土力学课件地基处理

土力学地基基础

地基处理1第9章重点内容1.软土的物理力学性质及其工程特性2.各种地基处理方法的基本原理2第9章软弱土地基处理第1节概述第2节夯实法及碾压法第3节换土垫层法第4节排水固结预压法第5节挤密法和振冲法第6节强夯法第7节深层搅拌法第8节高压喷射注浆法3第1节概述

软弱土系指淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土。由软弱土组成的地基称为软弱土地基。淤泥、淤泥质土在工程上统称为软土，其具有特殊的物理力学性质，从而导致了其特有的工程性质。4软土：指在静水或非常缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用下形成的软弱土。物理力学特性软土的天然孔隙比大：e>1天然含水率高：w≥wl压缩系数高渗透系数小抗剪强度低灵敏度高具有明显的流变性5淤泥：e≥1.5淤泥质土：1.5>e≥1.0软土工程特性软土地基的地基承载力低建筑物的沉降和差异沉降较大建筑物沉降历时长流变：在应力不变的情况下，土体的剪应变和体应变仍随时间而增长的现象。6

地基处理的目的主要是改善地基的工程性质，包括改善地基土的变形特性和渗透性，提高其抗剪强度等。(1).提高地基土的抗剪强度地基承载力、土压力及人工和自然边坡的稳定性，均主要取决于土的抗剪强度。因此，为了防止土体剪切破坏，就需要采取一定措施，提高和增加地基土的抗剪强度。

7(2).改善地基土的压缩性建筑物超过允许值的倾斜、差异沉降将影响建筑物的正常使用甚至危及到建筑物的安全性。地基土的压缩模量等指标是反映其压缩性的重要指标，通过地基处理，可改善地基土的压缩模量等压缩性指标，减少建筑物沉降和不均匀沉降。另外也可防止土体侧向流动（塑性流动）产生的剪切变形，也是地基处理的目的之一。8(3).改善地基土的渗透特性地下水在地基土中运动时，将引起堤坝等地基的渗漏现象；基坑开挖过程中，因土层夹有薄层粉砂或粉土而产生流砂和管涌；这些都会造成地基承载力下降、沉降加大和边坡失稳，而渗漏、流砂和管涌等现象均与土的渗透特性密切相关。为此，必须采用某种（些）地基处理措施，以减小地基中渗透压力或使其变成不透水土。9(4).改善地基土的动力特性在地震运动、交通荷载以及打桩和机器振动等动力荷载作用下，将会使饱和松散的砂土和粉土产生液化，或使邻近地基产生振动下沉，造成地基土承载力丧失，或影响邻近建筑物的正常使用甚至破坏。因此，工程中有时需采取一定的措施，防止地基土液化，并改善其动力特性，提高地基的抗震(振)性能。(5).改善特殊土地基的不良特性特殊土地基有特殊的不良特性，如黄土的湿陷性、膨胀土的胀缩性和冻土的冻胀性等。因此，在这些特殊土地基上修筑建筑物时，需要采取一定的措施，以减小或消除上述不良特性对工程的影响。10选择地基处理方案前，应进行深入的调查，充分收集资料。在调查、收集资料时，应考虑以下五个方面的内容：(1).上部结构和基础设计情况；(2).建筑场地的工程地质条件；(3).施工用地、施工工期、工程用料来源等；(4).施工时对周围环境的影响；(5).施工单位技术力量、机具设备、施工管理水平及施工经验等。11地基处理方法分类表分类处理方法原理及作用适用条件碾

压、夯实法机械碾压法、重锤夯实法、平板振动法利用压实原理，把浅层地基土压实、夯实或振实。属于浅层处理。碎石、砂土、粉土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土、杂填土等地基。12换

土垫层法砂（石）垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土或灰土垫层挖除浅层软弱土或不良土，回填砂石、粉煤灰、干渣、粗颗土或灰土等强度较高的材料，并分层碾压或夯实土，提高承载力和减小变形，改善特殊土的不良特性（如湿陷、冻胀、胀缩性等）。属浅层处理。淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理13排

水固结法天然地基和砂井及塑料排水板地基的堆载预压、降水预压、电渗预压通过在地基中设置竖向排水通道并对地基施以预压荷载，加速地基土的排水固结和强度增长，提高地基稳定性，提前完成基础沉降。属深层处理。深厚饱和软土和冲填土地基，对渗透性极低的泥炭土应慎用14深

