铁路工程软基加固处理技术方法详解

铁路工程软基加固处理技术方法详解换土垫层法换填垫层法土的填筑土的压实

当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软弱土层的厚度又不很大时，将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂、碎石、素土、灰土、二灰、粉煤灰、高炉干渣或其它性能稳定、无侵蚀性等材料，并压（夯、振）实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为换填法。定义：§2.1换填垫层法《建筑地基处理技术规范》JGG79-2002中规定：4.1.1换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。

当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软弱土层的厚度又不很大时，将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂、碎石、素土、灰土、二灰、粉煤灰、高炉干渣或其它性能稳定、无侵蚀性等材料，并压（夯、振）实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为换填法。适用性：§2.1换填垫层法通常基坑开挖后，利用分层回填压实，也可处理较深的软弱土层，但经常由于地下水位高而需要采用降水措施；坑壁放坡占地面积大或需要基坑支护；以及施工土方量大，弃土多等因素，从而使处理费用增高，工期延长，因此换填法的处理深度通常宜控制在3米以内。但也不应小于0.5米，因为垫层太薄，则换土垫层的作用也不显著。在湿陷性黄土地区或土质较好场地，一般坑壁可直立或边坡稳定时，处理深度可限制在5米以内。“软弱土层的厚度又不很大”与“浅”----到底是多少米？在实际工程中，什么情况下优先选用该法？适用性：§2.1换填垫层法2垫层设计

（掌握）1、垫层的厚度的确定2、垫层宽度的确定3、垫层承载力的确定4、沉降计算软基换填路段（2米片石垫层+砂砾换填+土工格栅）通常基坑开挖后，利用分层回填压实，也可处理较深的软弱土层，但经常由于地下水位高而需要采取降水措施；坑壁放坡占地面积大或需要基坑支护，以及施工土方量大、弃土多等因素，从而使处理费用增高、工期拖长，因此换填法的处理深度通常宜控制在3m以内，也不宜小于0.5m，因为垫层太薄，则换土垫层的作用也不显著。处理深度砂垫层的厚度设计

（砂石、碎石）垫层

砂垫层厚度z应根据砂垫层底面下卧层的承载力及建筑物对地基变形要求确定。按下卧层的承载力确定b回填土B=b+2ztgdzPZ+

pCZfz填z

pCZ

pCD各参数的计算砂（砂石、碎石垫层）PZ+pCZfz条形基础矩形基础,平面分布fz-经深度修正后的垫层底面处软弱下卧层土的地基承载力设计值2.4垫层施工（掌握）1砂和砂石垫层1.1材料要求：1级配良好，不均匀系数不小于10；2以中粗砂为主，可添置少量碎卵石但要分布均匀，最大粒径不大于50mm；1.2施工要点1施工中关键将砂加密到设计要求的密实度2铺筑前，应先行验槽。浮土应清除，边坡必须稳定，防止塌土；3人工级配的砂石垫层，应将砂石拌和均匀后，再进行铺填捣实；4捣实砂石垫层时，应注意不要破坏基坑底面和侧面土的强度。因此，对基坑下灵敏度大的地基上，在垫层最下一层宜先铺设一层15~20cm的松砂，只用木夯夯实，不得使用振动器，以免破坏基底土的结构。1.2灰土垫层1.2.1材料要求：1石灰与土体积2:8或3:7，宜用粉质粘土；2石灰采用熟石灰不得含有过多水分，粒径不得大于5mm；3一定范围内，灰土强度随石灰增大而增大；4二灰垫层强度更高。1.2.2施工要点1施工时，应将灰土拌和均匀，控制含水量，如土料水分过多或不足时，应晾干或洒水润湿，一般可按经验在现场直接判断，其方法为手握灰土成团，两指轻捏即碎。这时，灰土基本上接近最优含水量；2夯实后灰土3d内不得受水浸泡；3掌握分层虚铺厚度1.3碎石矿渣1碎石和矿渣有足够的强度，变形模量大，稳定性好;2垫层本身还可以起排水层的作用，并加速下部软弱土层的固结。1.4粉煤灰垫层1虚铺厚度和碾压遍数应通过现场小型试验确定。若元试验资料时，可选用铺筑厚度200~300mm，压实厚度150~200mm;2施工时宜当天铺筑，当天压实。若压实时呈松散状，则应洒水温润后再压实。若出现"橡皮"土现象，则应采取开槽、翻开晾晒或换灰等方法处理；3压实后粉煤灰垫层防水，防冻。粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰是燃煤电厂排放的工业废弃物，每年排放量与日俱增。粉煤灰是电厂在煤粉燃烧过程中，当煤通过炉膛高温时绝大部分矿物杂质在高温下熔化，在被送到低温区时固化成球状颗粒的玻璃体。粉煤灰的处理与利用已为我国一个比较突出的经济和社会效益问题注意粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影响

自重轻击实性能好抗剪强度压缩性承载能力渗透性抗液化性对环境的影响自重轻对工程来讲是好还是不好？粉煤灰比重比粘性土小得多，一般松散重度在６－７kN/m3间，经轻型击实试验后干密度为0.92~1.35t/m3;比土要轻的多，产生差别的原因在于粉煤灰主要是以硅，铝为主的非晶态玻璃球体组成，结晶矿物含量较少。而粘性土矿物都由石英、长石和粘土矿物等晶体组成。粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影响

自重轻击实性能好抗剪强度压缩性承载能力渗透性抗液化性对环境的影响粉煤灰的颗粒组成特点，使它具有可振实或碾压的条件，击实试验曲线峰值段比天然土具有相对较宽的最优含水量区间。粉煤灰的最优含水量变动幅度是±４％，大于土的２％的变动幅度。因此，粉煤灰在回填过程中达到设计密实度要求的含水量容易控制，施工质量容易得到保证。粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影响

自重轻击实性能好抗剪强度压缩性承载能力渗透性抗液化性对环境的影响

c，￠应通过室内土工试验确定。当无试验资料时，可定为当压实系数为0.9~0.95时，￠＝２３～３０，c=5-30kPa粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影响

自重轻击实性能好抗剪强度压缩性承载能力渗透性抗液化性对环境的影响粉煤灰的压缩性能与击实功能、密实度和饱和程度等因素有关。上海规范指出应通过土工试验确定，当无试验资料时，在压实系数为0.9~0.95时，Es＝８～２０Ｍpa粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影响

自重轻击实性能好抗剪强度压缩性承载能力渗透性抗液化性对环境的影响松散粉煤灰垫层具有遇水强度降低的特性，但经压实后承载能力的试验结果可知，遇水后强度降低的特性降低。当无试验资料时，压实系数为0.9~0.95时的浸水垫层，其容许承载力可采用120~200kPa,但尚应满足软弱下卧层的强度和地基变形要求。粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影响

自重轻击实性能好抗剪强度压缩性承载能力渗透性抗液化性对环境的影响粉煤灰颗粒组成近似砂质粉土，压实过程中与压实初期具有较大的渗透系数，但随着龄期的增加，渗透性能逐渐减弱。粉煤灰有火山灰反应—龄期效应粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影响

