土力学及地基基础 第4版 课件 第8章. 地基处理

第8章地基处理8.1软弱土的种类8.2常见的地基处理技术8.3换土垫层法8.4压实法及强夯法8.5挤密法和振动法8.6排水固结法8.7化学加固法8.1.1软土的概念8.1.2软土的成因、分类及分布8.1.3软土的工程性质8.1.4软土地基常见工程问题8.1软弱土的种类8.1.1软土的概念

软土包括淤泥、淤泥质粘土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等，是一种天然含水量大、压缩性高、天然孔隙比大于等于1、抗剪强度低的细粒土。

淤泥类土泥炭类土软土淤泥淤泥质土泥炭泥炭质土以孔隙比划分以有机物含量划分8.1.1软土的概念特征指标名称天然含水量（%）天然孔隙比十字板剪切强度（kPa）指标值≥35（或液限）≥1.0<35《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》中软土的判别标准：《软土地区工程地质勘察规范》规定软土的判别应符合下列要求：

1、外观以灰色为主的细粒土；

2、天然含水量大于或等于液限；

3、天然孔隙比大于或等于1.0。8.1.2

软土的成因、分类及分布软土

软土是在静水或缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成的饱和软弱淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等。软土按沉积环境及成因分为四类。滨海相泻湖相湖相河漫滩相溺谷相三角洲相牛轭湖相沼泽相滨海沉积软土湖泊沉积软土河滩沉积软土沼泽沉积软土8.1.2

软土的成因、分类及分布

滨海相沉积为主的软土:如湛江、香港、厦门、舟山、宁波、连云港、塘沽、大连湾等；

泻湖相沉积的软土以温州、宁波为代表；

溺谷相软土在福州、泉州一带；

三角洲相软土如上海地区、珠江下游的广州地区；

河漫滩相沉积软土在长江中下游、珠江下游、淮河平原、松辽平原等地区；内陆软土主要为湖相沉积，如洞庭湖、洪泽湖、太湖、鄱阳湖四周以及昆明的滇池地区等。

沼泽相沉积软土主要分布在内蒙、东北大、小兴安岭、西南森林地区。8.1.2

软土的成因、分类及分布北部中部南部

我国软土的主要分布地区按工程性质结合自然地质地理环境，可划分为北部、中部、南部三个地区。

北中部分界线：沿秦岭走向向东至连云港以北的海边；

中南部分界线：沿苗岭、南岭走向向东至蒲田的海边。8.1.2

软土的成因、分类及分布区别海陆别典型地区沉积相土层埋深物理性质指标（平均值）天然含水量容重孔隙比饱和度液限塑限塑限指数液限指数有机质含量m％g/cm3

％％％

％北部地区沿海天津塘沽、连云港、大连等

滨海0～34451.781.23934222191.257.5三角洲5～9401.791.11973519161.35

中部地区沿海温州湾、宁波、舟山滨海2～32521.711.4198462424

温州、宁波地区泻湖1～35511.671.61984725241.346.5福州、泉州溺谷1~25581.631.74955231261.911长江下游（上海）三角洲2～19431.761.24984023171.11

内陆昆明的滇池高原湖泊

771.541.93

70

281.2818.4洞庭湖、洪泽湖、太湖等平原湖泊

471.741.31

432319

9.9长江中下游、珠江下游、淮河平原、松辽平原等河漫滩

471.751.22

39

171.44

南方地区沿海湛江、香港、厦门滨海0～9611.631.65955327261.94

珠江下游（广州）三角洲1～10

1.581.67

543724

8.1.3

软土的工程性质（1）孔隙比大、含水量高（2）压缩性高（3）强度低（4）变形量大（5）压缩稳定所需时间长（6）侧向变形较大8.1.4

软土地基常见工程问题

（1）地基承载力和稳定性问题在道路荷载（静力和动力荷载）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，影响道路的正常使用，引起道路破坏或边坡失稳。8.1.4

软土地基常见工程问题由于软基不稳定导致的破坏8.1.4

软土地基常见工程问题（2）沉降、水平位移及不均匀沉降问题在荷载作用下（静力和动力荷载），地基产生变形。当道路沉降、水平位移、或不均匀沉降超过相应的允许值时，将会影响道路的正常使用，甚至可能引起破坏。道路沉降量较大时，不均匀沉降往往也比较大，不均匀沉降对道路的危害更大。8.2.1软土地基处理的目的8.2.2软土地基处理方法及适用条件8.2.3软土地基处理方法的选择8.2常见的地基处理技术8.2.1