层密实法碎石桩、砂桩、砂石桩、石灰桩、土桩、灰土桩、二灰桩、强夯（置换）法，爆破挤密法采用一定技术方法，通过振动和挤密，使土体孔隙减小，强度提高，在振动挤密过程中，回填砂、碎石、灰土、素土等，形成相应的砂桩、碎石桩、灰土桩、土桩等，并与地基土组成复合地基，从而提高强度，减小变形；强夯（置换）即利用强大的夯实功能，在地基中产生强烈的冲击波和动应力，迫使土体动力固结密实（在强夯过程中，同时可填入碎石，置换地基土）；爆破则为引爆预先埋入地基中的炸药，通过爆破振动使土体液化和变形，从而获得较大的密实度，提高地基承载力，减小地基变形。属深层处理。松砂、粉土、杂填土、素填土、低饱和度粘性土及湿陷性黄土强夯置换适用于软粘土。15胶结法注浆、深层搅拌、高压旋喷采用专门技术，在地基中注入水泥浆液或化学浆液，使土粒胶结，提高地基承载力、减小沉降量、防止渗漏等；或在部分软土地基中掺入水泥、石灰等形成加固体，与地基土组成复合地基，提高地基承载力、减小变形、防止渗漏；或高压冲切土体，在喷射浆液的同时旋转、提升喷浆管，形成水泥圆柱体（若注浆管不旋转，也可形成墙状加固体），与地基土组成复合地基，提高地基承载力、减小沉降量、防止砂土液化、管涌和基坑隆起等。淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土地基；注浆法还可适用于岩石地基16加筋法土工膜、土工织物、土工格栅、土工合成物、土锚、土钉、树根桩、碎石桩、砂桩等土工聚合物铺设在人工填筑的堤坝或挡土墙内，起到排水、隔离、加固补强、反滤等作用；土锚、土钉等置于人工填筑的堤坝或挡土墙内,可提软粘土、砂土地基、人工填土及陡坡填土17加筋法高土体自身的强度和自稳能力；在软弱土层上设置树根桩、碎石桩、砂桩等，形成人工复合土体，用以提高地基承载力、减小沉降量和增加地基的稳定性其它热加固、冻结、托换技术、纠偏技术通过独特的技术措施处理软弱地基根据建筑物和地基基础情况确定18在充分调查研究、收集资料的基础上，确定地基处理方案。方案确定的步骤如下：(1).具备各种有关处理方案的资料；(2).据收集的资料，初步选定可供考虑的几种地基处理方案；(3).初步选定的几种处理方案，分别对预期处理效果、材料来源和消耗、施工机具和进度、对周围环境的影响等各种因素，进行技术经济分析和对比，从中选择最优的地基处理方案；19

地基处理的原则：地基处理有许多方法，各种方法都有各自的特点和作用机理。没有哪一种方法是万能的，对于每一个工程都必须进行综合考虑，通过几种可能采用的地基处理方案的比较，选择一种技术可靠、经济合理、施工可行的方案，既可以是单一的地基处理方法，也可以是多种地基处理方法的综合。20第2节夯实法及碾压法

通过夯锤或机械，夯击或碾压填土、疏松土层，使其孔隙体积减少、密实程度提高，这种作用称为压实。压实能降低土的压缩性、提高其抗剪强度、减弱土的透水性，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。21一、土的压实原理大量工程实践和试验研究表明，控制土的压实效果的主要因素是：土的含水率，压实机械及其压实功能等。土的压实效果常用干密度d（单位土体积内土粒的质量）来衡量。22

1.最优含水率对粘性土，当压实功能和条件相同时，土的含水率过大或过小，土体都不易压实，只有把土的含水率调整到某一适宜值时，才能收到最佳的压实效果。

在一定压实机械的功能条件下，土最易于被压实，并能达到最大密度时的含水率，称为最优含水率wop，相应的干密度则称为最大干密度dmax。23wd0dmaxwop试验统计表明：最优含水率wop与土的塑限wp有关，大致为wop=wp+2%。土中粘土矿物含量大，则最优含水率大。24土的压实性一、土的击实试验在试验室内通过击实试验研究土的压实性。击实试验有轻型和重型两种。击实筒护筒击锤导筒25重型击实试验适用于粒径小于40mm的土，击实筒容积为2104cm3，击锤质量为4.5kg，击锤落高为45.7cm。分五层击实，每层56击。根据击实后土样的密度和实测含水率计算相应的干密度轻型击实试验适用于粒径小于5mm的土，击实筒容积为947cm3，击锤质量为2.5kg。把制备成一定含水率的土料分三层装入击实筒，每层土料用击锤均匀锤击25下，击锤落高为30.5cm26二、填土的击实特性影响土压实性的因素很多，主要有含水率、击实功能、土的种类和级配等1.含水率的影响ρdmaxwρd0wop说明：当击数一定时，只有在某一含水率下才获得最佳的击实效果272.击实功能的影响ω0ρd击数403020饱和线1.土料的最大干密度和最优含水率不是常数。最大干密度随击数的增加而逐渐增大,最优含水率逐渐减小。然而，这种变化速率是递减的。同时，光凭增加击实功能来提高土的最大干密度是有限的282.当含水率较低时击数的影响较显著。当含水率较高时，含水率与干密度关系曲线趋近于饱和线，这时提高击实功能是无效的说明：填料的含水率过高或过低都是不利的。含水率过低，填土遇水后容易引起湿陷；过高又将恶化填土的其他力学性质。因此，在实际施工中填土的含水率控制得当与否，不仅涉及到经济效益，而且影响到工程质量293.土类和级配的影响击实试验表明，在相同击实功能下，粘性土粘粒含量愈高或塑性指数愈大，压实愈困难，最大干密度愈小，最优含水率愈大wρd0无粘性土的击实曲线30无粘性土的击实曲线和粘性土击实曲线不同，在含水率较大时得到较高的干密度，因此在无粘性土实际填筑中，通常要不断洒水使其在较高的含水率下压实说明：土的级配对土的压实性影响很大。级配良好的土，易于压实，级配不良的土，不易压实，因为级配良好的土有足够的细粒去充填较粗粒形成的孔隙，因而能获得较高的干密度31第3节强夯法