自重轻击实性能好抗剪强度压缩性承载能力渗透性抗液化性对环境的影响粉煤灰在压实后不会发生液化粉煤灰垫层粉煤灰简介粉煤灰的工程特性及其对环境的影响

自重轻击实性能好抗剪强度压缩性承载能力渗透性抗液化性对环境的影响粉煤灰的PH值较高，大于土壤本底值，但随着时间的推移，实践证明PH值会衰减到接近土壤本底值，一般能满足有关环境保护的要求。粉煤灰中微量有害元素，特别是其浸出液中，有害元素的溶出对土壤和地下水的影响是又一个环境影响问题。1.5加筋土垫层1.5.1施工要点1垫层填料宜用碎石、角砾、砾砂、粗砂，中砂等材料，不宜含有氯化钙、碳酸钠、硫化物等化学物质；2垫层材料具有良好透水性；3下铺地基土层顶面应平整；4土工合成材料连接宜采用搭接法、缝接法和胶结法；5避免暴晒。工程实例1:拟建场地地貌单元属于洛河河漫滩，ztt层厚0.5~3.5m，土质杂乱；原砾层厚1.0~2.1m，fk=180kpa；粉土厚0.5~2.0m，fk=80kpa；卵石层厚超过6.0m，fk=400kpa，场区地下水位稳定在自然地面3.0m左右，赋水量较大。场地将建立5座相仿的7层住宅楼。工程实例工程实例2堆箱区总面积14.5万平方米。拟建场地自上而下1填土：灰褐色，可塑，主要为粉质粘土、粉质粘土混碎石为主，局部含中等风化片麻岩碎石，直径20~50cm，厚度1.4~2.0m。2抛石：杂色，松散，主要为强风化~弱风化片麻岩碎石，直径200~1000mm含量大于70%，棱角状，粘性土充填。揭露厚度1.2~2.6m分布广泛。3淤泥：灰色，土质均匀，细腻，偶夹粉砂团块，厚度8m左右，孔隙比大力学强度低。3粉质粘土：灰黄色，可塑，局部软塑，土质不均匀，夹粉土薄层，该层分布广泛厚度2.2~3.7m，承载力特征值200kpa。4粉土：灰黄色，中密，土质不均匀，摇振迅速，承载力140kpa。5粉质粘土：黄灰色，软塑~可塑，层厚分布稳定。145kpa。1

填土压实

1.1.1土料要求：

填方土料应符合设计要求，设计无规定时应符合以下规定：⑴碎石类土、砂土和爆破石渣（粒径不大于每层铺厚的2/3），可用于表层以下的填料；1.1填土的要求

⑶碎块草皮和有机质含量大于8%的土，仅用于无压实要求的填方；

⑵含水量符合压实要求的粘性土，可用作各层填料；1填土压实⑷淤泥和淤泥质土，一般不能用作填料，但在软土或沼泽地区，经过含水量处理符合压实要求后，可用于填方中的次要部位。

含有大量有机物的土壤、石膏或水溶性硫酸盐含量大于2%的土壤、冻结或液化状态的土壤不能作填土之用。精细的路基填料1填土压实1.1.2

最佳含水量

回填土含水量过大过小都难以夯压密实，当土壤在最佳含水量的条件下压实时，能获得最大的密实度。土壤过湿时，可先晒干或掺入干土；土壤过干时，则应洒水湿润以求取得较佳的含水量。回填土翻晒1填土压实饱和曲线粘性土砂土粘性土在某种压实功能下（标准压实功能）达到最密时的含水量称为最优含水量，对应的干密度称为最大干密度砂土：①不存在最优含水量；②在完全风干和饱和两种状态下易于击实；③潮湿状态下不易击实§2.2压实原理及压实参数土的压实机理

人们很早就用土作为建筑材料，而且知道要把松土击实。公元前200多年，我国秦朝修筑驰实（行车大道），就有用“铁锥筑土坚实”的记载，说明那时人们已经认识到土的密度和土的工程特性有关。粘土颗粒-----------------++++引力d水分子阳离子强结合水弱结合水自由水饱和曲线粘性土粘性土在某种压实功能下（标准压实功能）达到最密时的含水量称为最优含水量，对应的干密度称为最大干密度土的压实机理压实原理及压实参数§2.2压实原理及压实参数击实试验1.1.3

分层厚度

填方工程应分层铺土压实。分层厚度根据压实机具而定：压实机具每层铺土厚度（mm）每层压实遍数平碾200～3006～8羊足碾200～3508～15振动压实机200～3503～4柴油打夯机200～2503～4人工打夯＜2003～41填土压实1.1.4

填方施工注意事项

●填土应从场地最低部分开始，由一端向另一端自下而上分层铺筑。或由两边向中间压实。●虚铺厚度：人工木夯20(粘性土)～30cm(砂质土)；推土机填土30cm；铲运机或汽车填土30～50cm

；分层铺土逐层压实1填土压实

●斜坡上的土方回填应将斜坡改成阶梯形，以防填方滑动；凸块式压路机作业

●填方区如有积水、杂物和软弱土层等，必须进行换土回填，换土回填亦分层进行；1填土压实

●回填基坑、墙基或管沟时，应从四周或两侧分层、均匀、对称进行，以防基础、墙基或管道在土压力下产生偏移和变形。管沟须两侧对称分层回填墙基须四周分层均匀回填1填土压实1.2

填土的压实方法（了解）1.2.1机械碾压法

适用于大面积的场地平整和路基、堤坝工程，用压路机进行填方压实时，填土厚度不应超过25～30cm，碾压遍数一样，碾轮重量先轻后重，碾压方向应从两边逐渐压向中央，每次碾压应有15～25cm的搭接。全液压轮胎式压路机压路机碾压应“薄填、慢驶、多次”1填土压实碾压法要点：1一般粘性土通常用8~10t的平碾碾压8~12遍；2对于饱和性粘土表面压实需加快排水固结；3淤泥及淤泥质土需要挖除或者挤淤充填；4控制碾压土含水量符合最优百分比；5可以添加碎石、石灰、碎砖提高强度；碾压法施工本次碾压与上次碾压的压痕不得重叠“零沉降”的高铁路基碾压施工三轮压路机（山推）1填土压实俗称“打夯”，是利用夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤，中国传统的“打夯”方法有木夯、石夯、飞硪等。石夯飞硪1.2.2夯实法四川省委书记杜青林与修水塘的村民打石夯打飞硪已成为民俗表演节目1填土压实常用的蛙式打夯机、振动打夯机、内燃打夯机适用于粘性较低的土，常用于基坑(槽)、管沟部位小面积的回填土的夯实，也可配合压路机对边缘或边角碾压不到之处进行夯实。填土厚度不大于25cm，

一夯压半夯、依次夯打。蛙式打夯机蛙式打夯机夯实基底持力层1填土压实适用于压实沟槽内的土壤、柱子周围和在狭小空间内施工。又称“跳锤”。

冲击夯HCD75冲击夯1填土压实振动平板夯（徐工SR100）整机重100kg.激振力18kN内燃式振动平板夯可压实松散的、粒状的土壤、沙砾及沥青路面，具有体积小，重量轻，能自行前进，机动灵活性强等特点，适于建筑物临近的狭窄地带及管线沟槽等复杂地形的压实作业。