软土地基处理的目的

地基处理的目的是利用置换、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法，对地基土进行加固，以改善压缩层内一部分或全部地基土的强度、压缩性、渗透性、动力特性和特殊土地基特性。

1、沉降处理

（1）加速固结沉降：加速地基沉降，减小有害的剩余沉降量。

（2）减小总沉降量：减小地基的沉降。

2、稳定处理

（1）控制剪切变形：制止周围地基因路堤荷载作用发生隆起或流动。

（2）阻止强度降低：阻止因路堤荷载作用而强度降低化学求得稳定。

（3）促进强度增长：加速地基强度的增长，以求得稳定。

（4）增加抗滑阻力：改变路堤形状或换填部分地基，增加抗滑阻力以求得稳定。8.2.2

软土地基处理方法分类及适用条件

对地基处理方法进行严格的统一分类是很困难的。根据地基处理的加固原理，地基处理方法主要可以划分为五类。置换排水固结（预压）灌浆法振密、挤密加筋用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中部分或全部软弱土层，以形成双层地基或复合地基，达到提高承载力、减小工后沉降的目的饱和软弱土在外部荷载作用下排水固结，孔隙比减小、抗剪强度提高，以达到提高地基承载力、减小工后沉降的目的向土体灌入或拌入水泥、石灰或其它化学固化浆材，使其在地基中形成增强体，以达到地基处理的目的采用振密或挤密的方法使地基土体密实以达到提高地基承载力和减小沉降的目的在地基中设置强度高、模量大的筋材，如土工格栅、土工织物等，以达到提高地基承载力、减小沉降的目的地基处理方法8.2.2

软土地基处理方法分类及适用条件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、压缩性较小的岩土材料，如砂、砾石、混渣等，形成双层地基。垫层能有效扩散基地应力，可提高地基承载力、减小沉降各种软弱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粘土强夯置换法利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粘土地基石灰桩法通过机械或人工成孔，在软弱地基中加入生石灰或生石灰加其它掺合料，通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用，改善桩与土的物理力学性质，形成石灰桩复合地基，提高承载力，减小沉降杂填土、软粘土地基8.2.2

软土地基处理方法分类及适用条件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和竖向排水系统，以缩小土体固结排水距离，地基在填筑路堤荷载作用下排水固结，地基承载力提高，工后沉降减小软粘土、杂填土、泥炭土超载预压法原理基本与加载预压法相同，不同之处在于预压荷载大于设计使用荷载。超载预压不仅可以减小工后固结沉降，还可消除部分工后次固结沉降同上真空联合堆载预压载软粘土地基中设置排水体系（同上），然后载上面形成以不透气层，通过常时间不断抽气抽水，载地基中形成负压区，从而石软粘土排水固结，达到提高承载力、减小沉降的目的，常与堆载预压联合使用软粘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，使地基土排水固结，达到加固目的砂性土或透水性较好的软粘土地基8.2.2

软土地基处理方法分类及适用条件类别方法简要原理适用范围灌入固化物深层搅拌法利用深层搅拌机将水泥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墙体，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。深层搅拌分喷浆搅拌法和喷粉搅拌法两种淤泥、淤泥质土，有机质含量较高时需试验确定其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，形成水泥增强体。按喷射流组成形式，高压喷射注浆法有单管、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，减小沉降同上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，挤出周围土体。通过压密和置换改善地基性能。在灌浆过程中因浆液的挤出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、排水条件较好的粘性土地基8.2.2

软土地基处理方法分类及适用条件类别方法简要原理适用范围振密挤密强夯法采用质量为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、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基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层产生挤密作用。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、非饱和粘性土地基8.2.2

软土地基处理方法分类及适用条件类别方法简要原理适用范围加筋加筋垫层法在地基中铺设加筋材料（如土工织物、土工隔栅等）形成加筋垫层，以增大压力扩散角，提高地基稳定性各类软弱地基低强度混凝土桩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，如CFG桩各类深厚软弱地基钢筋混凝土桩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。各类深厚软弱地基8.2.2

