第十三章地基处理唐

1、第十三章第十三章 地基处理地基处理 第一节第一节 概概 述述 1.人工地基：人工地基：土木工程建设中，有时不可避免地遇到工土木工程建设中，有时不可避免地遇到工程地质条件不良的软弱土地基，不能满足建筑物要求，需要程地质条件不良的软弱土地基，不能满足建筑物要求，需要先经过人工处理加固，再建造基础，处理后的地基称为人工先经过人工处理加固，再建造基础，处理后的地基称为人工地基。地基。 2. 地基处理的目的：地基处理的目的：是针对软土地基上建造建筑物可能是针对软土地基上建造建筑物可能产生的问题，采取人工的方法改善地基土的工程性质，达产生的问题，采取人工的方法改善地基土的工程性质，达到满足上部结构对地基稳

2、定和变形的要求。到满足上部结构对地基稳定和变形的要求。 3.地基处理方法的分类地基处理方法的分类物理处理物理处理化学处理化学处理热学处理热学处理置换置换排水排水挤密挤密加筋加筋搅拌搅拌灌浆灌浆热加固热加固冻结冻结4.地基处理对象地基处理对象软土地基和不良地基软土地基和不良地基 软土：软土：指沿海的滨海相、三角洲相、内陆平指沿海的滨海相、三角洲相、内陆平原或山区的河流相、湖泊相、沼泽相等主要由细原或山区的河流相、湖泊相、沼泽相等主要由细粒土组成的土，具有孔隙比大（一般大于粒土组成的土，具有孔隙比大（一般大于1）、）、天然含水量天然含水量高高（接近或大于接近或大于液限液限）、压缩性高、压缩性高（a

3、1-20.5MPa-1）和强度低的特点，多数还具有）和强度低的特点，多数还具有高灵敏度的结构性。主要包括高灵敏度的结构性。主要包括淤泥、淤泥质粘性淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等。 淤泥淤泥是指天然含水量大于液限，天然孔隙比大于等于是指天然含水量大于液限，天然孔隙比大于等于1.5的粘性土；的粘性土； 淤泥质土淤泥质土是指天然孔隙比小于是指天然孔隙比小于1.5但大于等于但大于等于1.0的粘性土。的粘性土。 淤泥、淤泥质土淤泥、淤泥质土松砂松砂冲填土冲填土杂填土杂填土泥炭及泥炭质土泥炭及泥炭质土二、软土的工程特性二、软土的工程特性第二节第二节 碾压法

4、与夯实碾压法与夯实 法法 碾压夯实法对砂土地基及含水量在一定范围内的碾压夯实法对砂土地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土软弱粘性土可提高其密实度和强度，减少沉降量。此可提高其密实度和强度，减少沉降量。此法也适用于加固法也适用于加固杂填土和黄土杂填土和黄土等。按采用夯实手段的等。按采用夯实手段的不同可对浅层或深层土起加固作用，常用的压实方法不同可对浅层或深层土起加固作用，常用的压实方法中浅层处理方法中浅层处理方法碾压法、重锤夯实法和振动压实法碾压法、重锤夯实法和振动压实法。深层处理的有强夯法深层处理的有强夯法(也称动力固结法）。也称动力固结法）。(一一)重锤夯实法重锤夯实法 重锤夯实法是运用起重

5、机械将重锤重锤夯实法是运用起重机械将重锤(一般不轻于一般不轻于15kN)提提到一定高度到一定高度(34m)然后锤自由落下，这样重复夯击地基，使然后锤自由落下，这样重复夯击地基，使它表层它表层(在一定深度内在一定深度内)夯击密实而提高强度。它夯击密实而提高强度。它适用于砂土、适用于砂土、稍湿的粘性土，部分杂填土、湿陷性黄土稍湿的粘性土，部分杂填土、湿陷性黄土等，是一种浅层的地等，是一种浅层的地基加固方法基加固方法。重锤的样式：重锤的样式：常为一截头圆锥体，重为常为一截头圆锥体，重为1530kN，锤底直径，锤底直径0.7m1.5m，锤底面自重静压力约为，锤底面自重静压力约为1525kPa，落距一般

6、采，落距一般采用用2.54.0m。 有效影响深度：有效影响深度：重锤夯实的有效影响深度与锤重、锤底直径、重锤夯实的有效影响深度与锤重、锤底直径、落距及地质条件有关。国内某地经验，一般砂质土，当锤重落距及地质条件有关。国内某地经验，一般砂质土，当锤重为为15kN，锤底直径，锤底直径1.15m，落距，落距34m时，夯击时，夯击68遍，夯击遍，夯击有效深度约为有效深度约为1.101.20m，为达到预期加固密实度和深度，为达到预期加固密实度和深度，应在现场进行试夯，确定需要的落距、夯击遍数等。应在现场进行试夯，确定需要的落距、夯击遍数等。 (二二) 机械碾压法机械碾压法 粘性土的压实，要求有较大的静压

7、力粘性土的压实，要求有较大的静压力，而，而对于对于无粘性土，振动荷载将会起更大的压无粘性土，振动荷载将会起更大的压密效果。密效果。 机械压密方法，除夯板机械压密方法，除夯板(也称重锤也称重锤)夯实外，夯实外，有效的压密厚度都比较小，有效的压密厚度都比较小，在地基处理中在地基处理中一般只用以作为地基表层处理，对于提高一般只用以作为地基表层处理，对于提高地基的承载力作用不大。地基的承载力作用不大。（三）振动压实法（三）振动压实法 振动压实法是使用振动压实机来处理无粘性土或振动压实法是使用振动压实机来处理无粘性土或粘粒含量少、透水性较好的松散杂填土地基的一粘粒含量少、透水性较好的松散杂填土地基的一种

8、方法。种方法。 有效振实深度为有效振实深度为1.21.5m。 第三节第三节 强夯法强夯法 强夯法亦称为动力固结法，是一种将较大的重锤强夯法亦称为动力固结法，是一种将较大的重锤(一般约一般约为为100400kN，最重达，最重达2000kN)从从1040m高处自由落下，高处自由落下，对较厚的软土层进行强力夯实的地基处理方法。对较厚的软土层进行强力夯实的地基处理方法。特点：特点：夯击能量大，因此影夯击能量大，因此影响深度也大。并具有工艺简单，响深度也大。并具有工艺简单，施工速度快、费用低、适用范施工速度快、费用低、适用范围广、效果好等优点。围广、效果好等优点。加固机理加固机理 强夯法加固地基有三种不