无线电遥控双向振动平板夯（戴纳派克

LH800）整机重820kg.激振力95kN双向振动平板夯（戴纳派克

LH700）整机重780kg.激振力95kN1填土压实冲击压路机（厦工三明XG63213C）冲击能量32KJ.压实宽度3m冲击轮为三边弧型结构破碎压实机的强大冲击力可把硬质路面破碎为网块状，并把块状片直接压入、加强路基。主要用于硬质路面的维修、改造施工破碎压实机（厦工三明XG63214C）冲击能量32KJ.破碎宽度1.3m破碎轮为四边弧型结构冲击式压路机主要用于高标准、高填方的压实。1填土压实

1.2.3强夯法

是利用起重机械和重锤进行软土地基处理的施工方法，可夯实较厚的土层。

强夯法的内容在前面课程中介绍.1填土压实1.2.4振动法适用于非粘性土壤的振动夯实。主要施工机械是振动压路机、平板振动器。双钢轮驱动振动压路机压实效果好、影响深度大、生产效率高，适用于各类土壤的压实，是大型土石方压实的首选设备。双钢轮振动压路机单钢轮振动压路机1填土压实拖式振动碾（华山）拖式振动碾（徐工YZT16）整机重量16t.激振力373kN手扶式振动碾（徐工XD08）整机重量仅830kg.激振力15.7kN。是一种轻型振动压实机械。适用于基坑边角、井盖周围、管道回填和人行道、路肩、小规模铺装工程，是大型压实机械的辅助平整压实施工机械。1填土压实悍马25t单钢轮压路机宝马BMW双钢轮压路机凸块振动碾1填土压实1填土压实1.3

填土密实度的检验

填土压实后应达到一定的密实度及含水量要求。检验指标为压实系数（压实度）λC，即：

ρd——一般用“环刀法”或灌砂或灌水法测定；

ρmax——

一般由击实试验确定。

检验的干密度应有90%以上符合设计要求，其余10%的最低值与设计值之差不得大于0.08t/m3，且不得集中。1填土压实核子密度仪检测填土压实质量路基填方压实度检测路基填方压实度检测静态变形模量测试仪检测填土压实质量1填土压实LFG-K动态变形模量测试仪（德国）

又称“手持落锤弯沉试验仪”。是通过轻型落锤试验仪来进行动态荷载试验，主要应用在建筑地基、道路修筑时进行承载力测试；土层和非粘性底层的压实质量控制；以及土的改良试验。1填土压实§2.3换填垫层法例题

:某四层砖混结构的住宅建筑，承重墙下为条形基础，宽1.2m，埋深1m，上部建筑物作用于基础的荷载每米120kN，基础的平均重度为20kN/m³。地基土表层为粉质粘土，厚1m，重度为17.5kN/m³，第二层为淤泥质粘土，厚15m，重度为17.8kN/m³，含水量W=65%,第三层为密实的砂砾石,地下水距地表为1m.因为地基土较软弱,不能承受建筑物的荷载,试设计砂垫层.§2.3换填垫层法【解】:(1)先假设砂垫层的厚度为1m，并要求分层碾压夯实，干密度达到>1.5t/m³。(2)砂垫层厚度的验算：根据题意，基础底面平均压力设计值为：(3)砂垫层底面的附加应力计算:§2.3换土垫层法(4)验算:根据淤泥的含水量W=65%,查规范得:σ0=45kPa;因深度大于3m,故不做修正:这说明所设计的垫层厚度不够，再假设垫层厚度为1.7m，则:(5)确定砂垫层的底宽:为

排水固结法

1概述

排水固结法（Consolidation）是处理软黏土地基的有效方法之一。该法是对天然地基，或先在地基中设置砂井等竖向排水体，然后利用建筑物本身重量分级逐渐加载，或是在建筑物建造以前，在场地先行加载预压，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。排水固结法适用于处理淤泥质土、淤泥、泥炭土和冲填土等饱和粘性土地基。排水固结法通常由排水系统和加压系统两部分组成。

塑料排水板插板机塑料排水板地基处理塑料排水板施工工艺流程图塑料排水板施工现场真空预压地基处理真空预压管网铺设真空管网铺设

真空系统第一层土工布铺设土工布铺设土工布缝接真空系统双层密封土工膜的铺设

真空系统土工膜的密封

出膜连接与真空系统安装出膜连接出膜管与真空泵连接

试抽真空

排水固结法可解决以下两个问题：（1）沉降问题。使地基的沉降在加载预压期间大部分或基本完成，使建筑物在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差。（2）稳定问题。加速地基土的抗剪强度的增长，从而提高地基的承载力和稳定性。2排水固结法的原理补充：地基固结度的计算补充：地基固结度的计算补充：地基固结度的计算补充：地基固结度的计算补充：地基固结度的计算补充：地基固结度的计算一级或多级等速加载条件下，当固结时间为t时，对应总荷载的地基平均固结度可按下式计算：补充：地基固结度的计算当排水竖井采用挤土方式施工时，应考虑涂抹对土体固结的影响。当竖井的纵向通水量与天然土层水平向渗透系数的比值较小，且长度又较长时，尚应考虑井组影响。补充：地基固结度的计算瞬时加载条件下，考虑涂抹和井组影响时，竖井地基径向排水平均固结度可按下式计算：补充：地基固结度的计算补充：地基固结度的计算反映井阻作用影响的参数的表达式为：补充：地基固结度的计算一级或多级等速加载条件下，考虑涂抹和井阻影响时竖井穿透受压土层地基的平均固结度可按下式计算：3堆载预压设计计算12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，可不设排水竖井。预压荷载顶面的范围应等于或大于建筑物基础外缘所包围的范围。

加载速率应根据地基土的强度确定。当天然地基土的强度满足预压荷载下地基的稳定性要求时，可一次性加载，否则应分级逐渐加载，待前期预压荷载下地基土的强度增长满足下一级荷载下地基的稳定性要求时方可加载。堆载过快易失稳一、堆载预压的计算步骤首先用简便的方法确定一个初步的加荷计划，然后校核这一加荷计划下地基的稳定性和沉降，其步骤如下：

1利用地基的天然地基土抗剪强度计算第一级容许施加的荷载p1，对饱和软黏土可采用下列公式估算：

2计算第一级荷载下地基强度增长值。在p1荷载作用下，经过一段时间预压地基强度会提高，提高以后的地基强度为cu1：

3计算p1

作用下达到所确定固结度所需要的时间。目的在于确定第一级荷载停歇的时间，亦即第二级荷载开始施加的时间。

4根据第二步所得到的地基强度cu1计算第二级所能施加的荷载p2。p2可近似地按下式估算：

同样，求出在p2

作用下地基固结度达70％时的强度以及所需要的时间，然后计算第三级所能施加的荷载，依次可计算出以后的各级荷载和停歇时间。5按以上步骤确定的加荷计划进行每一级荷载下地基的稳定性验算。如稳定性不满足要求，则调整加荷计划。

