第二节地基处理桩基础案例

1第一节地基处理2（一）、地基处理技术概论一、地基处理的目的和意义1、我国地域宽阔，分布土层多种多样，其抗剪强度、压缩性和透水性等因土的种类不同差别很大。各种地基中不少为懦弱土和不良土，如软粘土、杂填土、冲填土、红粘土、多年冻土、岩溶洞等。2、土木工程功能化、城市建设立体化、交通高速化及改善综合居住环境已成为现代土木工程的特征。现代土木工程对地基提出了更高要求。3、地基问题处理恰当与否关系到整个工程质量、投资和进度。3地基问题：1、地基承载力和稳定性在建（构）筑物荷载（包括静力荷载和动力荷载）作用下，地基承载力不能满足要求时，地基会产生局部或整体剪切破坏。2、沉降、水平位移及不匀整沉降在荷载（包括静力荷载和动力荷载）作用下，地基产生变形。当建（构）筑物沉降、水平位移或不匀整沉降超过允许值时将会影响建（构）筑物的正常运用，甚至可能引起破坏。建筑物沉降较大时往往不匀整沉降也比较大。不匀整沉降对建筑物的危害较大。湿陷性黄土遇水发生猛烈的变形、膨胀土遇水膨胀及失水收缩等也可包括在内。3、渗流问题

地基的渗流量或水力比降超过其允许值时，会发生较大水量损失，或因潜蚀和管涌使地基失稳。4建筑物地基变形允许值(部分)变形特征砌体承重结构基础的局部倾斜地基土类别中、低压缩性土高压缩性土0.0020.003工业与民用建筑相邻柱基沉降差1）框架结构2）砌体墙充填的边排柱3）当基础不匀整沉降时不产生附加应力的结构多层和高层建筑的整体倾斜Hg24

24

Hg6060Hg100Hg>100体型简洁的高层建筑基础沉降量0.002L0.0007L0.005L0.003L0.001L0.005L0.0040.0030.0020.0025200mm5地基处理的主要对象是懦弱地基和特殊土地基（或统称不良地基）人们将不能满足建（构）筑物对地基要求的自然地基称为懦弱地基或不良地基。自然地基是否属于懦弱地基或不良地基是相对的。自然地基是否须要进行地基处理取决于地基能否满足建筑物对地基的要求（稳定、变形和渗流）。土木工程建设中常常遇到的懦弱地基（或不良地基）有：1、软粘土2、杂填土3、冲填土4、湿陷性黄土6、泥炭土5、饱和粉细砂和部分粉土7、膨胀土8、多年冻土9、盐渍土10、岩溶12、近年垃圾掩埋土11、山区地基二、地基处理的对象留意几个概念：6软粘土（懦弱粘性土）主要是第四纪后期形成的海相、泻湖相、三角洲相等的粘性土沉积物或河流冲击物，也属于新近淤积物。其自然含水量大于液限，自然孔隙比大于1。当自然孔隙比大于1.5时称为淤泥；当自然孔隙比大于1小于1.5时称为淤泥质土。主要特点为自然含水量高、自然孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、渗透系数小。在荷载作用下，地基承载力低、沉降变形大，简洁产生较大的不匀整沉降且沉降稳定历时比较长。

广泛分布在我国沿海及内地：如天津、连云港、上海、杭州、宁波、温州、福州、厦门、湛江、广州等沿海地区，昆明、武汉、南京等内地地区。7杂填土是人类活动所形成的无规则积累物，由大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾组成，其成分困难，性质也不相同且无规律。在大多数状况下，杂填土是比较松散和不匀整的，在同一场地的不同位置，地基承载力和压缩性也可能有较大的差异。冲填土是由水力冲填泥沙形成的。冲填土的性质与所冲填的泥沙的来源及淤填说的水力条件有亲密关系。含粘土颗粒较多的冲填土往往是欠固结的，其强度和压缩性指标都比同类自然沉积土差。粉细砂为主的冲填土其性质基本上和粉细砂相同。8湿陷性黄土是指在覆盖土层的自重应力或自重应力和建筑物附加应力综合作用下，受水浸湿后土的结构快速破坏，并发生显著的附加下沉，其强度也随着快速降低的黄土。由于黄土湿陷而引起建筑物不匀整沉降是造成黄土地区事故的主要缘由。由于大面积地下水位上升等缘由，部分湿陷性黄土饱和度达到80%以上，黄土湿陷性消退，转变为低承载力（小于100KPa）和高压缩性饱和黄土。饱和黄土既不同于软粘土也不属湿陷性黄土，它兼具二者特性，这类地基的处理问题渐渐增多。黄土在我国特殊发育，地层多、厚度大，广泛分布在甘肃、陕西山西大部分地区，以及河南、河北、山东、宁夏、辽宁、新疆等部分地区。9饱和粉细砂及部分粉土

在静载作用下具有较高的强度，但在机器振动、车辆荷载、波浪或地震力的反复作用下可能产生液化或大量震陷变形，地基会因液化而失去承载力。泥炭土在潮湿和缺氧环境中未经充分分解的植物遗体积累而成的一种有机质土，有机质含量大于60%，其含水量极高，压缩性很大且不匀整，一般不宜作自然地基，需进行处理。多年冻土指温度连续3年或3年以上保持在摄氏零度或零度以下，并含有冰的土层，多年冻土的强度和变形有很多特殊性，如冻土中有冰和未冻水，在长期荷载作用下有猛烈的流变性。10膨胀土是指粘粒成分主要由亲水性粘土矿物组成的粘性土，在环境的温度和湿度变更时可产生猛烈的膨胀变形。膨胀土在我国分布范围很广，如广西、云南、湖北、河南、安徽、四川、河北、山东、陕西、江苏、内蒙古、贵州和广东等地均有不同范围的分布盐渍土将易溶盐含量超过0.3%的土称为盐渍土。1）遇水溶解后，物理力学性质均发生变更，强度降低；2）地基浸水后因盐溶解而产生地基溶陷。3）某些盐渍盐（如含Na2SO4）温度和湿度变更时会发生体积膨胀。我国盐渍盐主要分布在西北干旱地区的新疆、青海、甘肃、宁夏、内蒙古等地势低平的盆地和平原中，11岩溶是石灰岩、白云岩、泥灰岩、大理岩、岩盐、石膏等可溶性岩层受水的化学和机械作用而形成的溶洞、溶沟、裂隙以及由于溶洞的顶板塌落使地表产生陷穴、凹地等现象和作用的总称。土洞是岩溶地区上覆土层被地下水冲蚀或被地下水潜蚀所形成的洞窟。

