建筑现场之基础工程地基处理措施

第5章

地基处理

5.1概述

一、地基处理的目的（1）改善地基的剪切性能、提高地基承载力及其稳定性。（2）改善地基的变形性质、减少其沉降及不均匀沉降变形量。（3）改善地基的渗透性、加强其渗透稳定性。（4）改善地基的动力特性、提高其抗震性能。（5）改善地基的不良特性、满足其工程的需要。二、处理对象淤泥和淤泥质土、软粘土、人工填土、细粉砂土和粉土、湿陷性土、有机质土和膨胀土、多年冻土、岩溶、土洞和山区地基等1、淤泥土与淤泥质土淤泥土与淤泥质土简称软土淤泥:孔隙比e>1.5,w>wl

(Il>1.0)淤泥质土:孔隙比e=1.0~1.5,w>wl(Il>1.0)土性*高含水量=40~90%甚至>100%*高压缩性a>0.5~3.0MPa-1*高流变性:次固结量随时间增加*低强度Cu<30kPa*低渗透性10-6~10-8cm/s，固结过程长杂填土：建筑垃圾，卫生填埋，不均匀，不稳定

冲填土：细、欠固结

泥炭,泥炭质土：

泥炭e>1.5,w>wl(Il>1.0)，有机含量30%

泥炭质土e=1.0~1.5,w>wl(Il>1.0)，有机含量10-30%

*强度低、压缩性很大

2、粉细砂、粉土和粉质土：易震陷、液化

3、砂土、砂砾石等：透水性大、抗渗、防止管涌和流土

4、其他类土

湿陷性黄土：消除湿陷

膨胀土：胀缩性

红粘土：特殊结构性

岩溶：塌陷

地基处理方法的分类可有多种多样。如：按时间可分为临时处理和永久处理；

按处理深度可分为浅层处理和深层处理；

按处理土性对象可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；

按地基处理作用机理可分为置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋等处理方法。其中最本质的是根据地基处理作用机理进行分类，其具体分类以及加固原理、适用范围见表5-1。

三、地基处理方法分类及应用范围三、地基处理方法分类及应用范围1）换土垫层法2）振密、挤密法（1）表层压实法；（2）重锤夯实法；（3）强夯法；（4）振冲挤密法；（5）土桩与灰土桩法；（6）砂桩；（7）爆破法3）排水固结法（1）堆载预压法；（2）砂井法；（3）真空预压法；（4）降低地下水位法；（5）电渗排水法4）置换法（1）振冲置换法（碎石桩法）；（2）石灰桩法；（3）强夯置换法；（4）水泥粉煤灰碎石桩法(CFG桩法）5）加筋法（1）土工聚合物；（2）加筋土；（3）土层锚杆；（4）土钉；（5）树根桩法6）胶结法（1）灌浆法；（2）高压喷射注浆法；（3）水泥土搅拌法7）其他处理法（1）冻结法；（2）托换法（3）纠倾技术四、地基处理方法选用原则技术先进、经济合理、安全适用、确保质量地基条件处理要求（处理后地基应达到的各项指标、处理的范围、工程进度等）工程费用材料、机具来源选择地基处理方法步骤（1）根据上部结构及建筑场地条件和环境，初步选定几种可供考虑的处理方案；（2）对初步选定的各种地基处理方案进行综合分析，进行技术经济分析和对比，确定最佳的地基处理方案；（3）对已确定的地基处理方案，在有代表性的场地上进行相应的现场试验或试验性施工及必要的测试，以期达到最佳处理效果。5.2垫层法概述1）垫层法定义当软弱土地基的承载力和变形满足不了设计要求，而软弱土层的厚度又不是很大时，将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然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、无侵蚀性的材料，并压实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为垫层法。深厚软土深厚软土软土地基沉降太大、强度不足垫层法地基处理过程示意2）垫层的类型按常用的垫层材料，可分为砂垫层碎石垫层素土垫层灰土垫层3）换土垫层的作用

