基础工程(附动画)第六章地基处理

第六章地基处置第六章地基处置第一节概述地基处置的目的：是针对软土地基上建造建筑物能够产生的问题，采取人工的方法改善地基土的工程性质，到达满足上部构造对地基稳定和变形的要求。人工地基：土木工程建立中，有时不可防止地遇到工程地质条件不良的脆弱土地基，不能满足建筑物要求，需求先经过人工处置加固，再建造根底，处置后的地基称为人工地基。地基处置方法的分类物理处理化学处理热学处理置换排水挤密加筋搅拌灌浆热加固冻结6-1概述第六章地基处置6-1概述第六章地基处置公路工程地基处置方法分类及其适用范围表6-1类别方法简要原理适用范围置换换土垫层法将软弱土或不良土开挖至一定深度，回填抗剪强度较高、压缩性较小的材料，如砂、砾、石渣等，并分层夯实，形成双层地基。垫层能有效扩散基底压力，提高地基承载力、减少沉降各种软弱土地基膨胀土掺灰改性换土法掺灰改性换土法是将原地膨胀土翻松，掺加一定比例的石灰后，分层压实。经过一段时间的养护，可以很好地消除或减小膨胀性，提高土体强度，降低土中的含水量膨胀土地基挤淤置换法通过抛石或夯击回填碎石置换淤泥达到加固地基的目的，也可采用爆破挤淤置换淤泥或淤泥质黏土地基强夯置换法采用边填碎石边强夯的方法在地基中形成碎石墩体，由碎石墩、墩间土以及碎石垫层形成复合地基，以提高承载力，减小沉降粉砂土和软黏土地基等6-1概述第六章地基处置公路工程地基处置方法分类及其适用范围表6-1类别方法简要原理适用范围置换石灰桩法通过机械或人工成孔，在软弱地基中填入生石灰块或生石灰块加其他掺和料，通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用来改善桩与土的物理力学性质，并形成石灰桩复合地基，可提高地基承载力，减少沉降杂填土、软黏土地基气泡混合轻质料填土法气泡混合轻质料的重度为5-12kN/m3，具有较好的强度和压缩性能，用作路堤填料可有效减小作用在地基上的荷载，也可减小作用在挡土结构上的侧压力软弱地基上的填方工程EPS超轻质料填土法发泡聚苯乙烯（EPS）重度只有土的1/50-1/100,并具有较好的强度和压缩性能，用作填料，可有效减小作用在地基上的荷载和作用在挡土结构上的侧压力，需要时也可置换部分地基土，以达到更好的效果软弱地基上的填方工程6-1概述第六章地基处置类别方法简要原理适用范围排水固结加载预压法在地基中设置排水通道——砂垫层和竖向排水系统（竖向排水系统通常有普通砂井、袋装砂井、塑料排水带等），以缩小土体固结排水距离，地基在建筑路堤荷载作用下排水固结，地基承载力提高，工后沉降小软黏土、杂填土、泥炭土地基等超载预压法原理基本上与堆载预压法相同，不同之处是其预压荷载大于设计使用荷载。超载预压不仅可减少工后固结沉降，还可消除部分工后次固结沉降同上真空联合堆载预压法在软黏土地基中设置排水体系（同加载预压法），然后在上面形成一不透气层（覆盖不透气密封膜，或其他措施），通过对排水体系进行长时间不断抽气抽水，在地基中形成负压区，而使软黏土地基产生排水固结，达到提高地基承载力，减小工后沉降的目的，常与堆载预压联合使用软黏土地基降低地下水位法通过降低地下水位，改变地基土受力状态，其效果如加载预压，使地基土产生排水固结，达到加固目的砂性土或透水性较好的软黏土层6-1概述第六章地基处置类别方法简要原理适用范围化学加固深层搅拌法利用深层搅拌机将水泥浆或水泥粉和地基土原位搅拌形成圆柱状、格栅状或连续墙式的水泥土增强体，形成复合地基以提高地基承载力，减小沉降。也常用它形成水泥土防渗帷幕。深层搅拌法分喷浆搅拌法和喷粉搅拌法两种淤泥、淤泥质土、黏性土和粉土等软土地基，有机质含量较高时应通过试验确定适用性高压喷射注浆法利用高压喷射专用机械，在地基中通过高压喷射流冲切土体，用浆液置换部分土体，形成水泥土增强体。按喷射流组成形式，高压喷射注浆法有单管法、二重管法、三重管法。高压喷射注浆法可形成复合地基，以提高承载力，减少沉降淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基，当含有较多的大块石，或地下水流速较快，或有机质含量较高时应通过试验确定适用性渗入性灌浆法在灌浆压力作用下，将浆液灌入地基中以填充原有孔隙，改善土体的物理力学性质中砂、粗砂、砾石地基6-1概述第六章地基处置类别方法简要原理适用范围化学加固劈裂灌浆法在灌浆压力作用下，浆液克服地基土中初始应力和土的抗拉强度，使地基土中原有的孔隙或裂隙扩张，用浆液填充新形成的裂缝和孔隙，改善土体的物理力学性质基岩或砂、砂砾石、黏性土地基挤密灌浆法在灌浆压力作用下，向土层中压入浓浆液，在地基土中形成浆泡，挤压周围土体。通过压密和置换改善地基性能。在灌浆过程中因浆液的挤压作用可产生辐射状上抬力，引起地面隆起常用于可压缩性地基、排水条件较好的黏性土地基有机大分子溶液改良法往土中掺加高价金属盐类物质或有机阳离子化合物，通过离子交换吸附，削弱蒙脱石晶内负电斥力和减薄双电层的厚度，从而抑制蒙脱石晶内膨胀性和黏土微粒之间膨胀性，达到改善土的吸水性质的目的膨胀土地基6-1概述第六章地基处置类别方法简要原理适用范围