9、同的加固机理：强夯法加固地基有三种不同的加固机理： (1)动力密实动力密实 采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密实采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密实的机理，即用冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土的机理，即用冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。体变得密实，从而提高地基土强度。 (2)动力固结动力固结 用强夯法处理细颗粒饱和土时，则是借助于动力固结的理用强夯法处理细颗粒饱和土时，则是借助于动力固结的理论，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固论，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固结。由于软土的触变性，强度得到提高

10、。结。由于软土的触变性，强度得到提高。 (3)动力置换动力置换 动力置换可分为整式置换和桩式置换。动力置换可分为整式置换和桩式置换。 强夯法适用性：强夯法适用性：适用于适用于碎石类土、砂类土、杂碎石类土、砂类土、杂填土、低饱和粉填土、低饱和粉 土和粘土和粘 土、湿陷性黄土等地基的土、湿陷性黄土等地基的加固，效果较好加固，效果较好。对于。对于高饱和软粘土高饱和软粘土(淤泥及淤泥淤泥及淤泥质土质土) 强夯处理效果较差，但若强夯处理效果较差，但若结合夯坑内回填块结合夯坑内回填块石、碎石或其他粗粒料石、碎石或其他粗粒料，强行夯入，强行夯入 形成复合地基形成复合地基（称为（称为强夯置换或动力挤淤强夯置换

11、或动力挤淤），处理效果较好。），处理效果较好。 强夯法的设计强夯法的设计 (1)有效加固深度：有效加固深度：强夯的有效加固深度影响因素很强夯的有效加固深度影响因素很多，有锤重、锤底面积和落距，还有地基土性质，土层多，有锤重、锤底面积和落距，还有地基土性质，土层分布，地下水位以及其他有关设计参数等。我国常采用分布，地下水位以及其他有关设计参数等。我国常采用的是根据国外经验方式进行修正后的估算公式：的是根据国外经验方式进行修正后的估算公式：MhH（2）强夯的单位夯击能：）强夯的单位夯击能： 指单位面积上所施加的总夯击能，它的大小应根据地基指单位面积上所施加的总夯击能，它的大小应根据地基土的类别、结

12、构类型、荷载大小和处理的深度等综合考虑，土的类别、结构类型、荷载大小和处理的深度等综合考虑，并通过现场试夯确定。对于粗粒土可取并通过现场试夯确定。对于粗粒土可取10004000)KNmm2；对细粒土可取；对细粒土可取15005000kNmm2。夯锤底面积对砂夯锤底面积对砂类土一般为类土一般为(34)m2，对粘性土不宜小于，对粘性土不宜小于6m2。实践证明，圆形夯锤底并设置可取实践证明，圆形夯锤底并设置可取250300mm的纵向贯通的纵向贯通孔的夯锤，地基处理的效果较好。孔的夯锤，地基处理的效果较好。16T王曲电厂王曲电厂8000KN.M强夯强夯（3）夯击次数与遍数：）夯击次数与遍数：施工的合理

13、夯击次数，应取单击夯沉量开始趋于稳定时的累计施工的合理夯击次数，应取单击夯沉量开始趋于稳定时的累计夯击次数夯击次数，且这一稳定的单击夯沉量即可用作施工时收锤的控，且这一稳定的单击夯沉量即可用作施工时收锤的控制夯沉量。但必须同时满足：制夯沉量。但必须同时满足：最后两击的平均夯沉量不大于最后两击的平均夯沉量不大于50mm，当单击夯击能量较大，当单击夯击能量较大时，应不大于时，应不大于100mm，当单击夯击能大于，当单击夯击能大于6000kNm时不时不大于大于200mm；夯坑周围地基不应发生过大的隆起；夯坑周围地基不应发生过大的隆起；不因夯坑过深而发生起锤困难。各试夯点的夯击次数，应使不因夯坑过深而

14、发生起锤困难。各试夯点的夯击次数，应使土体竖向压缩最大，而侧向位移最小为原则，土体竖向压缩最大，而侧向位移最小为原则，一般为一般为515击击。夯击遍数一般为夯击遍数一般为23遍，最后再以低能量满夯一遍。遍，最后再以低能量满夯一遍。（4）间歇时间：）间歇时间：对于多遍夯击，两遍夯击之间应有一定的对于多遍夯击，两遍夯击之间应有一定的时间间隔，主要取决于加固土层孔隙水压力的消散时间。时间间隔，主要取决于加固土层孔隙水压力的消散时间。对对于渗透性较差的粘性土地基的间隔时间，应不小于于渗透性较差的粘性土地基的间隔时间，应不小于34周，周，渗透性较好的地基可连续夯击。渗透性较好的地基可连续夯击。 （5）夯

15、点布置及间距：）夯点布置及间距：夯点的布置一般为正方形、等边三夯点的布置一般为正方形、等边三角形或等腰三角形，处理范围应大于基础范围，宜超出角形或等腰三角形，处理范围应大于基础范围，宜超出1/22/3的处理深度，且不宜小于的处理深度，且不宜小于3m。夯间距应根据地基土。夯间距应根据地基土的性质和要求处理的深度来确定。的性质和要求处理的深度来确定。一般第一遍夯击点间距可一般第一遍夯击点间距可取取59m，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间，以后各遍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间，以后各遍夯击点间距可与第一遍相同，也可适减小。夯击点间距可与第一遍相同，也可适减小。强夯法强夯法强夯法第四节第四节 换

16、土垫层法换土垫层法 在冲刷较小的软土地基上，地基的承载力和变形达不到在冲刷较小的软土地基上，地基的承载力和变形达不到基础设计要求，基础设计要求，且当软土层不太厚且当软土层不太厚(如不超过如不超过3m)时时，可采用，可采用较经济、简便的换土垫层法较经济、简便的换土垫层法进行浅层处理。即将软土部分或进行浅层处理。即将软土部分或全部挖除，然后换填工程特性良好的材料，并予以分层压实，全部挖除，然后换填工程特性良好的材料，并予以分层压实，这种地基处理方法称为这种地基处理方法称为换填垫层法换填垫层法。垫层处治应达到增加地。垫层处治应达到增加地基持力层承载力，防止地基浅层剪切变形的目的。基持力层承载力，防止