软土地基处理方法分类及适用条件类别方法处理效果沉降处理稳定处理加速固结沉降减小总沉降量控制剪切变形阻止强度降低促进强度增长增加抗滑阻力置换换土垫层法★★★★挤淤置换法★★★强夯置换法★★★石灰桩法★★★排水固结加载预压法★★超载预压法★★真空联合堆载预压★★降低地下水位法★★8.2.2

软土地基处理方法分类及适用条件类别方法处理效果沉降处理稳定处理加速固结沉降减小总沉降量控制剪切变形阻止强度降低促进强度增长增加抗滑阻力灌入固化物深层搅拌法★★★高压喷射注浆法★★★挤密灌浆法★★★振密挤密强夯法★★挤密砂、石桩法★★★★加筋加筋垫层法★★★低强度混凝土桩★★★钢筋混凝土桩★★★长短桩复合地基★★★8.2.3

软土地基处理方法的选择工期经济性施工难易度方法可靠性环境条件确定处理方法拟定几种处理方案有关条件处理指标及范围方法原理过去成果地基条件道路条件施工条件环境条件土质、地基构成道路性质、道路形式、所在路段工期、材料、施工机械的作业条件施工对周围环境的影响8.3

换土垫层法

换土垫层法包括换土垫层、换土加筋垫层、加筋碎石垫层等等，换土垫层一般不适用于垫层下地基持力层土的压缩模量低于2.5MPa的地基。

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。8.3.1加固机理及适用范围《建筑地基处理技术规范》JGG79-2010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。适用范围：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”----到底是多少米？在实际工程中，什么情况下优先选用该法？适用范围：8.3.2垫层的设计要点

1.垫层的厚度、宽度的确定2.垫层材料选择及施工注意事项通常

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。1.确定垫层的厚度和宽度砂石垫层的厚度设计

砂石垫层厚度z应根据砂石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

pCZpCD各参数的计算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:(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8.3.3垫层材料选择和施工注意事项1.砂和砂石垫层1.1材料要求：级配良好，不均匀系数不小于10；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施工要点施工中关键将砂加密到设计要求的密实度2碎石矿渣2.1碎石和矿渣有足够的强度，变形模量大，稳定性好;2.2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。3粉煤灰垫层3.1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;3.2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；3.3压实后粉煤灰垫层防水，防冻。1.4加筋土垫层施工要点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。8.4压实法及强夯法

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；8.4.1压实法

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；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3.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。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3.土的压实机理4.

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＜2003～4第5讲5

压实法施工注意事项●填土位置：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；虚铺厚度逐层压实第5讲

●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；

●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第5讲6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”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）第5讲俗称“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7重锤夯实法打飞硪已成为民俗表演节目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。8振动压实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95kN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。悍马25t单钢轮压路机宝马BMW双钢轮压路机凸块振动碾

8.4.2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。8.4.3

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。第5讲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第5讲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。8.6

排水固结法

排水固结法即指给地基预先施加荷载，为加速地基中水分的排出速率，同时在地基中设置竖向和横向的排水通道，使得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。排水固结法常用于解决软粘土地基的沉降和稳定问题，可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成，使建筑物在使用期间不致产生过大的沉降和沉降差。同时，可增加地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力和稳定性。

排水固结法适用于饱和软粘土（如沼泽土、淤泥及淤泥质土、水力冲填土等）、有机质粘土的地基处理。8.6.1概述8.6

排水固结法处理8.6.1概述排水固结加载系统（预压）排水系统水平排水系统竖向排水系统堆载预压真空预压塑料排水板（竖向排水系统）砂垫层（水平排水系统）路堤填土（堆载预压系统）8.6

排水固结法处理8.6.2排水固结原理及使用范围

排水固结法的排水系统由水平排水砂垫层和竖向排水体构成，主要起到改变地基原有排水边界条件、缩短地基孔隙水的排水距离、加速软土地基的固结过程。当软土层较薄且靠近地表或土的渗透性较好、施工期较长时，可仅在地面铺设砂垫层而不设置竖向排水体。

一、水平排水砂垫层

1、砂垫层一般厚50cm，采用洁净的中砂或粗砂，有机质含量不大于1%，不得含有粘土块和其它杂物，含泥量不得超过3%，渗透系数大于5×10-5m/s。

2、水平砂垫层应宽出两侧路基下坡脚各1.0m，并保证排水出路的畅通。

二、竖向排水体竖向排水体常选用袋装砂井和塑料排水板。

1、袋装砂井（1）袋装砂井的砂袋采用透水性大、抗拉强度高的聚丙烯编制布制成，砂采用洁净的中砂或粗砂，含泥量不超过3％，大于0.5mm的砂的含量占总重的50％8.6

