第六章地基处理

1、第一节 概 述6-1 概述 第六章 地基处理砂垫层砂垫层cdmaxdmaxddc6-3 排水固结预压法 第六章 地基处理图图6-6 6-6 砂井堆载预压砂井堆载预压 用砂井法处理软土地基如地基土变形较大或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出现施工质量稍差常会出现砂井被挤压截断砂井被挤压截断，不能保，不能保持砂井在软土中排水通道的畅通，影响加固效果。持砂井在软土中排水通道的畅通，影响加固效果。近年来普通在砂井的基础上，出现了以近年来普通在砂井的基础上，出现了以袋装砂井袋装砂井和塑料排水板代替普通砂井的方法和塑料排水板代替普通砂井的方法，避免了砂井，避免了砂井不连续缺点，而且施

2、工简便、加快了地基的固结，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。节约用砂，在工程中得到日益广泛的应用。 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出，经砂垫层排除，从而使地基加速固料板的通道逸出，经砂垫层排除，从而使地基加速固结。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，塑料板由工厂生产，材料质地均匀可靠，排水

3、效果稳定；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。速度快，工程费用便宜。塑料排水板塑料排水板真空预压法和降水位预压法 真空预压法真空预压法实质上是以实质上是以大气压作为预压荷重大气压作为预压荷重的一种预压固结法。在需要加固的软土地基表面铺的一种预压固结法。在需要加固的软土地基表面铺设砂垫层，然后埋设垂直排水通道设砂垫层，然后埋设垂直排水通道( (普通砂井、袋装普通砂井、袋装砂井或塑料排水板砂井或塑料排水板) )，再用不透气的封闭，再用不透气的封闭薄膜覆盖薄膜覆

4、盖软软土地基，使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通土地基，使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空泵进行抽气真空泵进行抽气，使其形成真空，当真空泵抽气时，先后在地表砂垫使其形成真空，当真空泵抽气时，先后在地表砂垫层及竖向排水通道内逐渐形成负压，使土体内部与层及竖向排水通道内逐渐形成负压，使土体内部与排水通道、垫层之间排水通道、垫层之间形成压力差形成压力差，在此压力差作用，在此压力差作用下，土体中的孔隙水不断排水，从而使土体固结。下，土体中的孔隙水不断排水，从而使土体固结。 降低水位预压法降低水位预压法 是是借井点抽水降低地下水位，以增加土

5、的自重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。应力，达到预压目的。其降低地下水位原理、方法其降低地下水位原理、方法和需要设备基本与井点法基坑排水相同。地下水位和需要设备基本与井点法基坑排水相同。地下水位降低使地基中的软弱土层承受了相当于水位下降高降低使地基中的软弱土层承受了相当于水位下降高度水柱的重量而固结，增加了土中的有效应力。这度水柱的重量而固结，增加了土中的有效应力。这一方法最适用于渗透性较好的砂土或粉土或在软粘一方法最适用于渗透性较好的砂土或粉土或在软粘土层中存在砂土层的情况，使用前应摸清土层分布土层中存在砂土层的情况，使用前应摸清土层分布及地下水位情况等。及地下水位

6、情况等。 第四节 挤(振)密法一、挤密砂桩法3.3.砂桩桩长砂桩桩长5 5砂桩孔内的填料和填砂量砂桩孔内的填料和填砂量 砂桩内填料宜用砾砂、粗砂、中砂、圆粒、角砾、砂桩内填料宜用砾砂、粗砂、中砂、圆粒、角砾、卵石、碎石等，填料中含泥量不应大于卵石、碎石等，填料中含泥量不应大于5%，并不宜，并不宜含有粒径大于含有粒径大于50mm的粒料。的粒料。6 6垫层垫层 砂桩施工完成后，桩顶部分的桩体比较松散，砂桩施工完成后，桩顶部分的桩体比较松散，密实度较小，应采用碾压或夯实的方法将其压密，密实度较小，应采用碾压或夯实的方法将其压密，然后在砂桩顶部宜铺设一层厚度为然后在砂桩顶部宜铺设一层厚度为300500

