基础工程第5章

1、 5 地基处理地基处理Ground Treatment5.1.1 5.1.1 地基处理的目的地基处理的目的 地基地基指承受建（构）筑物荷载的地层。建指承受建（构）筑物荷载的地层。建（构）筑物的地基所面临的问题有以下（构）筑物的地基所面临的问题有以下 四方面四方面： （1）承载力及稳定性问题；）承载力及稳定性问题； （2）沉降、水平位移及不均匀沉降问题；）沉降、水平位移及不均匀沉降问题； （3）渗透问题；）渗透问题； （4）液化问题。）液化问题。5 5.1.1 概概 述述地基处理的目的地基处理的目的： 当天然地基不能满足建筑物对地基的要求时，需要对当天然地基不能满足建筑物对地基的要求时，需要对天

2、然地基进行加固改良，形成人工地基，以满足建筑对地天然地基进行加固改良，形成人工地基，以满足建筑对地基的要求，保证其安全与正常使用。这种地基加过改良称基的要求，保证其安全与正常使用。这种地基加过改良称为为地基处理地基处理。 地基处理的地基处理的目的目的：是利：是利用换填、夯实、挤密、排水、用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，用以改良地胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，用以改良地基土的工程特性。主要表现在以下几个方面：基土的工程特性。主要表现在以下几个方面：1. 1. 提高地基的抗剪强度，增加其稳定性提高地基的抗剪强度，增加其稳定性; ;2. 2. 降低地基土的

3、压缩性，减少地基的沉降变形；降低地基土的压缩性，减少地基的沉降变形；3. 3. 改善地基土的渗透特性，减少地基渗漏或加强其渗透稳定改善地基土的渗透特性，减少地基渗漏或加强其渗透稳定; ;4. 4. 改善地基土的动力特性，提高地基的抗振性能改善地基土的动力特性，提高地基的抗振性能; ; 5. 5. 改善特殊土地基的不良特性，满足工程设计要求改善特殊土地基的不良特性，满足工程设计要求. . 天然地基是否需要进行地基处理取决于天然地基是否需要进行地基处理取决于地基土地基土的性质的性质和和建（构）筑物对地基的要求建（构）筑物对地基的要求两个方面。两个方面。 地基处理的对象是地基处理的对象是软弱地基和特

4、殊土地基软弱地基和特殊土地基。在。在土木工程建设中经常遇到的软弱土和不良土主土木工程建设中经常遇到的软弱土和不良土主要包括：软黏土、人工填土、部分砂土和粉土、要包括：软黏土、人工填土、部分砂土和粉土、湿陷性土、有机质土和泥炭土、膨胀土、多年湿陷性土、有机质土和泥炭土、膨胀土、多年冻土、岩溶、土洞和山区地基等。冻土、岩溶、土洞和山区地基等。5.1.2 地基处理的对象地基处理的对象5.1.3 5.1.3 地基处理方法分类及应用范围地基处理方法分类及应用范围 地基处理的分类方法多种多样，按地基处理的分类方法多种多样，按时间可分为临时处理时间可分为临时处理和永久处理和永久处理；按；按处理深度分为浅层处

5、理和深层处理处理深度分为浅层处理和深层处理；按处理按处理土性对象分为砂性土处理和粘性土处理，饱和土处理和非饱土性对象分为砂性土处理和粘性土处理，饱和土处理和非饱和土处理和土处理；也可按地基处理的加固机理进行分类也可按地基处理的加固机理进行分类。因为现有。因为现有的地基处理方法很多，新的地基处理方法还在不断发展，要的地基处理方法很多，新的地基处理方法还在不断发展，要对各种地基处理方法进行精确分类是困难的。对各种地基处理方法进行精确分类是困难的。常见的分类方常见的分类方法主要是按照地基处理的加固机理进行分类：法主要是按照地基处理的加固机理进行分类： 按加固机理分类按加固机理分类置换置换排水固结法排