17、地基浅层剪切变形的目的。砂垫层砂垫层二、垫层的设计与计算二、垫层的设计与计算换填垫层法处理软弱地基的设计内容主要是确定换填垫层法处理软弱地基的设计内容主要是确定垫层垫层的厚度和宽度的厚度和宽度。对于换土垫层，根据建筑物对地基强度。对于换土垫层，根据建筑物对地基强度和变形的要求，既要求和变形的要求，既要求垫层有足够的厚度以置换可能被垫层有足够的厚度以置换可能被剪切破坏的软弱土层，又要求垫层有足够的宽度以防止剪切破坏的软弱土层，又要求垫层有足够的宽度以防止垫层向两侧挤出；垫层向两侧挤出；而对于排水垫层，则主要是在基础底而对于排水垫层，则主要是在基础底面下设置厚度为面下设置厚度为3050cm的砂、砂

18、石或碎石等透水性大的砂、砂石或碎石等透水性大的垫层，以形成一个排水层，从而促使软弱土层的排水的垫层，以形成一个排水层，从而促使软弱土层的排水固结。固结。 对于用砂石等透水料填筑的垫层，有加速软土层对于用砂石等透水料填筑的垫层，有加速软土层的排水固结作用。的排水固结作用。一、砂垫层的设计计算一、砂垫层的设计计算 (一一)砂垫层厚度的确定砂垫层厚度的确定 一种方法是按弹性理论的土中一种方法是按弹性理论的土中应力分布公式计算。应力分布公式计算。即将砂垫层及即将砂垫层及下卧土层视为一均质半无限弹性体，下卧土层视为一均质半无限弹性体，在基底附加应力作用下，计算不同在基底附加应力作用下，计算不同深度的各点

19、土中附加应力并加上土深度的各点土中附加应力并加上土的自重应力，同时以的自重应力，同时以“规范规范”方法方法计算地基土层随深度变化的容许承计算地基土层随深度变化的容许承载力，并以此确定砂垫层的设计厚载力，并以此确定砂垫层的设计厚度。度。 另一种是我国目前常用另一种是我国目前常用的近似按应力扩散角进行计的近似按应力扩散角进行计算的方法。算的方法。即认为砂垫层以即认为砂垫层以“”角向下扩散基底附加压角向下扩散基底附加压力，到力，到砂垫层底面砂垫层底面(下卧层顶下卧层顶面面)处的土中附加压应力与土处的土中附加压应力与土中自重应力之和不超过该处中自重应力之和不超过该处下卧层顶面地基深度修正后下卧层顶面地

20、基深度修正后的容许承载力。的容许承载力。tghbppbpscz2)()2)(2()(tghltghbpplbpsscz条形基础：条形基础： 矩形基础：矩形基础： 式中式中 垫层底面处的附加压力垫层底面处的附加压力(kPa)； 垫层底面处的自重压力垫层底面处的自重压力(kPa)； 垫层底面处经深度修正后的下卧土层地基承载垫层底面处经深度修正后的下卧土层地基承载力设计值力设计值(kPa)。 czzafpppzpczaf具体设计时，可根据下卧土层的地基承载力，先假具体设计时，可根据下卧土层的地基承载力，先假设一个垫层的厚度，然后按上式进行验算，若不符合要设一个垫层的厚度，然后按上式进行验算，若不符合

21、要求，则改变厚度，重新再验算，直至满足要求为止。求，则改变厚度，重新再验算，直至满足要求为止。压力扩散角压力扩散角 正好满足上式的正好满足上式的hs值，就是要求的垫层厚度。值，就是要求的垫层厚度。 增加垫层的厚度会迅速增加基坑开挖和回填增加垫层的厚度会迅速增加基坑开挖和回填的工程量；的工程量； 对于地下水位较高的场地，还会增加施工的对于地下水位较高的场地，还会增加施工的难度，因此，垫层太厚往往不经济。难度，因此，垫层太厚往往不经济。 一般情况下垫层的厚度不宜小于一般情况下垫层的厚度不宜小于0.5m，也不，也不宜大于宜大于3m。(二二)垫层宽度的确定垫层宽度的确定确定垫层宽度时，确定垫层宽度时，

22、应满足基础底面压力扩散的要求，应满足基础底面压力扩散的要求，同时还应考虑到垫层应有足够的宽度以及垫层侧面土的强同时还应考虑到垫层应有足够的宽度以及垫层侧面土的强度条件度条件，以防止垫层材料向侧边挤出而增加垫层的竖向变，以防止垫层材料向侧边挤出而增加垫层的竖向变形量。形量。 垫层的宽度可按式压力扩散角的方法进行计算，或根垫层的宽度可按式压力扩散角的方法进行计算，或根据当地经验确定。据当地经验确定。式中式中 B、L 垫层底面长度和宽度垫层底面长度和宽度(m)； 垫层压力扩散角垫层压力扩散角。anhbBt2sanhlLt2s三、垫层的施工三、垫层的施工对于垫层施工，应注意以下几方面：对于垫层施工，应

23、注意以下几方面： （1）对于砂石垫层，垫层的砂石料必须）对于砂石垫层，垫层的砂石料必须具有良好的具有良好的压实性。宜选用级配良好的碎石、卵石、角砾、圆砾、压实性。宜选用级配良好的碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑砾砂、粗砂、中砂或石屑（粒径小于（粒径小于2mm的部分不应超的部分不应超过总重的过总重的45%），不含植物残体、垃圾等杂质。当使用），不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂或石粉粉细砂或石粉（粒径小于（粒径小于0.075mm的部分不超过总重的的部分不超过总重的9%）时，）时，应掺入不少于总重应掺入不少于总重30%的碎石或卵石。的碎石或卵石。砂石砂石的最大粒径不宜大于的最大粒