强夯法是用几吨至几十吨的重锤从高处落下，反复多次夯击地面，对地基进行强力夯实。这种强大的夯击力在地基中产生动应力和振动，从夯击点发出纵波和横波，向地基纵深方向传播，使地基浅层和深处产生不同程度的加固作用。32强夯法加固地基，是指通过用专门的起重设备和方法，将重锤（一般为80～300kN，最重可达2000kN）从高处(一般为8～12m，最高达到40m)自由下落，通过对地基土施加很大的冲击能（一般能量为500～8000kN·m），从而使地基土强度提高、土的压缩性降低，提高砂土的抗液化强度，消除湿陷性黄土的湿陷性，降低将来可能出现的差异沉降，以达到地基加固的目的。强夯法也称为动力固结法。对高饱和度的粉土和粘性土地基，曾有人在夯坑中回填块石、碎石或其他粗颗材料，然后再将其强行夯入并排开软土，最终形成砂石桩与软土构成的复合地基，此时则称之为强夯置换法（或动力置换、强夯挤淤）。336.1.1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。6.1.2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。6.1.3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。34加固机理土的类型的不同，强夯加固的机理亦有所不同。对于粗颗粒、非饱和的土体，通过强夯法，给土体施加动力荷载，夯击能使土的骨架变形，土体孔隙减小变得密实，非饱和土的夯实过程，就是土中的空气被挤出的过程。由于提高了土的密实度，使土体抗剪强度提高，压缩性减小。因此强夯法加固处理多孔隙、粗颗粒、非饱和土体，其机理实质是动力密实。35对于饱和的细颗粒土，强夯法处理机理则为动力固结。当巨大的冲击能量施加于土体后产生很大的应力波，存在于土体中的微气泡体积压缩，从而使土体体积得到压缩，土体体积压缩后孔隙水压力增加，增加至上覆压力值时，土体产生液化（局部液化），之后土体结构遭到破坏，使土体产生很多裂隙，改善土体透水性能，使孔隙水顺利逸出，待孔隙水压力消散后，土体固结，强度提高，压缩性减小。36在强夯的同时，夯坑中可置入碎石，强行挤走软土，即动力置换。强夯置换可分为整式置换和桩式置换。整式置换是通过强夯把碎石整体挤入淤泥中，其作用机理类似于换土垫层；桩式置换是通过强夯将碎石挤入土体中，并形成碎石桩（墩），形成的碎石桩(墩)与桩(墩)间土一起构成复合地基，共同承受外荷载，抵抗变形。37（a）整式置换（b）桩式置换38(1).夯锤与落距单击夯实能是强夯法施工的重要技术参数之一。单击夯实能大，夯击击数和夯击遍数少，有效加固深度大，加固处理的技术效果与经济效益均较好。单击夯击能为夯锤锤重和落距的乘积，因此，夯锤锤重和落距是影响单击夯击能大小的两个参数。目前国内在强夯法中所用的夯锤锤重为100～150kN（最大为400kN），夯锤落高一般为8～25m，夯锤的平面形状常为圆形和方形，夯锤有气孔式和封闭式两种。实践证明，圆形和带气孔的锤较好，可克服方形锤夯击时因上下两击着地不完全重合，而造成的夯击能量损失和着地时倾斜的缺点，减小起吊夯锤时的吸力和夯锤着地前瞬时气垫的上托力，防止能量损失。39夯点的夯击次数，应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：1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4000kN·m时为50mm；当单击夯击能为4000～6000kN·m时为100mm；当单击夯击能大于6000kN·m时为200mm；

2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。夯击遍数应根据地基土性质确定，可采用点夯2～3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。最后再以低能量满夯2遍，满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接。406.2.4两遍夯击之间应有一定的时间间隔，间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。当缺少实测资料时，可根据地基土的渗透性确定，对于渗透性较差的粘性土地基，间隔时间不应少于3～4周；对于渗透性好的地基可连续夯击。6.2.5夯击点位置可根据基底平面形状，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2.5～3.5倍，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。对处理深度较深或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。416.2.6强夯处理范围应大于建筑物基础范围，每边超出基础外缘的宽度宜为基底下设计处理深度的1/2至2/3，并不宜小于3m。6.2.7根据初步确定的强夯参数，提出强夯试验方案，进行现场试夯。应根据不同土质条件待试夯结束一至数周后，对试夯场地进行检测，并与夯前测试数据进行对比，检验强夯效果，确定工程采用的各项强夯参数。426.2.10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7m。6.2.11强夯置换法的单击夯击能应根据现场试验确定。6.2.12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30%。436.2.13夯点的夯击次数应通过现场试夯确定，且应同时满足下列条件：1墩底穿透软弱土层，且达到设计墩长；

2累计夯沉量为设计墩长的1.5～2.0倍；

3最后两击的平均夯沉量不大于本规范第6.2.2条的规定值。6.2.14墩位布置宜采用等边三角形或正方形。对独立基础或条形基础可根据基础形状与宽度相应布置。446.2.15墩间距应根据荷载大小和原土的承载力选定，当满堂布置时可取夯锤直径的2～3倍。对独立基础或条形基础可取夯锤直径的1.5～2.0倍。墩的计算直径可取夯锤直径的1.1～1.2倍。6.2.16当墩间净距较大时，应适当提高上部结构和基础的刚度。6.2.18墩顶应铺设一层厚度不小于500mm的压实垫层，垫层材料可与墩体相同，粒径不宜大于100mm。6.2.19强夯置换设计时，应预估地面抬高值，并在试夯时校正。45强夯加固效果的检验常用的检测手段有静力触探、标准贯入、十字板剪切试验、载荷试验以及取样进行室内试验等。目前争论较大的问题是强夯对饱和软粘性土的加固效果，国内外结论不一，有的强夯成功，有的则失败，究其原因，可能在于土内含砂量的影响，含砂量过少，土中的孔隙水不易排出，超孔隙水压力不易消散，影响到加固效果。46在西安地区欠压密的高湿度黄土地基上进行强夯的情况也能说明这个问题；强夯前在黄土内埋设了袋装砂井。强夯场地的土层分布为，0~2米具有湿陷性的黄土，2~9米软弱高湿度黄土，地下水位深3米左右。经强夯后，孔隙水随砂井上升到地面，使表层黄土变软，出现软一块硬一块的不均匀现象，强夯失败。由此可见，在饱和软粘性土上进行强夯要慎重，最好先进行试夯取得经验后再决定是否进行。47第4节换土垫层法当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部荷载对地基的要求时，常采用换土垫层法来处理软弱土地基，即将基础下一定深度内的土层挖去，然后回填以强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实。484.1.1换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。4.1.2应根据建筑体型、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等进行综合分析，进行换填垫层的设计和选择施工方法。49垫层材料的选择：应尽量考虑就地取材和经压实后能获得较高模量的材料，因为垫层的ES与下卧层的ES差别愈大，则应力扩散范围亦大。一般选用中砂、粗砂、砾砂、砾石、碎石、灰土、素土、矿渣以及其他性能稳定、无腐蚀性、低压缩性材料。湿陷性黄土地基应使用素土或灰土垫层。砂石垫层可用于软土、膨胀性土地基或水下黄土地基。但对于有振动和地下水位较高而流量、流速较大的地基，则不宜使用颗粒较细的砂垫层。膨胀性土、冻土不能用作垫层材料。垫层内还不能混有草根、垃圾等杂物。50实践证明：换土垫层可以有效地处理某些荷载不大的建筑物地基问题。换土垫层按其回填的材料可分为砂垫层、碎石垫层、灰土垫层等。砂垫层的主要作用：