振密、挤密表层原位压实法采用人工或机械夯实、碾压或振动，使土体密实。密实范围较浅，常用于分层填筑杂填土、疏松无粘性土、非饱和黏性土、湿陷性黄土等地基的浅层处理强夯法采用质量为10~40t的夯锤从高处自由落下，地基土体在强夯的冲击力和振动力作用下密实，可提高地基承载力，减少沉降碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基振冲密实法一方面依靠振冲器的振动使饱和砂层发生液化，砂颗粒重新排列，孔隙减小；另一方面依靠振冲器的水平振动力，加回填料使砂层挤密，从而达到提高地基承载力、减小沉降，并提高地基土体抗液化能力。振冲密实法可加回填料也可不加回填料。加回填料，又称为振冲挤密碎石桩法黏粒含量小于10%的疏松砂性土地基6-1概述第六章地基处置类别方法简要原理适用范围振密、挤密挤密砂石桩法采用振动沉管法等在地基中设置碎石桩，在制桩过程中对周围土体产生挤密作用。被挤密的桩间土和密实的砂石桩形成砂石桩复合地基，达到提高地基承载力、减小沉降的目的砂土地基、非饱和黏性土地基爆破挤密法利用爆破在地基中产生的挤压力和振动力使地基土密实以提高土体的抗剪强度，提高地基承载力和减小沉降饱和净砂、非饱和但经灌水饱和的砂、粉土、湿陷性黄土地基土桩、灰土桩法采用沉管法、爆扩法和冲击法在地基中设置土桩或灰土桩，在成桩过程中挤密桩间土，由挤密的桩间土和密实的土桩或灰土桩形成土桩复合地基或灰土桩复合地基，以提高地基承载力和减小沉降，有时用于消除湿陷性黄土的湿陷性地下水位以上的湿陷性黄土、杂填土、素填土等地基6-1概述第六章地基处置类别方法简要原理适用范围加筋加筋土垫层法在地基中铺设加筋材料（如土工织物、土工格栅、金属板条等）形成加筋土垫层，以增大压力扩散角，提高地基稳定性筋条间用无黏性土，加筋土垫层可适用各种软弱地基隔水封闭法隔水封闭法是采用土工膜或其他隔水材料进行隔水封闭，达到割断地下水的流通或阻止气候干湿循环对地基或坡面土体的影响，达到稳定路基或边坡的目的膨胀土地基和盐渍土地基加筋土挡墙法利用在填土中分层铺设加筋材料以提高填土的稳定性，形成加筋土挡墙。挡墙外侧可采用侧面板形式，也可采用加筋材料包裹形式用于填土挡墙结构土钉墙法通常采用钻孔、插筋、注浆在土层中设置土钉，也可直接将杆件插入土层中，通过土钉和土形成加筋土挡墙以维持和提高土坡稳定性用于维持和提高土坡稳定性6-1概述第六章地基处置类别方法简要原理适用范围加筋锚杆支护法锚杆通常由锚固段、非锚固段和锚头三部分组成。锚固段用于稳定土层，可对锚杆施加预应力。用于维持边坡稳定用于维持和提高土坡稳定性锚碇板挡土结构由墙面、钢拉杆、锚碇板和填土组成。锚碇板处在填土层，可提供较大的锚固力。锚碇板挡土结构用于填土支挡结构用于填土支挡结构树根桩法在地基中设置如树根状的微型灌注桩（直径70~250mm），提高地基承载力或土坡的稳定性各类地基低强度混凝土桩复合地基法在地基中设置低强度混凝土桩，与桩间土形成复合地基，提高地基承载力，减小沉降各类深厚软弱地基钢筋混凝土桩复合地基法在地基中设置钢筋混凝土桩，与桩间土形成复合地基，提高地基承载力，减小沉降各类深厚软弱地基长短桩复合地基由长桩和短桩与桩间土形成复合地基，提高地基承载力和减小沉降。长桩和短桩可采用同一桩型，也可采用不同桩型。通常长桩采用刚度较大的型桩，短桩采用柔性桩或散体材料桩深厚软弱地基留意：很多地基处置方法具有多重加固处置的功能，例如碎石桩具有置换、挤密、排水和加筋的多重功能；而石灰桩那么具有挤密、吸水和置换等功能。因此：对于每一工程必需进展综合思索，经过方案的比选，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置方法，也可以是多种方法的综合处置。6-1概述第六章地基处置第二节软土地基软土的分布：指沿海的滨海相、三角洲相、内陆平原或山区的河流相、湖泊相、沼泽相等主要由细粒土组成的土。