24、径不宜大于50mm。垫层施工与质量检验垫层施工与质量检验 施工时应严格保证垫层材料的施工时应严格保证垫层材料的密实度密实度，应选择合格的，应选择合格的铺压铺压厚度厚度，确定最优含水量确定最优含水量。分层压实可采用机械碾压、重锤夯。分层压实可采用机械碾压、重锤夯实、振动压实等。要求分层压实达到设计要求的实、振动压实等。要求分层压实达到设计要求的压实度压实度(应在应在90%以上以上)。 砂垫层的质量检验砂垫层的质量检验，可选用，可选用环刀取样法或贯入测定法环刀取样法或贯入测定法进行，进行，采用应达到的干重度或贯入度作为控制指标。采用应达到的干重度或贯入度作为控制指标。 垫层材料除砂、砂砾外，也可考

25、虑用石灰土、二灰土垫层材料除砂、砂砾外，也可考虑用石灰土、二灰土(石石灰加粉煤灰灰加粉煤灰)、加筋土等，可根据具体情况因地制宜、就地取、加筋土等，可根据具体情况因地制宜、就地取材选择，并正确选用有关设计参数。材选择，并正确选用有关设计参数。羊羊角角碾碾第五节第五节 挤挤(振振)密法密法一、挤密砂桩法的加固机理一、挤密砂桩法的加固机理 挤密砂（或砂石）桩法是用挤密砂（或砂石）桩法是用振动、冲击或打入套管振动、冲击或打入套管等方等方法在地基中法在地基中成孔成孔(孔径一般为孔径一般为300mm600mm)然后向孔中填然后向孔中填入含泥量不大于入含泥量不大于5%的中、粗砂的中、粗砂,粉、细砂料应同时掺

26、入粉、细砂料应同时掺入25%35%碎石或卵石，再加以夯挤密实形成土中桩体从而碎石或卵石，再加以夯挤密实形成土中桩体从而加固地基的方法。加固地基的方法。对松散的砂土层对松散的砂土层，砂桩的加固机理有，砂桩的加固机理有挤密挤密作用作用、排水减压作用和砂土地基预振作用排水减压作用和砂土地基预振作用，对于，对于松软粘性土松软粘性土地基中，主要通过桩体的置换和排水作用加速桩间土的排水地基中，主要通过桩体的置换和排水作用加速桩间土的排水固结，并形成固结，并形成复合地基复合地基，提高地基的承载力和稳定性，改善，提高地基的承载力和稳定性，改善地基土的力学性质。对于地基土的力学性质。对于砂土与粘性土互层砂土与粘

27、性土互层的地基及冲填土，的地基及冲填土，砂桩也能起到一定的挤密加固作用。砂桩也能起到一定的挤密加固作用。 振冲法主要的施工机具是振冲器、吊机和水泵。振冲振冲法主要的施工机具是振冲器、吊机和水泵。振冲器是一个类似插入式混凝土振捣器的机具，其外壳直径为器是一个类似插入式混凝土振捣器的机具，其外壳直径为0.2m0.45m，长，长25m，重约，重约2050kN，筒内主要由一，筒内主要由一组偏心块、潜水电机和通水管三部分组成如下图所示。组偏心块、潜水电机和通水管三部分组成如下图所示。 振冲器有两个功能振冲器有两个功能，一是，一是产生水平向振动力产生水平向振动力(4090kN)作用于周围土体；二是作用于周

28、围土体；二是从端部和侧部进行射水和补从端部和侧部进行射水和补给水给水。振动力是加固地基的主要因素，射水起协助振动力。振动力是加固地基的主要因素，射水起协助振动力在土中使振冲器钻进成孔，并在成孔后清孔及实现护壁作在土中使振冲器钻进成孔，并在成孔后清孔及实现护壁作用。用。 振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法（一）砂土加固范围的确定（一）砂土加固范围的确定 砂桩加固的范围砂桩加固的范围A(m2)必需稍大于基础的面积，一般应必需稍大于基础的面积，一般应自基础每边向外加大不少于自基础每边向外加大不少于5m或或23排桩。

29、排桩。 一般认为砂（石）桩挤密地基的宽度应超出基础宽度，一般认为砂（石）桩挤密地基的宽度应超出基础宽度，每边宽度不少于每边宽度不少于1 3排；用于防止砂土液化时，每边放宽不排；用于防止砂土液化时，每边放宽不宜少于处理深度的宜少于处理深度的1/2，且不小于，且不小于5m；当可液化层上覆盖有；当可液化层上覆盖有厚度大于厚度大于3m的非液化土层时，每边放宽不应小于液化层厚的非液化土层时，每边放宽不应小于液化层厚度的度的1/2，并不应小于，并不应小于3m。二、设计计算二、设计计算(二二) 砂桩的布置及其间距砂桩的布置及其间距 为了使挤密作用比较均匀，砂桩的可按正方形、梅花为了使挤密作用比较均匀，砂桩的

30、可按正方形、梅花形布置或等边三角形，也可以为其他形式，如放射形等。形布置或等边三角形，也可以为其他形式，如放射形等。 梅花形梅花形：正方形：正方形：100195. 0eeeds100189. 0eeeds)(minmax1max1eeDeer(三三)碎（砂）石桩复合地基承载力碎（砂）石桩复合地基承载力 经碎（砂）石桩处理后的复合地基，其承载力应根据现场经碎（砂）石桩处理后的复合地基，其承载力应根据现场复合地基载荷试验确定复合地基载荷试验确定，或根据采用增强体的载荷试验结果，或根据采用增强体的载荷试验结果和其周边土的承载力结果经验确定。和其周边土的承载力结果经验确定。kskpkspfmmff,)

31、1 ( kskspfnmf,) 1(122eddm ldldee13. 105. 1n-1.53排水固结法是在建筑物建造之前，在场地上进行加排水固结法是在建筑物建造之前，在场地上进行加载预压，使土体中部分孔隙水逐渐排出，地基固结，土载预压，使土体中部分孔隙水逐渐排出，地基固结，土体强度逐渐提高，沉降提前完成的方法。排水固结法主体强度逐渐提高，沉降提前完成的方法。排水固结法主要是用于处理软弱粘土层，这类土的特点是含水率大、要是用于处理软弱粘土层，这类土的特点是含水率大、压缩性高、强度低、透水性差，而且沉降持续的时间很压缩性高、强度低、透水性差，而且沉降持续的时间很长。长。 第六节第六节 排水固结