6、水固结法灌入固化物灌入固化物振密、挤密振密、挤密 加筋加筋 冷热处理冷热处理 托换托换 纠偏和迁移纠偏和迁移 （1） 置换置换是指用物理力学性质较好的岩是指用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中部分或全部软弱土体，土材料置换天然地基中部分或全部软弱土体，以形成双层地基或复合地基，达到提高地基以形成双层地基或复合地基，达到提高地基承载力，减少沉降的目的。承载力，减少沉降的目的。包括包括换土垫层法、换土垫层法、挤淤置换法、褥垫法、砂石桩置换法和强夯挤淤置换法、褥垫法、砂石桩置换法和强夯置换法等。置换法等。 （2） 排水固结法排水固结法是指土体在一定的荷载作用下是指土体在一定的荷载作用下排水固结

7、，孔隙比减小，抗剪强度提高，以达到提排水固结，孔隙比减小，抗剪强度提高，以达到提高地基承载力，减少施工后沉降的目的。高地基承载力，减少施工后沉降的目的。按预压加按预压加载方法分为载方法分为：堆载预压法、超载预压法、真空预压：堆载预压法、超载预压法、真空预压法、真空预压与堆载预压联合作用法、电渗法和降法、真空预压与堆载预压联合作用法、电渗法和降低地下水位法。低地下水位法。按在地基中设置竖向排水系统分按在地基中设置竖向排水系统分: 普通砂井法、袋装砂井法和塑料排水带法。普通砂井法、袋装砂井法和塑料排水带法。 （3） 灌入固化物灌入固化物是指向土体中灌入或拌入水泥、是指向土体中灌入或拌入水泥、石灰或

8、其他化学固化浆材，在地基中形成增强体，石灰或其他化学固化浆材，在地基中形成增强体，以达到地基处理的目的。以达到地基处理的目的。包括包括深层搅拌法、高压喷深层搅拌法、高压喷射注浆法、渗入性灌浆法、劈裂灌浆法和挤密灌浆射注浆法、渗入性灌浆法、劈裂灌浆法和挤密灌浆法。法。 （4）振密、挤密振密、挤密是指采用振动或挤密的方法使是指采用振动或挤密的方法使地基土体密实以达到提高承载力和减少沉降的目的。地基土体密实以达到提高承载力和减少沉降的目的。包括包括：表层原位压实法、强夯法、振冲砂石桩法、：表层原位压实法、强夯法、振冲砂石桩法、挤密砂石桩法、爆破挤密法、灰土和土桩法、夯实挤密砂石桩法、爆破挤密法、灰土

9、和土桩法、夯实水泥土桩法、桩锤冲扩桩法和孔内夯扩法。水泥土桩法、桩锤冲扩桩法和孔内夯扩法。 （5） 加筋加筋是在地基中设置强度高，模量大的筋是在地基中设置强度高，模量大的筋材，如：土工格栅、土工织物等，以提高地基承载材，如：土工格栅、土工织物等，以提高地基承载力，减少沉降的目的。包括：加筋土垫层法、加筋力，减少沉降的目的。包括：加筋土垫层法、加筋土挡墙法和土钉墙法。土挡墙法和土钉墙法。 （6） 冷热处理冷热处理是通过冻结地基土体或焙烧地基是通过冻结地基土体或焙烧地基土体以改变土体物理力学性质达到地基处理的目的。土体以改变土体物理力学性质达到地基处理的目的。包括包括：冻结法和烧结法。：冻结法和烧

10、结法。 （7） 托换托换是对已有建筑物地基和基础进行处理是对已有建筑物地基和基础进行处理和加固。和加固。包括包括基础加固技术、桩式托换技术、地基基础加固技术、桩式托换技术、地基加固技术和综合加固技术。加固技术和综合加固技术。 （8） 纠倾纠倾是指对由于沉降不均匀造成倾斜的建是指对由于沉降不均匀造成倾斜的建筑物进行矫正。筑物进行矫正。包括包括：加载纠倾法、掏土纠倾法、：加载纠倾法、掏土纠倾法、顶升纠倾技术和综合纠倾技术。顶升纠倾技术和综合纠倾技术。迁移迁移是指将整幢建是指将整幢建筑物与原地基基础分离，通过顶推或牵拉，移到新筑物与原地基基础分离，通过顶推或牵拉，移到新的位置。的位置。 5.1.4