6计算预压荷载下地基的最终沉降量和预压期间的沉降量。这一项计算的目的在于确定预压荷载卸除的时间。二、超载预压

对沉降有严格限制的建筑，应采用超载预压法处理地基。超载量的大小应根据预压时间内要求完成的变形量通过计算确定，并宜使预压荷载下受压土层各点的有效竖向应力大于建筑物荷载引起的相应点的附加总应力，则今后在建筑物荷载作用下地基土将不会再发生主固结变形，而且将减小次固结变形，并推迟次固结变形的发生。3砂井排水固结设计计算

DesignProcedureofSandDrain

1925年，丹尼尔.莫兰将垂直砂井用于费城－－奥克兰海湾大桥公路软土地基的加固，1926年获得专利。砂井法问世以后，因缺乏理论根据而按经验设计。1940～1942年，巴隆（Barron）根据太沙基的固结理论，提出砂井法的设计计算方法。我国从20世纪50年代起，开始应用砂井法。

砂井法主要适用于没有较大集中荷载的大面积荷重或堆土荷重工程，例如水库土坝、油罐、仓库、铁路路堤、贮矿场以及港口的水工建筑物等工程。一、砂井设计砂井设计包括砂井直径、间距、深度、排列方式、范围、砂料选择和砂垫层厚度等。（1）砂井直径和间距

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（）

根据固结理论，砂井直径越大，间距越密，固结速率越快。如果比较砂井的直径和间距对固结度的影响，又可看出，在同一井径的条件下，砂井间距缩小一半，固结时间约缩短三倍，而在同一间距条件下，井径增大一倍，固结时间只减小约三分之一。因此，缩短间距比增大井径对加速固结的效果更好。所以，采用“细而密”的方案是合理的。按施工条件，砂井的间距一般不小于1.5m。为了保证排水畅通，在砂井预压地表铺一层砂，厚一般为0.5～1.0m，水下为1～2m。

（2）砂井深度主要根据土层的分布、地基中附加应力大小、施工期限和条件及地基稳定性等因素确定。一般为10～25m。（3）砂井排列砂井在平面上可布置成正三角形（梅花形），以正三角形排列较为紧凑和有效。在实际进行固结计算时，由于多边形作为边界条件求解很困难，巴隆建议每个砂井的影响范围由多边形改为由面积与多边形面积相等的圆来求解。

正方形排列时

de＝1.13l

正三角形排列时de＝1.05l

de为砂井的有效直径，l为砂井间距。（4）砂井布置范围砂井的布置范围一般可由基础的轮廓线向外增大约2～4m。（5）砂料宜选用中粗砂，其含泥量不能超过3％。（6）砂垫层砂井顶部铺设砂垫层，可使砂井排水有良好的通道，将水排到工程场地以外。

二、沉降计算

地基土的总沉降一般包括瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。瞬时沉降是在荷载作用下由于土的畸变所引起，并在荷载作用下立即发生的.固结沉降是由于孔隙水的排出而引起土体积减小所造成的，占总沉降的主要部分。次固结沉降则是由于超静水压力消散后，在恒值有效应力作用下土骨架的徐变所致。对于一般粘性土，数值不大，但如果是塑性指数较大时，正常固结的软粘土，尤其是有机土，次固结沉降就不能忽略。沉降计算沉降计算沉降计算沉降计算例题1

有一饱和软粘土，厚度为6m，压缩模量为1.5MPa，地下水位与饱和软粘土层顶面相齐。现准备分层铺设80cm砂垫层（重度为18），打设塑料排水板至饱和软粘土层底面。然后采用80kPa大面积真空预压3个月，固结度达到85%。请问此时的残留沉降是多少？（沉降修正系数取1.0，附加应力不随深度变化）4真空预压法

真空预压法是1952年由瑞典皇家地质学院提出的，施工时先在地面铺设一层透水的砂及砾石，其上覆盖不透气的薄膜材料，然后用射流泵抽气使透水材料中保持高度的真空度，使土体排水固结。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。

具体内容见教材真空预压和堆载预压比较具有如下优点：①不需堆载材料，节省运输与造价；

②场地清洁，噪音小；

③不需分期加荷，工期短；

④可在很软的地基上采用。1.井点降水预压法井点降水预压是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。当降水5～6m时，降水预压荷载可达50～60KPa。相当于3m左右厚的砂石的压力，由于降水后使孔隙水压力降低，不会使土体发生破坏，故可不需控制加荷速率，可一次降水至所需深度，加快固结时间。

此法缺点是要一套专用设备，施工过程需专人管理和维修。其它的预压法其它的预压法排水固结的施工方法包括三部分：铺设水平垫层、设置竖向排水体和施加荷载一、水平排水垫层的施工铺设水平垫层的目的：①连通水体，将土体中渗出的水迅速排出，同时防止土颗粒堵塞排水通道；②对软粘土地基起到持力层的作用。1.垫层材料宜用中粗砂，一般不宜选用粉砂和细砂；砂垫层的干密度≥1.5t/m3。2.水平排水系统的设置应设置与砂垫层连同的盲沟，平行布置，与积水井相连，盲沟与明沟相连。3.垫层厚度⑴厚度应能保证土从土中渗出的水能及时排出；⑵厚度应满足施工时的承载要求。一般厚度取30～50cm，水下施工可取0.8～1.0m。4.垫层施工⑴地基土表层可承受一般机械运行时，采用机械分堆摊铺或顺序推进摊铺法；⑵不能时可选用人力车或轻型皮带传输机由里向外或一边向另一边铺设；⑶铺设荆笆、透水性好的编织物或土工聚合物。5.施工要点⑴厚度和平面尺寸要符合设计要求；误差小于10％；⑵与竖向排水体连接好，不允许混入杂物，防止堵塞排水通道；⑶避免堆地基土产生扰动；⑷对真空预压垫层，面层4cm厚度范围内不得有带棱角的硬物。二、竖向排水体的施工(一)砂井施工1.砂井材料砂井的材料应采用中砂，不得含有杂物；砂粒级配应满足下式，保证有反滤作用；2.施工顺序应遵循：先中间后周边的原则3.施工工艺砂井成孔方法有：套管法、射水法、螺旋钻成孔法和爆破法。⑴套管法套管法是将带有活瓣桩尖活套有混凝土端靴的套管沉入到土层预定深度后，再灌砂、拔管成砂井。根据沉管工艺不同，分为：静压沉管法、锤击沉管法、锤击静压联合沉管法和振动沉管法。施工要点：沉管到设计深度→灌水至充满→灌砂至充满→拔管。⑵射水法射水法是利用射水管的高速水流的冲击及环刀的机械切削作用。破坏土体，形成具有一定直径和深度的砂井，然后灌砂形成砂井。①主要机具设备a.高压水泵；b.冲管；c.卷扬机。②施工工艺

a.机具就位，埋设护筒；b.冲管起吊，对准砂井中心；c.成孔至设计深度；d.提起冲管并清孔；e.灌砂。③施工要点a.控制好冲孔水压力和时间；b.保证灌砂量和灌砂率；c.做好清孔工作；d.做好泥浆排放工作；e.淤泥或淤泥质土施工要慎重；f.井口要保证高出自然地面。4.质量要求⑴保证砂井连续和密实，不缩颈；⑵减少对周围土体的扰动；⑶砂井长度、直径、间距要满足设计要求；⑷水平位置偏差未砂井直径，垂直度为1.5％。(二)袋装砂井施工优点：⑴能够保证砂井的连续性；⑵打设设备轻型化；⑶用砂量减少，工效高，造价低。1.砂袋材料要求⑴良好透水性；⑵足够的抗拉强度；⑶一定的抗老化性能；⑷耐环境水腐蚀性能。2.施工机具袋装砂井成孔方法：锤击打入法、射水法、静力压入法、钻孔法和振动沉管法。目前，国内常用的是振动沉管法。3.施工工艺⑴施工顺序