软土的特点：具有孔隙比大〔普通大于1〕、天然含水量高〔接近或大于液限〕、紧缩性高〔a1-2>0.5MPa-1〕和强度低的特点，多数还具有高灵敏度的构造性。软土的分类：主要包括淤泥、淤泥质黏性土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等。6-2软土处置第六章地基处置一．软土的成因及划分〔一〕滨海堆积1.滨海相：常与海浪岸流及潮汐的水动力作用构成较粗的颗粒(粗、中、细砂)相掺杂，使其不均匀和极松软，加强了淤泥的透水性能，易于紧缩固结。2.泻湖相：颗粒微细、孔隙比大、强度低、分布范围较宽阔，常构成海滨平原。在泻湖边缘，表层常有厚约0.3～2.0m的泥炭堆积。底部含有贝壳和生物残骸碎屑。3.溺谷相：孔隙比大、构造松软、含水量高，有时甚于泻湖相。分布范围略窄，在其边缘表层也常有泥炭堆积。4.三角洲相：由于河流及海潮的复杂交替作用，而使淤泥与薄层砂交错堆积，受海流与波浪的破坏，分选程度差，构造不稳定，多交错成不规那么的尖灭层或透镜体夹层，构造疏松软，颗粒细小。如上海地域深沉的软土层中央有无数的极薄的粉砂层，为程度渗流提供了良好条件。6-2软土处置第六章地基处置〔二〕湖泊堆积湖泊堆积是近代淡水盆地和咸水盆地的堆积。堆积物中夹有粉砂颗粒，呈现明显的层理。淤泥构造松软，呈暗灰、灰绿或暗黑色，厚度普通为10m左右，最厚者可达25m。〔三〕河滩堆积主要包括河漫滩相和牛轭湖相。成层情况较为复杂，成分不均一，走向和厚度变化大，平面分布不规那么。普通常呈带状或透镜状，间与砂或泥炭互层，其厚度不大，普通小于10m。6-2软土处置第六章地基处置〔四〕沼泽堆积分布在地下水、地表水排泄不畅的低洼地带，多以泥炭为主，且常出露于地表。下部分布有淤泥层或底部与泥炭互层。软土由于堆积年代、环境的差别，成因的不同，它们的成层情况，粒度组成，矿物成分有所差别，使工程性质有所不同。不同堆积类型的软土，有时其物理性质目的虽较类似，但工程性质并不很接近，不应借用。软土的力学性质参数宜尽能够经过现场原位测试获得。6-2软土处置第六章地基处置二、软土的工程特性含水量较高，孔隙比较大抗剪强度低紧缩性较高浸透性很小构造性明显流变性显著6-2软土处置第六章地基处置五大特性三、软土地基的承载力、沉降和稳定性的计算(一)软土地基的承载力软土地基承载力应根据地域建筑阅历，并结合以下要素综合确定：①软土成层条件、应力历史、力学特性及排水条件；②上部构造的类型、刚度、荷载性质、大小和分布，对不均匀沉降的敏感性；③根底的类型、尺寸、埋深、刚度等；④施工方法和程序；⑤采用预压排水处置的地基，应思索软土固结排水后强度的增长。6-2软土处置第六章地基处置1．根据极限承载力实际公式确定<公桥基规>提出软土地基承载力允许值(kPa)为2．根据土的物理性质目确实定普通情况，地基承载力是与其天然含水量亲密相关的，根据统计资料w与软土的承载力根本允许值关系如下表所示。天然含水量w（%）36404550556575

(kPa)1009080706050406-2软土处置第六章地基处置3．按临塑荷载估算软土地基承载力，思索变形要素可按临塑荷载pcr公式估算，以控制沉降在普通建筑物允许范围。条形根底临塑荷载pcr(kPa)计算式为饱和软土时，Nq=1，Nc=那么6-2软土处置第六章地基处置4．用原位测试方法确定由于室内实验测定土的物理力学目的(如cu等)常受土被扰动影响使结果不正确；而普通土的承载力实际公式用于软土也会有偏向，因此采用现场原位测试的方法往往能抑制以上缺陷。软土地基常用的原位测试方法：载荷实验、旁压实验十字板剪切实验按规范贯入实验静力触探实验6-2软土处置第六章地基处置〔二〕软土地基的沉降计算软土地基在荷载下沉降变形的主要部分为固结沉降Sc，此外还包括瞬时沉降Sd与次固结沉降Ss，如下图。软土地基的总沉降量S为Sd、Sc、Ss之和。6-2软土处置第六章地基处置图6-1软土地基沉降的组成1．固结沉降Sc在荷载作用下，软土地基缓慢地排水固结发生的沉降称为〔主〕固结沉降，常用的计算方法如下。〔1〕采用e—p曲线计算〔2〕采用紧缩模量计算(3)采用e—logp曲线计算6-2软土处置第六章地基处置2．瞬时沉降Sd瞬时沉降包括土的两种沉降，一种由地基土弹性变形引起；另一部分是由于软土浸透系数低，加荷后初期不能排水固结，因此土体产生剪切变形，此时沉降是由软土侧向剪切变形引起。前一部分可用弹性实际公式计算有时也用Sd＝(0.2～0.3)Sc对瞬时沉降进展估算。6-2软土处置第六章地基处置3．