11、5.1.4 地基处理方法选用原则地基处理方法选用原则地基处理方法的选用原则地基处理方法的选用原则：力求做到技术先进，经济合理、安全适用、质量可靠。力求做到技术先进，经济合理、安全适用、质量可靠。 地基处理设计施工程序：地基处理设计施工程序： 首先首先根据建（构）筑物对地基的要求和天然地基条件根据建（构）筑物对地基的要求和天然地基条件确定地基是否需要加固。在确定是否需要进行地基处理时，确定地基是否需要加固。在确定是否需要进行地基处理时，应将上部结构、基础和地基统一考虑，若天然地基满足要应将上部结构、基础和地基统一考虑，若天然地基满足要求，宜尽量采用天然地基。若天然地基不能满足建（构）求，宜尽量采

12、用天然地基。若天然地基不能满足建（构）筑物对地基的要求，筑物对地基的要求，首先要确定进行地基处理的天然地层首先要确定进行地基处理的天然地层的范围以及地基处理的要求。的范围以及地基处理的要求。 在考虑地基处理方案时，应重视上部结构、基础、地基的在考虑地基处理方案时，应重视上部结构、基础、地基的共同作用，不能只顾考虑加固地基，还应同时考虑上部结构的共同作用，不能只顾考虑加固地基，还应同时考虑上部结构的体形和刚度等因素。体形和刚度等因素。在确定地基处理方案时在确定地基处理方案时，既要有单一的地，既要有单一的地基处理方案，又要有加强上部结构刚度和地基处理相结合的方基处理方案，又要有加强上部结构刚度和地

13、基处理相结合的方案，应根据天然地基的工程地质和水文地质条件、地基处理方案，应根据天然地基的工程地质和水文地质条件、地基处理方法的原理、过去应用的经验和机具设备、材料条件进行地基处法的原理、过去应用的经验和机具设备、材料条件进行地基处理方案的可行性研究，提出多种技术上可行的方案，并对提出理方案的可行性研究，提出多种技术上可行的方案，并对提出的多种方案进行技术、经济、进度、环保等方面的比较分析，的多种方案进行技术、经济、进度、环保等方面的比较分析，确定采用一种或几种地基处理方法。确定采用一种或几种地基处理方法。 最后，根据需要对已选定的地基处理方法进行小型现场试最后，根据需要对已选定的地基处理方法

14、进行小型现场试验或进行补充调查，验或进行补充调查，根据试验结果进行地基处理施工设计，然根据试验结果进行地基处理施工设计，然后进行地基处理施工。施工过程中如果发现设计有不完善的地后进行地基处理施工。施工过程中如果发现设计有不完善的地方，可根据需要对设计进行修改、补充。方，可根据需要对设计进行修改、补充。5.3 5.3 强夯法强夯法 强夯法是法国人强夯法是法国人L L.梅纳（梅纳（Menard，1969）首创的一种地基加固方法，即用）首创的一种地基加固方法，即用100400kN的重锤从的重锤从840m的高处落下，的高处落下，反复多次夯击地面，对地基进行强力夯实。反复多次夯击地面，对地基进行强力夯实

15、。 强夯法强夯法适用于适用于处理碎石土、砂土、低饱处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。和杂填土等地基。 夯夯 锤锤 起起 吊吊 夯夯 锤锤 起起 吊吊15吨夯锤吨夯锤25吨夯锤吨夯锤40吨夯锤吨夯锤 夯夯 锤锤 下落下落 对于饱和黏性土地基，近年来发展了对于饱和黏性土地基，近年来发展了强夯置换法强夯置换法，这是利用夯击能将碎石、矿，这是利用夯击能将碎石、矿渣等材料强力挤入地基，在地基中形成碎渣等材料强力挤入地基，在地基中形成碎石墩，并与墩间土形成石墩，并与墩间土形成碎石墩复合地基碎石墩复合地基，提高地基承载力和减小沉

