地基处理方法讲义

4.软土地基处理处理方法与特点复合地基计算原理换填法设计强夯法设计预压法设计水泥土搅拌法设计托换技术4.1地基处理方法4.1.1地基处理的目的软土地基处理的目的是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，用以改良地基土的工程特性，主要包括：1)提高地基的抗剪切强度2)降低地基的压缩性3)改善地基的透水特性一种增加地基土的透水性加快固结，另一种是降低透水性或减少其水压力（基坑抗渗透）。4.1.2地基处理方法分类及应用范围软土地基处理的基本方法主要有置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋、和热学等方法。常用地基处理方法的原理、作用及适用范围如下。准1.黑换土垫层法嚼(息1)愈垫层法朱盒其基本原理是株挖除浅层软弱香土或不良土，王分层碾压或夯寿实土，按回填超的材料可分为冈砂承(签或砂石续)罢垫层、碎石垫述层、粉煤灰垫观层、干渣垫层权、土拴(趁灰土、二灰铃)艰垫层等。干渣引分为分级干渣者、混合干渣和鞭原状干渣；粉馒煤灰分为湿排俱灰和调湿灰。越换土垫层法可畜提高持力层的灰承载力，减少低沉降量；常用痛机械碾压、平协板振动和重锤企夯实进行施工宁。疑该法常用于基复坑面积宽大和敞开挖土方量较啄大的回填土方灿工程，一般适奋用于处理浅层比软弱土层牵(登淤泥质土、松蛙散素填土、杂旋填土、浜填土志以及已完成自险重固结的冲填微土等章)嫂与低洼区域的路填筑。一般处小理深度为拣2辅～医3m骂。适用于处理僚浅层非饱和软干弱土层、素填努土和杂填土等即。买(挺2)要强夯挤淤法纳驻采用边强夯、春边填碎石、边终挤淤的方法，愉在地基中形成弄碎石墩体。可贝提高地基承载条力和减小变形躬。垦适用于厚度较置小的淤泥和淤挡泥质土地基，谨应通过现场试立验才能确定其得适应性。屯2.忙振密、挤密法晃振密、挤密法之的原理是采用浩一定的手段，础通过振动、挤屈压使地基土体妨孔隙比减小，舞强度提高，达隔到地基处理的肝目的。软土地点基中常用担强夯法迟强夯法宝毛利用强大的夯蛛击能，迫使深闲层土液化和动妹力固结，使土透体密实，用以眉提高地基土的驶强度并降低其违压缩性。屡3.亿排水固结法洞忘字其基本原理是下软土地基在附丢加荷载的作用秤下，逐渐排出厚孔隙水，使孔罢隙比减小，产伍生固结变形。沾在这个过程中慎，随着土体超朴静孔隙水压力岭的逐渐消散，耳土的有效应力柴增加，地基抗补剪强度相应增绿加，并使沉降县提前完成或提标高沉降速率。铅排水固结法主惊要由排水和加厘压两个系统组办成。排水可以次利用天然土层择本身的透水性孩，尤其是上海盆地区多夹砂薄却层的特点，也楼可设置砂井、凑袋装砂井和塑搅料排水板之类狮的竖向排水体且。加压主要是延地面堆载法、贵真空预压法和钥井点降水法。创为加固软弱的援粘土，在一定李条件下，采用蒸电渗排水井点补也是合理而有葵效的。踏(然1)予堆载预压法誉鞋在建造建筑物能以前，通过临柄时堆填土石等河方法对地基加食载预压，达到度预先完成部分斥或大部分地基刷沉降，并通过咸地基土固结提赛高地基承载力慰，然后撤除荷圆载，再建造建挡筑物。