排水固结法处理8.6.2排水固结原理及适用范围以上，渗透系数不小于5×10-5m/s。（2）袋装砂井直径采用70mm，正三角形布置，砂井长度和间距通过计算确定，最大间距按井径比不大于25控制。

2、塑料排水板塑料排水板采用正三角形布置，板长和间距通过计算确定，最大间距按井径比不大于25控制。塑料排水板技术指标要求如下：塑料排水板抗拉强度：≥13kN/m

自由透水面积：≥0.15m2/m

渗透系数：≥5×10-5m/s

排水量：周围土体压力在15m深度范围内不大于250kPa或在大于15m范围不大于350kPa条件下，排水能力不低于3×10-5m3/s。塑料排水板应有足够的韧性，180°反复弯折不出现髭裂。

塑料排水板使目前最常用的竖向排水体。

8.6

排水固结法处理8.6.2排水系统井径比n：排水体影响区直径de与排水体直径dw之比。

n=de/dw假定排水体间距为s，则三角形布置时，de=1.05s

正方形布置时，de=1.13s对于袋桩砂井，dw即为袋装砂井直径。国内常用的袋装砂井直径为7cm;对于塑料排水板，dw为排水板的换算直径：

a——塑料排水板宽度

b——塑料排水板厚度8.6

排水固结法处理8.6.2排水系统

三、竖向排水体与水平砂垫层的连通

1、水平砂垫层的横坡要大于路拱横坡；

2、为了保证砂垫层的排水通道可在砂垫层顶面和底面分别铺设一层土工布；

3、工程量计算时要考虑砂垫层内的80cm塑料排水板。8.6

排水固结法处理8.6.3砂井加载预压系统

排水固结法的预压可采用堆载预压、真空预压或真空——堆载联合预压。

1、根据当地筑路材料来源及工程实际情况，堆载预压可以采用等载预压、欠载预压或超载预压。采用堆载预压时，应采用薄层加载法逐层填筑路堤并加强沉降观测，保证地基的稳定。

2、如采用真空预压或真空——堆载联合预压，则加固区分区、抽真空管路布置及密封沟应进行专门设计。

3、应用真空预压时应注意其适用性，当软土层中有透水夹层，且水源补给充足而进行封堵又十分困难时，由于较难达到要求的负压值，不宜采用该技术处理。

4、由于真空预压技术处理费用高，是否采用应慎重考虑，应在作出较详细的经济效益分析后再行决定。888.6

排水固结法处理8.6.3砂井加载预压系统

堆载预压排水固结法以土料、块石、砂料或建筑物本身(路堤、坝体、房屋等)作为荷载，对被加固的地基进行预压。软土地基在此附加荷载作用下，产生正的超静水压力。经过一段时间后，超静水压力逐渐消散，土中有效应力不断增长，地基土得以固结，产生垂直变形，同时强度也得到了提高。有时为了缩短加固时间，加快加固的进程，在地基中打设一定深度的砂井、袋装砂井或塑料排水板一类的垂直排水通道。8.6

排水固结法处理8.6.4真空预压排水固结法一、真空预压排水固结法的原理

真空排水预压法加固的整个过程是在总应力没有增加的情况下发生的，加固中降低的孔隙水压力就等于增加的有效应力，土体就是在该有效应力作用下得到加固的。8.6排水固结法处理8.6.4真空预压排水固结法1、堆载排水预压法中，土体中的总应力是增加的；而真空排水预压中总应力是没有增加的。

2、堆载排水预压法中，土体孔隙中形成的孔隙水压力增量是正值，即超静水压力是正值；而真空排水预压法中，土体孔隙中形成的孔隙水压力增量是负值，即是小于静水压力的值。

3、堆载排水预压法中、土体有效应力的增长是通过正的超静水压力的消散来实现的，而且随着超静水压力逐步消散为零，有效应力增加达到最大值；而真空排水预压法中，土体有效应力的增长是靠负的超静水压力的形成来实现的，随着负的超静水压力的增大、有效应力也逐渐增大，一但负的超静水压力发生“消散”．则有效应力亦随之降低，当负的超静水压力消散为零时、土体中形成的有效应力则亦降力零。二、真空预压与堆载预压的不同点8.6