16、降。提高地基承载力和减小沉降。 强夯置换法强夯置换法适用于适用于高饱和度的粉土与高饱和度的粉土与软塑流塑的黏性土等地基上对变形要求软塑流塑的黏性土等地基上对变形要求不严的工程。不严的工程。 强夯置换法在设计前必须通过现场试强夯置换法在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。验确定其适用性和处理效果。5.3.2 设设 计计5.3.2 设设 计计例题1 采用强夯法加固湿陷性黄土地基，要求有效加固深度为8.3m，根据建筑地基处理技术规范应选择多大的单击夯击能才能满足要求？ 2 强夯夯锤和落距的选用强夯夯锤和落距的选用 锤重一般为锤重一般为100400kN，落距为，落距为825m。对相同的夯。对

17、相同的夯击能量，常选用击能量，常选用大落距方案大落距方案，这样能获得较大的接地速度，这样能获得较大的接地速度，将能量的将能量的 大部分有效地传到地下深处，增加深层夯实大部分有效地传到地下深处，增加深层夯实 效果，效果，减小消耗在地表土层塑性变形的能量。减小消耗在地表土层塑性变形的能量。3 夯点的夯点的夯击次数夯击次数 夯点的夯点的夯击次数夯击次数，可按现场试夯得到的夯击次数和夯，可按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，并应同时满足下列条件：沉量关系曲线确定，并应同时满足下列条件： （1）最后两击的平均夯沉量不宜大于下列数值：当单）最后两击的平均夯沉量不宜大于下列数值：当单击夯击能小于击

18、夯击能小于4000kN m时为时为50mm； 当单击夯击能为当单击夯击能为40006000kN m时为时为100mm； 当单击夯击能为当单击夯击能为60008000kN m时为时为150mm 当单击夯击能大当单击夯击能大8000kNm时为时为200mm。 （2）夯坑周围地面不应发生过大的隆起；）夯坑周围地面不应发生过大的隆起； （3）不因夯坑过深而发生提锤困难。）不因夯坑过深而发生提锤困难。 4 夯击遍数夯击遍数 夯击遍数应根据地基土的性质确定，可采夯击遍数应根据地基土的性质确定，可采用点夯用点夯24遍，对于渗透性较差的细颗粒土，遍，对于渗透性较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。最后再以

19、低能量必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量满夯两遍，满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯满夯两遍，满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接。击，锤印搭接。5 间歇时间间歇时间 两遍夯击之间的间隔时间取决于土中两遍夯击之间的间隔时间取决于土中超静孔隙水压超静孔隙水压力的消散时间力的消散时间。当缺少实测资料时，可根据地基土的。当缺少实测资料时，可根据地基土的渗透性确定，对于渗透性较差的黏性土地基，间隔时渗透性确定，对于渗透性较差的黏性土地基，间隔时间不应少间不应少于于23周周；对于渗透性好的地基可连续夯击。；对于渗透性好的地基可连续夯击。6 夯击点布置夯击点布置 夯击点一般采用等边三角形、等腰三角

20、形或正方形夯击点一般采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯击点间距可取夯锤直径的布置。第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.53.5倍，倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。以后各遍夯击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适当减小。点间距可适当减小。 7 处理范围处理范围 强夯处理范围应大于建（构）筑物基础范围，每边强夯处理范围应大于建（构）筑物基础范围，每边超出基础外缘的宽度宜为基底下设计处理深度的超出基础外缘的宽度宜为基底下设计处理深度的1/2至至2/3，且不，且不宜小宜小于于3m；对可液化地基，基础边缘的处对可液化地基，基础边缘的处理宽度不应小于理宽度不应小于5m

21、；对湿陷性黄土地基应符合相关规；对湿陷性黄土地基应符合相关规范。范。 8 承载力确定承载力确定 强夯地基承载力特征值应通过强夯地基承载力特征值应通过现场载荷试验现场载荷试验确定确定,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GB50007的的有关规定确定。有关规定确定。5.3.4 施工施工 强夯施工可按下列步骤进行：强夯施工可按下列步骤进行： （1）清理并平整施工场地；）清理并平整施工场地； （2）标出第一遍夯点位置，并测量场地高程；）标出第一遍夯点位置，并测量场地高程； （3）起