顺临时的预压堆膊载一般等于建惭筑物的荷载，减但为了减少由焰于次固结而产烧生的沉降，预披压荷载也可大淋于建筑物荷载涉，称为超载预路压。赌为了加速堆载脂预压地基固结衫速度，常可与据砂井法或塑料车排水带法等同斧时应用。如粘蔬土层较薄，透肾水性较好，也暴可单独采用堆疲载预压法。不适用于软粘土杆地基。南(管2)浊砂井法许(辰包括袋装砂井揉、塑料排水带暑等序)山在软粘土地基税中，设置一系关列砂井，在砂声井之上铺设砂待垫层或砂沟，矩人为地增加土唉层固结排水通状道，缩短排水兴距离，从而加饮速固结，并加垂速强度增长。下砂井法通常辅绝以堆载预压，扒称为砂井堆载方预压法。低适用于透水性瓶低的软弱粘性龙土，但对于泥相炭土等有机质先沉积物不适用耕。吸(廉3)涉真空预压法绘栋在粘土层上铺面设砂垫层，然羞后用薄膜密封塔砂垫层，用真难空泵对砂垫层党及砂井抽气，编使地下水位降欲低，同时在大夫气压力作用下终加速地基固结罚。班适用于能在加摇固区形成舱(沾包括采取措施无后形成捎)搭稳定负压边界朴条件的软土地带基。杯(俗4)哗真空尺-刑堆载联合预压己法客妈当真空预压达嘉不到要求的预瑞压荷载时，可灌与堆载预压联秧合使用，其堆芝载预压荷载和段真空预压荷载长可叠加计算。英适用于软粘土找地基。射(盾5)菊降低地下水位艺法奴妨切通过降低地下锡水位使土体中狸的孔隙水压力棋减小，从而增驳大有效应力，帆促进地基固结将。尚适用于地下水培位接近地面而查开挖深度不大耻的工程，特别献适用于饱和粉搞、细砂地基。舅(忍6)用电渗排水法笑泡在土中插入金棚属电极并通以袄直流电，由于昨直流电场作用触，土中的水从菜阳极流向阴极典，然后将水从线阴极排除，而胳不让水在阳极慰附近补充，借们助电渗作用可斯逐渐排除土中座水。在工程上卫常利用它降低乱粘性土中的含姨水量或降低地量下水位来提高趋地基承载力或幻边坡的稳定性削。孝适用于饱和软然粘土地基。惜4.岔置换法添懒筋其原理是以砂云、碎石等材料品置换软土，与体未加固部分形件成复合地基，蜻达到提高地基戚强度的目的。弹(依1)率振冲置换法冻(陶或称碎石桩法切)肢碎石桩法是利膝用一种单向或豪双向振动的冲吓头，边喷高压低水流边下沉成府孔，然后边填光入碎石边振实坝，形成碎石桩何。桩体和原来呆的粘性土构成秘复合地基，以类提高地基承载屠力和减味小沉降。扛适用于地基土劣的不排水抗剪隶强度大于债20kPa某的淤泥、淤泥筝质土、砂土、趣粉土、粘性土敌和人工填土等哀地基。对不排趴水抗剪强度小印于柔20kPa杯的软土地基，劈采用碎石桩时锦须慎重。肢(碗2)急石灰桩法制县在软弱地基中恢用机械成孔，些填入作为固化按剂的生石灰并愚压实形成桩体孙，利用生石灰骤的吸水、膨胀院、放热作用以蝶及土与石灰的驾物理化学作用添，改善桩体周白围土体的物理溉力学性质，同侍时桩与土形成喷复合地基，达何到地基加固的雄目的。懂适用于软弱粘建性土地基。邪(扇3)觉强夯置换法垂咱对厚度小于怪6m里的软弱土层，返边夯边填碎石舒，形成深度狭3烂～筒6m真、直径为防2m罢左右的碎石拄淹体，与周围土博体形成复合地疮基。往适用于软粘土宣。元(光4)登水泥粉煤灰碎冠石桩钢(瓜CFG唤桩冻)完乖是在碎石桩基康础上加进一些言石屑、粉煤灰璃和少量水泥，听加水拌和，用约振动沉管打桩状机或其它成桩顾机具制成的具自有一定粘结强畜度的桩。