1.提高浅基础下地基的承载力；

2.减少沉降量；

3.加速基底下软弱土层的排水固结；

4.防止冻胀；

5.消除膨胀土的胀缩作用。51垫层的厚度应根据需置换软弱土的深度或下卧土层的承载力确定5253垫层可选用下列材料：1砂石。宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑（粒径小于2mm的部分不应超过总重的45%），应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂或石粉（粒径小于0.075mm的部分不超过总重的9%）时，应掺人不少于总重30%的碎石或卵石。砂石的最大粒径不宜大于50mm。对湿陷性黄土地基，不得选用砂石等透水材料。542粉质粘土。土料中有机质含量不得超过5%，亦不得含有冻土或膨胀土。当含有碎石时，其粒径不宜大于50mm。用于湿陷性黄土或膨胀土地基的粉质粘土垫层，土料中不得夹有砖、瓦和石块。

3灰土。体积配合比宜为2:8或3:7。土料宜用粉质粘土，不宜使用块状粘土和砂质粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒不得大于15mm。石灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5mm。

554粉煤灰。可用于道路、堆场和小型建筑、构筑物等的换填垫层。粉煤灰垫层上宜覆土0.3～0.5m。粉煤灰垫层中采用掺加剂时，应通过试验确定其性能及适用条件。作为建筑物垫层的粉煤灰应符合有关放射性安全标准的要求。粉煤灰垫层中的金属构件、管网宜采取适当防腐措施。大量填筑粉煤灰时应考虑对地下水和土壤的环境影响。565矿渣。垫层使用的矿渣是指高炉重矿渣，可分为分级矿渣、混合矿渣及原状矿渣。矿渣垫层主要用于堆场、道路和地坪，也可用于小型建筑、构筑物地基。选用矿渣的松散重度不小于11kN/m3，有机质及含泥总量不超过5%。设计、施工前必须对选用的矿渣进行试验，在确认其性能稳定并符合安全规定后方可使用。作为建筑物垫层的矿渣应符合对放射性安全标准的要求。易受酸、碱影响的基础或地下管网不得采用矿渣垫层。大量填筑矿渣时，应考虑对地下水和土壤的环境影响。576其他工业废渣。在有可靠试验结果或成功工程经验时，对质地坚硬、性能稳定、无腐蚀性和放射性危害的工业废渣等均可用于填筑换填垫层。被选用工业废渣的粒径、级配和施工工艺等应通过试验确定。

7土工合成材料。由分层铺设的土工合成材料与地基土构成加筋垫层。所用土工合成材料的品种与性能及填料的土类应根据工程特性和地基土条件，按照现行国家标准《土工合成材料应用技术规范》GB50290的要求，通过设计并进行现场试验后确定。

584.3.1垫层施工应根据不同的换填材料选择施工机械。粉质粘土、灰土宜采用平碾、振动碾或羊足碾，中小型工程也可采用蛙式夯、柴油夯。砂石等宜用振动碾。粉煤灰宜采用平碾、振动碾、平板振动器、蛙式夯。矿渣宜采用平板振动器或平碾，也可采用振动碾。4.3.2垫层的施工方法、分层铺填厚度、每层压实遍数等宜通过试验确定。除接触下卧软土层的垫层底部应根据施工机械设备及下卧层土质条件确定厚度外，一般情况下，垫层的分层铺填厚度可取200～300mm。

为保证分层压实质量，应控制机械碾压速度。594.3.3粉质粘土和灰土垫层土料的施工含水率宜控制在最优含水率ωop±2%的范围内，粉煤灰垫层的施工含水率宜控制在ωop±4%的范围内。最优含水率可通过击实试验确定，也可按当地经验取用。4.3.4当垫层底部存在古井、古墓、洞穴、旧基础、暗塘等软硬不均的部位时，应根据建筑对不均匀沉降的要求予以处理，并经检验合格后，方可铺填垫层。604.3.5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，待铺填垫层前再挖至设计标高。严禁扰动垫层下的软弱土层，防止其被践踏、受冻或受水浸泡。在碎石或卵石垫层底部宜设置150～300mm厚的砂垫层或铺一层土工织物，以防止软弱土层表面的局部破坏，同时必须防止基坑边坡坍土混入垫层。4.3.6换填垫层施工应注意基坑排水，除采用水撼法施工砂垫层外，不得在浸水条件下施工，必要时应采用降低地下水位的措施。614.3.7垫层底面宜设在同一标高上，如深度不同，基坑底土面应挖成阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序进行垫层施工，搭接处应夯压密实。