32、法排水固结法一、砂井堆载预压法一、砂井堆载预压法可在软粘土中设置一系列的竖向排水通道可在软粘土中设置一系列的竖向排水通道(砂井、袋装砂井砂井、袋装砂井或塑料排水板或塑料排水板)，在软土顶层设置横向排水砂垫层，借此缩，在软土顶层设置横向排水砂垫层，借此缩短排水途程，改善地基渗透性能。短排水途程，改善地基渗透性能。一、砂井地基的设计一、砂井地基的设计1砂井的直径和间距：砂井的直径和间距： 砂井的直径和间距主要取决于土的固结特性和施工期砂井的直径和间距主要取决于土的固结特性和施工期的要求。从原则上讲，为达到相同的固结度，缩短砂井间的要求。从原则上讲，为达到相同的固结度，缩短砂井间距比增加砂井直径效果

33、要好，即以距比增加砂井直径效果要好，即以“细而密细而密”为佳，不过，为佳，不过，考虑到施工的可操作性，考虑到施工的可操作性，普通砂井的直径为普通砂井的直径为300500mm。砂井的间距可根据地基土的固结特征和预定时间内所要求砂井的间距可根据地基土的固结特征和预定时间内所要求达到的固结度确定，达到的固结度确定，间距可按为直径的间距可按为直径的68倍选用。倍选用。2砂井深度：砂井深度： 砂井深度主要根据土层的分布、地基中的附加应力大小、砂井深度主要根据土层的分布、地基中的附加应力大小、施工期限和条件及地基稳定性等因素确定。当软土不厚（一施工期限和条件及地基稳定性等因素确定。当软土不厚（一般为般为1

34、020m）时，尽量要穿过软土层达到砂层；当软土过厚）时，尽量要穿过软土层达到砂层；当软土过厚（超过（超过20m）,不必打穿粘土，可根据建筑物对地基的稳定性不必打穿粘土，可根据建筑物对地基的稳定性和变形的要求确定。和变形的要求确定。3砂井排列：砂井排列： 砂井的平面布置可采取正方形或等边三角形。为了简化计砂井的平面布置可采取正方形或等边三角形。为了简化计算，将每个砂井平面上的算，将每个砂井平面上的排水影响面积以等面积的圆来代替排水影响面积以等面积的圆来代替，可得一根砂井的有效排水圆柱体的直径可得一根砂井的有效排水圆柱体的直径de和砂井间距和砂井间距l的关系的关系按下式考虑：按下式考虑：等边三角形

35、布置等边三角形布置 llde05. 132正方形布置正方形布置 llde128. 144砂井的布置范围：砂井的布置范围：由于在基础以外一定的范围内仍然存在由于在基础以外一定的范围内仍然存在压应力和剪应力，所以砂井的布置范围应比基础范围大为好，压应力和剪应力，所以砂井的布置范围应比基础范围大为好，一般由基础的轮廓线向外增加一般由基础的轮廓线向外增加24m。 5砂料：砂料：砂料宜用中、粗砂，必须保证良好的透水性，含砂料宜用中、粗砂，必须保证良好的透水性，含泥量不应超过泥量不应超过3%，渗透系数应大于，渗透系数应大于10-3cm/s。 6砂垫层：砂垫层：为了使砂井有良好的排水通道，砂井顶部应为了使砂

36、井有良好的排水通道，砂井顶部应铺设砂垫层，垫层砂料粒度和砂井砂料相同，厚度一般为铺设砂垫层，垫层砂料粒度和砂井砂料相同，厚度一般为0.5 m1 m。 二、袋装砂井和塑料排水板预压法二、袋装砂井和塑料排水板预压法 用砂井法处理软土地基如地基土变形较大或施工质量用砂井法处理软土地基如地基土变形较大或施工质量稍差常会稍差常会出现砂井被挤压截断出现砂井被挤压截断，不能保持砂井在软土中排，不能保持砂井在软土中排水通道的畅通，影响加固效果。近年来在普通砂井的基础水通道的畅通，影响加固效果。近年来在普通砂井的基础上，出现了以上，出现了以袋装砂井和塑料排水板袋装砂井和塑料排水板代替普通砂井的方法，代替普通砂井

37、的方法，避免了砂井不连续缺点，而且施工简便、加快了地基的固避免了砂井不连续缺点，而且施工简便、加快了地基的固结，节约用砂，在工程中得到日益广泛的应用。结，节约用砂，在工程中得到日益广泛的应用。(一一)袋装砂井预压法袋装砂井预压法 袋装砂井直径一般为袋装砂井直径一般为70120mm，间距为，间距为1.0m2.0m(井井径比径比n约取约取1520)。灌入砂袋的砂应为中、粗砂并振捣密实。灌入砂袋的砂应为中、粗砂并振捣密实。砂袋留出孔口长度应保证伸入砂垫层至少砂袋留出孔口长度应保证伸入砂垫层至少300mm，并不得卧，并不得卧倒。倒。 袋装砂井的设计理论、计算方法基本与普通砂井相同，它袋装砂井的设计理论

38、、计算方法基本与普通砂井相同，它的施工已有相应的定型埋设机械，与普通砂井相比，优点是：的施工已有相应的定型埋设机械，与普通砂井相比，优点是：施工工艺和机具简单、用砂量少；它间距较小，排水固结效施工工艺和机具简单、用砂量少；它间距较小，排水固结效率高，井径小，成孔时对软土扰动也小，有利于地基土的稳率高，井径小，成孔时对软土扰动也小，有利于地基土的稳定，有利于保持其连续性。定，有利于保持其连续性。袋装砂井 (二二)塑料排水板预压法塑料排水板预压法 塑料排水板预压法是将塑料排水板用插板机插入加固的软土塑料排水板预压法是将塑料排水板用插板机插入加固的软土中，然后在地面加载预压，使土中水沿塑料板的通道逸