桩和冷桩间土通过褥穴垫层形成复合丈地基。漫适用于填土、买饱和及非饱和钳粘性土、砂土货、粉土等地基哗。挖(6)EP款S纪超轻质料填土圾法跪洞发泡聚苯乙烯扁(晌EPS)冷的重度只有土缺的阻1/50贼～城1/100务，并具有较好卸的强度和压缩性性能，艘币用于填土料可疏有效减少作用够在地基上的荷缎载，需要时也就可置换部分地跟基土，以达到户更好的效果。菠适用于软弱地致基上的填方工庆程。退5.允加筋法刷抬通过在土层中坑埋设强度较大烫的土工聚合物箱、拉筋、受力见杆件等提高地群基承载力、减舱小沉降、或维激持建筑物稳定更。盗(宜1)兔土工合成材料仅赤土工合成材料委是岩土工程领谣域中的一种新饿型建筑材料，躺是用于土工技石术和土木工程渐，而以聚合物否为原料的具渗雪透性的材料名屿词的总称。它悟是将由煤、石再油、天然气等荣原材料制成的浙高分子聚合物雨通过纺丝和后景处理制成纤维昼，再加工制成阅各种类型的产耀品，置于土体觉内部、表面或勤各层土体之间冷，发挥加强或由保护土体的作蕉用。常见的这虽类纤维有：聚幻酰胺纤维桃(裂PA避，如尼龙、锦短纶年)厌、聚酯纤维展(径如涤纶辽)肆、聚丙烯纤维筒(拨PP平，如腈纶焰)锣、聚乙烯纤维渠(济PE冠，如维纶演)分以及聚氯乙烯攀纤维边(概PVC坡，如氯纶拌)微等。研利用土工合成勉材料的高强度子、韧性等力学敬性能，扩散土练中应力，增大游土体的抗拉强事度，改善土体催或构成加筋土乱以及各种复合咸土工结构。土燥工合成材料的捞功能是多方面豪的，主要包括剃排水作用、反平滤作用、隔离奋作用和加筋作庭用。训适用于砂土、下粘性土和软土昨，或用作反滤宣、排水和隔离鼻材料。屯(碧2)荷加筋土帆筒把抗拉能力很刊强的拉筋埋置甜在土层中，通它过土颗粒和拉隙筋之间的摩擦包力形成一个整狱体，用以提高介土体的稳定性渔。寺适用于人工填坐土的路堤和挡茫墙结构。匹(晌3)沸土层锚杆减嫩缘土层锚杆是依台赖于土层与锚谜固体之间的粘楚结强度来提供就承载力的，它摇使用在一切需洞要将拉应力传还递到稳定土体炕中去的工程结些构，如边坡稳垫定、基坑围护著结构的支护、调地下结构抗浮耕、高耸结构抗施倾覆等。愁适用于一切需假要将拉应力传港递到稳定土体习中去的工程。覆(栽4)删土钉竞饲土钉技术是在请土体内放置一现定长度和分布锋密度的土钉体膨，与土共同作法用，用以弥补枣土体自身强度呈的不足。不仅泰提高了土体整婆体刚度，又弥闻补了土体的抗乱拉和抗剪强度军低的弱点，显右著提高了整体许稳情定性。纱适用于开挖支摸护和天然边坡应的加固。议(勺5)戴树根桩法扰库在地基中沿不针同方向，设置谱直径为棚75裤～菌250mm立的细桩，可以辰是竖直桩，也填可以是斜桩，健形成如树根状庄的群桩，以支疲撑结构物，或尿用以挡土，稳票定边坡。怕适用于软弱粘候性土和杂填土你地基。辞6.塑胶结法罢猫在软弱地基中身部分土体内掺深入水泥、水泥服砂浆以及石灰麦等物，形成加渗固体，与未加定固部分形成复而合地基，以提暖高地基承载力圈和减小沉降。凭(无1)夸注浆法笨连其原理是用压大力泵把水泥或银其它化学浆液场注入土体，以态达到提高地基值承载力、减小腿沉降、防渗、货堵漏等目的。蹈适用于处理岩数基、砂土、粉材土、也淤泥质粘土辞、粉质粘土、垒粘土和一般人忧工填土，也可艰加固暗浜发和使用在托换泳工程中。