（1）提高持力层的承载力；（2）减少沉降量；（3）加速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。1）垫层厚度的确定垫层的厚度z应根据需置换软弱土的深度或下卧土层的承载力确定，并符合下式要求：

式中－－相应于荷载效应标准组合时，垫层底面处的附加压力值（kPa）；

－－垫层底面处土的自重压力值（kPa）；

faz－－垫层底面处经深度修正后的地基承载力特征值（kPa）。垫层厚度不宜小于0.5m，也不宜大于3m。5.2.2垫层设计（以砂垫层为例）b回填土b’=b+2ztandzCZ用试算法确定垫层的厚度z（1）初定z为1~2m；（2）计算；、（3）按式验算；若不满足要求，则重新取值，直到满足要求为止。垫层底面处的附加压力值可分别按下两式计算：式中b－－矩形基础或条形基础底面的宽度（m）；

l－－矩形基础底面的长度（m）；

pk

－－相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值（kPa）；－－基础底面处土的自重压力值（kPa）；

z

－－基础底面下垫层的厚度（m）；

θ

－－垫层的压力扩散角，宜通过试验确定，当无试验资料时，可按下表采用。条形基础矩形基础注意

垫层厚度的确定仅考虑了应力扩散的作用，忽略了垫层约束作用和排水固结对地基承载力提高的影响，所以实际的承载力比考虑深度修正后的天然地基承载力大。对重要工程，建议通过现场载荷试验来确定。2）垫层宽度的确定要求：满足基础底面应力扩散的要求防止垫层向两侧挤压。常用经验的扩散角法按下式确定：垫层底宽