粉质粘土及灰土垫层分段施工时，不得在柱基、墙角及承重窗间墙下接缝。上下两层的缝距不得小于500mm。接缝处应夯压密实。灰土应拌合均匀并应当日铺填夯压。灰土夯压密实后3d内不得受水浸泡。粉煤灰垫层铺填后宜当天压实，每层验收后应及时铺填上层或封层，防止干燥后松散起尘污染，同时应禁止车辆碾压通行。

垫层竣工验收合格后，应及时进行基础施工与基坑回填。624.3.8铺设土工合成材料时，下铺地基土层顶面应平整，防止土工合成材料被刺穿、顶破。铺设时应把土工合成材料张拉平直、绷紧，严禁有折皱；端头应固定或回折锚固；切忌曝晒或裸露；连结宜用搭接法、缝接法和胶结法，并均应保证主要受力方向的连结强度不低于所采用材料的抗拉强度。63质量检验

4.4.1对粉质粘土、灰土、粉煤灰和砂石垫层的施工质量检验可用环刀法、贯入仪、静力触探、轻型动力触探或标准贯入试验俭验；对砂石、矿渣垫层可用重型动力触探检验。并均应通过现场试验以设计压实系数所对应的贯入度为标准检验垫层的施工质量。压实系数也可采用环刀法、灌砂法、灌水法或其他方法检验。644.4.2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。4.4.3采用环刀法检验垫层的施工质量时，取样点应位于每层厚度的2/3深度处。检验点数量，对大基坑每50～100m2不应少于1个检验点；对基槽每10～20m不应少于1个点；每个独立柱基不应少于1个点。采用贯入仪或动力触探检验垫层的施工质量时，每分层检验点的间距应小于4m。4.4.4竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时，每个单体工程不宜少于3点；对于大型工程则应按单体工程的数量或工程的面积确定检验点数。65第5节排水固结预压法

排水固结预压法是利用地基土排水固结的特性，通过施加预压荷载，并增设各种排水条件（砂井和排水垫层等排水体），以加速饱和软粘土固结发展的一种软土地基处理方法。66土层的排水固结效果和它的排水边界条件有关。当土层厚度相对于荷载宽度比较小时，土层中孔隙水向上下面透水层排出而使土层发生固结，称为竖向排水固结。根据固结理论，粘性土固结所需时间与排水距离的平方成正比。因此，为了加速土层的固结，最有效的方法是增加土层的排水途径，缩短排水距离。67竖向排水情况砂井地基排水情况68排水固结预压法主要适用于处理淤泥、淤泥质土及其他饱和软粘土。对于砂类土和粉土，因其透水性良好，无需用此法处理。一、堆载预压法二、砂井堆载预压法三、真空预压法69对堆载预压工程，预压荷载应分级逐渐施加，确保每级荷载下地基的稳定性，而对真空预压工程，可一次连续抽真空至最大压力。对深厚软粘土地基，应设置塑料排水带或砂井等排水竖井。当软土层厚度不大或软土层含较多薄粉砂夹层，且固结速率能满足工期要求时，可不设置排水竖井。70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；

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；

3计算地基土的固结度、强度增长、抗滑稳定性和变形。71排水竖井分普通砂井、袋装砂井和塑料排水带。普通砂井直径可取300～500mm，袋装砂井直径可取70～120mm。塑料排水带的当量换算直径为725.2.4排水竖井的平面布置可采用等边三角形或正方形排列。竖井的有效排水直径de与间距S的关系为：

等边三角形排列de＝1.05S

正方形排列de＝1.13S5.2.5排水竖井的间距可根据地基土的固结特性和预定时间内所要求达到的固结度确定。设计时，竖井的间距可按井径比n选用（n＝de/dw，dw为竖井直径，对塑料排水带可取dw＝dp）。塑料排水带或袋装砂井的间距可按n＝15～22选用，普通砂井的间距可按n＝6～8选用。73排水竖井的深度应根据建筑物对地基的稳定性、变形要求和工期确定。

对以地基抗滑稳定性控制的工程，竖井深度至少应超过最危险滑动面2.Om。

对以变形控制的建筑，竖井深度应根据在限定的预压时间内需完成的变形量确定。竖井宜穿透受压土层。745.2.13预压法处理地基必须在地表铺设与排水竖井相连的砂垫层，砂垫层厚度不应小于500mm。

砂垫层砂料宜用中粗砂，粘粒含量不宜大于3%，砂料中可混有少量粒径小于50mm的砾石。砂垫层的干密度应大于1.5g/cm3，其渗透系数宜大于1×10-2cm/s。

在预压区边缘应设置排水沟，在预压区内宜设置与砂垫层相连的排水盲沟。5.2.14砂井的砂料应选用中粗砂，其粘粒含量不应大于3%。75真空预压法真空预压法处理地基必须设置排水竖井。设计内容包括：竖井断面尺寸、间距、排列方式和深度的选择；预压区面积和分块大小；真空预压工艺；要求达到的真空度和土层的固结度；真空预压和建筑物荷载下地基的变形计算；真空预压后地基土的强度增长计算等。砂井的砂料应选用中粗砂，其渗透系数应大于1×10-2cm/s。765.2.17真空预压区边缘应大于建筑物基础轮廓线，每边增加量不得小于3.Om。每块预压面积宜尽可能大且呈方形。5.2.18真空预压的膜下真空度应稳定地保持在650mmHg以上，且应均匀分布，竖井深度范围内土层的平均固结度应大于90%。5.2.19当建筑物的荷载超过真空预压的压力，且建筑物对地基变形有严格要求时，可采用真空—堆载联合预压法，其总压力宜超过建筑物的荷载。5.2.20对于表层存在良好的透气层或在处理范围内有充足水源补给的透水层时，应采取有效措施隔断透气层或透水层。77真空预压所需抽真空设备的数量，可按加固面积的大小和形状、土层结构特点，以一套设备可抽真空的面积为1000～1500m2确定。