7、mm的砂的砂石垫层。必要时可在垫层中增设加筋织物，加大地石垫层。必要时可在垫层中增设加筋织物，加大地基抗剪强度。基抗剪强度。7.砂桩施工 可采用可采用振动沉管、锤击沉管或冲击成孔振动沉管、锤击沉管或冲击成孔等成桩法。等成桩法。 当用于消除粉细砂及粉土液化时，宜用当用于消除粉细砂及粉土液化时，宜用振动沉管振动沉管成成桩法。振动式是靠振动机的垂直上下振动作用，把带桩桩法。振动式是靠振动机的垂直上下振动作用，把带桩靴或底盖的钢套管打入土中成孔，填入砂料振动密实成靴或底盖的钢套管打入土中成孔，填入砂料振动密实成桩桩(一面振动一面拔出套管一面振动一面拔出套管)； 锤击式锤击式是将钢套管打入土中，其他工艺

8、与振动式基是将钢套管打入土中，其他工艺与振动式基本相同，但灌砂成桩和扩大是用内管向下冲击而成。本相同，但灌砂成桩和扩大是用内管向下冲击而成。8.质量检验 二、振冲法1.概念概念 利用振冲器利用振冲器在土层中振动和水流喷射在土层中振动和水流喷射的联合的联合作用作用成孔成孔，然后，然后填入碎石料填入碎石料并提拔振冲器逐段振并提拔振冲器逐段振实形成刚度较大的碎石桩的地基处理方法。实形成刚度较大的碎石桩的地基处理方法。 2.适用范围：适用范围： 适用于适用于处理砂土、粉土、粉质黏土、素填土和杂处理砂土、粉土、粉质黏土、素填土和杂填土等地基。填土等地基。 对于处理不排水对于处理不排水抗剪强度不小于抗剪强

9、度不小于20kPa的饱和黏性的饱和黏性土和饱和黄土地基，应在施工前通过现场试验确定其土和饱和黄土地基，应在施工前通过现场试验确定其适用性。适用性。 2.振冲法对砂性土地基的加固原理：振冲法对砂性土地基的加固原理： 振动力除振动力除直接将砂层挤压密实直接将砂层挤压密实外，还向饱和砂外，还向饱和砂土传播加速度，因此在振冲器周围一定范围内砂土土传播加速度，因此在振冲器周围一定范围内砂土产生振动液化，液化后的土颗粒在重力、上覆土压产生振动液化，液化后的土颗粒在重力、上覆土压力及外添填料的挤压下力及外添填料的挤压下重新排列变得密实重新排列变得密实，孔隙比，孔隙比大为减小，从而大为减小，从而提高地基承载力

10、及抗振能力提高地基承载力及抗振能力；另一；另一方面，依靠振冲器的重复水平振动力，在加回填料方面，依靠振冲器的重复水平振动力，在加回填料情况下，情况下，通过填料使砂层挤压加密通过填料使砂层挤压加密。图图6-15 6-15 振冲器构造示意图振冲器构造示意图 图图6-16 6-16 振冲施工过程振冲施工过程3.振冲法主要的施工机具和施工工艺振冲法主要的施工机具和施工工艺 ：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振冲桩方法振冲桩方法1.1.定义：定义： 通过夯锤或机械，夯击或碾压填土、疏松土层，通过夯锤或机械，夯击或碾压

11、填土、疏松土层，使其孔隙体积减少、密实程度提高，这种作用使其孔隙体积减少、密实程度提高，这种作用称为压称为压实。实。2.2.作用作用 压实能降低土的压实能降低土的压缩性、提高其抗剪强度、减弱压缩性、提高其抗剪强度、减弱土的透水性，土的透水性，使经过处理的表层弱土成为能承担较大使经过处理的表层弱土成为能承担较大荷载的地基持力层。荷载的地基持力层。3.3.适用性适用性 适用于适用于杂填土、疏松无粘性土、非饱和粘性土、杂填土、疏松无粘性土、非饱和粘性土、湿陷性黄土等湿陷性黄土等地基的浅层处理。地基的浅层处理。 (一)重锤夯实法 重锤夯实法是运用起重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