垫层顶宽－－开挖坡度确定

（便于压实机械施工、防侧向挤压(淤泥)）垫层顶面每边超出基础底边不宜小于300mm。3）抖地基拘变形惧计算采用分换填融法对风地基蒜进行征处理骗后，达由于增垫层辰下软风弱土叙层的输变形步，建鸦筑物衔地基讨往往绵仍将赏产生盯一定招的沉蜜降量寇及差污异沉村降量蜡。因冷此，资在垫鲜层的丝式厚度窝和宽序度确洗定后紧，对废于重桐要的捕建筑猴物或问垫层天下存专在软叨弱下侧卧层饼的建静筑物塑，还姻应进酬行地顾基的胀变形岩计算俭。换土贸垫层炭后的泰建筑授物地自基沉悦降由卡垫层凤自身浅的变篮形量跌和下玻卧土烈层的侄变形免量两林部分隙所构浅成，咐即式中—基础涛沉降氧量(c喝m)；—垫层自敲身变形教量(cm秋)；—压缩层草厚度范走围内，激自垫层总底面算家起的各词土层压兰缩变形芝量之和(cm猴)。4）废垫层材续料的选肉用（1）砂征石。宜选仪用碎英石、参卵石肿、角凶砾、患圆砾荒、砾雅砂、壶粗砂需、中雀砂或音石屑（粒蒙径小聋于2m率m的部分逆不应超减过总重零的45％）泊，应侄级配笨良好护，不谁含植脱物残拔体、秋垃圾强等杂庙质。餐当使密用粉闪细砂艇时，握应掺辨入不等少于惠总重30％的碎句石或卵明石。砂穿石的最院大粒径糊不宜大单于50伙mm。（2）粉质俘粘土。横土料中朱有机质症含量不瞒得超过5％，羞当含被有碎董石时档，粒在径不仗宜大蒜于50m常m。（3）其闭他材点料如山灰土味、庙粉煤拼灰、标矿黎渣等奥。在供有可童靠试贯验结击果或羞成功鹅工程刻经验挨时，元对质有地坚偶硬、络性能洞稳定剂、无乔腐蚀决性和跟放射腰性危西害的犯工业纽奉废渣兽等均庙可用铃于填悉筑换免填垫槽层。仆也可编由土犬工合踢成材碍料与龄地基肾土构奸成加桑筋垫终层。注意刷：砂垫哑层不牌宜用点于处暖理湿侨陷性妹黄土闸地基5）裂垫牲层施贝工要溜点（1）关键灿是如眯何将民砂土醋加密蜜到设罗计要钟求的雅密实痕度。加密方导法可采益用机械彻碾压法夫、重锤蛋夯实法陶和平板膛振动法泄。应根狐据不同曲的换填失材料选抢择施工惧机械。（2）分觉层铺疼填厚自度、惕每层锐压实众遍数部等宜不通过执试验沉确定唐。一票般情朝况下料，垫溜层的松分层绪铺填斥厚度靠可取200～300喷mm。（3）灵基坑恶开挖混时应避免坑太底土层锅受扰动。（4）作凡好基凤坑的排水工作锦，必疗要时边应采筋取降查低地逆下水取位的笛措施送。采勾用振卫实时弟，应柴保证敞水源良补给犯与言排水减畅通插，水渡面宜蜓保持甘与砂袖面齐东平。可用作长垫层的定材料很敲多，除默砂和碎销石外，枝还有素颜土、灰娃土垫层归，以及嫌粉煤灰么垫层等挑。国外认还在垫亚层中铺弄设塑料肝网片（田加筋）细来提高胜垫层的穿强度。5.3排水摇固结尺法1、排水因固结如法加连固原梳理对天尚然地情基，槐或先屋在地阳基中催设置叛砂井荣等竖林向排部水体织，然照后利羊用建棵筑物怀本身柿重量们分级撤逐渐爬加载示，或炮是在沿建筑屡物建唉造以册前，办在场搞地先兼行加案载预者压，翻使土棍体中瞎的孔栏隙水异排出豆，逐活渐固衫结，蔬地基纷发生甜沉降园，同概时强拖度逐柱步提香高的痕方法拿。排水固奴结压缩敌与强度盆变化图te2epze1s预压珍原理环：原议位自或重应假力s，建题筑物伤附加圣应力z,预加猛压力t=(绑1.医2~乡丰1.态5)蹈z变形强度超固结土正常固结排水固权结法可警解决以坛下两个主问题（1）沉降问总题。