放线测量→机具定位→设置桩尖→沉管成孔→投送砂袋→拔管成井⑵施工方法①灌砂；a.先投后灌法；b.先灌后投法；②沉管；③吊送砂袋与拔管成桩。4.施工要点(三)塑料带排水法施工塑料带排水法是将带状塑料排水带用插带机将其插入软土中作为竖向排水体，通过改善排水条件，促使地基软土再荷载作用下排水固结。塑料排水带的设计计算方法与砂井相同。其当量换算直径Dp可按下式计算：2.塑料排水带的性能3.塑料排水带的施工⑴施工机具要求：①具有较低的接地压力和较高的稳定性；②插带速度快，对地基扰动小；③移位迅速，对位容易。⑵导管靴和桩尖导管靴有：圆形和矩形。桩尖因导管靴不同而选择不同桩尖。桩尖的作用：防止淤泥等进入管内，防止回带及锚定塑料带⑶施工工艺三、预压荷载的施工可分三类：①利用建筑物自重加压；②施加外部荷载（堆载预压法）；③减小地基土的孔隙水（真空预压法）(一)利用建筑物的自重在未经预压的天然软土地基上直接建造建筑物。如：路堤、土坝、贮矿场、油罐、水池等。(二)堆载预压1.施工工艺(二)真空预压施工1.施工工艺2.施工设备包括：真空泵和一套膜内、外管路⑴真空泵3.密封系统由密封膜、密封沟和辅助密封措施组成。⑴密封膜：一般铺3层。⑵密封要求：一是膜与软土的接触有足够的长度，以保证有足够长的渗透途径；二是膜周边密封处应有一定的压力，保证膜与软土接触紧密。密封方式主要有：挖沟折膜法和平铺膜法。4.施工要点第五节施工观测及质量检验一、地基土的物理力学性能指标检验二、孔隙水压力观测1.观测仪器双管式孔隙压力计和钢弦式孔隙压力计。2.观测点的布置一般布置在场地中央，堆载坡顶及堆载坡角的不同深度处。3.资料应用⑴计算固结度；⑵用u/p值控制加荷速率；⑶用u-p曲线控制加荷速率观测项目：孔隙水压力，沉降，边桩位移，真空度等三、沉降观测1.观测点的布置：沿场地对称轴线、场地中心、坡顶、坡脚和场外10m范围2.资料应用⑴推算最终变形量；⑵求任意时间固结度；⑶控制加荷速率。四、边桩位移观测五、例题1.某建筑场地为淤泥质粘土场地，固结系数ch=cv=2×10-3cm2/s,受压土层厚度为15m，采用的袋装砂井直径为70mm，袋装砂井等边三角形布置，间距1.5m，深度15M，砂井底部为隔水层，砂井打穿受压土层，采用预压荷载总压力为120kpa，分两级等速加载，如不考虑竖井井阻和涂抹的影响。求：加荷后100天受压土层之平均固结度为？如使受压土层平均固结度达到90%，需要多少天？

1020304050607040801207016074752习题1.某建筑场地为淤泥质土，固结系数为ch=cv=2.5×10-3cm2/s，受压土层厚度为10m，袋装砂井直径为70mm，袋装砂井等边三角形布置，间距1.4m，深度10M，砂井底部为透水层，砂井打穿受压土层，采用预压荷载总压力为100kpa，一次等速加载，加荷速度为每天10kpa，如不考虑竖井井阻和涂抹的影响。求：井陉比n是多少？参数α、β分别是多少？加荷后50天，受压土层平均固结度是多少？如使受压土层平均固结度达到90%，需要多少天？振密、挤密地基处理SoilImprovement概述

1、定义：振密、挤密是指通过夯击、振动或挤压使地基土体密实，土体抗剪强度提高，压缩性减小，以达到提高地基承载力和减小沉降为目的的一类地基处理方法。2、主要方法：原位压实法，强夯法，挤密砂石桩法，爆破挤密法，土桩、灰土桩法，夯实水泥土桩法，重锤冲扩桩法及孔内夯扩法等3、适用范围：非饱和土地基或土体渗透性较好的地基。4、优缺点：

优点：施工设备简单、加固材料少、加固费用低。缺点：可能对环境产生不良影响，如噪声等。强夯法DynamicCompaction地基处理SoilImprovement1、概述强夯法是法国Menard技术公司于1969年首创的一种地基加固方法，它通过一般8—30t的重锤(最重可达200t)和8—20m的落距(最高可达40m)，对地基土施加很大的冲击能，一般能量为500—8000kN·m。在地基土中所出现的冲击波和动应力，可提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时，夯击能还可提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。2、加固机理目前，强夯法加固地基有三种不同的加固机理：动力密实、动力固结和动力置换。取决于地基土的类别和强夯施工工艺。2.1动力密实采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密实的机理，即用冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。FlashDynamiccompaction非饱和土的夯实过程，就是土中的气相(空气)被挤出的过程，其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。在冲击动能作用下，地面会立即产生沉降，一般夯击一遍后，其夯坑深度可达0.6—1.0m，夯坑底部形成一层超压密硬壳层，承载力可比夯前提高2—3倍。阿布扎比滨海路（阿联酋）AbuDhabiCorniche(UnitedArabEmirates)夯坑动力密实的应用范围动力密实的应用范围粒状土--砾石、填土、砂肇庆—花都—博罗输变电工程花都站土石方强夯施工动力密实的应用动力密实的应用水下地基加固2.2动力固结

用强夯法处理细粒饱和土时，巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波，破坏土体原有结构，使土体局部发生液化并产生许多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固结。由于软土的触变性，强度得到提高。Dynamicconsolidation