斥(杰2)仆高压喷射注浆出法旋躁将带有特殊喷各嘴的注浆管，笑通过钻孔置入昼要处理土层的戴预定深度，然袜后将水泥浆液知以高压冲切土者体，在喷射浆誉液的同时，以委一定速度旋转介、提升，形成衣水泥土圆柱体奶；若喷嘴提升姑而不旋转，则国形成墙状固结骗体。可以提高瓶地基承载力、歇减少沉降、防绳止砂土液化、很管涌和基坑隆姑起。读适用于淤泥、哥淤泥质土絮、人工填土等啦地基。对既有栋建筑物可进行镇托换加固。倚(皆3)溪水泥土搅拌法痰赚利用水泥、石必灰或其它材料坏作为固化剂的升主剂，通过特苦别的深层搅拌谢机械，在地基无深处就地将软沟土和固化剂愁(迁水泥或石灰的扔浆液或粉体别)桥强制搅拌，形奶成坚硬的拌和砍拄体，与原地昏层共同形成复辫合地基。滔适用于淤泥、腾淤泥质土、粉险土和含水量较洲高且地基承载售力标准值不大饲于萝120kPa燥的粘性土地基得。役7.得冷热处理法含冻结法笨患通过人工冷却快，使地基温度要低到孔隙水的响冰点以下，使凑之冷却，从而叮具有理想的截告水性能和较高鹊的承载力。适蚀用于软粘土或采饱和的砂土地金层中的临时措殊施。8.其它蚕(藏1)佛锚杆静压桩哀第是结合锚杆和赖静压桩技术而偷发展起来的，揉它是利用建筑闸物的自重作为余反力架的支承分，用千斤顶把动小直径的预制撤桩逐段压入地筛基，在将桩顶洗和基础紧固成魂一体后卸荷，锤以达到减少建即筑物沉降的目铜的。爽主要使用于加烫固处理淤泥质蕉土、粘性土、吩人工填土和松蛋散粉土。妖(异2)毅沉降控制复合弓桩基抓济是指桩与承台只共同承担外荷召载，按沉降要台求确定用桩数茅量的低承台摩哑擦桩基。目前坦上海地区沉降碧控制复合桩基制中的桩，宜采什用桩身截面边剧长辰250mm乞、长细比在扫80篮左右的预制混这凝土小桩，同细时工程中实际乒应用的平均桩瞧距一般在兆5税～谈6吧倍桩径以上。问主要适用于较部深厚软弱地基绿上，以沉降控习制为主的八层蝴以下多层建筑劣物。敬4.2士酬复合地基计算晓理论一、基本概念滋1腹．复合地基定而义唯复合地基是指鲜天然地基在地边基处理过程中航部分土体得到沿增强，或被置馆换，或在天然终地基中设置加紧筋材料，加固闪区是由基体因(吴天然地基土体疮)贱和增强体两部职分组成的人工醒地基。复合地扣基与桩基都是浓采用以桩的岩形式处理地基蜜，故两者有其沙相似之处，但警复合地基属于序地基范畴，而拾桩基属于基础或范畴，所以两宣者又有其本质嫁区别。复合地追基中桩体与基政础往往不是直卸接相连的，它顿们之间通过垫围层（碎石或砂穴石垫层）来过习渡；而桩基中列桩体与基础直场接相连，两者箭形成一个整体马。因此，它们朱的受力特性也轿存在着明显差存异。即复合地全基的主要受力校层在加固体内宣而桩基的主要笑受力层是在桩惹尖以下一定范持围内。由于复悄合地基的理论倒的最基本假定块为桩与桩周土强的协调变形。思为此，从理论塘而言，复合地顿基中也不存在跑类似桩基中的扛群桩效应。拜2朝．复合地基分戴类糠根据地基中增源强体的方向可值分为水平向增材强体复合地基设和竖向增强体锦复合地基。水原平向增强体复伸合地基主要包肌括由各种加筋毒材料，如土工漠聚合物、金属寇材料格栅等形对成的复合地基椒。竖向增强体昌复合地基通常筹称为桩体复合造地基。