5.3.6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，但每块预压区至少应设置两台真空泵。5.3.7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。

水平向分布滤水管可采用条状、梳齿状及羽毛状等形式，滤水管布置宜形成回路。滤水管应设在砂垫层中，其上覆盖厚度100～200mm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。785.3.8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。密封膜热合时宜采用双热合缝的平搭接，搭接宽度应大于15mm。

密封膜宜铺设三层，膜周边可采用挖沟埋膜、平铺并用粘土覆盖压边、围埝沟内及膜上覆水等方法进行密封。

5.3.9采用真空一堆载联合预压时，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。79第6节挤密法和振冲法

在砂土中，通过机械振动挤压或加水振动可以使土密实。挤密法和振冲法就是利用这个原理发展起来的两种地基加固方法。80一、挤密法挤密法的加固机理主要靠桩管打入地基中，对土产生横向挤密作用，在一定挤密功能作用下，土粒彼此移动，小颗粒填入大颗粒的空隙，颗粒排列紧密，孔隙体积减少，地基土的强度也随之增强。所以挤密法主要是使松软土地基挤密，改善土的强度和变形特性。81砂石桩法8.1.1砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基。对饱和粘土地基上对变形控制要求不严的工程也可采用砂石桩置换处理。砂石桩法也可用于处理可液化地基。8.1.2采用砂石桩处理地基应补充设计、施工所需的有关技术资料。对粘性土地基，应有地基土的不排水抗剪强度指标；对砂土和粉土地基应有地基土的天然孔隙比、相对密实度或标准贯入击数、砂石料特性、施工机具及性能等资料。82加固机理8.2.1砂石桩孔位宜采用等边三角形或正方形布置。

砂石桩直径可采用300～800mm，可根据地基土质情况和成桩设备等因素确定。对饱和粘性土地基宜选用较大的直径。8.2.2砂石桩的间距应通过现场试验确定。对粉土和砂土地基，不宜大于砂石桩直径的4.5倍；对粘性土地基不宜大于砂石桩直径的3倍。初步设计时，砂石桩的间距也可按下列公式估算。838485868.2.3砂石桩桩长可根据工程要求和工程地质条件通过计算确定：1当松软土层厚度不大时，砂石桩桩长宜穿过松软土层；

2当松软土层厚度较大时，对按稳定性控制的工程，砂石桩桩长应不小于最危险滑动面以下2m的深度；对按变形控制的工程，砂石桩桩长应满足处理后地基变形量不超过建筑物的地基变形允许值并满足软弱下卧层承载力的要求；

3对可液化的地基，砂石桩桩长应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的有关规定采用；

4桩长不宜小于4m。878.2.4砂石桩处理范围应大于基底范围，处理宽度宜在基础外缘扩大1～3排桩。对可液化地基，在基础外缘扩大宽度不应小于可液化土层厚度的1/2，并不应小于5m。8.2.5砂石桩桩孔内的填料量应通过现场试验确定，估算时可按设计桩孔体积乘以充盈系数β确定，β可取1.2～1.4。如施工中地面有下沉或隆起现象，则填料数量应根据现场具体情况予以增减。888.2.6桩体材料可用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑等硬质材料，含泥量不得大于5%，最大粒径不宜大于50mm。8.2.7砂石桩顶部宜铺设一层厚度为300～500mm的砂石垫层8.3.1砂石桩施工可采用振动沉管、锤击沉管或冲击成孔等成桩法。当用于消除粉细砂及粉土液化时，宜用振动沉管成桩法898.3.6砂石桩的施工顺序：对砂土地基宜从外围或两侧向中间进行，对粘性土地基宜从中间向外围或隔排施工；在既有建（构）筑物邻近施工时，应背离建（构）筑物方向进行。8.3.7施工时桩位水平偏差不应大于0.3倍套管外径；套管垂直度偏差不应大于1%。8.3.8砂石桩施工后，应将基底标高下的松散层挖除或夯压密实，随后铺设并压实砂石垫层。90二、振冲法振冲法是利用一个振冲器，在高压水流的作用下边振边冲，使松砂地基变密；或在粘性土地基中成孔，在孔中填入碎石制成一根根的桩体，这样的桩体和原来的土构成复合地基。在砂土中和粘性土中振冲法的加固机理是不同的。在砂土中主要是振动挤密和振动液化作用；在粘性土中主要是振冲置换作用，置换的桩体与土组成复合地基。917.1.1振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的饱和粘性土和饱和黄土地基，应在施工前通过现场试验确定其适用性。不加填料振冲加密适用于处理粘粒含量不大于10%的中砂、粗砂地基。7.1.2对大型的、重要的或场地地层复杂的工程，在正式施工前应通过现场试验确定其处理效果。927.2.1振冲桩处理范围应根据建筑物的重要性和场地条件确定，当用于多层建筑和高层建筑时，宜在基础外缘扩大1～2排桩。当要求消除地基液化时，在基础外缘扩大宽度不应小于基底下可液化土层厚度的1/2。7.2.2桩位布置，对大面积满堂处理，宜用等边三角形布置；对单独基础或条形基础，宜用正方形、矩形或等腰三角形布置。7.2.3振冲桩的间距应根据上部结构荷载大小和场地土层情况，并结合所采用的振冲器功率大小综合考虑。30kW振冲器布桩间距可采用1.3～2.Om；55kW振冲器布桩间距可采用1.4～2.5m；75kW振冲器布桩间距可采用1.5～3.Om。荷载大或对粘性土宜采用较小的间距，荷载小或对砂土宜采用较大的间距。937.2.4桩长的确定：当相对硬层埋深不大时，应按相对硬层埋深确定；当相对硬层埋深较大时，按建筑物地基变形允许值确定；在可液化地基中，桩长应按要求的抗震处理深度确定。桩长不宜小于4m。7.2.5在桩顶和基础之间宜铺设一层300～500mm厚的碎石垫层。7.2.6桩体材料可用含泥量不大于5%的碎石、卵石、矿渣或其他性能稳定的硬质材料，不宜使用风化易碎的石料。常用的填料粒径为：30kW振冲器20～80mm；55kW振冲器30～1O0mm；75kW振冲器40～150mm。947.3.3振冲施工可按下列步骤进行：1清理平整施工场地，布置桩位；