次固结沉降Ss长期现场观测阐明，在实际计算的固结过程终了后，软土地基因土骨架的蠕动而继续发生长期(长达数年以上)的、缓慢的紧缩，称为次固结沉降。6-2软土处置第六章地基处置计算公式：图6-2次固结沉降图(三)软土地基的稳定性分析分析软土地基上建筑物接受程度推力后，由于地基土抗剪强度低，发生根底连同部分地基土在土中剪切滑移失稳的能够性。在软土地基上桥台、挡土墙等接受侧向推力的建筑物在保证其地基承载力、沉降验算。同时，应进展稳定性的分析。6-2软土处置第六章地基处置四、软土地基根底工程应留意的事项6-2软土处置第六章地基处置〔一〕要获得代表性很好的地质资料〔二〕软土地基路堤地基处置设计应留意的事项1．软土路堤的稳定性分析2．软土路堤的变形分析3．软土地基处置方案的合理选择4．观测和实验〔三〕软土地域的桥涵根底设计应留意的事项〔四〕软土地基桥台及桥头路堤的稳定设计应留意的事项第三节换土垫层法换土垫层法是挖去地表浅层脆弱土层或不均匀土层，回填巩固、较粗料径的资料，并夯压密实，构成垫层的地基处置方法。换填的资料主要有砂、碎石、高炉干渣和粉煤灰等，应具有强度高、紧缩性低、稳定性好和无侵蚀性等良好的工程特性。换填垫层法设计的主要目的是垫层厚度和宽度，普通可将各种资料的垫层设计都近似地按砂垫层的计算方法进展设计。6-3换土垫层法第六章地基处置砂垫层6-3换土垫层法第六章地基处置一、砂垫层的设计计算(一)砂垫层厚度确实定6-3换土垫层法第六章地基处置砂垫层厚度计算本质上是脆弱下卧层顶面承载力的验算，根据需求置换的脆弱下卧层顶面承载力确定垫层厚度，应满足下式要求，经过试算求得：〔6-12〕6-3换土垫层法第六章地基处置设计时，普通采用试算法，即先根据上部构造、根底的荷载情况以及脆弱下卧层的承载力情况初步取定垫层的厚度，然后验算承载力能否满足要求。不满足时调整初选值再进展验算直至符合要求。垫层的厚度通常不宜小于0.5m，也不宜大于3m。(二)砂垫层的宽度6-3换土垫层法第六章地基处置〔1〕垫层的顶宽为防止垫层向两侧挤出，垫层顶面每边宜超出根底底边不小于300mm，或从垫层底面两侧向上，按当地开挖基坑阅历要求的坡度延伸到地面。〔2〕垫层的底宽垫层的宽度应满足基底压应力分散的要求，可按下式或根据当地阅历确定：b1=b+2ztanθ〔6-15〕(三)垫层的承载力6-3换土垫层法第六章地基处置垫层承载力允许值[fcu]宜经过现场确定，当无实验资料时，可按表6-4参考采用。各种垫层承载力允许值[fcu]表6-4施工方法垫层材料压实系数λc承载力容许值（kPa）碾压、振密或夯实碎石、卵石0.94~0.97200~300砂夹石（其中碎石、卵石占总质量30~50%）200~250土夹石（其中碎石、卵石占总质量30~50%）150~200中砂、粗砂、砾砂150~200(四)沉降验算垫层地基的变形包括垫层本身变形及紧缩层范围内下卧层的变形。垫层地基的沉降量按下式计算：6-3换土垫层法第六章地基处置〔6-16〕〔6-17〕二、垫层施工与质量检验软土地域采用换填地基时，其填筑、压实的施工及检测应符合<公路路基施工技术规范>〔JTGF10-2006〕规定。垫层施工应严厉控制垫层资料的颗粒成分和质量。在地下水位高于基坑底面时，应采取排水或降低水位措施。在基坑挖好经检验后，应迅速进展铺压垫层资料，防止坑底暴露过久，或被践踏、浸水使土构造遭到破坏，强度降低。施工时应严厉保证垫层资料的密实度，应选择合格的铺压厚度，确定最优含水量。分层压实可采用机械碾压、重锤夯实、振动压实等。要求分层压实到达设计要求的压实度(应在90%以上)。砂垫层的质量检验，可选用环刀取样法或贯入测定法进展，采用应到达的干重度或贯入度作为控制目的。垫层资料除砂、砂砾外，也可思索用石灰土、二灰土(石灰加粉煤灰)、加筋土等，可根据详细情况因地制宜、就地取材选择，并正确选用有关设计参数。6-3换土垫层法第六章地基处置第四节排水固结法排水固结法是使天然地基在建筑物投入运用之前完成大部分固结沉降，从而减少建筑物或构筑物运用期的沉降，保证建筑物的沉降和沉降差在允许的范围内。图6-5室内紧缩实验阐明排水固结法原理a)e-曲线b)τ-曲线6-4排水固结法第六章地基处置一、砂井堆载预压法6-4排水固结法第六章地基处置图6-6砂井堆载预压砂井堆载预压法适用于处置淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和黏土地基。饱和黏土浸透系数很低，为了缩短加载预压后排水固结的历时，对较厚的软土层，常在地基中设置排水通道，使土中孔隙较快排出水。6-4排水固结法第六章地基处置1．