使平地基妨的沉牺降在僵加载孩预压父期间身大部掘分或剂基本豪完成距，使棒建筑怖物在财使用姓期间织不致车产生蒸不利梳的沉染降和候沉降紧差。（2）稳定咐问题。加顷速地电基土日的抗递剪强市度的震增长摸，从厦而提洗高地链基的梨承载松力和阳稳定孙性。排水借固结马法适诵用于琴处理样淤泥芬质土火、淤协泥和嫌冲填盟土等蚂饱和慢粘性拘土地扶基。2、排水举固结法量排水和察加压体卵系排水词固结溪法是央由排水系屑统和加压广系统两部撒分共泄同组将合而靠成。1）排水瞎系统水平垒排水王垫层和竖向遇排水朽体构成。御竖向排源水体可荡选用普异通砂井巷、袋装仪砂井或她塑料排幕水板。2）加有压系统伯即是起跨固结作仪用的荷乡丰载，它僻使地基爽土的固晚结压力尤增加而扒产生固协结。工程荐上广旬泛使油用且担行之弄有效饿的增欲加固蚊结压逆力的搭方法宣是堆载法，此竟外，岛还有真空滩法、降低地孕下水位亏法、电渗法和联合法。竖向亡排水干体的仔原理（a）竖向裙排水（b）砂绪井地奇基排趴水粘性土表固结所看需时间齿与排水线距离的任平方成种正比3、排民水固吹结法肚的设胡计排水坏固结晃法的束设计拉：主劲要是蜂根据谦上部抽结构芳荷载天的大野小、爬地基葱土的采性质么以及煌工期友要求哲、确讲定竖向排谎水体的纠直径、放间距、胜深度和惭排列方钩式；确偷定预压商荷载咳的大岭小和槐预压漠时间，使稳通过崖预压压，地用基能易满足副建筑番物对锹变形浓和稳拣定性趁的要骗求。砂井布纸置图(a)剖面图(b)正方形喂布置(c亏)梅花乞形布方置(d敲)砂井排减水预压贺方法（1）堆载右预压（2）降瞧水预份压乡丰增逢加有如效应竟力（3）真埋空预标压村密叨封层基坑降渐水预固什结设计垃坑底坑底越降水乎深度D坑底降亏水线板桩’仁z降水预尽压z真空预枕压瓶密封层’-u思考降水让预压槐和真乖空预贸压不退会引座起土过体破忠坏，恶堆载穗预压授则可纪能由终于速及度太匹快而模造成寨地基谎破坏梯，为帝什么拾？用填磨土等宜外加俭荷载鹊对地球基进惯行预捉压，懂是通势过增栋加总原应力瞧并使吴孔隙送水压献力消瞒散来汁增加巾有效懒应力羊的方陆法，壳降低之地下恼水位缴和电粘渗排疗水法耀是在槽总应还力不忍变的殃情况还下，脂通过哪减小泪孔隙惧水压削力来拌增加评有效仰应力冤的方技法。芹真空狐预压显是通垫过覆鸡盖于旗地面席的密愁封膜碰下抽禾真空槽，使沿膜内敢外形单成气靠压差歇，该漂压力映差首换先作刃于于叨孔隙岂水和芒气上情，使租水气仍排出柄而有约效应逢力增域加，职从面开粘土饿层产丸生固厨结压屿力。狱降低诉地下薯水位允、真规空预贤压和持电渗爬法由沃于通护过减彩小水与气压雄力的较作用胀增大奥有效核应力涛，水耳气压占力各近方向船相等道，因役此大骂小主织应力钉增量池一致刻，莫膊尔圆搂的直混径不秩增加稍而应贩力圆竞整体俊右移奖，更雀远离毫强度崭线，深地基砌不会忽产生规剪切茧破坏怜，所手以它社适用碗于很帮软弱懒的粘简土地崇基。堆载法爱如果加辽荷快，赛总应力桑增加，脏大小主塑应力增锁量不一剥致（侧况压系数归小于1，小调主应疮力增阔量小氏于大西主应腊力增既量）舞，应葬力圆株扩大漏，不叙固结猪不排脱水剪莲强度周为水循平直趟线，琴不能纳承受累更大搅的应炊力圆衬作用执。因塑此而映破坏寄。5.环6强夯法1.强夯法攻概念强夯苗法是翅法国岸人L.梅纳（Me边na赌rd，196默9）首创列的一种毙地基加恢固方法章，即用10～40吨重锤雷从8～20m的高幅处落赖下，娇反复植多次徒夯击煌地面现，对骑地基裤进行凳强力鞭夯实碍。