2施工机具就位，使振冲器对准桩位；

3启动供水泵和振冲器，水压可用200～600kPa，水量可用200～400L/min，将振冲器徐徐沉入土中，造孔速度宜为0.5～2.0m/min，直至达到设计深度。记录振冲器经各深度的水压、电流和留振时间。

4造孔后边提升振冲器边冲水直至孔口，再放至孔底，重复两三次扩大孔径并使孔内泥浆变稀，开始填料制桩。

955大功率振冲器投料可不提出孔口，小功率振冲器下料困难时，可将振冲器提出孔口填料，每次填料厚度不宜大于50cm。将振冲器沉入填料中进行振密制桩，当电流达到规定的密实电流值和规定的留振时间后，将振冲器提升30～50cm。

6重复以上步骤，自下而上逐段制作桩体直至孔口，记录各段深度的填料量、最终电流值和留振时间，并均应符合设计规定。

7关闭振冲器和水泵。96化学加固法P450高压喷射注浆法单液硅化法和碱液法

水泥土搅拌法97第8节高压喷射注浆法

高压喷射注浆法（HighPressureJetGrouting）是利用高压射流技术，喷射化学浆液，破坏地基土体，并强制土与化学浆液混合，形成具有一定强度的加固体，来处理软弱地基的一种方法。98按注浆喷射形式的不同，加固体的形状不同。喷射形式主要有：

1.旋转喷射注浆；

2.定向喷射注浆；

3.摇摆喷射注浆。

99高压喷射注浆法在工程上的应用主要有两方面：

1.加固地基，提高建筑物地基的承载力，改善地基的变形性质，既可应用于拟建建筑物的地基处理，又可应用于已建建筑物的事故处理。

2.地基或土体的防渗处理，形成防渗帷幕，防止渗流破坏、流土或管涌。100高压喷射注浆法12.1.1高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。

当土中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或有较高的有机质时，以及地下水流速过大和已涌水的工程，应根据现场试验结果确定其适用性。12.1.2高压喷射注浆法可用于既有建筑和新建建筑地基加固，深基坑、地铁等工程的土层加固或防水。12.1.3高压喷射注浆法分旋喷、定喷和摆喷三种类别。根据工程需要和土质条件，可分别采用单管法、双管法和三管法。加固形状可分为柱状、壁状、条状和块状。10112.2.5竖向承载旋喷桩复合地基宜在基础和桩顶之间设置褥垫层。褥垫层厚度可取200～300mm，其材料可选用中砂、粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜大于30mm。12.2.6竖向承载旋喷桩的平面布置可根据上部结构和基础特点确定。独立基础下的桩数一般不应少于4根。12.2.8高压喷射注浆法用于深基坑、地铁等工程形成连续体时，相邻桩搭接不宜小于300mm，并应符合设计要求和国家现行的有关规范的规定。10212.3.2高压喷射注浆的施工参数应根据土质条件、加固要求通过试验或根据工程经验确定，并在施工中严格加以控制。单管法及双管法的高压水泥浆和三管法高压水的压力应大于20MPa。12.3.3高压喷射注浆的主要材料为水泥，对于无特殊要求的工程，宜采用强度等级为32.5级及以上的普通硅酸盐水泥。根据需要可加入适量的外加剂及掺合料。外加剂和掺合料的用量，应通过试验确定。12.3.4水泥浆液的水灰比应按工程要求确定，可取0.8～1.5，常用1.0。12.3.5高压喷射注浆的施工工序为机具就位、贯入喷射管、喷射注浆、拔管和冲洗等。10312.3.6喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与岩土工程勘察报告不符等情况均应详细记录。12.3.7当喷射注浆管贯入土中，喷嘴达到设计标高时，即可喷射注浆。在喷射注浆参数达到规定值后，随即分别按旋喷、定喷或摆喷的工艺要求，提升喷射管，由下而上喷射注浆。喷射管分段提升的搭接长度不得小于1OOmm。12.3.8对需要局部扩大加固范围或提高强度的部位，可采用复喷措施。10412.3.9在高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降、上升或冒浆异常时，应查明原因并及时采取措施。12.3.10高压喷射注浆完毕，应迅速拔出喷射管。为防止浆液凝固收缩影响桩顶高程，必要时可在原孔位采用冒浆回灌或第二次注浆等措施。12.3.11当处理既有建筑地基时，应采用速凝浆液或跳孔喷射和冒浆回灌等措施，以防喷射过程中地基产生附加变形和地基与基础间出现脱空现象。同时，应对建筑物进行变形监测。12.3.12施工中应做好泥浆处理，及时将泥浆运出或在现场短期堆放后作土方运出。105第7节深层搅拌法深层搅拌法（DeepMixingMethod──DMM）是一种化学加固地基的方法。它通过特制机械──各种深层搅拌机，沿深度将固化剂（水泥浆、水泥粉或石灰粉，外掺一定的添加剂）与地基土强制就地搅拌，利用固化剂自身及其与地基土之间所产生的一系列物理、化学反应，使地基土硬106成为具有整体性、水稳定性、较低渗透性和一定强度的复合土桩（体），或与地基土构成复合地基，从而提高软土地基的承载力、减小地基的变形。107(a)定位(b)喷浆(粉)搅拌下沉(c)搅拌上升(d)重复喷浆(粉)搅拌下沉(e)重复搅拌上升(完毕)(a)(b)(c)(d)(e)108深层搅拌法按固化主剂的不同可分为水泥系深层搅拌法和石灰系深层搅拌法；按施工工艺又可分为浆体喷射深层搅拌法和粉体喷射深层搅拌法。水泥系深层搅拌法所形成的固化土称为水泥土（水泥加固土），影响水泥土强度的主要因素有：