22、重机就位，夯锤置于夯点位置；）起重机就位，夯锤置于夯点位置； （4）测量夯前锤顶高程；）测量夯前锤顶高程； （5）将夯锤起吊到预定高度，开启脱钩装置，待）将夯锤起吊到预定高度，开启脱钩装置，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜，应即使将坑底整平。发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜，应即使将坑底整平。 （6）重复步骤）重复步骤5，按设计规定的夯击次数，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击；及控制标准，完成一个夯点的夯击； （7）换夯点，重复步骤）换夯点，重复步骤3至至6，完成第一，完成第一遍全部夯点的夯

23、击；遍全部夯点的夯击； （8）用推土机将夯坑填平，并测量场地高）用推土机将夯坑填平，并测量场地高程；程； （9）在规定的间隔时间后，按上述步骤逐）在规定的间隔时间后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。5.3.5 质量检验质量检验 （1）强夯置换施工中可采用）强夯置换施工中可采用超重型超重型或或重型圆锥动力触探重型圆锥动力触探检查置换墩着底情况。检查置换墩着底情况。 （2）强夯处理后的地基竣工验收承载）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

24、方力检验，应在施工结束后间隔一定时间方能进行，对于碎石土和砂土地基，其间隔能进行，对于碎石土和砂土地基，其间隔时间可取时间可取714d；粉土和黏性土地基可取；粉土和黏性土地基可取1428d。强夯置换地基间隔时间可取。强夯置换地基间隔时间可取28d。 （3）强夯处理后的地基竣工验收时，）强夯处理后的地基竣工验收时，承载力检验应采用承载力检验应采用原位测试原位测试和和室内土工室内土工试试验验。强夯置换后的地基竣工验收时，承载。强夯置换后的地基竣工验收时，承载力检验除应采用力检验除应采用单墩载荷试验单墩载荷试验检验外，尚检验外，尚应采用应采用动力触探动力触探等有效手段查明置换墩着等有效手段查明置换墩

25、着底情况及承载力与密度随深度的变化，对底情况及承载力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷允许采用单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验。试验代替单墩载荷试验。 （4）对简单场地上的一般建筑物，每个）对简单场地上的一般建筑物，每个建筑地基的载荷建筑地基的载荷试验检验点试验检验点不应少于不应少于3点；点；对复杂场地或重要建筑地基应增加检验对复杂场地或重要建筑地基应增加检验点数。强夯置换地基载荷试验检验和置点数。强夯置换地基载荷试验检验和置换墩着底情况检验数量均不应少于墩点换墩着底情况检验数量均不应少于墩点数的数的1，且不应少于，且不应少于3点。点。5.4.15.4.

26、1 加固机理及适用范围加固机理及适用范围 1 1 定义定义 当软弱土地基的当软弱土地基的承载力承载力和和变形变形满足不了设计要满足不了设计要求，而软弱土层的厚度又不是很大时，将基础底求，而软弱土层的厚度又不是很大时，将基础底面下处理范围内的软弱土层面下处理范围内的软弱土层部分部分或或全部挖除全部挖除，然，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、炉渣、粉煤灰）或其他性能稳定、无侵蚀性的材炉渣、粉煤灰）或其他性能稳定、无侵蚀性的材料，并压实至要求的密实度为止，这种地基处理料，并压实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为方法称为垫层法垫层法。它多用于公

27、路构筑物的地基处。它多用于公路构筑物的地基处理。在建筑工程中也有一定范围的应用。理。在建筑工程中也有一定范围的应用。 5.4 换换土土垫层法垫层法 2 2 垫层的分类垫层的分类（1 1）按组成材料分）按组成材料分 a.a.砂垫层砂垫层 b.b.碎石垫层碎石垫层 c.c.灰土垫层灰土垫层 d.d.加筋土垫层加筋土垫层 （2 2）按垫层在地基中的主要作用分）按垫层在地基中的主要作用分 a.a.换土垫层换土垫层 b.b.排水垫层排水垫层 c.c.加筋土垫层加筋土垫层3 3 垫层的作用垫层的作用（1 1）换土垫层）换土垫层定义定义：挖去地基表层软土，换填强度较大的砂、碎石：挖去地基表层软土，换填强度较