排水竖井设计〔1〕砂井的直径和间距：以“细而密〞为佳，普通砂井的直径为300~500mm，间距可按为直径的6~8倍选用。〔2〕砂井深度：当软土不厚〔普通为10~20m〕时，尽量要穿过软土层到达砂层；当软土过厚〔超越20m〕,不用打穿黏土，可根据建筑物对地基的稳定性和变形的要求确定。对以地基抗滑稳定性控制的工程，竖井深度应超越最危险滑动面2.0m以上。〔3〕砂井陈列：砂井的平面布置可采取正方形或等边三角形，每个砂井平面上的排水影响面积以等面积的圆来替代，可得一根砂井的有效排水圆柱体的直径de和砂井间距l的关系按下式思索：等边三角形布置正方形布置6-4排水固结法第六章地基处置图6-7砂井的平面布置及固结浸透途径〔4〕砂井的布置范围：由于在根底以外一定的范围内依然存在压应力和剪应力，所以砂井的布置范围应比根底范围大为好，普通由根底的轮廓线向外添加2~4m。〔5〕砂料：砂料宜用中、粗砂，必需保证良好的透水性，含泥量不应超越3%，浸透系数应大于10~3cm/s。〔6〕砂垫层：为了使砂井有良好的排水通道，砂井顶部应铺设砂垫层，垫层砂料粒度和砂井砂料一样，厚度普通为0.5m~1m。6-4排水固结法第六章地基处置2．预压荷载6-4排水固结法第六章地基处置对于沉降有严厉限制的建筑，应采用超载预压法处置，超载量大小应根据预压时间内要求完成的变形量经过计算确定，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应力。在公路工程中，预压分欠载预压、等载预压和超载预压。预压高度应根据软土性质、路堤设计高度、填料情况及施工工期等确定，并思索路面构造层资料重度与填料重度不同的要素。3．砂井地基的固结度计算。6-4排水固结法第六章地基处置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：〔6-18〕4．预压荷载下地基土体的抗剪强度验算6-4排水固结法第六章地基处置计算预压荷载下饱和黏性土地基中某点的抗剪强度时，应思索土体原来的固结形状，对正常固结饱和黏性土地基，某点某一时间的抗剪强度可按下式计算：〔6-24〕5．预压荷载下地基的最终竖向变形量计算6-4排水固结法第六章地基处置预压荷载下地基的最终竖向变形量可按下式计算：〔6-25〕二、袋装砂井和塑料排水板预压法用砂井法处置软土地基如地基土变形较大或施工质量稍差常会出现砂井被挤压截断，不能坚持砂井在软土中排水通道的畅通，影响加固效果。近年来普通在砂井的根底上，出现了以袋装砂井和塑料排水板替代普通砂井的方法，防止了砂井不延续缺陷，而且施工简便、加快了地基的固结，节约用砂，在工程中得到日益广泛的运用。6-4排水固结法第六章地基处置(一)袋装砂井预压法目前国内运用的袋装砂井直径普通为70~120mm，间距为1.0m~2.0m(井径比n约取15~20)。砂袋可采用聚丙烯或聚乙烯等长链聚合物编织制成，应具有足够的抗拉强度、耐腐蚀、对人体无害等特点。装砂后砂袋的浸透系数不应小于砂的浸透系数。灌入砂袋的砂应为中、粗砂并振捣密实。砂袋留出孔口长度应保证伸入砂垫层至少300mm，并不得卧倒。6-4排水固结法第六章地基处置袋装砂井的设计实际、计算方法根本与普通砂井一样，它的施工已有相应的定型埋设机械，与普通砂井相比，优点是：施工工艺和机具简单、用砂量少；间距较小，排水固结效率高，井径小，成孔时对软土扰动也小，有利于地基土的稳定，有利于坚持其延续性。(二)塑料排水板预压法塑料排水板预压法是将塑料排水板用插板机插入加固的软土中，然后在地面加载预压，使土中水沿塑料板的通道逸出，经砂垫层排除，从而使地基加速固结。塑料板排水与砂井比较具有如下优点：1，塑料板由工厂消费，资料质地均匀可靠，排水效果稳定；2．塑料板分量轻，便于施工操作；3．施工机械轻便，能在超脆弱地基上施工；施工速度快，工程费用廉价。6-4排水固结法第六章地基处置多孔单一构外型塑料排水板复合构造塑料排水板6-4排水固结法第六章地基处置塑料排水板6-4排水固结法第六章地基处置三、天然地基堆载预压法天然地基堆载预压法是在建筑物施工前，用与设计荷载相等(或略大)的预压荷载(如砂、土、石等重物)堆压在天然地基上使地基软土得到紧缩固结以提高其强度(也可以利用建筑物本身的分量分级缓慢施工)，减少工后的沉降量，待地基承载力、变形到达设计预期要求后，将预压荷载撤除，在经预压的地基上建筑建筑物。此方法费用较少，但工期较长。如软土层不太厚，或软土中夹有多层细、粉砂夹层浸透性能较好，不需很长时间就可获得较好预压效果时可思索采用，否那么排水固结时间很长，运用就遭到限制。