的承载力，再依据一定的原则将两者叠加得到复合地基的承载力。 1、柔性桩（散体材料桩）复合地基可采用下列式子计算：、柔性桩（散体材料桩）复合地基可采用下列式子计算： skpkspkfmmff1（8.10） skspkfnmf11(8.11) 式中：式中： fspk、fpk、fsk分别为复合地基、桩体和桩间土承载力特征值（分别为复合地基、桩体和桩间土承载力特征值（kPa）；）；m桩土面积置换率；桩土面积置换率；n桩土应力比。桩土应力比。 第第8章章 地基处理地基处理第39页/共51页2、半刚性桩（水泥土类

59、桩）复合地基可按下式计算：、半刚性桩（水泥土类桩）复合地基可按下式计算： (1)aspkskpRfmm fA(8.12) 式中：式中：Ra 单桩竖向承载力特征值（单桩竖向承载力特征值（kPa）；）；Ap桩的截面积（桩的截面积（m2）；）；桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值。桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值。第第8章章 地基处理地基处理第40页/共51页其中，单桩竖向承载力特征值其中，单桩竖向承载力特征值Ra的取值，当无单桩载荷试验资料时，可按下式估算：的取值，当无单桩载荷试验资料时，可按下式估算： 1napsi iPPiRuq lq A(8.13) 式中：式中： up桩的周长（桩的周

60、长（m）；）；n桩长范围内所划分的土层数；桩长范围内所划分的土层数；qsi、qp桩周第桩周第i层的侧阻力、桩端端阻力特征值（层的侧阻力、桩端端阻力特征值（kPa），可按现行同家标准），可按现行同家标准建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB 50007有关规定确定；有关规定确定；li第第i层土的厚度（层土的厚度（m）。）。 第第8章章 地基处理地基处理第41页/共51页8.5.4 复合地基变形计算复合地基变形计算 计算复合地基压缩变形时，常把复合地基的压缩变形分为加固区土层压缩变形量和加固区下卧层压缩变形量两部分。加固区土层压缩变形量计算方法主要有复合模量法、应力修正法、桩身压缩量法三种。