土洞和岩溶对结构物影响很大，可能造成地面变形、地基塌陷，发生水的渗漏和涌水现象。山区地基地质条件比较困难，主要表现为地基的不匀整和场地的稳定性两个方面。岩面起伏、滑坡、倒塌和泥石流等。12三、地基处理方法分类及其适用范围地基处理方法置换排水固结灌入固化物振密挤密加筋冷热处理纠斜托换按原理分13置换法换土垫层法挤淤置换法褥垫法振冲置换法强夯置换法砂石桩置换法石灰桩法EPS超轻质料填土法置换法分类14排水固结加载预压法超载预压法真空预压法降低地下水位法电渗法真空预压与堆载联合排水固结法分类15灌入固化物深层搅拌法高压喷射注浆法渗入性注浆法劈裂注浆法电动化学注浆法压密注浆法灌入固化物法分类16振密、挤密孔内夯扩桩法表层原位压实法强夯法振冲密实法挤密砂石桩法土桩灰土桩法夯实水泥土桩法爆破挤密法振密挤密分类17加筋加筋土法锚固法树根桩法低强度混凝土桩复合地基法钢筋混凝土桩复合地基加筋分类18冷热处理冻结法烧结法冷热处理分类19托换基础加宽托换法墩式托换法桩式托换法地基加固托换法综合托换法托换分类20纠倾加载迫降法掏土迫降法黄土浸水迫降法顶升纠倾法综合纠倾法纠倾分类21四、地基处理方法选择的原则及地基处理规划程序原则：1、平安适用2、确保质量3、经济合理4、技术先进5、环保意识因地制宜22五、地基处理技术发展展望1）西安半坡村新石器时代遗址2）洛阳王湾仰韶文化时期遗址3）浙江余姚河母度文化遗址夯实的红烧土和陶片基础挖槽回填卵石基础为木桩1、历史追溯到我国的古代先民1）人工地基---秦代在修筑驰道时接受“稳以金堆”的路基压密方法2、人工地基的运用在我国建筑史中由来以久2）灰土垫层的应用---南方的房基3、改革开放以来地基处理技术的飞速发展23引进地基处理技术高压喷射注浆振冲法强夯法深层搅拌法土工合成材料强夯置换法EPS超轻质填料法发展提高的地基处理技术排水固结法土桩、灰土桩法砂石桩法24新的地基处理技术真空预压法锚杆静压桩法孔内夯扩碎石桩法低强度桩复合地基法刚性桩复合地基法4、地基处理技术的最新发展1）地基处理施工机械强夯机系列化深层搅拌机（4轴）高喷设备水平旋喷设备深层搅拌和喷射注浆混合工法塑料排水带插带机振冲器（135KW,振密砂层26m）干法振动成孔器等252）地基处理材料3）地基处理设计理论轻质土工合成材料EPS作为回填材料在高速马路应用三维植被网

塑料排水带

超细水泥、粉煤灰水泥浆、硅粉水泥浆粉煤灰垫层、粉煤灰石灰二灰桩复合地基、钢渣桩复合地基、复合地基理论强夯加固机理、加固深度砂井法非志向井计算理论真空预压法计算理论264）地基处理工艺5）地基处理技术的综合应用高压喷射注浆工艺改进用于第四纪覆盖层的防渗真空预压法工艺改进石灰桩工艺改进边夯边填碎石的强夯工艺改进沉管法施工CFG桩工艺真空预压与高压喷射注浆法结合使真空预压应用于水平渗透性较大土层真空预压法与堆载预压相结合土工织物与砂井法结合提高地基稳定性锚杆静压与掏土法结合、锚杆静压与顶升法结合使纠倾提高到新水平碎石桩加CFG桩复合地基27（二）复合地基理论1、复合地基概念复合地基指自然地基在处理过程中部分土体得到增加，或被置换，或在自然地基中设置加筋材料，加固区是由基体（自然地基土体）和增加体两部分组成的人工地基。2、复合地基分类复合地基竖向增加体复合地基水平向增加体复合地基散体材料桩复合地基柔性桩复合地基刚性桩复合地基283、复合地基的常用型式依据增加体设置方向：竖向设置水平设置斜向设置竖向设置水平设置斜向设置长短设置依据增加体材料：土工材料：土工格栅、土工布砂石桩、水泥土桩、土桩与灰土桩低强度混凝土桩、钢筋混凝土桩依据基础刚度：依据是否设置褥垫层：刚性基础下的复合地基柔性基础下的复合地基设褥垫层的复合地基不设褥垫层的复合地基294、复合地基的特点加固区是由基体和增加体两部分组成，是非均质和各向异性的在荷载作用下，基体和增加体共同担当荷载的作用复合地基和桩基的受力特性对比桩基复合地基305、复合地基在地基基础工程中的地位