Menard根据强夯法的实践，首次对传统的固结理论提出了不同看法，认为饱和土是可压缩的新机理。静力固结理论与动力固结理论的模型比较a）静力固结理论模型；b）动力固结理论的模型静力固结理论（图a）动力固结理论（图b）①不可压缩的液体②固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是不变的③弹簧刚度是常数④活塞无摩阻力①含有少量气泡的可压缩液体②固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是变化的③弹簧刚度是变数④活塞有摩阻力静力固结与动力固结理论对比由于土体产生裂隙或趋于液化，引起渗透性增大。1）饱和土的压缩性；2）产生液化；3）渗透性变化；4）触变恢复夯击一遍的情况夯击三遍的情况青岛港8号码头强夯工程青岛港8号码头强夯工程动力置换类型整式置换桩式置换2.3动力置换Dynamicreplacement利用强夯能量将碎石、矿渣等物理力学性能较好的粗颗粒材料强制挤入地基，主要通过置换作用来达到加固地基的目的。主要用于处理饱和粘性土。整式置换是采用强夯法将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填筑土体中，部分碎石桩（或墩）间隔地夯入软土中，形成桩式（或墩式）的碎石桩（或墩），其作用机理类似于振冲法等形成的碎石桩。桩式置换动力置换

(Railwaytrack,Malaysia)整式置换动力置换ALEXANDRIACITYCENTER(Shoppingcenter-Egypt)桩式置换动力置换的应用范围动力置换的应用范围：粘性土—粘土、淤泥、泥炭土3强夯法适用范围强夯法常用来加固碎石土、砂土、低饱和度的粘性土、素填土、杂填土、湿陷性黄土等地基。对饱和软土的加固，必须给予排水的出路。因此，强夯法加袋装砂井（或塑料排水带）是一个在软粘土地基上进行综合处理的加固途径。

4、强夯法设计计算4.1有效加固深度

H——有效加固深度(m)W——夯锤重(t)h——落距(m)K——修正系数，一般为0.34～0.8。4.2夯锤和落距

单击夯击能为夯锤重W与落距h的乘积，一般说夯击时最好锤重和落距大，则单击能量大，夯击击数少，夯击遍数也相应减少，加固效果和技术经济较好。整个加固场地的总夯击能量(即锤重×落距×总夯击数)除以加固面积称为单位夯击能。强夯的单位夯击能应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和要求处理的深度等综合考虑，并可以通过试验确定。一般国内夯锤可取10～25t，至今采用的最大夯锤为40t。夯锤确定后，根据要求的单点夯击能量，就能确定夯锤的落距。国内通常采用的落距为8～25m。4.3夯击范围和夯击点布置

强夯加固的范围应大于建（构）筑物基础范围。通常要求强夯加固范围每边超出基础外缘一定的宽度。超出范围宽度为设计强夯加固深度的1/3~1/2，并不小于3m。通常以等边三角形或正方形布置夯击点。工业厂房可根据柱网来布置夯击点。夯距通常根据地基土的性质和要求处理的深度而定。

某仓库夯击点布置（三角形）ThermalK-12EducationalPark,CoachellaValleyCalifornia(US)美国加州某工程夯点布置（正方形）NICEAIRPORT(France)AbuDhabiCorniche(UnitedArabEmirates)4.4夯击击数与遍数

夯点的夯击击数，应按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件：

1)最后两击的夯沉量不大干50mm，当单击夯击能量较大时不大于100mm；

2)夯坑周围地面不会发生过大隆起；

3)不因夯坑过深而发生起锤困难。一般为4—10击。遍数一般2~3遍。最后—遍是以低能量“搭夯”即锤印彼此搭接。4.6垫层铺设

垫层厚度一般为0.5—2.0m。铺设的垫层不能含有粘土。4.5间歇时间

砂土连续，粘性土3~4周。4.7现场测试设计

可包括以下内容：（1）地面沉降观测（2）孔隙水压力观测（3）强夯振动影响范围观测（4）深层沉降和侧向位移测试4效果检验强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基加固质量进行检验。其间隔时间对碎石土和砂土地基可取l~2周：对粉土和粘性土地基可取3~4周。室内试验十字板试验动力触探试验静力触探试验旁压试验载荷试验波速试验旁压试验碎石桩StoneColumn振冲法施工1概述碎石桩最早在1835年由法国在Bayonne建造兵工厂车间时使用

1937年由德国人发明了振动水冲法(Viborfloatation)(简称振冲法)用来挤密砂土地基

本世纪60年代初，振冲法开始用来加固粘性土地基，并形成碎石桩。随着时间的推移，各种不同的施工工艺相应产生，如沉管法、振动气冲法、袋装碎石桩法、强夯置换法等。它们虽施工不同于振冲法，但同样可形成密实的碎石桩，人们自觉或不自觉地套用了“碎石桩”的名称。

碎石桩—是指用振动、冲击或水冲等方法在软弱地基中成孔后，再将碎石挤入土中形成大直径的由碎石所构成的密实桩体。2按施工方法分类及其适用性振密法沉管法干振法振冲挤密法置换法钻孔锤击法振冲置换法排土法沉管法强夯置换法振动气冲法其它方法群围碎石桩法袋装碎石桩法水泥碎石桩法分类施工方法成桩工艺适用土类振密法振冲挤密法采用振冲器振动水成孔，再振动密实填料成桩，并挤密桩间土砂性土、非饱和粘性土，以炉灰、炉渣、建筑垃圾为主的杂填土，松散的素填土沉管法采用沉管成桩，振动或锤击密实填料成桩，并挤密桩间土干振法采用振孔器成孔，再用振孔器振动密实填料成桩，并挤密桩间土置换法振冲置换法采用振冲器振动水冲成孔，再振动密实填料成桩饱和粘性土钻孔锤击法采用沉管切钻孔取土方法成孔，锤击填料成桩分类施工方法成桩工艺适用土类排土法振动气冲法采用压缩气体成孔，振动密实填料成桩饱和粘性土沉管法采用沉管成桩，振动或锤击填料成桩强夯置换法采用重锤夯击成孔和重锤夯击填料成桩其它方法水泥碎石桩法在碎石内加水泥和膨润土制成桩体饱和粘性土群围碎石桩法在群桩周围设置刚性的（混凝土）裙围来约束桩体的侧向膨胀袋装砂石桩法将碎石装入土工膜袋而制成桩体，土工膜袋可约束桩体的侧向膨胀3加固机理3.1对松散砂土加固机理