茶在桩体复合地盆基中，桩的作久用是主要的，捏而地基处理中弯桩的类型较多报，性能变化较榴大。为此，复促合地基的类型裁按桩的类型进川行划分较妥。腾然而，桩又可香根据成桩所采册用的材料以及楼成桩后桩体的信强度（或刚度涉）来进行分类封。搭桩体如按成桩浩所采用的材料寇可分为：倦散体土类桩康——埋如碎石桩、砂字桩等；孩水泥土类桩小——谢如水泥土搅拌膨桩、旋喷桩等锄；察混凝土类桩攻——川树根桩、壮CFG恒桩等。爹桩体如按成桩疗后的桩体的强苗度（或刚度）免可分为：揉柔性桩牵——狗散体土类桩属饶于此类桩；缴半刚性桩财——奇水泥土类桩；基刚性桩烫——扰混凝土类桩。寺半刚性桩中水心泥掺入量的大错小将直接影响酿桩体的强度。碰当掺入量较小蛛时，桩体的特百性类似柔性桩膝；而当掺入量骂较大时，又类清似于刚性桩，侨为此，它具有真双重特性。尿由柔性桩和桩逝间土所组成的川复合地基可称叠为柔性桩复合拆地基，其它依杨次为半刚性桩柏复合地基、刚签性桩复合地基涛。芬二、复合地基理承载力计算尿1佣、竖向增强体还复合地基承载馋力计算轿疾复合地基的极骂限承载力芬可用下式表示定：反梳遇冰孟(舌拖-1)载式中育怜一桩体极限承法载力至,kPa由；司规一天然地基极晋限承载力兽,kPa饱；时榨一反映复合地吊基中桩体实际慎极限承载力的胁修正系数号,买与地基土质情卡况、敲砌呈毒成桩方法等因疲素有关，一般贪大于渴1.0晨；爹封一反映复合地辛基中桩间土实树际极限承载力便的修正系数，喝其值与地基土疤疏秀质情况、成桩阔方法等因素有彻关，可能大于粮1.0绍，也可能小于管1.0槐；阀塔一复合地基破还坏时，桩体发忽挥其绝极费限强度的比例母，也称为桩体鸟极限强度发挥偷度；休膨一复合地基破趁坏时，桩间土蛋发挥其听极刺限强度的比例故，也称为桩间错土极限强度发友挥度；状扯一复合地基置阻换率，陵，其中贝A吉p呀为桩体面积，烈Ａ为对应的加它固面积。发对刚性桩复合并地基和柔性桩底复合地基，桩宵体极限承载力押可采用类似摩症擦桩极限承载重力计算式计算烧，其表达式为漫猛绝厉描（催帝-2灶）音式中旨绑一桩周摩阻力吼极限值；朽桑一桩身周边长桑度；回恳一桩身截面面没积；党卵一桩端土极限财承载力；唇皮一按土层划分斩的各段桩长。呀对柔性桩，桩挣长大于临界桩示长时，计算桩投崖毁长应取临界桩狂长值。棉按式并(奖巨-瓦2虾)仙计算桩体极限旷承载力外，尚显需计算桩身材匠料强度允许的休单桩极限承载心力，即卡坟亭撇光狭烟到钓醒（晕营-西3皮）醒式中靠范一桩体极限抗站压强度。壳由式母(农阶-2稠)红和式宪(帜台3)述计算所得的二宪者中取较小值凤为桩的极限承柱载力。苗2这、水平向增强怪体复合地基承婚载力计算绣水平向增强体前复合地基主要渔包括在地基中赛铺设各种加筋兰材料，如土工刚织物、土工格颗栅等形成的复饰合地基。复合相地基工作性状刚与加筋体长度咬、强度，加筋博层数，以及加孔筋体与土体间苦的粘聚力和摩尸擦系数等因素联有关。水平向吴增强体复合地厌基破坏可具有尺多种形式，影巴响因素也很多平（龚晓南，曲1992革）。到目前为企止，许多问题帐尚未完全搞清倘楚，水平向增吵强体复合地基慕的计算理论尚崖不成熟。这里允只介绍浑Florki障ewicz倒（饶1990润）承载力公式发，供借鉴。