复合地基、浅基础、桩基础已成为工程建设中常用的三种地基基础形式

复合地基在地基处理中占重要地位浅基础岩石软弱土层端承桩软弱土层摩擦桩软弱土层复合地基（不设垫层）软弱土层复合地基（设垫层）浅基础复合地基桩基础316、复合地基的作用机理和破坏形式作用机理：1）桩体作用2）垫层作用3）加速固结作用4）挤密作用5）加筋作用破坏形式：刺入破坏鼓胀破坏整体剪切破坏滑动破坏32地基处理技术——（1）换土垫层法一、概述将基础底面以下确定范围的懦弱土层挖去，然后回填强度较高、压缩性较低并且没有侵蚀性的材料（如中粗砂、碎石或卵石、灰土、素土、石屑、矿渣等），再分层夯实，作为地基的持力层。2、作用机理1）提高地基承载力2）应力扩散作用，削减垫层下自然地基所承受的压力，削减沉降3）排水作用，缩短沉降稳定时间4）在寒冷地区可防止地基土的冻胀5）膨胀土地基垫层可消退其胀缩作用3、应用1）解决荷载较大的中小型建筑物地基问题比较有效。1、原理332）地层：淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土及暗沟暗塘等浅层处理。3）处理深度一般限制在3m以内，但不小于0.5m。特殊状况如湿陷性黄土或土质较好场地可限制在5m以内。4）大面积填土慎重接受。垫层种类适用范围砂、砂石、碎石垫层一般饱和、非饱和的软土和水下黄土处理；不宜用于湿陷性黄土处理和大面积堆载、密集基础及动力基础下的软土地基；砂垫层不宜用于地下水流速快和流量大地区的地基处理素土垫层中小型工程及大面积回填和湿陷性黄土的地基处理灰土垫层中小型工程，尤其是湿陷性黄土的地基处理粉煤灰垫层厂房、机场、港口陆域和堆场的地基处理干渣垫层小型建筑工程，尤其是适用于地坪、堆场等工程的大面积地基处理和场地平整。对受酸性或碱性废水影响的地基不得采用干渣垫层换填法的适用范围34二、换填法的设计计算确定垫层的厚度1、垫层的厚度依据垫层底部较懦弱土层的承载力来确定，当上部荷载通过垫层按确定的扩散角传到下卧层顶面所受的总压力不应超过其承载力。-----垫层底面处的附加应力标准值----垫层底面处的自重压力标准值----垫层底面处经深度修正后土层的地基承载力特征值垫层的厚度一般不超过3.0m，但不小于0.5m。确定垫层的宽度确定垫层的承载力换填法地基处理设计的主要内容35垫层底面处的附加压力PZ可按下式计算：条形基础：矩形基础：Pk----基础底面的压力PCk----基础底面处土的自重压力----垫层的压力扩散角b----基础的宽度l----基础的长度PCZPZb’ZD回填土垫层b36垫层材料中砂、粗砂、砾砂圆砾、角砾、卵石粘性土和粉土灰土0.25大于0.50203062330注、当时，可内插求得，当时，除灰土取300外其余取00压力扩散角2、垫层的宽度：垫层的宽度应满足基础底面应力扩散的要求1）每边超出基础不小于300mm或从垫层地面对上按阅历基坑放坡2）整片垫层宽度依据施工要求适当加宽3）当基础荷载较大或对沉降要求较高或垫层侧边土的承载力较差时，垫层宽度适当加宽4）当筏基或箱基时，若垫层厚度小于0.25倍的基宽，垫层宽度计算仍应考虑压力扩散角的要求当时，仍按取值373、垫层承载力的确定压实系数:土的限制干密度土的最大干密度施工方法承载力特征值(KPa)垫层材料类别压实系数卵石、碎石砂夹石土夹石中砂、粗砂、砾砂粘性土和粉土（Ip=8--14）灰土200---300200---250150---200150---200130---180200---250土或灰土碾压或振密重锤夯实0.94---0.970.93---0.950.93---0.95150---200384、地基变形计算换填法处理后的建筑物地基沉降量：——建筑物地基沉降量cm——垫层自身变形量cm——垫层下各压缩土层变形量之和cm垫层自身变形量可按下式进行计算：——建筑物基础底面压力kPa——垫层厚度cm——垫层压缩模量，宜通过静载试验确定，也可选15--25MPa——压力扩散系数39压力扩散系数可按下式计算：条形基础：矩形基础：下卧层的变形量可按下式计算：——计算阅历系数——垫层底面的附加压力，KPa——第I层土在压力100--200kPa的压缩模量kPa——计算点第I层和第I-1层底面的沉降系数，规范查表40三、工程设计及施工要求1、工程设计要点1）处理软土或杂填土A、换填法处理的主要目的是置换基底下可能剪切破坏的懦弱土层或杂填土层。B、基底下为懦弱土层时，垫层的厚度主要取决于剪切破坏区域的大小和工程对消退剪切区深度的要求C、基底下为杂填土时，垫层厚度取决于杂填土的埋深D、换填后垫层下存在懦弱下卧层时，应验算其承载力和变形E、垫层宽度必需满足基底压力扩散的要求，并避开垫层材料侧向挤出2）处理湿陷性黄土A、换填法处理的主要目的是消退或部分消退黄土的湿陷量。B、垫层的厚度主要取决于工程对消退湿陷量的要求。全部消退湿陷量时，对于非自重湿陷性黄土应满足垫层底部总压力不大于下卧层黄土沉陷量起始压力；对于自重湿陷性黄土则必需全部挖除，换填法仅适用于厚度不大的自重湿陷性黄土地基。41C、假如消退部分湿陷量，应依据建筑物的重要性、基础形式、基底压力、黄土湿陷类型等综合确定。对于非自重湿陷性黄土，当垫层厚度等于基础宽度时可消退湿陷量的80%以上；当垫层厚度等于1.5倍基础宽度时可基本消退。D、垫层宽度取决于工程要求。当垫层超出基础边缘的距离至少为垫层厚度且不小于1.5m时，可消退建筑物范围内部分黄土层的湿陷性。3）处理膨胀土A、换填法处理的主要目的是消退或削减膨胀土的膨胀性能。适用于薄的膨胀土层或主要膨胀土层不厚的地基。B、换填厚度应使地基的剩余膨胀变形量限制在容许值范围内，对于砂垫层条件为：---垫层厚度为1-1.2倍基础宽度；垫层宽度为1.8--2.2倍基础宽度---垫层密度不小于为1.65t/m3---基底压力为100--200kPa---基槽两边回填区的附加压力不大于为0.25P（P为基底压力）---当膨胀压力大于为250kPa时，垫层材料应选用中、细砂；当膨胀压力较小时，应选用粗砂。422、施工要求砂（砂石）垫层：级配良好的中粗砂、圆砾、卵石或碎石，含泥量小于3%，最大粒径不大于50mm。素土垫层：有机质含量小于5%，亦不含冻土或膨胀土，碎石最大粒径不宜大于50mm。粉煤灰垫层：干渣垫层：松散密度不小于1.1t/m3；泥土与有机杂质含量小于5%；稳定性合格。最优含水量和压实系数由试验确定。1）垫层材料灰土垫层：石灰与土的体积协作比一般为2:8或3:7，土料宜用粘性土和塑性指数大于4的粉土432）含水量要求为保证最佳的夯压效果，以垫层材料的最优含水量为施工限制含水量A、可按国家标准《土工试验方法标准》中轻型击实试验求得。B、对于素土和灰土现场可限制在最优含水量的范围内；当运用振动碾压时可适当放宽下限值即。C、对于素土和灰土缺乏资料时可取0.6倍的液限值或按阅历接受塑限作为施工限制含水量。D、对于砂石，当接受平板振动器时含水量取15%--20%，运用平碾或蛙式夯时含水量取8%---12%，当运用插入式振动器时，砂石料宜为饱和。E、对于粉煤灰，含水量应限制在最优含水量。3）分层厚度垫层的分层铺填厚度及每层压实遍数应依据垫层材料、施工机具及设计要求等通过现场试验确定。444）质量限制要求A、砂石垫层：中砂，最小干密度；粗砂，最小干密度B、对于素土和灰土，当垫层厚度不大于3m时，压实系数。当垫层厚度大于3m时，。C、对于粉煤灰，压实系数。45地基处理技术——（2）预压法1、概念预压法（又称排水固结法）是对自然地基，或先在地基中设置砂井等竖向排水体然后利用建筑物进行分级渐渐加载；或在建筑物建立前在场地先进行加载预压，使土体中的孔隙水排出，渐渐固结，地基发生沉降同时强度逐步提高的方法。3、应用