排水固结法处理8.6.4真空预压排水固结法4、堆载排水预压法中，土体加固后形成的有效应力与上部施加的荷载大小有关，而且在垂直向和水平向的大小一般是不同的。当加固完成后，上部荷载没有移走，则土体中有效应力的增加依然存在，土体总有效应力是增大的；真空排水预压法中土体有效应力的增加具有最大值、理论上最大为一个大气压．一般都低于此值。由于有效应力的增加是依赖于孔隙水压力的降低来实现的，所以，土体加固过程中有效应力增加值在垂直、水平及各个方向上具有相向值。并且随着加固过程的结束，“荷载”亦即消失，加固过样中形成的有效应力亦随之消失，土体中总有效应力恢复到原有水平、所以经真空排水预压加固的土体会处于超固结状态。二、真空预压与堆载预压的不同点928.6

排水固结法处理8.6.4真空预压排水固结法

1、真空排水预压法是利用大气来加固软土地基的，因此和堆载排水预压法相比，它不需要大量的预压材料及实物，这是该法的一突出特点。这对于缺少预压材料的地区就显得更为优越，并且也不必为缺少弃渣场地而烦恼，这些都可以节省大量的费用。再者由于不需要预压材料，就使得施工现场能保持文明整洁，不会产生雨雪天施工现场的泥泞不堪，可减少施工干扰，

2、由于真空排水预压法加固软土地基的过程中，作用于土体的总应力并没增加，降低的仅仅是土中孔隙水压力，而孔隙水压力是中性应力，所以不会产生剪切变形，发生的只是收缩变形，不会产生侧向挤出情况，仅有侧向收缩。因此真空排水预压荷载无须分级施加，可以一次快速施加到80kPa以上而不会引起地基失稳，与堆载排水预压法相比明显地具有加载快的优点，真空排水预压的工期比堆载预压要少三分之一左右。同时，因为其加荷是靠抽气来实现的．所以卸荷时也只要停止抽气就可以了，这比堆载顶压法要简单、容易很多。显然，这又是堆载排水预压法所不能比拟的。三、真空预压排水固结法的突出特点938.6

排水固结法处理8.6.4真空预压排水固结法

3、真空排水预压法在加固土体的过程中，在真空吸力的作用下易使土中的封闭气泡徘出从而使土的渗透性提高、固结过程加快。

4、真空排水预压法加固软土地基时，地基周围的土体是向着加固区内移动的，而堆载排水预压法则相反，土体是向着加固区外移动的，所以二者发生同样的垂直变形时，真空排水顶压法加固的土体的密实度要高。另外，由于真空排水预压是通过垂直排水通道向土体传递真空度的，而真空度在整个加固区范围内是均匀分布的，因此加固后的土体，其垂直变形比堆载预压加固的要均匀，而且平均沉降量要大。

5、真空排水预压法的强度增长是在等向固结过程中实现的，抗剪强度提高的同时不会伴随剪应力的增大，从而不会产生剪切蠕动现象，也就不会导致抗剪强度的衰减，经真空排水预压法加固的地基其抗剪强度增长率，同样情况下比堆载排水预压法的要大。三、真空预压排水固结法的突出特点948.6

排水固结法处理8.6.5排水固结法的施工一、堆载预压排水固结法的施工清理整平场地排水沟施工砂垫层施工插设竖向排水体加载预压1、砂垫层的横坡要大。

2、塑料排水板搭接采用滤套内平接的方法，芯板对扣，凹凸对齐，搭接长度不小于200mm，滤套包裹，用可靠措施固定。

3、塑料排水板与桩尖锚定要牢固，防止拔管时脱离将塑料排水板带出。

4、加载要分级以适应地基强度的增长。958.6

排水固结法处理8.6.5排水固结法的施工二、真空预压排水固结法的施工清理现场、整平场地铺砂垫层插塑料板埋设监测仪器、铺设水平滤管开挖密封沟铺土工膜膜周边密封处理平整场地预压结束、拆除设备抽气预压抽气试运转安装真空表及继电器安装抽气设备薄膜补漏、检查系统运转情况效果检验1448.7化学加固法8.7.1概述一、深层搅拌法处理软基概况