1.水泥掺入比109水泥土的无侧限抗压强度随水泥掺入比的增大而增大。当aw<5%时，由于水泥与土的固化反应过弱，对于提高地基土的强度效果不明显。工程上常用的aw约为7~25%。110水泥土的强度增长率在不同的掺入量区域、不同的龄期时段内是不相同的，而且原状土不同，水泥土的强度增长率也不同。

111112

2.龄期水泥土的无侧限抗压强度随着龄期的增长而增大，其强度增长规律不同于混凝土，一般在T＞28d后强度仍有较大增长。直到90d后其强度增长率逐渐变缓。所以，以龄期90天作为标准强度。113114

3.地基土的含水率当水泥掺入比相同时，水泥土的无侧限抗压强度随着含水率的降低而增大。含水率的降低使水泥土的密实性得到增强，从而提高了强度。

4.水泥标号水泥土的强度随水泥标号的提高而增大。在水泥掺入比相同的条件下，水泥标号每提高100号，水泥土的无侧限抗压强度约增大20％～30％。115

5.添加剂不同的添加剂对水泥土强度有着不同的影响，选用合适的添加剂可以提高水泥土强度或节省水泥用量。在水泥系深层搅拌法中，常选用木质素磺酸钙、石膏和三乙醇胺等添加剂。添加剂对水泥土强度的影响程度可通过试验来确定。116

6．土中的有机质含量由于有机质使土壤具有较大的水容量和塑性，较大的膨胀性和低渗透性，并使土壤具有酸性，这些因素都会阻碍水泥水化反应的进行，影响水泥土的固化，从而降低水泥土的强度。因此，有机质含量的增高将会明显地降低水泥土的强度。117118水泥土搅拌法11.1.1水泥土搅拌法分为深层搅拌法（以下简称湿法）和粉体喷搅法（以下简称干法）。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水率小于30%（黄土含水率小于25%）、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。冬期施工时，应注意负温对处理效果的影响。11.1.2水泥土搅拌法用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数Ip大于25的粘土、地下水具有腐蚀性时以及无工程经验的地区，必须通过现场试验确定其适用性。11911.2.1固化剂宜选用强度等级为32.5级及以上的普通硅酸盐水泥。水泥掺量除块状加固时可用被加固湿土质量的7%～12%外，其余宜为12%～20%。湿法的水泥浆水灰比可选用0.45～0.55。外掺剂可根据工程需要和土质条件选用具有早强、缓凝、减水以及节省水泥等作用的材料，但应避免污染环境。11.2.2水泥土搅拌法的设计，主要是确定搅拌桩的置换率和长度。竖向承载搅拌桩的长度应根据上部结构对承载力和变形的要求确定，并宜穿透软弱土层到达承载力相对较高的土层；为提高抗滑稳定性而设置的搅拌桩，其桩长应超过危险滑弧以下2m。

120湿法的加固深度不宜大于20m；干法不宜大于15m。水泥土搅拌桩的桩径不应小于500mm。11.2.5竖向承载搅拌桩复合地基应在基础和桩之间设置褥垫层。褥垫层厚度可取200～300mm。其材料可选用中砂、粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜大于20mm。11.2.6竖向承载搅拌桩复合地基中的桩长超过10m时，可采用变掺量设计。在全桩水泥总掺量不变的前提下，桩身上部三分之一桩长范围内可适当增加水泥掺量及搅拌次数；桩身下部三分之一桩长范围内可适当减少水泥掺量；12111.2.7竖向承载搅拌桩的平面布置可根据上部结构特点及对地基承载力和变形的要求，采用柱状、壁状、格栅状或块状等加固型式。桩可只在基础平面范围内布置，独立基础下的桩数不宜少于3根。柱状加固可采用正方形、等边三角形等布桩型式。11.3.2水泥土搅拌桩施工前应根据设计进行工艺性试桩，数量不得少于2根。当桩周为成层土时，应对相对软弱土层增加搅拌次数或增加水泥掺量。搅拌头翼片的枚数、宽度、与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度应相互匹配，以确保加固深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌。12211.3.4竖向承载搅拌桩施工时，停浆（灰）面应高于桩顶设计标高300～500mm。在开挖基坑时，应将搅拌桩顶端施工质量较差的桩段用人工挖除。11.3.5施工中应保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的竖直，搅拌桩的垂直偏差不得超过1%；桩位的偏差不得大于50mm；成桩直径和桩长不得小于设计值。12311.3.6水泥土搅拌法施工步骤由于湿法和干法的施工设备不同而略有差异。其主要步骤应为：1搅拌机械就位、调平；

2预搅下沉至设计加固深度；

3边喷浆（粉）、边搅拌提升直至预定的停浆（灰）面；

4重复搅拌下沉至设计加固深度；

5根据设计要求，喷浆（粉）或仅搅拌提升直至预定的停浆（灰）面；

6关闭搅拌机械；

在预（复）搅下沉时，也可采用喷浆（粉）的施工工艺，但必须确保全桩长上下至少再重复搅拌