主要解决软粘土地基的沉降和稳定问题。在我国沿海地区和内陆湖泊和河流谷地（分布大量软粘土如沼泽土、淤泥、淤泥质土、冲填土）广泛应用。4、组成：

排水系统和加压系统一、概述2、分类

预压法分砂井堆载预压法、真空预压法和降水预压法。二、真空预压法加固软土地基技术1.主要技术内容真空预压法是在须要加固的软黏土地基内设置砂井或塑料排水板，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖不透气的密封膜使软土与大气隔绝，然后通过埋设于砂垫层中的滤水管，用真空装置进行抽气，将膜内空气排出，因而在膜内外产生一个气压差，这部分气压差即变成作用于地基上的荷载。地基随着等向应力的增加而固结。抽真空前，土中的有效应力等于土的自重应力,抽真空后，土体完成固结时，真空压力完全转化为有效应力。

2.技术指标（1）密封膜内的真空度应稳定地保持在80KPa以上。（2）砂井或塑料排水板深度范围内土层的平均固结度一般应大于85%。（3）滤水管的四周应填盖100～200mm厚的砂层或其他水平透水材料。（4）所需抽真空设备的数量，以一套设备可抽真空的面积为1000～1500m2确定。（5）当地基承载力要求更高时可联合堆载、强夯等综合加固。（6）预压后建筑物运用荷载作用下可能发生的沉降应满足设计要求。

3.适用范围适用于懦弱黏土地基的加固。在我国广泛存在着海相、湖相及河相沉积的懦弱黏土层。这种土的特点是含水量大、压缩性高、强度低、透水性差。该类地基在建筑物荷载作用下会产生相当大的变形或变形差。对于该类地基，尤其需大面积处理时，譬如在该类地基上建立码头、机场等，真空预压法是处理这类懦弱黏土地基的较有效方法之一。

49

利用打夯工具或机具夯击土壤，排出土壤中的水分,加速土壤的固结，提高土壤的密实度和承载力。平板振动夯进行地基夯实冲击夯进行软土压实施工地基处理技术——（3）强夯法夯实法50是一种较常接受的地基处理方法,它是用起重机械将大吨位夯锤(一般不小于8t)起吊到高处(一般不小于6m)后，自由落下，对土体进行强力夯实。强夯施工中强夯适用于粘性土、湿陷性黄土及人工填土地基的加固。但强夯产生的振动对已建成或在建的建筑物有影响时，不得接受。强夯法施工

强夯可提高地基土的强度，降低土的压缩性，改善土的抗液化条件。51吊起夯锤自动脱钩装置起重机配三角架起吊夯锤下落瞬间起重机配龙门架起吊夯坑52夯锤一般重10～25t，大吨位锤通常接受钢板外壳内灌砼，也可用局部钢板浇筑砼组合锤。锤底面积宜按土的性质确定，锤底静压力值可取25～40KPa。夯锤中宜设置若干上下贯穿的气孔，可减小夯锤起吊时的吸力（夯锤吸力可达3倍锤重）。夯锤上气孔长圆柱夯锤短圆柱夯锤 圆锥形夯锤圆柱形夯锤高宽比过大，简洁偏锤，要慎用圆锥形夯锤底面积小，会形成很深的夯坑53地基处理技术——（4）振冲法1、原理