2、水泥土室内试验的结论性意见（1）加固后的水泥土重度比原地基略有增加，并随水泥掺入比的增大呈微弱的递增关系。（2）加固水泥土的含水量随水泥掺入比的增大而减小。（3）水泥土的无侧限抗压强度一般为300～4000kPa。（4）加固水泥土的强度量随水泥掺入比的增大呈递增趋势。（5）加固水泥土随龄期增加强度亦呈增大趋势，当龄期超过28天后强度仍有较明显增长，龄期超过3个月后强度增长缓慢。（6）水泥土强度随水泥强度等级的提高而增加，水泥强度等级每提高10MPa，水泥土抗压强度约增加20％～30％。1458.7

加固土桩处理8.7.1概述一、深层搅拌法处理软基概况

2、水泥土室内试验的结论性意见（7）水泥土抗压强度随土的含水量降低而增大。（8）有机质可使土具有较大的水容量和塑性、膨胀性及低渗透性，并使土的酸性增加，使水泥的水化反应受到抑制。有机质含量小的水泥土强度比有机质含量高的水泥土强度高的多。（9）水泥土的抗拉强度、抗剪强度随抗压强度的增长而提高。（10）在负温下制作的水泥土正温后强度可继续增长且接近标准值，因此只要地温不低于-10度，就可进行深层搅拌法冬季施工。1468.7加固土桩处理

所谓高压喷射注浆就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水称为不小于20MPa的高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，一部分细小土粒随浆液冒出水面，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力作用下与浆液搅拌混合，按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列，浆液凝固后在土中形成固结体，从而改善土的性质，提高地基承载力。8.7.1概述二、高压喷射注浆法1478.7加固土桩处理1、固结体形状与浆液喷射移动方向有关：（1）旋喷：喷嘴一面喷射一面旋转和提升，固结体呈圆柱状（即所谓的旋喷桩），主要用于加固地基、提高地基抗剪强度、改善土的变形性质，使其在上部结构荷载作用下不产生破坏或过大变形，也可以组成闭合的帷幕，用于截阻地下水流和治理流沙。（2）定喷：喷嘴一面喷射一面提升，喷射方向固定不变，固结体形如壁状或板状，通常用于基础防渗、改善地基土的水流性质和稳定边坡等。（3）摆喷：喷嘴一面喷射一面提升，喷射方向呈较小角度来回摆动，固结体形如较厚墙状，通常用于基础防渗、改善地基土的水流性质和稳定边坡等。8.7.1概述二、高压喷射注浆法处理软基概况1488.7加固土桩处理2、高压旋喷可采用单管旋喷、二重管旋喷和三重管旋喷。8.7.1概述二、高压喷射注浆法处理软基概况水泥浆液（20MPa）水泥浆液（20MPa）

空气（0.7MPa）

水（20MPa）

空气（0.7MPa）水泥浆液（2～5MPa）高压旋喷注浆二重管旋喷三重管旋喷

单管旋喷柱状固结体（旋喷桩）直径：单管旋喷<

二重管旋喷<

三重管旋喷1498.7

加固土桩处理高压旋喷桩直径（m）8.7.1概述二、高压喷射注浆法处理软基概况

土性

标贯值单管旋喷二重管旋喷三重管旋喷粘性土0<N<50.5～0.80.8～1.21.2～1.86<N<100.4～0.70.7～1.11.0～1.611<N<200.3～0.50.6～0.90.7～1.2砂土2<N<100.6～1.01.0～1.51.5～2.011<N<200.5～0.80.9～1.31.2～1.821<N<300.4～0.60.8～1.20.9～1.51508.7加固土桩处理

1、水泥搅拌桩或粉喷桩适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、饱和粘性土地基。当地基土天然含水量小于30％、大于70％或地下水的PH值小于4时不宜采用粉喷桩。当水泥搅拌桩或粉喷桩用于处理有机质土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性时以及无工程经验的地区必须通过现场试验确定其适用性。

2、旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑饱和粘性土地基，特别适宜在施工场地狭窄、净空低、上部土质较硬而下部软弱时采用。当用于处理有机质土、地下水具有腐蚀性时以及无工程经验的地区必须通过现场试验确定其适用性。8.7.1概述三、加固土桩处理软基适用条件1518.7加固土桩处理8.7.1概述四、水泥搅拌桩（粉喷桩）处理软基的加固机理