2.强夯牵法适旦用条解件强夯秩法适候用于举处理贼碎石接土、狼砂土绵、低姿饱和雕度的注粉土战与粘筹性土捡、湿串陷性特黄土是、素解填土陈和杂找填土涂等地价基。3.加固效迹果：经强盒夯后赖地基普的承付载力肠可提里高2～5倍，灵压缩斗性可军降低200％～500％，影慈响深度10搅m以上播。4.强夯机陶理:强大干的夯蛙击能核在地话基中桐产生迹强烈塔的应腾力波窃和动价应力针对土倒体作搞用的帜结果缝。波土中能（1）使土盼孔隙压岸密，土超体局部液化（2）夯还点周珠围产揭生大父量裂抄缝，良好排包水通道（3）各种排颗粒成辽分在结祸构上重新排数列转化传入5.设计（1）有盆效加嗓固深纺度Me船na侮rd曾提慕出用乓下列疏公式甚估算叼有效跨加固颈深度式中X－－有席效加固夸深度（m）；M－－亿夯锤弦质量筛（t）；h－－落物距（m）；m－－励修正迹系数全，根胡据不辛同土岸类选铅用。影响跳有效眼加固荡深度浅的因刮素除夯漫锤重剂和落乘距外坦，还连有单健击夯抬击能虏、夯效击次枝数、草锤底贱单位允压力绸、地桃基土谜的性许质、父不同垃土层忧的厚梁度、蛮埋藏影顺序盯和地费下水沫位等塞。对保于同暂一类赤土，访采用园不同腥能量脚夯击孤时，爸其修辟正系吹数并飘不相捉同，既采用果确定税的修丙正系榜数，产并不糖能得蹲到满档意的捐结果碌。因惹此《建筑泽地基铸处理慕技术矿规范》不采用影修正后敌的梅纳椅公式，揉而是采秃用了表派格形式科，建议详了有效猜加固深炎度的取爱值范围勿。（2）处昆理范围强夯青处理寄范围悄应大溪于建堤（构舱）筑怜物基田础范槽围，刃每边利超出朋基础巾外缘梁的宽雄度宜方为基削底下本设计俘处理录深度恩的1/2至2/3，并不科宜小于3m。（3）承狭载力确圾定强夯爆地基插承载欧力特略征值略应通拐过现耕场载燃荷试浇验确长定，蠢初步难设计屑时也苹可根瓣据夯师后原斑位测册试和烟土工绑试验早指标萍按现荡行国烟家标耕准《建筑段地基抄基础论设计产规范》G屑B5法00狮07有关部规定箩确定误。复合地渡基理论一、复陪合地基淹的概念复合胁地基隆是由基体（天商然地裳基土摊体）你和增强体（桩体惰或带形茶体）两沃部分组藏成，共伙同承受源上部结胃构荷载播并协调掠变形的动人工地勿基。二、寺复合据地基有两个棍基本特莲点：（1）复合地楚基是由两种秘刚度（寨或模量佛）不同粱的材料弱（增强捕体和基吼体）两雷部分组的成，是非均萌质和各妖向异性身的；（2）复合交地基丙在荷河载作绍用下捆，基体和挠增强体山共同承铅担荷载营并协调曲变形。区别需于桩阶基础汗。区别于那均质地融基三、复竟合地基阵的分类按成驾桩材滥料分聚类1）散体屈材料桩应：如砂侮桩、碎窝石桩、攻矿渣桩锋等；2）水磨泥土旬类桩棵：水买泥搅读拌桩骡、高丧压旋胳喷桩架等；3）混须凝土户类桩善：CF昼G桩、树哑根桩、挽锚杆静湾压桩等橡。按成桩后桩体泄的刚度拉（或强兽度）分沃类1）柔性黎桩：散数体材料带类桩；2）半散刚性煮桩：已水泥仔土类饱桩；3）刚巡寿性桩谷：混阻凝土演类桩施。3.按增强电体的方向鬼分类1）竖向欧增强体肿复合地暮基：由不同稻材料形哑成不同击强度桩健体的复拉合地基幸。2）横事向增捞强体恩复合招地基大：由土工轻合成材攻料、金冠属材料河格栅等璃形成的新复合地影基。四、复典合地基丑作用机趁理（1）桩体党作用茶。（2）排水秋固结研作用荐。（3）挤密作引用。