振冲法是振动水冲法的简称，在高压水利用振冲器振动边振边冲使砂土地基变密，或在粘性土地基中成孔，在孔中填入碎石制成桩体形成复合地基提高地基的抗剪强度和减小压缩变形。

振冲密实法主要应用于砂土和粉土地基。一、概述振冲法分振冲置换法和振冲密实法两类2、分类3、应用

振冲置换法适用于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基，按复合地基设计。54二、设计计算1、振冲置换法1）处理范围和桩位布置处理范围应依据建筑物的重要性和场地条件确定，通常都大于基底面积。对一般地基在基础外边缘宜扩大1--2排桩；对可液化地基，在基础边缘应扩大2--4排桩。

桩位布置，对大面积满堂处理，宜用等边三角形布置；对独立或条形基础，宜用正方形、矩形或等腰三角形布置。2）桩的直径和间距桩的直径为60—110cm；间距为1.5—2.5m3）桩的长度桩的长度应按建筑物对地基的要求确定，一般尽可能打入坚实土层，如软土层太厚，桩长最深不超过15m，但一般为8m，太深对提高承载力效果不大，对削减沉降有利。对液化地基，处理深度应符合抗震处理要求，并满足下式条件：55—液化判别标准贯入锤击数临界值—液化判别标准贯入锤击数基准值，设计烈度7、8、9时，分别为6、10、16—标准贯入点深度—地下水埋深，宜按建筑物运用年限平均最高水位，也可接受近期内年最高水位—粘粒含量百分率，当小于3或为砂土时均接受34）复合地基的承载力复合地基的承载力标准值应按现场试验确定，也可按下式确定：—复合地基承载力标准值，kPa—桩体单位截面积承载力标准值，kPa—桩间土的承载力标准值，kPa—面积置换率56面积置换率m可按下式确定：—桩的直径，m—等效影响圆的直径，m等边三角形布置：矩形布置：正方形布置：小型工程的粘性土地基，如无现场荷载试验，可按下式确定：—桩土应力比，无实测资料时取2--4—桩间土的十字板抗剪强度575）复合地基的变形计算接受复合模量法计算：2、振冲密实法1）处理范围应大于基底面积，每边放宽不小于5m3）宜用等边三角形或正方形布置2）桩的直径为60—110cm；间距为1.8—2.5m4）其余同振冲置换法58地基处理技术——（5）土桩和灰土桩土桩、灰土桩的原理土桩和灰土桩又称土挤密法和灰土挤密法，利用成孔过程中的横向挤压作用，使桩孔内的土被挤向四周，使得桩间土得以挤密，然后在桩孔中分层填入灰土或素土，并分层夯实的桩体，称为灰土挤密桩；用素土分层夯实的桩体，称为土挤密桩。二者分别与挤密的桩间土组成复合地基，共同承受基础的上部荷载。59施工完的灰土桩灰土桩施工现场60土桩、灰土桩的应用土桩和灰土桩适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土、杂填土等地基，不论是消退湿陷性还是提高承载力都有效。当含水量大于24%、饱和度超过65%在成孔及拔管过程中，桩孔及其四周简洁缩颈和隆起，挤密效果差处理深度5--15m，在我国西北和华北地区广泛应用。饱和度小于60%的湿陷性黄土，其承载力较高，湿陷性较强，处理地基以消退湿陷性为主；杂填土以降低压缩性提高承载力为主。二者在消退湿陷性和削减渗透性效果基本相同；但土桩地基的承载力和水稳定性不如灰土桩61土桩、灰土桩的设计处理面积处理深度桩的布置褥垫层地基承载力特征值地基变形计算62处理面积处理面积应大于基础或建筑物底层平面的面积，并应符合下列规定：1）当接受局部处理时，超出基础底面的宽度：对非自重湿陷性黄土、素填土和杂填土和杂填土等地基，每边不应小于基底宽度的0.25倍，并不应小于0.5m；对自重湿陷性黄土地基，每边不应小于基底宽度的0.75倍，并不应小于1.0m2）当接受整片处理时，超出建筑物基础底面外缘的宽度，每边不应小于处理土层厚度的0.5倍，并不应小于2.0m63处理深度处理深度应依据建筑物场地的土质状况、工程要求和成孔及夯实设备等因素综合确定。对湿陷性黄土地基，应符合国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》规定64桩的布置桩径：300--600mm，依据成孔设备确定布置形式：等边三角形或正方形桩距和桩排：桩距应保证桩间土的平均密实度不低于设计要求标准，一般取桩孔直径的2--2.5倍，也可按下式确定：ABCsd桩距、排距确定h65桩的布置——桩孔之间的中心距（m）——桩孔直径（m）——桩间土的最大干密度（t/m3）——地基处理前土的平均干密度（t/m3）——桩间土经成孔挤密后的平均挤密系数，对重要工程不宜小于0.93，一般工程不应小于0.90——在成孔挤密深度内，桩间土的平均干密度（t/m3）平均试样数不应少于6组66桩数填料和压实系数：素土、灰土回填夯实时：灰土体积比宜为2:8或3:7桩孔数量可用下式估算：——一根桩所担当的处理面积——拟处理的地基面积——一根桩所担当的处理面积的等效圆直径等边三角形布置：正方形布置：67褥垫层桩顶以上应设置300—500mm厚的2:8垫层压实系数不应小于褥垫层可使桩顶和桩间土找平褥垫层有利于改善应力扩散、调整桩土应力比褥垫层可减小桩身应力集中68地基承载力特征值桩、灰土桩复合地基地基承载力特征值，应通过现场单桩或多桩复合地基荷载试验确定。初步设计无试验资料时可按当地阅历确定，但对灰土桩复合地基承载力特征值不宜大于处理前的2倍；对土桩复合地基的承载力特征值不宜大于处理前的1.4倍，并不大于180kPa69地基变形计算执行《建筑地基基础设计规范》的有关规定变形包括桩和桩间土及其下卧层未处理土层的变形复合土层的变形可不计算下卧层未处理土层的变形必需计算70施工问题成孔方法：沉管（振动、锤击）或冲击桩顶设计标高以上预留覆盖土层厚度：沉管施工：0.5-0.7m冲击施工：1.2-1.5m成孔时，地基土宜接近最优（或塑限）含水量；当土的含水量低于12%时，宜在拟处理范围内的土层进行增湿71地基处理技术——（6）砂石桩1、定义砂石桩是碎石桩、砂桩和砂石桩的总称，是指用振动、冲击或水冲等方式在懦弱地基中成孔后，再将碎石或砂挤压入土中，形成大直径的由砂石所构成的密实桩体。2、砂石桩的历史砂桩起源于19世纪30年头的欧洲，早期主要应用于挤密砂土地基。在20世纪50年头后期，日本接受振动式和冲击式的施工方法，从而提高砂桩的处理深度、施工质量和施工效率。3、砂桩的应用