此法设计计算可用一维固结实际。6-4排水固结法第六章地基处置四、真空预压法和降水位预压法真空预压法本质上是以大气压作为预压荷重的一种预压固结法。在需求加固的软土地基外表铺设砂垫层，然后埋设垂直排水通道(普通砂井、袋装砂井或塑料排水板)，再用不透气的封锁薄膜覆盖软土地基，使其与大气隔绝，薄膜周围埋入土中，经过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空泵进展抽气，使其构成真空，当真空泵抽气时，先后在地表砂垫层及竖向排水通道内逐渐构成负压，使土体内部与排水通道、垫层之间构成压力差，在此压力差作用下，土体中的孔隙水不断排水，从而使土体固结。6-4排水固结法第六章地基处置降低水位预压法是借井点抽水降低地下水位，以添加土的自重应力，到达预压目的。其降低地下水位原理、方法和需求设备根本与井点法基坑排水一样。地下水位降低使地基中的脆弱土层接受了相当于水位下降高度水柱的分量而固结，添加了土中的有效应力。这一方法最适用于浸透性较好的砂土或粉土或在软粘土层中存在砂土层的情况，运用前应摸清土层分布及地下水位情况等。6-4排水固结法第六章地基处置第五节挤(振)密法一、挤密砂桩法概念：是用振动、冲击或打入套管等方法在地基中成孔(孔径一段为300mm～600mm)然后向孔中填入含泥量不大于5%的中、粗砂、粉、细砂料应同时掺入25%~35%碎石或卵石，再加以夯挤密实构成土中桩体从而加固地基的方法。作用：对松散的砂土层，砂桩的加固机理有挤密作用、排水减压作用和砂土地基预振作用，对于松软粘性土地基中，主要经过桩体的置换和排水作用加速桩间土的排水固结，并构成复合地基，提高地基的承载力和稳定性，改善地基土的力学性质。6-5挤密法第六章地基处置〔一〕砂桩的设计6-5挤密法第六章地基处置1．加固范围通常砂桩挤密地基的面积应超出根底的面积，每边放宽不应少于1~3排；用于防止砂层液化时，每边放宽不宜小于处置深度的1/2，且不宜小于5m；对高速公路，普通应处置至边缘外1~3m。2．桩直径及桩位布置图6-12砂桩的布置及中距6-5挤密法第六章地基处置3．砂桩的间距普通对粉土和砂土地基，不宜大于砂桩直径的4倍；对黏性土地基不宜大于砂桩直径的3倍。初步设计时，砂桩的中距也可按以下公式估算。(1)松散粉士和砂土地基可根据挤密后要求到达的孔隙比e1来确定。等边三角形布置：〔6-27〕正方形布置：〔6-28〕6-5挤密法第六章地基处置〔2〕黏性土地基等边三角形布置：〔6-30〕正方形布置：〔6-31〕6-5挤密法第六章地基处置4．砂桩桩长砂桩桩长不宜小于4m当脆弱土层厚度不大时，砂桩桩长宜穿过松软土层；当松软土层厚度较大时，对按稳定性控制的工程，砂石桩桩长不应小于最危险滑动面以下2m的深度；对按变形控制的工程，砂桩桩长应满足处置后地基变形量不超越建筑物的地基变形允许值并满足脆弱下卧层承载力的要求；对可液化的地基，砂石桩桩长应按现行相关国家规范中的有关规定采用。6-5挤密法第六章地基处置5．砂桩孔内的填料和填砂量砂桩内填料宜用砾砂、粗砂、中砂、圆粒、角砾、卵石、碎石等，填料中含泥量不应大于5%，并不宜含有粒径大于50mm的粒料。6．垫层砂桩施工完成后，桩顶部分的桩体比较松散，密实度较小，应采用碾压或夯实的方法将其压密，然后在砂桩顶部宜铺设一层厚度为300～500mm的砂石垫层。必要时可在垫层中增设加筋织物，加大地基抗剪强度。6-5挤密法第六章地基处置7．强度验算计算中设有砂桩的复合地基的路堤整体抗剪稳定平安系数时，复合地基内滑动面上的抗剪强度采用复合地基抗剪强度，该强度可按下式计算：〔6-34〕〔6-35〕〔6-36〕〔6-37〕6-5挤密法第六章地基处置8．沉降计算在砂桩桩长深度内地基的沉降按下式计算：〔6-38〕〔6-39〕6-5挤密法第六章地基处置〔二〕砂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。振动式是靠振动机的垂直上下振动作用，把带桩靴或底盖的钢套管打入土中成孔，填入砂料振动密实成桩(一面振动一面拔出套管)；锤击式是将钢套管打入土中，其他工艺与振动式根本一样，但灌砂成桩和扩展是用内管向下冲击而成。6-5挤密法第六章地基处置〔三〕质量检验应在施工期间及施工终了后，检查砂桩的施工记录。对沉管法，尚应检查套管往复挤压振动次数与时间、套管升降幅度和速度、每次填砂石料量等施工记录。施工后应间隔一定时间方可进展质量检验。