28、大的砂、碎石和素土等构成的垫层。和素土等构成的垫层。作用作用：通过换填后的垫层，有效提高基底持力层的抗：通过换填后的垫层，有效提高基底持力层的抗剪强度，降低其压缩性，防止局部剪切破坏和挤出剪强度，降低其压缩性，防止局部剪切破坏和挤出变形；通过垫层，可以扩散基底压力，降低下卧软变形；通过垫层，可以扩散基底压力，降低下卧软土层的附加应力；垫层（砂、石）可作为基底下水土层的附加应力；垫层（砂、石）可作为基底下水平排水层，增设排水面，加速浅层地基的固结，提平排水层，增设排水面，加速浅层地基的固结，提高下卧土层的强度。高下卧土层的强度。3 3 垫层的作用垫层的作用（2 2）排水垫层）排水垫层定义定义：指

29、软土地基上堤坝或大面积堆载基底等所铺设：指软土地基上堤坝或大面积堆载基底等所铺设的水平排水层，一般采用透水性良好的中粗砂或碎的水平排水层，一般采用透水性良好的中粗砂或碎石填筑。石填筑。作用作用：主要作为水平排水层和下卧软土层的排水通道，：主要作为水平排水层和下卧软土层的排水通道，加速地基的排水固结，提高浅层地基的抗剪强度，加速地基的排水固结，提高浅层地基的抗剪强度，配合砂井，加固深部软土层。垫层的强度和变形模配合砂井，加固深部软土层。垫层的强度和变形模量都比下卧软土层的大，两者相互作用约束软土的量都比下卧软土层的大，两者相互作用约束软土的侧向变形，提高地基的稳定性，并改善其变形性质。侧向变形，

30、提高地基的稳定性，并改善其变形性质。3 3 垫层的作用垫层的作用（3 3）加筋土垫层）加筋土垫层定义定义：指由砂、石和素土垫层中增设各种类型加筋材：指由砂、石和素土垫层中增设各种类型加筋材料组成的复合垫层。料组成的复合垫层。作用作用：可以作为持力层土层承载力较大的基础荷载和：可以作为持力层土层承载力较大的基础荷载和扩散应力外，还可以有效约束基底应力，改善地基扩散应力外，还可以有效约束基底应力，改善地基软土中的应力场和应变场，均化应变，调整不均匀软土中的应力场和应变场，均化应变，调整不均匀沉降，提高地基的承载力。沉降，提高地基的承载力。 适用范围适用范围 建筑地基处理技术规范建筑地基处理技术规范

31、中规定：垫层法中规定：垫层法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层软弱地基及不杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层软弱地基及不均匀地基的处理。均匀地基的处理。5.4.25.4.2 换土垫层设计换土垫层设计 换土垫层法设计的一般要求：换土垫层法设计的一般要求： 既要有既要有足够的厚度足够的厚度以置换可能受到剪切破坏的软弱土层，又要以置换可能受到剪切破坏的软弱土层，又要满足建筑物地基强度和变形的要求，另外，还要有满足建筑物地基强度和变形的要求，另外，还要有足够的宽度足够的宽度以防以防止垫层向两侧挤出增加沉降，同时还应尽量做到经济合理

32、。止垫层向两侧挤出增加沉降，同时还应尽量做到经济合理。 垫层设计的主要内容：垫层设计的主要内容： 确定垫层的合理厚度和宽度。确定垫层的合理厚度和宽度。应根据建（构）筑物体形、结构应根据建（构）筑物体形、结构特点、荷载性质、岩土工程条件、施工机械设备及填料性质和来源特点、荷载性质、岩土工程条件、施工机械设备及填料性质和来源等综合考虑。等综合考虑。 垫层厚度的确定垫层厚度的确定 azczzfzd回填土砂垫层bkpczpzpb条形基础条形基础： tan2)(ckzbppbz矩形基础矩形基础： )tan2)(tan2()(ckzlzbppblcz换填垫层的厚度不宜小于换填垫层的厚度不宜小于0.5m0.