砂石桩主要应用于松散砂土、粉土、粘性土、素填土及杂填土地基。一、概述砂石桩虽然在软粘土中也有接受砂桩获得成功的工程实例，但应慎重，仅可在沉降限制不严懂得建筑中考虑运用。72又称振冲碎石桩，是用振动或冲击荷载将底部装有活瓣式桩靴的桩管挤入地层，在懦弱地基中成孔后，再将碎石从桩管投料口处投入桩管内，然后边击实、边上拔桩管，形成密实碎石桩，并与桩间土体形成复合地基。挤密碎石桩碎石桩施工流程图边击实、边拔管碎石桩施工全景73干法振冲碎石桩-底部给料(法国公司)振冲碎石桩施工待验收的碎石桩74砂石桩的直径及孔位布置砂石桩的直径可接受300—800mm，可依据地基土质状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砂石桩宜接受等边三角形或正方形布置砂石桩的间距砂石桩的间距应依据现场试验确定，对砂土和粉土地基，不宜大于砂石桩桩径的4.5倍；对粘性土地基，不宜大于砂石桩桩径的3倍。75——（7）水泥粉煤灰碎石桩CFG桩又称水泥粉煤灰碎石桩。由长螺旋钻机或振动沉管桩机成孔，将碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和灌注成桩。CFG桩的适用范围很广,在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基均有大量成功的实例。CFG桩破桩头施工现场CFG桩施工现场CFG桩和桩间土通过褥垫层形成CFG桩复合地基76一、概述1、定义

水泥粉煤灰碎石桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合而成的高粘结强度桩（简称CFG桩）。水泥粉煤灰碎石桩是高粘结强度桩，需在基础和桩顶设置褥垫层，由桩、桩间土和褥垫层组成复合地基。水泥粉煤灰碎石桩与素混凝土桩只是桩体材料构成不同，其受力和变形特性相同。2、特点1）承载力高3）造价低2）变形小4）适用不同条件3、应用1）基础类型：条基、独立基础、筏基和箱基；工业厂房和民用建筑2）土层类型：粘土、粉土、砂土和正常固结素填土；淤泥质土通过试验确定3）高承载力地基和低承载力地基4）液化地基可以和碎石桩联合运用，形成多桩复合地基77二、CFG桩的设计1、CFG桩的直径及孔位布置CFG桩的直径可接受350—600mm，桩径过小施工质量不易限制，桩径过大需加厚褥垫层的厚度才能保证桩土共同担当上部结构传来的荷载。CFG桩可只布置在基础范围内，宜接受等边三角形或正方形布置。对于液化地基，在基础内可接受振动沉管CFG桩和振动沉管碎石桩间隔的加固方案，但在基础外确定范围布置碎石桩。2、CFG桩的间距CFG桩的间距应依据设计要求的复合地基承载力、建筑物限制沉降量、土性、施工工艺等确定，宜取3—5倍桩距。3、褥垫层褥垫层的作用：1）保证桩、土共同担当荷载，是复合地基组成部分；2）通过变更褥垫层厚度，调整桩垂直荷载的分担，通常褥垫层约薄桩担当的荷载占总荷载的百分比越高，反之亦然；3）削减底面的应力集中；4）调整桩土水平荷载的分担，垫层厚度约厚土分担的水平荷载占总荷载的百分比越大，桩分担的水平荷载占总荷载的百分比越小。78褥垫层的材料：中砂、粗砂、级配砂石、碎石，最大粒径不大于30mm，不宜接受卵石。4、CFG桩复合地基承载力复合地基承载力应通过现场复合地基荷载试验确定，初步设计时可接受下式估算：其中：fsp.k———复合地基承载力特征值（KPa）；