疏松的单粒结构，产生较大的沉降，特别在振动力作用下更为显著，其体积可减少20％。碎石桩和挤密法加固砂性土地基的主要目的是提高地基承载力、减少变形和增强抗液化性。挤密作用排水减压作用砂基预震效应液化地基美国的H.B.Seed等人（1975）的试验表明，相对密度较低的砂样受到预先振动后，其抗液化能力相当于较高相对密实度的砂样。即在一定的应力循环次数下，当两试样的相对密度相同时，如果要使经过预振的试样液化，所需的应力要比未经预振的试样液化所需应力大幅度提高（46％）砂土液化特性除与其相对密度有关外，还与其振动应变史有关。当细粒含量达到一定含量以下时，都可以得到显著的挤密效果；高于这一量时挤密基本无效（<0.074mm含量>10%)3.2对粘性土加固机理换土置换不论对疏松砂性土或软弱粘性土，碎石桩的加固作用有：挤密、置换、排水、垫层和加筋的五种作用。强制置换强制置换4设计计算一、加固范围a、根据建筑物重要性、场地条件、基础形式确定；大于基底面积。b、对一般地基，在基础外缘宜扩大1—2排；c、对可液化地基，在基础外缘应扩大2—4排桩。且≥5m。二、桩位布置（a）正方形（b）矩形（c）等腰三角形（d）放射形根据基础类型选择不同的布置方式三、加固深度(1)当相对硬层的埋藏深度不大时，应按相对硬层埋藏深度确定；(2)当相对硬层的埋藏深度较大时，对按变形控制的工程，加固深度应满足碎石桩复合地基变形不超过建筑物地基容许变形值的要求；(3)对按稳定性控制的工程，加固深度应不小于最危险滑动面的深度；(4)在可液化地基中，加固深度应按要求的抗震处理深度确定；(5)桩长不宜短于4m。目前国外振冲碎石桩加固地基最大深度为25m，国内振冲碎石桩加固地基最大深度为18m，因此设计时最大桩长不要超过25m，否则应做专门的试验研究。碎石桩的直径应根据地基土质情况和成桩设备等因素确定。采用30kw振冲器成桩时，碎石桩的桩径一般为0.70-1.0m；采用沉管法成桩时，碎石桩的桩径一般为0.3～0.7m，对饱和粘性土地基宜选用较大的直径。四、

桩径五、材料桩体材料可就地取材，一般采用中、粗混和砂、卵石、碎石、砂砾石等，含泥量不大于5％，且碎石桩的桩体材料的容许最大粒径与振冲器的外径和功率有关系，一般30kw振冲器为20～80mm，55kw振冲器为30～100mm;75kw振冲器为40～150mm；六、垫层碎（砂）石桩施工完毕后，基础底面应铺设30～50cmd的碎（砂）石垫层，垫层应分层铺设，用平板振动器振实。在不能保证施工机械正常行驶和操作的软弱土层上，应铺设施工用临时性垫层。七、桩距计算(一)砂性土地基中桩距设计当正方形布置时：处理前土体体积：处理后土体体积：可得正方形桩位布置计算桩距孔隙比e变化图故设桩体直径为d，由于代入当正方形布置时：当等边三角形布置时：Dr——地基挤密后要求砂土达到的相对密实度，可取0.70—0.85。（二）粘性土地基中桩距设计

按地基承载力公式计算如下：等边三角形布置时：正方形布置时：式中：Ae——一根碎石桩承担的处理面积；Ap——碎石桩的截面积；

m——面积置换率，一般为0.10~0.30步骤如下：

a、选定桩土应力比n值，其取值范围为2～4，具体数值由天然地基土强度或建筑物的容许变形而定。原土强度低者取大值。

b、由天然地基承载力和复合地基承载力计算面积置换率m值。由：得：式中：fsp，k—复合地基承载力特征值，

fs，k—天然地基承载力特征值，

m—面积置换率。或

c、选定桩径d，计算碎石桩截面积Ap。

d、由面积置换率m求出一根桩所分担的地基处理面积Ae。e、根据布桩方式和分担面积Ae求桩间距L。八、复合地基沉降计算经碎石桩处理后的复合地基的沉降计算可参考复合地基沉降计算理论。5施工工艺振冲法施工5.1振冲法振冲器构造图Addingstoneintop-feedinstallation5.2沉管法(一)振动成桩法振动挤密碎石桩施工顺序图振动沉管碎石桩加固地基(二)冲击成桩法1．单管法单管冲击成桩工艺

2、双管法（1）芯管密实法芯管密实法成桩工艺(2)内击沉管法内击沉管法制桩工艺6质量检验碎石桩施工结束后，除砂土地基外，应间隔一定时间方可进行质量检验。对粘性土地基，间隔时间可取3—4周，对粉土地基可取2—3周。质量检验可用单桩载荷试验，其圆形压板的直径与桩的直径相等，可按每200～400根桩随机抽取一根进行检验，但总数不得少于3根。对砂土或粉土层中碎石桩，除用单桩载荷试验检验外，尚可用标准贯入、静力触探等试验对桩间土进行处理前后的对比试验。复合地基承载力检测（载荷试验）桩载荷试验曲线振冲碎石桩的动探检测例题一、某场地经载荷试验得到的粘性土天然地基承载力特征值为120kPa，设计要求处理后复合地基承载力特征值为200kPa。拟采用挤密碎石桩复合地基。桩径采用0.9m，正方形布置，桩中心距取1.5m。在设置碎石桩过程中，根据经验该场地桩间土承载力可提高20%。试求设计要求碎石桩承载力特征值。已知地基土承载力fs，k，复合地基承载力fsp，k，桩径d，桩距L。求桩的承载力fp，k解题思路：解：（1）fs，k=120×（1+20%）=144kPa砂桩（sandpile）砂桩—是指用振动或冲击荷载在软弱地基中成孔后，再将砂挤压入土中，形成大直径的密实柱体。一、概论适用范围：松散砂土、粉土和杂填土等地基。加固机理：（一）在松散砂土中的加固机理成桩过程中的强制挤密（二）软弱粘土中加固机理置换作用排水作用（一）、加固范围应根据建筑物重要性和场地条件确定，通常应超出基础的宽度，每边放宽不应少于1～3排；对于可液化地基，每边放宽不宜小于处理深度的1/2（并不应小于5m）二、砂桩的设计与计算（二）、桩位布置等边三角形或正方形（三）、砂桩直径可根据成桩方法、施工机械和置换率确定，多采用0.3～0.8m。对饱和粘性土地基宜采用较大的直径。（四）、砂桩长度确定

应根据软弱土层的性能、厚度或工程要求按下列原则确定：（1）当软弱土层厚度不大时，砂桩应穿过软弱土层，以减小地基变形。（2）当软弱土层厚度较大时，对按稳定性控制的工程，砂桩长度不小于最危险滑动面以下2m深度；对按变形控制的工程，砂桩长度应满足砂桩复合地基沉降量不超过建筑物地基容许沉降量要求，并满足地基软弱下卧层强度要求。

（3)在可液化地基中，桩长应穿透可液化层，或按国家标准《建筑抗震设计规范（GB50011）的有关规定执行。（4）桩长不宜小于4m。五、桩距计算

与碎石桩计算方法相同。六、复合地基沉降计算

经砂桩处理后的复合地基沉降计算可参考第2章复合地基理论。（一）砂桩材料

砂桩的填料宜用级配较好的中粗砂，也可用砾砂。对于饱和软粘土，为了利于成桩应选用级配好、强度高的砂砾混合料。在饱和土中施工时，砂的含水量宜采用饱和状态；在非饱和且能形成直立桩孔孔壁的土层中用捣实法施工时，含水量采用7%～9%。（二）施工机械