33、5m，也不宜大于，也不宜大于3m3m。 垫层宽度的确定垫层宽度的确定 垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散和防止垫垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散和防止垫层向两侧挤出的要求。层向两侧挤出的要求。可按下式进行计算或根据当地经可按下式进行计算或根据当地经验确定。验确定。tan2 zbb 垫层顶面宽度垫层顶面宽度可从垫层底面两侧向上，按基坑开挖可从垫层底面两侧向上，按基坑开挖期间保持边坡稳定的当地经验放坡确定，垫层顶面每边期间保持边坡稳定的当地经验放坡确定，垫层顶面每边超出基础底边不宜小于超出基础底边不宜小于300mm300mm。 压力扩散角压力扩散角 的确定见表的确定见表5-25-2。表表5-

34、4 压力扩散角压力扩散角 换填换填 材料材料z / b中砂、粗砂、中砂、粗砂、砾砂、圆砾、砾砂、圆砾、角砾、石屑、角砾、石屑、卵石、碎石、卵石、碎石、矿渣矿渣粉质黏土、粉质黏土、粉煤灰粉煤灰 灰土灰土 0.25 20 6 28 0.50 30 23 28例题例题5-1 某四层砖混结构的住宅建筑，承重墙下为条形基某四层砖混结构的住宅建筑，承重墙下为条形基础，宽础，宽 ，埋深，埋深 ，上部建筑物作用于基础上，上部建筑物作用于基础上的荷载为的荷载为 ，基础的平均重度为，基础的平均重度为 。地基土表层为粉质粘土，厚度为地基土表层为粉质粘土，厚度为 ，重度，重度为为 ；第二层为淤泥，厚；第二层为淤泥，厚

35、 ，重度，重度为为 ，地基承载力特征值，地基承载力特征值 ；第三；第三层为密实的砂砾石。地下水距地表为层为密实的砂砾石。地下水距地表为 。因为地基。因为地基土较软弱，不能承受建筑物的荷载，试设计砂垫层。土较软弱，不能承受建筑物的荷载，试设计砂垫层。m2 . 1m1mkN120320mkNm135 .17mkN38 .17mkNkPafak50m1m15例题例题5-15-1解解：（1 1）先假设砂垫层的厚度为）先假设砂垫层的厚度为 ，并要求分层碾压夯并要求分层碾压夯实，干密度达到大于实，干密度达到大于 。 （2）砂垫层厚度的验算：根据题意，基础底面平均压）砂垫层厚度的验算：根据题意，基础底面平均

36、压力为：力为： 砂垫层底面的附加应力由下式计算：砂垫层底面的附加应力由下式计算：m1kPabGFpkkk1202 . 12012 . 1120kPakPaczz3 .251108 .1715 .172 .5230tan122 . 115 .171202 . 135 . 1mt 根据下卧层淤泥地基承载力特征值根据下卧层淤泥地基承载力特征值 ，再，再经深度修正后得地基承载力特征值：经深度修正后得地基承载力特征值： 这说明所设计的垫层厚度不够，再假设垫层厚度为这说明所设计的垫层厚度不够，再假设垫层厚度为 同理可得：同理可得：kPafkPakPafazczzaz692 .712 .294269)5 .