（4）加筋作庸用。复合给地基镰的基希本概升念1.面积重置换汉率m正方妄形布碑桩等边三少角形布扛桩一根倾桩体屈的横晕截面淘积一根鸦桩体命的加山固面耳积2.桩土应薯力比n基础满刚性差时，外桩与叨桩间迫土沉云降一郑致，苗但模据量不仁一致冬，因惑此荷销载向苗桩体陡集中散，桩结体所豪受压泥力pp大于分基底崇平均宇压力p，桩收间土返的压慰力ps小于p。柔性士桩（暑散体祝材料松桩）胸，n=2~丧4如：振评冲碎石先桩半刚性悄桩，n=3~镰12如：斤水泥插土桩酒，旋土喷桩5.较4深层水幸泥搅拌妇法水泥骆搅拌创桩法是以水悼泥作为斩固化剂炉，通过帜特制的暗深层搅屯拌机械策，将固擦化剂（买浆液或撑粉体）搬和地基还土强制难搅拌，波由固化量剂与软葡土间所跳产生的届一系列卫物理和浪化学反观应，使篮软土硬绍结成具欣有整体访性、水批稳定性孤和一定窃强度的滴桩体的兴地基处地理方法挑。(CD身M法)深层倒搅拌闻的工朵艺流绒程图水泥搅相拌机三轴凡水泥员搅拌屈机加固叶的机局理(1迹)水泥需的水姿解和慎水化向反应贸。(2微)离子交皮换和团惹粒化作愿用。(3)硬凝夹反应煌。水泥凉土桩笼的计输算复合姻地基肉承载珍力特草征值P2隶165.5高压喷拳射注浆短法P2型19高压谷喷射省注浆例法，止它是姐利用车钻机观把带织有喷睡嘴的忆注浆逆管钻免进至左土层闭的预止定位冷置后,高压脉物冲泵（非工作压缠力在20丙MP梁a以上）陶，将水吗和水泥馒浆液通茶过钻杆凉下端的叫喷射装耗置形成高压射艳流喷射出歼来,冲击祸破坏祥土体,同时钻界杆以一终定速度升渐渐向监上提升,使浆液袭与土医粒强葬制搅蜜拌混鞠合,浆液凝辱固后在滑土中形肆成水泥土践加固体的地搞基处翻理方愉法。基本原牺理与喷古射浆的榆类型喷射注备浆施工献顺序a-开始钻书进b-钻进恼结束c-高压悬乏喷开始d-喷嘴诞边旋店转边叙提升e-悬喷猎结束高压乘旋喷锤注浆侨三种欠型式单喷管旋脏喷注菊浆(浆液)二重喷管旋喷勿注浆(浆液+气体)三重菜喷管砍旋喷绝注浆(水+气体+浆液)高压喷射注退浆三种钉型式1.旋转伞喷射昌注浆昂；旋喷粪法2.定向喷础射注浆图；定喷法3.摇摆喷矮射注浆剂；摆喷众法(1)复合屠地基繁承载汉力：克计算爹公式搬同水际泥土盛桩.喷射诉注浆德的应铅用设架计1.应用形成桩体加固地泛基形成防渗表帷幕提高地锯基抗渗象性。2.设计（2）复合娘地基的俩沉降：浴确定复放合压缩薯模量。5.7振冲法振冲法是指采用库振动、简冲击或融水冲等菠方式在渔地基中突成孔后驻，再将丑碎石、止砂或砂测石挤压娃入已成前的孔中预，形成寒砂石所躁构成的糖密实桩往体，并棍和原桩氧周土组喂成复合狐地基的圣地基处扔理方法料。设备：振占冲器d=僵27局0~匆42氏0m透m,l=2此~3m宅,G尿=8~伐20K抛N原理:振:偏心轮旋转,振动加叉密,使颗粒翠移动冲:高压屯水从厌中间穿卡过,土颗粒科振浮液化甲固结振冲颈挤密锯和振仓冲置真换砂土魄地基--辟-利用尸振冲糠器冲哗切下眠沉使替砂土挤密，形景成振饱冲挤根密砂贡桩粘性嘉土地详基---利用印振冲巴器振塔冲成五孔，置换碎石辆并振密形成振卖冲碎石栽桩。适用范浩围振冲宇碎石追桩法沫适用简于处侵理不无排水哑抗剪游强度篇不小旨于20吓kP柴a的粘胀土、愧粉土向、砂细土、踪蝶饱和冻黄土顶和人动工填越土地慎基。注：振冲邀碎石漆桩复仰合地范基承给载力掠承载傅力特怒征值冤应通矩过现醒场复汗合地