对饱和黏性土地基应待孔隙水压力散失后进展，间隔时间不宜少于28d；对粉土、砂土和杂填土地基，不宜少于7d。砂桩的施工质量检验可采用单桩载荷实验，对桩体可采用动力触探实验检测，对桩间土可采用规范贯入、静力触探、动力触探或其他原位测试等方法进展检测。二、夯〔压〕实法夯〔压〕实法对砂土地基及含水率在一定范围内的脆弱黏性土可提高其密实度和强度，减少沉降量。此法也适用于加固杂填土和黄土等。填方或地面浅表层常用的压实方法是碾压法、夯实法和振动压实法，而浅层处置可采用重锤夯实法，深层处置可选择强夯法。6-5挤密法第六章地基处置(一)重锤夯实法重锤夯实法是运用起重机械将重锤(普通不轻于15kN)提到一定高度(3~4m)然后锤自在落下，这样反复夯击地基，使它表层(在一定深度内)夯击密实而提高强度。它适用于砂土、稍湿的黏性土，部分杂填土、湿陷性黄土等，是一种浅层的地基加固方法。重锤的款式：常为一截头圆锥体，重为15~30kN，锤底直径0.7m~1.5m，锤底面自重静压力约为15~25kPa，落距普通采用2.5~4.0m。有效影响深度：重锤夯实的有效影响深度与锤重、锤底直径、落距及地质条件有关。国内某地阅历，普通砂质土，当锤重为15kN，锤底直径1.15m，落距3~4m时，夯击6~8遍，夯击有效深度约为1.10~1.20m，为到达预期加固密实度和深度，应在现场进展试夯，确定需求的落距、夯击遍数等。6-5挤密法第六章地基处置6-5挤密法第六章地基处置重锤的式样常为一截头圆锥体(图6-13)，重为15~30kN，锤底直径0.7m~1.5m，锤底面自重静压力约为15~30kPa，落距普通采用2.5~4.0m。图6-13夯锤(二)强夯法强夯法概念：用质量达数十吨的重锤自数米高处自在下落，给地基以冲击〔图6-14〕，从而提高一定深度内地基土的密度、强度并降低其紧缩性的方法。特点：夯击能量大，因此影响深度也大。并具有工艺简单，施工速度快、费用低、适用范围广、效果好等优点。6-5挤密法第六章地基处置强夯法适用范围：处置碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。对饱和软黏土地基中夹有多层粉砂可采用在夯坑中回填块石、碎砾石、卵石等粒料进展强夯置换处置，6-5挤密法第六章地基处置1．强夯法加固的机理图6-14强夯法表示图〔1〕动力密实〔2〕动力固结〔3〕动力置换6-5挤密法第六章地基处置2．强夯法设计(1)有效加固深度：(2)夯点的夯击次数〔最正确夯击能〕：以夯坑的紧缩量最大，夯坑周围地面隆起最小为原那么，且最后两击或三击的平均夯沉量不大于50~100mm。(3)夯点可采用正方形或等边三角形布置，间距以5~7m为宜。普通夯锤有效加固面积可以相连或重合。(4)夯击遍数经过试夯确定。6-5挤密法第六章地基处置(5)间歇时间：两遍夯击之间留出使土中超孔隙水压力散失的时间，可以经过试夯过程中孔隙水压力丈量确定，当短少实测资料时，可按3~7d思索〔适用条件是：饱和软黏土地基中夹有多层粉砂或采用在夯坑中回填块石、碎砾石、卵石等粒料进展强夯置换时〕。强夯法6-5挤密法第六章地基处置强夯法6-5挤密法第六章地基处置强夯法6-5挤密法第六章地基处置强夯法6-5挤密法第六章地基处置王曲电厂8000KN.M强夯26-5挤密法第六章地基处置榆次大乘寺2000KN.M强夯6-5挤密法第六章地基处置三、振冲法6-5挤密法第六章地基处置概念：利用振冲器在土层中振动和水流放射的结协作用成孔，然后填入碎石料并提拔振冲器逐段振实构成刚度较大的碎石桩的地基处置方法。适用范围：适用于处置砂土、粉土、粉质黏土、素填土和杂填土等地基。对于处置不排水抗剪强度不小于20kPa的饱和黏性土和饱和黄土地基，应在施工前经过现场实验确定其适用性。

6-5挤密法第六章地基处置振冲法对砂性土地基的加固原理：振动力除直接将砂层挤压密实外，还向饱和砂土传播加速度，因此在振冲器周围一定范围内砂土产生振动液化，液化后的土颗粒在重力、上覆土压力及外添填料的挤压下重新陈列变得密实，孔隙比大为减小，从而提高地基承载力及抗振才干；另一方面，依托振冲器的反复程度振动力，在加回填料情况下，经过填料使砂层挤压加密。图6-15振冲器构造表示图图6-16振冲施工过程6-5挤密法第六章地基处置振冲法主要的施工机具和施工工艺：振冲桩方法6-5挤密法第六章地基处置振冲桩方法6-5挤密法第六章地基处置振冲桩方法6-5挤密法第六章地基处置振冲桩方法6-5挤密法第六章地基处置振冲桩方法6-5挤密法第六章地基处置振冲桩方法6-5挤密法第六章地基处置振冲桩方法6-5挤密法第六章地基处置第六节化学固化法概念：指在软土地基土中掺入水泥、石灰等，采用放射、搅拌等方法使其与原土体充分混合，产生固化作用；或把一些具有固化作用的化学浆液(如水泥浆、水玻璃、氯化钙溶液等)灌入地基土体中，以改善地基土的物理力学性质，到达加固目的。