37、 02(121) 18 .17(15 .1750m5 . 1kPafkPaazczz4 .732 .712 .2942kPafak50 （3 3）确定砂垫层的底宽）确定砂垫层的底宽 为：为： （4 4）绘制砂垫层剖面图）绘制砂垫层剖面图bmzbb93. 230tan5 . 122 . 1tan2 垫层法设计小结垫层法设计小结1 确定垫层厚度确定垫层厚度z z时，可分两种情况：时，可分两种情况：(a)(a)当软弱土层厚度较小时，当软弱土层厚度较小时，应全部换填，厚度应取基础底面至软弱土层底面的厚度；（应全部换填，厚度应取基础底面至软弱土层底面的厚度；（b b）当软弱土层较厚时，应根据式当软弱土层

38、较厚时，应根据式5-15-1的原则确定的原则确定z z。一般情况下。一般情况下z z在在（0.5,30.5,3）之间。）之间。2 2 计算垫层底面处的附加应力时，采用应力扩散法计算，对条形基计算垫层底面处的附加应力时，采用应力扩散法计算，对条形基础只考虑宽度方向的应力扩散，扩散后的应力分布宽度础只考虑宽度方向的应力扩散，扩散后的应力分布宽度为为 ，对于矩形基础，在长度及宽度方向的应力扩，对于矩形基础，在长度及宽度方向的应力扩散均应考虑，扩散后的面积为：散均应考虑，扩散后的面积为：3 3 附加应力在垫层中的扩散角与垫层材料的性质及垫层的厚度附加应力在垫层中的扩散角与垫层材料的性质及垫层的厚度z

39、z及及基础短边宽度基础短边宽度b b的比值有关的比值有关（a a）当厚度）当厚度z z和宽度和宽度b b的比值小于的比值小于0.250.25时，除灰土的应力扩散角为时，除灰土的应力扩散角为 外，其余材料均取外，其余材料均取 ；（；（b b）当厚）当厚度度z z和宽度和宽度b b的比值大于的比值大于0.50.5时，扩散角按厚度时，扩散角按厚度z z和宽度和宽度b b的比值等的比值等于于0.250.25取值；（取值；（3 3）当厚度）当厚度z z和宽度和宽度b b的比值在（的比值在（0.25,0.50.25,0.5）之间）之间时，扩散角可按线性内插取值。时，扩散角可按线性内插取值。)tan2(zb

40、)tan2)(tan2(zlzb2800 垫层法设计小结垫层法设计小结4 垫层的底面宽度垫层的底面宽度 应满足应满足基础底面应力扩散基础底面应力扩散的要求的要求 条形基础：条形基础： 矩形基础：矩形基础：5 5 当垫层底面标高超出原地面或垫层材料的重度高于天当垫层底面标高超出原地面或垫层材料的重度高于天然土层重度时，应考虑附加荷载的影响。然土层重度时，应考虑附加荷载的影响。6 6 对于软弱下卧层承载力的修正：对于软弱下卧层承载力的修正： tan2zbbbtan2zbbtan2zllz)-( 土垫zzzz10db)5 . 0()3(zdbffddbbazkaz例题例题5-2 某均质粉土场地，土层

41、重度为某均质粉土场地，土层重度为 ，地下水，地下水位位 ， ，场地中有一建筑物采用条形基础，场地中有一建筑物采用条形基础， 底面宽度为底面宽度为 ，埋深为，埋深为 ，荷载为，荷载为 ，采，采用矿渣垫层处理地基，垫层厚度为用矿渣垫层处理地基，垫层厚度为 ，垫层材料重度，垫层材料重度为为 。验算下卧层强度是否满足要求？垫层底面。验算下卧层强度是否满足要求？垫层底面宽度为多少？宽度为多少？ m0 . 5m2mkN400kPafak110m2318mkNm5.1320mkN解：解：（1）垫层底面处自重应力）垫层底面处自重应力 （2 2）基底平均附加应力）基底平均附加应力 基底平均压力基底平均压力 基础底面处土的自重应力基础底面处土的自重应力 基底平均附加应力基底平均附加应力kPaAGFpkkk23025 . 12012400czkPahiicz63)25 . 1 (180pkpcp0pkPahpiic275 . 118kPapppck203272300解：解：（3）垫层底面处附加应力值）垫层底面处附加应力值 由基底附加应力引起的垫层底面处附加应力由基底附加应力引起的垫层底面处附加应力 查表查表5-2 5-2 由于换填垫层材料的重度大于地基土的天然由于换填垫层材料的重度大于地基土的天然重度而引起的垫层底面处的附加应力重度而引起的垫层底面处的附加应力zkPa