主要用振动式砂石桩机和锤击式砂石桩机两类。三、砂桩施工（三）施工工艺

1、施工顺序2、施工工艺（1）振动成桩法单管法成桩工艺（2）锤击成桩法可分为单管法和双管法两种。双管法成桩工艺四、质量检验

1、检验砂桩及桩间土的挤密质量可采用标贯、静力触探或动力触探等方法。对重要或大型工程宜进行现场载荷试验。

2、桩间土质量的检测位置应在等边三角形或正方形的中心。

3、砂桩挤密效果的检测可抽查进行，检测数量不少于桩孔总数的2%。

4、砂桩施工结束后，除砂土地基外，应间隔一定时间方可进行质量检验。对粘性土地基，间隔时间可取3～4周，对粉土地基可取2～3周。例题二、某砂土地基，拟采用挤密砂石桩法处理。在处理前地基土体孔隙比为0.81。由土工试验得到该砂土的最大和最小的孔隙比分别为0.91和0.60。要求挤密处理后的砂土地基相对密度为0.80。若砂石桩桩径为0.70m，采用等三角形布置，试求砂石桩桩距。已知：e0，emax，emin，Dr求：桩距L石灰桩法石灰桩—是指用人工或机械在地基中成孔后，灌入生石灰块（或在生石灰块中掺入适量的水硬性掺合料，如粉煤灰、火山灰等），经振密或夯压后形成的桩柱体。一、加固机理（一）桩间土1、成孔挤密采用振动沉管法成孔，使桩间土产生挤压和排土作用。2、膨胀挤密生石灰吸水膨胀，对桩间土产生强大的挤压力。3、脱水挤密1kg生石灰在熟化过程中吸收0.8～0.9kg的水，并放出1172kJ热量。熟化吸水+汽化脱水----地基土排水固结----抗剪强度提高4、胶凝、离子交换和钙化作用SiO2、Al2O3与Ca（OH）2反应----生成水化硅酸钙、水化铝酸钙----具胶结作用Ca2+与Na+、K+等离子交换----扩散双电层变薄，粘粒间结合力增强最终，在桩周形成一圈2～10cm的硬壳层。（二）桩身桩体具有一定的强度和刚度，可提高地基的承载力和改善地基的变形特性----置换作用二、石灰桩的设计计算1、桩径根据工程地基条件和采用的施工方法和机具选用，一般300～500mm。2、填料的选用填料选用新鲜的生石灰，其中CaO含量不宜低于70%，生石灰粒径在50mm以下，含粉量不得超过20%，未烧透的石灰块或其他杂物含量不得超过5%。3、桩的布置正方形或等边三角形。膨胀前的置换率满足：正方形布置：三角形布置：4、桩距桩距一般选用桩径的2.5～3.5倍。具体尺寸可根据复合地基承载力公式计算。式中：pcf—复合地基极限承载力

ppf—石灰桩极限承载力

λ—桩间土强度发挥度

psf—桩间土极限承载力则桩距计算式为：（1）等边三角形布置：（2）正方形布置：5、桩长设计桩的长度取决于石灰桩的加固目的和上部结构的条件。（1）若石灰桩加固只是为了形成一个压缩性较小的垫层，则桩长可较小，一般可取2～4m。（2）若加固的目的是为了减小沉降，则就需要较长的桩。如果为了解决深层滑动问题，也需要较长的桩，保证桩长穿过滑动面。6、布桩范围石灰桩加固范围宜大于基础宽度，当大面积满堂布桩时，一般在基础外缘增布1～2排石灰桩。三、石灰桩的施工1、施工顺序“先外排后内排，先周边后中间”单排桩先施工两端后中间，并按每间隔1～2孔的施工顺序进行。石灰桩施工顺序图2、成桩（1）成孔可采用沉管法、冲击法、螺旋钻进法、爆扩法和挖孔法等。（2）填夯成孔检验合格后立即填夯成柱，一般都是人工填料，机械夯实。（3）封顶在桩身上段夯入膨胀力小、密度大的灰土或粘土将桩顶捣实。也可采用素混凝土。封顶长度一般在1.0m左右。四、质量检验

1、桩身质量检验（1）挖桩检验与桩身取样试验测定桩径、桩的外形、桩身材料分布情况、桩身密度及桩身强度。（2）采用静力触探、轻便触探及标贯试验等测定桩身质量。（3）载荷试验

2、桩间土检验一般采用静力触探、十字板剪切和钻孔取样等方法。3、复合地基检验用大面积的载荷板的载荷试验是检验复合地基的可靠方法。土（或灰土、双灰）桩Earthpile（lime-soilpile、lime-fly-ashpile）一、概述采用挤土成孔或非挤土成孔方式在地基中成孔，然后分层回填素土（或灰土、粉煤灰加石灰），逐层夯实而成土桩（灰土桩或双灰桩）。适用范围：地下水位以上的素填土、杂填土、粘性土及湿陷性黄土等地基。二、加固机理

1、成桩过程中对原有地基土体的横向挤密

2、土桩本身具有的强度和刚度，与桩间土体形成复合地基。三、设计计算

1、桩径桩径若过小，则桩数增加，工作量增大；桩径若过大，则桩间土挤密不够，致使消除湿陷性效果欠佳。桩径一般选用300～450mm。

2、桩长对非自重湿陷性地基，桩长一般要求至地基压缩层下限，或穿过附加压力与土自重压力之和大于湿陷起始压力的全部土层；对自重湿陷性黄土地基，桩长要求至非湿陷性土层顶面。土桩、灰土桩的处理深度一般为6～15m。3、处理范围对非自重湿陷性黄土、素填土及杂填土地基，加固范围每边超出基础宽度不小于0.25b（b为基础短边长），并不小于0.5m；对自重湿陷性黄土地基，每边超出基础宽度不应小于0.75b，并不小于1.0m。4、桩孔布置及桩距计算桩孔尽量按等边三角形布置，也可采用正方形或矩形等排列方式。桩距应通过试验或计算确定，一般为桩径的2.0～2.5倍。常用平均压实系数λc表示桩间土的挤密程度。桩距计算示意图等边三角形ABC范围内天然土的平均干密度为挤密后其面积减少半个园面积，变为：则桩距可导出为：5、填料和压实系数桩孔内的填料，应根据工程要求或地基处理的目的确定。并应用压实系数λc控制夯实质量。当用素填土回填夯实时：λc≥0.95

当用灰土回填夯实时：λc≥0.97，灰土体积比2：8或3：7。四、施工

1、成孔挤土成孔—沉管法、爆扩法和冲击法。非挤土成孔—挖孔和钻孔法。2、回填夯实回填夯实包括回填料制备和分层回填夯实。五、质量检验夯实质量的检验方法主要有：轻便触探检验法、环刀取样检验法、载荷试验法。前两项检验方法，其中对灰土桩应在桩孔夯实后48h内进行，二灰桩应在36h内进行。例题三、某黄土地基湿陷性黄土厚6～6.5m，平均干密度ρd=1.26t/m3。现采用挤密灰土桩处理以消除湿陷性，要求处理后桩间土干密度达到1.60t/m3。灰土桩桩径采用0.40m，等边三角形布置，桩间土平均压实系数λc取0.93，试求灰土桩桩距。强夯法和强夯置换法主要内容1

加固机理设计计算3施工方法4质量检验6发展趋势5工程实例

强夯是法国Menard技术公司于1969年首创的一种地基加固方法，我国于1978年首次由交通部一航局科研所及其协作单位在天津新港三号公路进行了强夯法试验研究。它通过一般8