m———面积置换率；

Ap———桩的截面积（m2）；

fsk———处理后桩间土承载力特征值（KPa）；

β———桩间土承载力折减系数，取0.75—0.95；

Ra———单桩竖向承载力特征值（KN）；正方形布桩：795、单桩竖向承载力特征值其中：Ra———单桩竖向承载力特征值；kN

Up———桩的周长；m

qsi———第i层土的侧阻力特征值；kPa

li———第i层土的厚度；

qp———桩端持力层的端阻力特征值；kPa

Ap———桩的截面积；当接受单桩荷载试验，应将极限承载力除以平安系数2；无试验资料时，单桩竖向承载力特征值按下列两式计算，取最小值：fcn.———桩体28天标准养护立方体强度；6、桩体强度桩体试块抗压强度平均值应满足下式：807、复合地基变形计算其中：n1———加固区总分层数；n2———总分层数；po———基底附加压力；Esi———第I层土的压缩模量；hi———第I层土的分层厚度；ζ———压缩模量提高系数，ζ=fsp.k/fak，其中fak为第I层土的自然地基承载力特征值。ψ———沉降计算阅历系数，参照《建筑地基基础设计规范》（GB7-89）表5.2.5取值。81CFG桩复合地基设计计算程序选定持力层确定桩长、桩径计算单桩承载力计算面积置换率计算桩间距计算沉降结束符合规范和设计要求不符合规范和设计要求82地基处理技术——（8）水泥土搅拌法一、概述1、原理

水泥土搅拌法分深层搅拌法（湿法）和粉体喷搅法（干法），是利用水泥为固化剂，通过特制搅拌机械在地基深部就地将软土与固化剂强制搅拌，利用水泥和土产生的物理化学反应，使土体硬结形成水泥土桩体。桩体、桩间土和褥垫层共同形成复合地基。2、水泥土的基本性能

水泥和土产生的物理化学反应有：水泥水化反应的水化物与土颗粒发生离子交换、团粒化作用、碳酸化反应及硬凝反应。

水泥土90天的无侧线抗压强度标准值一般为0.3—2MPa。随龄期增长而增长，一般有下列关系：83水泥土的强度取决于：土的性质，水泥品种、标号、掺入量及外加剂等水泥标号干脆影响水泥土的强度，水泥强度等级提高10级，水泥土强度约增大20%--30%。如要达到相同强度，水泥强度等级提高10级可降低水泥掺入比2%--3%水泥掺入比是指水泥掺入量与被加固土重的比值。水泥土随掺入比增加而增加，但因场地土质和施工条件的差异，掺入比的提高与水泥土强度的提高百分比是不完全一样的。

各种外加剂对水泥土强度有不同的影响。当掺入与水泥等量的粉煤灰时可提高水泥土强度10%。3、特点1）最大限度利用原土3）依据上部结构的须要，可敏捷地接受柱状、壁状、格栅状和块状加固2）搅拌时无噪音、振动和污染，可在城市施工，对环境影响小4）与钢筋混凝土桩比节约钢材5）质量不简洁限制84深层搅拌桩施工工艺流程图85清除钻头上的余泥形成一道地下连续墙型钢补强材导沟三轴型钻掘搅拌机水泥浆液钻杆861）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、粘性土以及无流淌地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的自然含水量小于30%（黄土含水量小于25%）、大于70%或地下水的PH值小于4时不宜接受干法。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阅历的地区，必需通过现场试验确定其适用性。3、应用水泥搅拌法最早在美国研制成功，称为Mixed-in-PlacePile（简称MIP法），国内1977年由冶金建筑探讨总院和交通部水运规划院共同开发，1978年研制成第一台SJB-1双轴搅拌机。粉体喷射搅拌法最早在1967年瑞典研制成功，称为DryJetMixingMethod（简称DJM法），国内1983年由铁道部第四勘测设计院用DPP-100汽车钻改装成第一台粉体喷射搅拌机。1）应用历史2）应用条件3）试验室资料，水泥土搅拌对于加固膨润土、高岭土含量高的软土效果好；加固伊利土、氯化物含量高的软粘土及有机质含量高、PH值低的粘性土效果差。87二、水泥土搅拌法的设计1、加固形式加固形式有柱状、壁状、块状，可只布置在基础内，独立基础不宜少于3根，柱状加固可接受等边三角形、正方形布置2、水泥及掺入量水泥强度等级宜选用32.5级及以上的一般硅酸盐水泥，水泥掺入量除块状加固时可用被加固湿土质量的7%--12%外，其余宜用12%--20%。湿法的水泥浆水灰比可选用0.45--0.55，依据工程须要和土质条件选择早强、缓凝、减水以及节约水泥得到能够作用的外掺剂。湿法的加固深度不宜大于20m；干法不宜大于15m。搅拌桩的直径不宜小于500mm。当桩长超过10m时宜接受变掺量设计，在水泥总掺入量不变条件下，上部1/3桩长范围可适当增加水泥掺量和搅拌次数；下部1/3桩长范围可适当削减水泥掺量3、水泥搅拌桩复合地基承载力特征值复合地基承载力应通过现场单桩或多桩复合地基荷载试验确定，初步设计时可接受下式估算：88正方形布桩：β———桩间土承载力折减系数，当桩端土未经修正的承载力特征值大于桩周土的承载力特征值的平均值时取0.1—0.4，差值大时去低值；当桩端土未经修正的承载力特征值小于桩周土的承载力特征值的平均值时取0.5—0.9，差值大或设置褥垫层时去高值4、单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值应通过现场荷载试验确定；初步设计时，单桩竖向承载力特征值按下列两式计算，应同时满足两式的要求，应使由桩身材料强度确定的单桩承载力大于或等于由桩周土和桩端土抗力所供应的单桩承载力：89其中：Ra———单桩竖向承载力特征值；kN