承图纽哀-匆1鹰表示一水平向拣增强体复合地罢基上的条形基肺础。刚性条形刷基础宽度为骗，下卧厚度为胡的加筋复合土拦层，其视粘聚务力为贺，内摩擦角为手，复合土层下忘的天然土层粘虚聚力为伪，内摩擦角为仅。凶Florki惭ewicz移认为基础的极橡限荷载锹是无加筋体（孕=0欢）的双层土体脂系的常规承载骂力将和由加筋引起院的承载力提高具值挤之和，即沸炊博傍夺抄筑吊维值须眼(脂点-5蜘)臣复合地基中各权点的视粘聚力叙值取决于所考蹦虑的方向，其虏表达式（妹Schlos守ser滩和循Long带，蛋1974到）为袍孙栏学耻蛮忧疾油刃(运纵-遣6)屯式中担尼δ沟一考虑的方向泡与加筋体方向言的倾斜角；慰访一加筋体材料避的纵向抗拉强流度。湿采用极限分析恐法分析，地基蚂土体滑动模式衣取猜Prandt孙l恩滑移面模式，惰当加筋复合土简层中加筋体沿钞滑移面佩AC如滑动时，地基症破坏。此时，矛刚性基础竖直便向下速度为豆，加筋体沿波AC梯面滑动引起的兼能量消散率增两量为葵拿丢(钉译-精7)若忽略了火ABCD芹区和圈BGFD使区中由于加筋器体存在（枣≠掀0吃）能量消散率星增量的增加。哑根据上限定理陪，可得到承载呈力提高值表示划式如下：唇暮掠埋忽次舒(作董-威8)演式中日值可根据咏Prandt河l色滑移面模式确摸定。宪三、复合地基饱沉降计算猴在各类复合地脂基沉降实用计段算方法中，通羽常把沉降量分枕为二部分，即滚加固区土体压脖缩量德和加固区下卧跳层土体压缩量昌，而复合地基枯总沉降惠表达式为南戒更默驻手乓使吨(孤霉-1卫)射的计算方法一只般有以下三种披:清1即、复合模量法宅将复合地基加窗固区中增强体裳和基体两部分派视为一复合土筋体，采用复合核压缩模赠量晒E挡cs爷来评价复合土辩体的压缩性。内采用分层总和鸡法计算拥，表达式为遣糠延惨滤捐(仗认-2卡)粱式中邮—费第匪i稿层复合土上附溜加应力增量；罩虑—哨第头i错层复合土层的垦厚度。很值可通过面积码加权法计算或厨弹性理论表达犹式计算，也可就通过室内试验狡测定嫂。疏烈面积加权表达兴式为桂退斜狡否净厌(父而-3怨)解唤叉式中夺—练复合地基面积茅置换率；牛—厉桩体压缩模量些；坦—艰土体压缩模量旗。驳2呆、应力修正法挥在该法中，根府据桩间土承担派的荷载观，按照桩间土像的压缩模量锻，忽略增强体服的存在，采用领分层总和法计里算加固区土层砍的压缩量微。之方命刮驳律(发须-4驻)妇式畏中倡园—就—相应力修正系数隆，神；腹寻平—泡—惭桩土应力比；捉—粗—慈复合地基在荷西载检作用下第舱层桩间土的附杯加应力增量，惠相当于未加固蹲地基在荷载端作用下第呆层土上的附加章应力增量；仓—素—够未加固地基在振荷载丽作用下相应厚朋度内的压缩量爷。替3劳、桩身压缩量役法衬在荷载作用下口，桩身压缩量再为睛喜窃针者场胡职(甚揭-5哗)学式抽中驾凶—桥应力集中系数现，赶；歼材—灭桩身长度，即我等于加固区厚袋度禁；厅谢—王桩身材料变形狸模量；召颠—宴桩底端端承力膊密度。治复合地基加固霸区下卧层土层钓压缩量倒通常采用分层颂总和法计算。担在分层总和法视计算中，作用煮在下卧层土体绣上的荷载或土山体中附加压力壮是难以精确计蚕算的。目前在阻工程应用上，恐常采用下述三貌种方法计算：士1壁、应力扩散法忧图肝4.1-