6-6化学加固法第六章地基处置分类：按加固资料的形状可分为粉体类(水泥、石灰粉末等)和浆液类(水泥浆及其他化学浆液)。按施工工艺可分为低压搅拌法(如粉体放射搅拌桩、水泥浆搅拌桩等)、高压放射注浆法〔如高压旋喷桩等〕和胶结法(如灌浆法、硅化法)三类。一、粉体放射搅拌(桩)法和水泥浆搅拌(桩)法概念：深层搅拌法是利用水泥、石灰或其它资料作为固化剂，经过特别的深层搅拌机械将其与地基深层土体强迫搅拌，经物理——化学作用、硬化或构成整体的浆液搅拌法和粉喷搅拌法。6-6化学加固法第六章地基处置1.加固机理：(1)水泥的水化反响(2)阳离子交换与团粒化作用(3)硬凝反响(4)碳酸化反响6-6化学加固法第六章地基处置6-6化学加固法第六章地基处置2.水泥土搅拌法设计(1)对工程地质勘察的要求和适用范围(2)布桩方式(3)桩长、桩径和间距确实定(4)固化剂及外掺剂类型和用量(5)水泥土桩复合地基稳定计算(6)水泥土桩复合地基沉降计算6-6化学加固法第六章地基处置3.水泥土搅拌施工水泥搅拌桩分为干喷法与湿喷法两种方法，干喷法是把水泥粉喷入地下，与软土搅拌成桩，俗称粉喷桩。湿法是把水泥浆喷入地下，与软土搅拌成桩，又称浆喷桩或深搅桩。其主要步骤应为：搅拌机械就位、调平；预搅下沉至设计加固深度；边喷浆〔粉〕、边搅拌提升直至预定的停浆〔灰〕面；反复搅拌下沉至设计加固深度；根据设计要求，喷浆〔粉〕或仅搅拌提升直至预定的停浆〔灰〕面；封锁搅拌机械；在预〔复〕搅下沉时，也可采用喷浆〔粉〕的施工工艺，但必需确保全桩长上下至少再反复搅拌一次。二、高压放射注浆法6-6化学加固法第六章地基处置概念：高压放射注浆法是采用注浆管和喷嘴，借高压将水泥浆等从喷嘴射出，直接破坏地基土体，并与之混和，硬凝后构成固结体，以加固土体和降低其浸透性的方法。适用范围：适用于处置淤泥、淤泥质土、流塑、软塑可塑黏性土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。分类：高压放射注浆法按放射方向和构成固体的外形可分为旋转放射、定向放射和摆动放射三种类别。按注浆的根本工艺可分为单管法〔浆液管〕、二重管法〔浆液管和气管〕、三重管法〔浆液管、气管和水管〕和多重管法〔水管、气管、浆液管和抽泥浆管〕等。加固外形可分为柱状、壁状、条状和块状。6-6化学加固法第六章地基处置1．加固机理对天然地基土的加固硬化机理和构成复合地基以加固地基土、提高地基土强度、减少沉降量。2．高压放射注浆法的施工①首先进展施工前的预备；②桩机按布好的桩点就位；③开机钻孔至设计深度；④高压放射注浆；⑤边注浆边提升；⑥成桩终了提管冲洗。三、胶结法(一)灌浆法概念：亦称注浆法，利用压力或电化学原理经过注浆管将加固浆液注入地层中，以浆液掺入土粒间或岩石裂隙中的水分和气体，经一定时间后，浆液将松散的土体或缝隙岩体胶结成整体，构成强度大、防水防渗性能好的人工地基。

6-6化学加固法第六章地基处置6-6化学加固法第六章地基处置按照施工工艺和灌浆任务原理的不同，灌浆方法可分为以下几种：1．灌浆方法(1)浸透灌浆(2)劈裂灌浆(3)压密灌浆(4)电化学灌浆〔或电渗法〕6-6化学加固法第六章地基处置按浆液所处形状可分为真溶液、悬浮液和乳化液；按工艺性质可分为单浆液和双浆液；按浆液主剂分为无机系列和有机系列；按浆液颗粒可分粒状浆液〔纯水泥浆、水泥黏土浆和水泥砂浆等或统称为水泥基浆液〕和化学浆液〔环氧树脂类、甲基丙烯酸酯类和聚氨酯等〕两大类。2．浆液资料(二)硅化法利用硅酸钠(水玻璃)为主剂的化学浆液加固方法称为硅化法。1．硅化法的加固机理硅化法按浆液成分可分为单液法和双液法。单液法运用单一的水玻璃溶液，它较适用于浸透系数位0.1～0.2m/d的湿陷性黄土等地基的加固。此时，水玻璃较易浸透入土孔隙，与土中的钙质相互作用构成凝胶，而使土颗粒胶结成整体。6-6化学加固法第六章地基处置2．硅化法的设计计算加固范围及深度应根据地基承载力和要求沉降量验算确定，普通情况加固厚度不宜小于3m，加固范围的底面不小于由基底边缘按30度分散的范围。化学浆液的浓度，水玻璃溶液自重为1.35~1.44，氯化钙为1.20~1.28，土的浸透系数高时取高值，浸透系数低时取低值。6-6化学加固法第六章地基处置第七节土工合成资料加筋