12、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，使它然后锤自由落下，这样重复夯击地基，使它表层表层(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、稍适用于砂土、稍湿的黏性土，部分杂填土、湿陷性黄土湿的黏性土，部分杂填土、湿陷性黄土等，是一种浅层的地基等，是一种浅层的地基加固方法。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，锤底直径径0.7m1.5m，锤底面自重静压力约为，锤底面自重静压力约为1525kPa，落距一般采，落距一般采用用2.54.0m。 有效影响深度：

13、有效影响深度：重锤夯实的有效影响深度与锤重、锤底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，直径、落距及地质条件有关。国内某地经验，一般砂质土，当锤重为当锤重为15kN，锤底直径，锤底直径1.15m，落距，落距34m时，夯击时，夯击68遍，遍，夯击有效深度约为夯击有效深度约为1.101.20m，为达到预期加固密实度和深，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。度，应在现场进行试夯，确定需要的落距、夯击遍数等。 重锤的式样常为一截头圆锥体重锤的式样常为一截头圆锥体(图图6-13)，重为，重为1530kN，锤底直径锤底直径

14、0.7m1.5m，锤底面自重静压力约为，锤底面自重静压力约为1530kPa，落，落距一般采用距一般采用2.54.0m。 图图6-13 6-13 夯锤夯锤(二二)强夯法强夯法1.强夯法概念：强夯法概念：用质量达数十吨的重锤自数米高处自由下落，给地用质量达数十吨的重锤自数米高处自由下落，给地基以冲击（图基以冲击（图6-14），从而提高一定深度内地基土），从而提高一定深度内地基土的密度、强度并降低其压缩性的方法。的密度、强度并降低其压缩性的方法。 3.特点：特点：夯击能量大，因此影响深度也大。并具有工艺简单，施夯击能量大，因此影响深度也大。并具有工艺简单，施工速度快、费用低、适用范围广、效果好等优点

15、。工速度快、费用低、适用范围广、效果好等优点。 2.强夯法适用范围：强夯法适用范围：处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。对饱和软黏土地基性黄土、素填土和杂填土等地基。对饱和软黏土地基中夹有多层粉砂可采用在夯坑中回填块石、碎砾石、中夹有多层粉砂可采用在夯坑中回填块石、碎砾石、卵石等粒料进行强夯置换处理，卵石等粒料进行强夯置换处理， 4强夯法加固的机理图图6-14 6-14 强夯法示意图强夯法示意图（1）动力密实）动力密实（2）动力固结）动力固结（3）动力置换）动力置换强夯法强夯法强夯法强夯法强夯法强夯法强夯法强

16、夯法王曲电厂王曲电厂8000KN.M8000KN.M强夯强夯2 2榆次大乘寺榆次大乘寺2000KN.M2000KN.M强夯强夯1.1.概念概念： 在软土地基土中掺入在软土地基土中掺入水泥、石灰水泥、石灰等，采用等，采用喷射、喷射、搅拌搅拌等方法使其与原土体充分等方法使其与原土体充分混合混合，产生，产生固化固化作用；作用；或把一些具有固化作用的化学浆液或把一些具有固化作用的化学浆液( (如水泥浆、水玻璃、如水泥浆、水玻璃、氯化钙溶液等氯化钙溶液等) )灌入地基土体中，以灌入地基土体中，以改善地基土改善地基土的物理的物理力学性质，达到加固目的。力学性质，达到加固目的。2.2.分类：分类： 按按加固