Up———桩的周长；m

qsi———第i层土的侧阻力特征值；对淤泥可取4--7kPa；对于淤泥质土可取6--12kPa；对于软塑粘性土可取10--15kPa；对于可塑粘性土可取12--18kPa

li———第i层土的厚度；

qp———桩端持力层的端阻力特征值；kPa

Ap———桩的截面积；

———桩身强度折减系数，干法可取0.20—0.30；湿法可取0.25—0.33

———与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块（边长70.7mm或50mm的立方体）在标准养护条件下90天龄期的立方体抗压强度平均值（kPa）———桩端自然土承载力折减系数，可取0.40—0.60；承载力高取低值4、褥垫层厚度200--300mm，中粗砂或碎石，最大粒径不宜大于20mm；夯填度不大于0.95、懦弱下卧层的验算按群桩作用原理，即将搅拌桩和桩间土视为一假想实体进行下卧层验算。90搅拌桩下卧层验算模型6、复合地基变形计算水泥土搅拌法复合地基变形包括2部分：搅拌桩复合土层的平均压缩变形S1和桩端下未加固的土层的压缩变形S2。——搅拌桩复合土层顶面的附加压力，kPa——搅拌桩复合土层底面的附加压力，kPa——搅拌桩复合土层压缩模量，kPa——搅拌桩压缩模量，kPa，可取，短桩或强度低者取低值91地基处理技术——（9）高压喷射注浆法一、概述1、原理高压喷射注浆法是利用钻机在须要加固的地基中成孔，通过钻杆底端的喷嘴产生射流，冲切土体并试之与浆液混合，浆液固结后形成坚硬的固结体，从而达到加固地基目的。92高压旋喷桩施工旋喷法施工流程图93高压旋喷设备及机具滑撬式旋喷钻机履带式旋喷钻机高压注浆泵单重管喷具双重管喷具三重管喷具灰浆搅拌机泥浆泵942、高压喷射注浆法的类型1）按注浆形式分高压旋喷注浆：边旋边提，形成圆柱体，旋喷桩高压定喷注浆：固定方向提升，形成壁状高压摆喷注浆：按确定角度边摇摆边提升，形成扇形态2）按喷射管形式单管法：单一浆液，20MPa压力、直径0.6—1.2m双管法:浆液+空气，20（0.7）MPa压力、直径0.8—1.5m三管法:高压水+空气+浆液，20（0.7）MPa压力、直径

1.2—2.5m3、高压喷射注浆法的特点1）适用地层较广：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2）适用于新建工程、在建工程及加固工程3）设备较轻，机动性强；变更固结体形态和角度比较便利4）施工中振动、噪音小，施工成本低954、高压喷射注浆法的应用旋喷法可用于处理懦弱地基，也可用于桩、地下连续墙、挡土墙、深基坑支护结构的施工和防管涌、流砂的技术措施。1.主要技术内容爆破挤淤处理软土地基实质上是地基处理的置换法，即通过爆炸作用将填料沉入淤泥并将淤泥挤出，使地基达到设计承载力和满足地基在确定时间内的沉降要求的施工工艺。在堆石体前沿淤泥中的适当位置埋置药包群，爆后堆石体前沿向淤泥底部坍落，形成确定范围和厚度的“石舌”，所形成的边坡形态呈梯形。当接着填石时，由于“石舌”上部的淤泥在爆炸瞬间产生的强大冲击力的作用下，产生超孔隙水压力，冲击作用使土的结构发生破坏，承载实力在短时间内丢失，因此抛石可以很简洁地挤开这层淤泥并与下层“石舌”相连，形成完整的抛填体，接受爆炸和抛填循环作业，就可用石方置换掉抛填方向前方确定范围内确定数量的淤泥，达到软基处理的目的。

地基处理技术——（10)

爆破挤淤法技术2.技术指标（1）线药量qL计算，即单位布药长度上分布的药量；（2）一次爆破挤淤填石药量Q1计算（3）单孔药量q1计算（4）爆破挤淤的药包埋深计算（5）石料应运用不易风化石料，粒径应大于30cm。（6）堆填石料范围：一次处理淤泥宽度沿线；高度为1.3～1.8倍淤泥深度。（7）爆破平安振动速度及水中冲击波平安距离可参照《爆破平安规程》GB6722之规定进行。

3.适用范围爆破挤淤重在“挤”，必需地处开阔地带，保证在爆炸后抛填体的重力作用下淤泥可以被挤出待处理地基范围，并且不会对环境造成污染和破坏。主要适用于港口工程的防波堤、护岸、码头等基础处理，马路铁路房建等地处海滩、河滩等开阔地带的地基处理。爆破挤淤法处理软土地基适宜深度为3～25m。

1.主要技术内容土工合成材料是一种新型的岩土工程材料，大致分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料四大类。特种土工合成材料又包括土工垫、土工网、土工格栅、土工格室、土工膜袋和土工泡沫塑料等。复合型土工合成材料则是由上述有关材料复合而成。土工合成材料具有过滤、排水、隔离、加筋、防渗和防护等六大功能及作用。

地基处理技术——(11)土工合成材料应用技术目前国内已经广泛应用于建筑或土木工程的各个领域.并且已成功地探讨、开发出了成套的应用技术,大致包括：（1）土工织物滤层应用技术。（2）土工合成材料加筋垫层应用技术。（3）土工合成材料加筋挡土墙、陡坡及码头岸壁应用技术。（4）土工织物软体排应用技术。（5）土工织物充填袋应用技术。（6）模袋混凝土应用技术。（7）塑料排水板应用技术。（8）土工膜防渗墙和防渗铺盖应用技术。（9）软式透水管和土工合成材料排水盲沟应用技术。（10）土工织物治理路基和路面病害应用技术。（11）土工合成材料三维网垫边坡防护应用技术等。（12）土工膜密封防漏应用技术（软基加固、垃圾场、水库、液体库等）

2.技术指标符合现行国家标准《土工合成材料应用技术规范》GB50290及相关标准要求。土工合成材料应用在各类工程不仅能很好地解决传统材料和传统工艺难于解决的技术问题，而且均取得了显著的经济效益，工程造价大多可降低15%以上。3.适用范围土工合成材料应用技术的适用范围特别广泛