39、出，经中，然后在地面加载预压，使土中水沿塑料板的通道逸出，经砂垫层排除，从而使地基加速固结。砂垫层排除，从而使地基加速固结。 塑料板排水与砂井比较具有如下优点：塑料板排水与砂井比较具有如下优点： 1，塑料板由工厂生产，材料质地均匀可靠，排水效果稳定；，塑料板由工厂生产，材料质地均匀可靠，排水效果稳定； 2塑料板重量轻，便于施工操作；塑料板重量轻，便于施工操作； 3施工机械轻便，能在超软弱地基上施工；施工速度快，施工机械轻便，能在超软弱地基上施工；施工速度快，工程费用便宜。工程费用便宜。塑料排水板塑料排水板施工施工后的塑料排水板三、加载系统设置三、加载系统设置（一）堆载预压法（一）堆载预压法（二

40、）真空预压法（二）真空预压法真空预压法真空预压法实质上是以大气压作为预压荷重的一种预压固实质上是以大气压作为预压荷重的一种预压固结法。结法。（三）降水预压法（三）降水预压法降低水位预压法降低水位预压法是借井点抽水降低地下水位，以增加土的是借井点抽水降低地下水位，以增加土的自重应力，达到预压目的。自重应力，达到预压目的。 第七节第七节 化学固化法化学固化法 化学固化法是在软土地基土中掺入化学固化法是在软土地基土中掺入水泥、石灰水泥、石灰等，用喷等，用喷射、搅拌等方法使射、搅拌等方法使与土体充分混合固化与土体充分混合固化；或把一些能固化的；或把一些能固化的化学浆液化学浆液(水泥浆、水玻璃、氯化钙溶

41、液等水泥浆、水玻璃、氯化钙溶液等)注入地基土孔隙，注入地基土孔隙，以改善地基土的物理力学性质，达到加固目的。按加固材料以改善地基土的物理力学性质，达到加固目的。按加固材料的状态可分为粉体类的状态可分为粉体类(水泥、石灰粉末水泥、石灰粉末)和浆液类和浆液类(水泥浆及其水泥浆及其他化学浆液他化学浆液)。按施工工艺可分为低压搅拌法。按施工工艺可分为低压搅拌法(粉体喷射搅拌粉体喷射搅拌桩、水泥浆搅拌桩桩、水泥浆搅拌桩)、高压喷射注浆法（高压旋喷桩等）和、高压喷射注浆法（高压旋喷桩等）和胶结法胶结法(灌浆法、硅化法灌浆法、硅化法)三类，下面分别予以介绍。三类，下面分别予以介绍。一、粉体喷射搅拌一、粉体喷

42、射搅拌(桩桩)法和水泥浆搅拌法和水泥浆搅拌(桩桩)法法 深层搅拌法深层搅拌法是用于加固饱和软粘土地基的一种新方法，它是是用于加固饱和软粘土地基的一种新方法，它是通过通过深层搅拌机械深层搅拌机械，在地基深处就位，利用固化剂与软土之间所，在地基深处就位，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土固化成具有整体性、水稳性产生的一系列物理化学反应，使软土固化成具有整体性、水稳性和一定强度的桩体，其与桩间土组成复合地基。固化剂主要采用和一定强度的桩体，其与桩间土组成复合地基。固化剂主要采用水泥、石灰等材料，水泥、石灰等材料，与砂类土或粘性土搅拌均匀，在土中形成竖与砂类土或粘性土搅拌均匀，在土

43、中形成竖向加固体向加固体。它对提高软土地基承载能力，减小地基的沉降量有明。它对提高软土地基承载能力，减小地基的沉降量有明显效果。显效果。 当采用的固化剂形态为浆液固化剂时，常称为水泥浆搅拌桩当采用的固化剂形态为浆液固化剂时，常称为水泥浆搅拌桩法，当采用粉状固化剂时，常称粉体喷射搅拌（桩）法。这两者法，当采用粉状固化剂时，常称粉体喷射搅拌（桩）法。这两者的加固原理、设计计算方法和质量检验方法基本一致，但施工工的加固原理、设计计算方法和质量检验方法基本一致，但施工工艺有所不同。艺有所不同。（一）粉体喷射搅拌法（一）粉体喷射搅拌法(粉喷桩法粉喷桩法) 施工方法：施工方法：通过专用的施工机械，将搅拌钻

44、头下沉到通过专用的施工机械，将搅拌钻头下沉到预计孔底后，用压缩空气将固化剂（生石灰或水泥粉体材预计孔底后，用压缩空气将固化剂（生石灰或水泥粉体材料）以雾状喷入加固部位的地基土，凭借钻头和叶片旋转料）以雾状喷入加固部位的地基土，凭借钻头和叶片旋转使粉体加固料与软土原位搅拌混合，自下而上边搅拌边喷使粉体加固料与软土原位搅拌混合，自下而上边搅拌边喷粉，直到设计停灰标高。为保证质量，可再次将搅拌头下粉，直到设计停灰标高。为保证质量，可再次将搅拌头下沉至孔底，重复搅拌。沉至孔底，重复搅拌。 优、缺点：优、缺点：优点是以粉体作为主要加固料，不需向地基优点是以粉体作为主要加固料，不需向地基注入水分，因此加固

45、后地基土初期强度高，对于含水量较大注入水分，因此加固后地基土初期强度高，对于含水量较大的软土，加固效果更为显著；施工时不需高压设备，安全可的软土，加固效果更为显著；施工时不需高压设备，安全可靠，可避免对周围环境产生污染、振动等不良影响。缺点是靠，可避免对周围环境产生污染、振动等不良影响。缺点是由于目前施工工艺的限制，由于目前施工工艺的限制，加固深度不能过深，一般为加固深度不能过深，一般为815m。 粉体喷射搅拌施工作业顺序 a） 搅拌机对准桩位；b）下钻；c）钻进结束 d）提升喷射搅拌 e）提升结束(二二)水泥浆搅拌法（深搅桩法）水泥浆搅拌法（深搅桩法） 施工方法：施工方法：用回转的搅拌叶将压