1、水泥的水解和水化化学反应

2、离子交换、硬化、碳酸化反应1528.7

加固土桩处理8.7.1概述四、水泥搅拌桩（粉喷桩）处理软基的加固机理

根据水泥粘土的加固机理，应该注意以下几点：第一、由于水泥固化过程中吸纳大量的自由水体，因此这些自由水体必须是无害的，例如PH值不能太低，如果太低就会影响加固效果。第二、为使水泥尽量与软粘土中的自由水增加接触面，促使化学反应充分发生，水泥应与粘土充分拌和，因此水泥搅拌桩或粉喷桩施工时不得少于两次循环搅拌。第三、为达到水泥吸水固化的效果，要求水泥必须是新鲜的，不能存放太久，一般不超过三周，否则水泥在仓库里存放中吸收空气中的水分，结成小块状，妨害充分搅拌，不利于化学反应。1528.7

加固土桩处理8.7.1概述四、水泥搅拌桩（粉喷桩）处理软基的加固机理

根据水泥粘土的加固机理，应该注意以下几点：第一、由于水泥固化过程中吸纳大量的自由水体，因此这些自由水体必须是无害的，例如PH值不能太低，如果太低就会影响加固效果。第二、为使水泥尽量与软粘土中的自由水增加接触面，促使化学反应充分发生，水泥应与粘土充分拌和，因此水泥搅拌桩或粉喷桩施工时不得少于两次循环搅拌。第三、为达到水泥吸水固化的效果，要求水泥必须是新鲜的，不能存放太久，一般不超过三周，否则水泥在仓库里存放中吸收空气中的水分，结成小块状，妨害充分搅拌，不利于化学反应。1538.7

加固土桩处理8.7.1概述四、水泥搅拌桩（粉喷桩）处理软基的加固机理

第四、由于搅拌机械在切削搅拌过程中，不可避免会造成一些粘土没有被粉碎，留下一部分土团，这些土团被拌入的水泥浆或水泥粉所包裹，成为外包水泥浆、内部芯子是粘土的土团，而这些土团之间又被水泥浆胶结起来。所以被加固后的水泥粘土会留有一些微小的水泥浆粘土团，而这种土团由于内部没有水泥，性质改变就很缓慢。由此可见搅拌机械的搅拌功能和搅拌是否充分对水泥搅拌加固法的加固效果起着重要作用。对于粉喷桩能否充分搅拌就是一个值得讨论的问题，这也是有些地区禁止采用粉喷桩的原因（尽管干的水泥粉可以吸纳更多的软粘土中的自由水）。1548.7加固土桩处理8.7.1概述五、旋喷桩处理软基的加固机理高压喷射流对土体的破坏作用

高压旋喷的成桩机理

水泥与土的固化机理喷射流动压力喷射流脉动负荷水锤冲击力空穴现象水楔效应挤压力气流搅动水泥水化物的形成粘土颗粒与水泥水化物的作用水泥土网络结构的形成离子交换作用团粒化作用凝硬反应1558.7

加固土桩处理

1、水泥水泥采用强度等级为32.5级及以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，其性能必须符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175—1999）的规定。水泥储存时间超过3个月时应重新取样试验，并按其检验结果使用。

2、水宜采用饮用水。使用非饮用水时须经过化验，并符合下列规定：（1）硫酸盐（以三氧化硫计）含量不得超过2700mg/L；（2）含盐量不得超过5000mg/L；（3）PH值不得小于4。

3、桩顶垫层加固土桩桩顶垫层采用级配良好的碎石或砂砾，最大粒径不超过30mm，不含植物残体、垃圾等杂质。8.7.2加固土桩处理软基设计一、关材料要求1568.7化学

加固土桩处理8.7.2加固土桩处理软基设计二、桩体布置

1、水泥搅拌桩和粉喷桩桩桩径一般取500mm，宜采用正三角形布置，桩长及桩间距通过计算确定。桩长一般为8～12m，最大不超过15m，相邻桩净距不超过4倍桩径。

2、高压旋喷桩桩径一般取600mm，宜采用正三角形布置，桩长及桩间距通过计算确定。桩长一般为10～18m，最大不超过20m，相邻桩净距不超过4倍桩径。

3、