17、材料加固材料的状态可分为的状态可分为粉体类粉体类( (水泥、石灰粉末水泥、石灰粉末等等) )和和浆液类浆液类( (水泥浆及其他化学浆液水泥浆及其他化学浆液) )。按。按施工工艺施工工艺可可分为分为低压低压搅拌法搅拌法( (如粉体喷射搅拌桩、水泥浆搅拌桩如粉体喷射搅拌桩、水泥浆搅拌桩等等) )、高压高压喷射注浆法（如高压旋喷桩等）和喷射注浆法（如高压旋喷桩等）和胶结胶结法法( (如灌浆法、硅化法如灌浆法、硅化法) )三类。三类。3.水泥土搅拌施工 1.1.概念：概念：高压喷射注浆法是采用注浆管和喷嘴，高压喷射注浆法是采用注浆管和喷嘴，借高借高压压将水泥浆等从喷嘴射出，直接将水泥浆等从喷嘴射出，直

18、接破坏地基破坏地基土体，并与之土体，并与之混和混和，硬凝后形成固结体，以加固土体和降低其渗透性，硬凝后形成固结体，以加固土体和降低其渗透性的方法。的方法。 2. 2.适用范围：适用范围：适用于适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑可塑黏性土、砂土、黄土、素填土和碎石土塑可塑黏性土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基等地基 3.3.分类：分类：高压喷射注浆法按喷射方向和形成固体的形状高压喷射注浆法按喷射方向和形成固体的形状可分为可分为旋转喷射旋转喷射、定向喷射定向喷射和和摆动喷射摆动喷射三种类别。三种类别。 按注浆的基本按注浆的基本工艺工艺可分为可分为单管单管法（浆液管）

19、、法（浆液管）、二二重管重管法（浆液管和气管）、法（浆液管和气管）、三重管三重管法（浆液管、气管和法（浆液管、气管和水管）和水管）和多重管多重管法（水管、气管、浆液管和抽泥浆管）法（水管、气管、浆液管和抽泥浆管）等。加固等。加固形状形状可分为可分为柱状柱状、壁状壁状、条状条状和和块状块状。 对天然地基土的对天然地基土的加固硬化加固硬化机理和形成复合地机理和形成复合地基以加固地基土、提高地基土强度、减少沉降量。基以加固地基土、提高地基土强度、减少沉降量。 (一)灌浆法 概念：概念：亦称注浆法，利用压力或电化学原理亦称注浆法，利用压力或电化学原理通过注浆管通过注浆管将加固浆液注入地层将加固浆液注入

20、地层中，以浆液掺入土中，以浆液掺入土粒间或岩石裂隙中的水分和气体，经一定时间后，粒间或岩石裂隙中的水分和气体，经一定时间后，浆液浆液将松散的土体或缝隙岩体胶结成整体将松散的土体或缝隙岩体胶结成整体，形成强，形成强度大、防水防渗性能好的人工地基。度大、防水防渗性能好的人工地基。 按照施工工艺和灌浆工作原理的不同，灌浆方按照施工工艺和灌浆工作原理的不同，灌浆方法可分为下列几种：法可分为下列几种：(1)渗透灌浆渗透灌浆(2)劈裂灌浆劈裂灌浆(3)压密灌浆压密灌浆(4) 电化学灌浆（或电渗法）电化学灌浆（或电渗法） 按浆液所处状态可分为按浆液所处状态可分为真溶液、悬浮液和乳化液真溶液、悬浮液和乳化液；

21、 按按工艺性质工艺性质可分为可分为单浆液和双浆液单浆液和双浆液； 按浆液按浆液主剂主剂分为分为无机无机系列和系列和有机有机系列；系列； 按浆液按浆液颗粒颗粒可分可分粒状粒状浆液（纯水泥浆、水泥黏土浆浆液（纯水泥浆、水泥黏土浆和水泥砂浆等或统称为水泥基浆液）和和水泥砂浆等或统称为水泥基浆液）和化学化学浆液（环氧浆液（环氧树脂类、甲基丙烯酸酯类和聚氨酯等）两大类。树脂类、甲基丙烯酸酯类和聚氨酯等）两大类。2 2浆液材料浆液材料1 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。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，它较适用于渗透系单液法使用单一的水玻璃溶液，它较适用于渗透系数位数位0.10.10.2m/d0.2m/d的湿陷性黄土等地基的加固。此时，的湿陷性黄土等地基的加固。此时，水玻璃较易渗