46、入软土内的水泥浆与周用回转的搅拌叶将压入软土内的水泥浆与周围软土强制拌和形成水泥加固体。我国生产的搅拌机现有单围软土强制拌和形成水泥加固体。我国生产的搅拌机现有单搅头和双搅头两种，加固深度达搅头和双搅头两种，加固深度达30m形成的桩柱体直径形成的桩柱体直径60cm80cm(双搅头形成双搅头形成8字形桩柱体字形桩柱体)。 与粉体喷射搅拌法相比有其独特的优点：与粉体喷射搅拌法相比有其独特的优点：1.加固深度加加固深度加深；深；2.由于将固化剂和原地基软土就地搅拌，因而最大限度由于将固化剂和原地基软土就地搅拌，因而最大限度利用了原土；利用了原土；3.搅拌时不会侧向挤土，环境效应较小；搅拌时不会侧向挤

47、土，环境效应较小；二、高压喷射注浆法二、高压喷射注浆法 高压喷射注浆法高压喷射注浆法60年代后期由日本提出的，我国在年代后期由日本提出的，我国在70年年代开始用于桥墩、房屋等地基处理。代开始用于桥墩、房屋等地基处理。它是利用钻机将带有喷嘴它是利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以的注浆管钻进至土层的预定位置后，以20MPa左右的高压将左右的高压将加固用浆液加固用浆液(一般为水泥浆一般为水泥浆)从喷嘴喷射出冲击土层，土层在高从喷嘴喷射出冲击土层，土层在高压喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下；与浆液搅拌混合，压喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下；与浆液搅拌混合，浆液凝固后，便在土

48、中形成一个固结体。浆液凝固后，便在土中形成一个固结体。 高压喷射注浆法按高压喷射注浆法按喷射方向和形成固体的形状喷射方向和形成固体的形状可分为旋可分为旋转喷射、定向喷射和摆动喷射三种。转喷射、定向喷射和摆动喷射三种。 适用性：适用性：高压喷射注浆法适用于砂类土、粘性土、湿陷高压喷射注浆法适用于砂类土、粘性土、湿陷性黄土、淤泥和人工填土等多种土类，性黄土、淤泥和人工填土等多种土类，加固直径加固直径(厚度厚度)为为0.5m1.5m，固结体抗压强度，固结体抗压强度(325号水泥三个月龄期号水泥三个月龄期)加固加固软土为软土为(510)MPa，加固砂类土为，加固砂类土为(1020)MPa。对于砾石。对

49、于砾石粒径过大，含腐殖质过多的土加固效果较差；对地下水流较粒径过大，含腐殖质过多的土加固效果较差；对地下水流较大，对水泥有严重腐蚀的地基土也不宜采用。大，对水泥有严重腐蚀的地基土也不宜采用。三、胶结法三、胶结法 (一一)灌浆法灌浆法 灌浆法亦称注浆法。灌浆法亦称注浆法。 灌浆法可分为灌浆法可分为压力灌浆和电动灌浆压力灌浆和电动灌浆两类。压力灌浆是常用两类。压力灌浆是常用的方法，的方法，是在各种大小压力下使水泥浆液或化学浆液挤压充填是在各种大小压力下使水泥浆液或化学浆液挤压充填土的孔隙或岩层缝隙。土的孔隙或岩层缝隙。电动化学灌浆是在施工中以注浆管为阳电动化学灌浆是在施工中以注浆管为阳极，滤水管为

50、阴极，通过直流电电渗作用下孔隙水由阳极流向极，滤水管为阴极，通过直流电电渗作用下孔隙水由阳极流向阴极，在土中形成渗浆通道，化学浆液随之渗入孔隙而使土体阴极，在土中形成渗浆通道，化学浆液随之渗入孔隙而使土体结硬。结硬。 浆液材料：浆液材料：有粒状浆液（纯水泥浆、水泥粘土浆和水泥砂有粒状浆液（纯水泥浆、水泥粘土浆和水泥砂浆等或统称为水泥基浆液）和化学浆液（环氧树脂类、甲基丙浆等或统称为水泥基浆液）和化学浆液（环氧树脂类、甲基丙烯酸脂类和聚氨脂等）两大类。烯酸脂类和聚氨脂等）两大类。(二二)硅化法硅化法 利用硅酸钠利用硅酸钠(水玻璃水玻璃)为主剂的化学浆液加固方法称为硅化为主剂的化学浆液加固方法称为

51、硅化法，现将其加固机理、设计计算、施工扼要介绍如下法，现将其加固机理、设计计算、施工扼要介绍如下 1硅化法的加固机理硅化法的加固机理 硅化法按浆液成分可分为单液法和双液法。单液法使用单硅化法按浆液成分可分为单液法和双液法。单液法使用单一的水玻璃溶液，它较适用于渗透系数位一的水玻璃溶液，它较适用于渗透系数位0.10.2m/d的湿陷的湿陷性黄土等地基的加固。此时，水玻璃较易渗透入土孔隙，与性黄土等地基的加固。此时，水玻璃较易渗透入土孔隙，与土中的钙质相互作用形成凝胶，而使土颗粒胶结成整体。土中的钙质相互作用形成凝胶，而使土颗粒胶结成整体。2硅化法的设计计算硅化法的设计计算 加固范围及深度加固范围及

52、深度应根据地基承载力和要求沉降量验算应根据地基承载力和要求沉降量验算确定，一般情况加固厚度不宜小于确定，一般情况加固厚度不宜小于3m，加固范围的底面不，加固范围的底面不小于由基底边缘按小于由基底边缘按30度扩散的范围。度扩散的范围。 化学浆液的浓度，化学浆液的浓度，水玻璃溶液自重为水玻璃溶液自重为1.351.44，氯化钙，氯化钙为为1.201.28，土的渗透系数高时取高值，渗透系数低时取，土的渗透系数高时取高值，渗透系数低时取低值。低值。第八节第八节 土工合成材料加筋法土工合成材料加筋法 土工合成材料是合成纤维制品的总称，它是岩土工程领土工合成材料是合成纤维制品的总称，它是岩土工程领域中的一种

53、新兴的建筑材料，亦称土工聚合物。域中的一种新兴的建筑材料，亦称土工聚合物。土工合成材料分类 一、土工合成材料的排水反滤作用一、土工合成材料的排水反滤作用（一）排水作用（一）排水作用 具有一定厚度的土工合成材料具有良好的三维透水特性，具有一定厚度的土工合成材料具有良好的三维透水特性，利用这一特性可以使水经过土工合成材料的平面迅速沿水平利用这一特性可以使水经过土工合成材料的平面迅速沿水平方向排走，也可和其他排水材料（如塑料排水扳等）共同构方向排走，也可和其他排水材料（如塑料排水扳等）共同构成排水系统或深层排水井，如后图所示土工合成材料埋设方成排水系统或深层排水井，如后图所示土工合成材料埋设方法。法

54、。（二）反滤作用（二）反滤作用 在渗流出口铺设土工合成材料作为反滤层，这和传统的在渗流出口铺设土工合成材料作为反滤层，这和传统的砂砾石滤层一样，均可以提高被保护土的抗渗强度。砂砾石滤层一样，均可以提高被保护土的抗渗强度。土工合成材料用于排水过滤的典型实例 二、土工合成材料的加筋作用二、土工合成材料的加筋作用(一一)用于加固土坡和堤坝用于加固土坡和堤坝 高强度的土工合成材料在路堤工程中有几种可能的加筋高强度的土工合成材料在路堤工程中有几种可能的加筋用途：用途：可使边坡变陡，节省占地面积；可使边坡变陡，节省占地面积；防止滑动圆弧通过路堤和地基土；防止滑动圆弧通过路堤和地基土；防止路堤下面发生因承载

55、力不足而破坏；防止路堤下面发生因承载力不足而破坏；跨越可能的沉陷区等。跨越可能的沉陷区等。 土工合成材料加固路堤 (二二)用于加固地基用于加固地基 由于土工合成材料有较高的强度和韧性等力学性能，且由于土工合成材料有较高的强度和韧性等力学性能，且能紧贴于地基表面，使其上部施加的荷载能均匀分布在地层能紧贴于地基表面，使其上部施加的荷载能均匀分布在地层中。当地基可能产生冲切破坏时，铺设的土工合成材料将阻中。当地基可能产生冲切破坏时，铺设的土工合成材料将阻止破坏面的出现，从而提高地基承载力。当受集中荷载作用止破坏面的出现，从而提高地基承载力。当受集中荷载作用时，在较大的荷载作用下，高模量的土工合成材料

56、受力后将时，在较大的荷载作用下，高模量的土工合成材料受力后将产生一垂直分力，抵消部分荷载。根据国内新港筑防波堤的产生一垂直分力，抵消部分荷载。根据国内新港筑防波堤的经验，沉入软土中的体积竟等于防波堤的原设计断面，由于经验，沉入软土中的体积竟等于防波堤的原设计断面，由于软土地基的扭性流动，铺垫土周围的地基即向侧面隆起。如软土地基的扭性流动，铺垫土周围的地基即向侧面隆起。如将土工合成材料铺没在软土地基的表面，由于其承受拉力和将土工合成材料铺没在软土地基的表面，由于其承受拉力和土的摩擦作用而增大侧向限制，阻止侧向挤出，从而减小变土的摩擦作用而增大侧向限制，阻止侧向挤出，从而减小变形和增大地基的稳定性

57、。在沼泽地，泥炭土和软粘土上建造形和增大地基的稳定性。在沼泽地，泥炭土和软粘土上建造临时道路是土工合成材料最重要的用途之一。临时道路是土工合成材料最重要的用途之一。 有纺土工织物有纺土工织物防止路面开裂防止路面开裂 (三三)用于加筋土挡墙用于加筋土挡墙 在挡土结构的土体中，每隔一定距离铺设加固作用的土在挡土结构的土体中，每隔一定距离铺设加固作用的土工合成材料时可作为拉筋起到加筋作用。作为短期或临时性工合成材料时可作为拉筋起到加筋作用。作为短期或临时性的挡墙，可只用土工合成材料包裹着土、砂来填筑，但这种的挡墙，可只用土工合成材料包裹着土、砂来填筑，但这种包裹式墙面的形状常常是畸形的，外观难看。为

58、此，有时采包裹式墙面的形状常常是畸形的，外观难看。为此，有时采用砖面的土工合成材料加筋土挡墙，可取得令人满意的外观。用砖面的土工合成材料加筋土挡墙，可取得令人满意的外观。对于长期使用的挡墙，往往采用混凝土面板。对于长期使用的挡墙，往往采用混凝土面板。土工合成材料作为拉筋时一般要求有一定的刚度，新发展的土工合成材料作为拉筋时一般要求有一定的刚度，新发展的土工格栅能很好地与土相结合。与金属筋材相比，土工合成土工格栅能很好地与土相结合。与金属筋材相比，土工合成材料不会因腐蚀而失效，所以它能在桥台、挡墙，海岸和码材料不会因腐蚀而失效，所以它能在桥台、挡墙，海岸和码头等支挡结构的应用中获得成功。头等支挡

59、结构的应用中获得成功。第九节第九节 复合地基理论复合地基理论 复合地基是指由两种不同刚度复合地基是指由两种不同刚度(或模量或模量)的材料的材料(不同刚度不同刚度的加固桩柱体与桩间土的加固桩柱体与桩间土)所组成，两者共同分担上部荷载并协所组成，两者共同分担上部荷载并协调变形的地基。调变形的地基。它是在天然地基中设置一群碎石、砂砾等散它是在天然地基中设置一群碎石、砂砾等散粒材料或其他材料组成的桩体、使其与原地基土共同承担荷粒材料或其他材料组成的桩体、使其与原地基土共同承担荷载的地基。根据增强体的性质和布置方向，可将复合地基分载的地基。根据增强体的性质和布置方向，可将复合地基分为：为：一、复合地基承载力的计算一、复合地基承载力的计算 目前采用的理论计算模式还是先分别确定桩柱体及桩间目前采用的理论计算模式还是先分别确定桩柱体及桩间土的承载力，然后按一定的原则叠加得到复合地基承载力；土的承载力，然后按一定的原则叠加得到复合地基承载力；其中可以根据桩的类型不同又可分为应力比法和面积比法，其中可以根据桩的类型不同又可分为应力比法和面积比法，现分别介绍如下。现分