《土力学与地基基础》课件-模块八 地基处理

软弱地基

1主要由软土（淤泥、淤泥质土）、冲填土、杂填土或其它高压缩性土构成的地基。认识软弱地基1.什么是软弱地基？2软土一般是指在滨海、湖泊、河滩、谷地沼泽等静水或缓流环境中形成的以细颗粒为主的沉积土。软土特点：含水率高（35%以上），接近液限；孔隙比大，通常大于1；抗剪强度低；压缩系数大。认识软弱地基3冲填土是指在水利建设或江河整治中，用挖泥船或泥浆泵将江河、港湾底部的泥沙用水力冲填（吹填）形成的沉积土。冲填土特点：含水率高，常大于液限；其中黏粒多的冲填土，排水固结慢；压缩性高；强度低。认识软弱地基4杂填土是指因人类活动而形成的无规则堆积物，包括建筑垃圾、工业废料和生活垃圾等。杂填土特点：成分复杂，分布无规律；常含有腐殖质和水化物；沉降量大且不均匀。认识软弱地基5其他高压缩性土包括松散饱和的粉（细）砂、松散的亚砂土、湿陷性黄土、膨胀土和震动液化土等特殊土以及在基坑开挖时可能产生流沙、管涌等不良工程地质现象的土。管涌认识软弱地基软弱地基处理目的

6提高地基土的抗剪强度，增大地基承载力改善土的压缩特性，减少沉降和不均匀沉降改善地基土的渗透性，加速固结沉降过程改善地基土的动力特性，防止液化，减轻振动消除或减少特殊土的不良工程特性2.软弱地基处理的原理认识软弱地基7地基处理方法分类表8-1常用地基处理的方法分类分类具体方法适用地基土条件换土垫层法置换出软弱土层，换填高强度的土各种浅层的软弱土挤密压实法1.表层压实（碾压、振动压实）法接近于最佳含水率的浅层疏松黏性土、松散砂性土、湿陷性黄土及杂填土2.重锤夯实法无黏性土、杂填土、非饱和土和湿陷性黄土3.强夯法碎石土、砂土、低饱和度的粉±与粘性土、湿陷性黄土、杂填土及素填土地基的深层加固4.砂（碎石、石灰、二灰、素土）桩挤密法松散地基和杂填土5.振冲法砂性土和黏粒含量小于10%的粉土灌浆胶结法1.硅化法松散砂类土、饱和软黏土及湿陷性黄土2.水泥灌注法松散砂类土、碎石类土8表8-1常用地基处理的方法分类（续）分类具体方法适用地基土条件排水固结法1.砂井（普通砂井、袋装砂井、塑料排水板）预压法透水性低的软黏土，但不适合于有机质沉积物地基2.堆载预压法透水性稍好的软黏土3.真空预压法能在加固区形成稳定负压边界条件的软土4.降低水位法饱和粉、细砂地基5.电渗法饱和软黏土深层搅拌法1.粉体喷射搅拌法接近饱和的软黏土及其它软弱土层2.水泥浆搅拌法3.高压喷射注浆法各种软弱土层其他方法1.加筋法各类软土2.热加固法非饱和黏性土、粉土和湿陷性黄土3.冻结法饱和砂土和软黏土的临时处理地基处理方法分类9地基处理的方法有很多种，各有特点、作用机理和适用范围，但没有哪一种方法是万能的，因此我们将来作为工程技术人员要认真负责，不怕困难，综合考虑地质条件、施工方案和经济成本等因素采用合适的处理方法。地基处理方法分类既可以采用单一的地基处理方法，也可以采用多种方法综合处理。换土垫层法10换土垫层法，也称开挖置换法，是将地基软弱土层部分或全部挖除，然后换填工程特性良好的材料，并予以分层压实，作为持力层。常用的换填材料：砂、碎(卵)石、灰土、素土、煤渣以及其他强度高、压缩性低，稳定性好和无侵蚀性的工程特性良好的材料。换土垫层法11适用条件建筑物荷载不大（中小桥或一般结构物）、冲刷较小、软弱或不良土层较薄（一般3m以内）。（1）提高基底持力层的承载力,減少沉降量。（2）加速地基的排水固结。（3）防止冻胀。（4）消除地基的湿陷性和胀缩性。换土垫层法

12换土垫层法

砂砾垫层的设计计算主要包括：（1）垫层厚度的确定，取0.5～3m，应满足垫层底面(软弱下卧层顶面)承载力符合要求，

。（2）垫层宽度的确定，。（3）垫层承载力的确定，主要依据压实系数确定。（4）基础沉降量的确定，。1-垫层；2-基础；3-回填土挤密压实法13指采用夯击、挤压和振动等方式对松软地基土进行挤密、振密的方法。主要有砂桩挤密法和压实法。砂桩挤密法压实法（强夯）挤密压实法

14概念

砂桩是用振动、冲击或打入套管等方法在地基中成孔(孔径一般为0.3~0.8m)，然后向孔中填入砂（石）料，再加以夯挤密实形成的桩体。桩体填料可以砂石材料，也可以采用石灰、二灰(石灰和粉煤灰)、素土等，相应的桩称为石灰桩、二灰桩、素土桩。一、砂桩挤密法挤密压实法

15砂桩挤密法适用条件

在不发生冲刷或冲刷深度不大的松散砂土、素或杂填土以及<1、

接近或大于1的含砂量较多的松软黏性土地基，如其厚度较大，用砂垫层处理施工困难时，可考虑采用砂桩深层挤密法。砂桩挤密法示意图挤密压实法砂桩挤密法主要作用

16挤密松散砂土地基土，排水减压作用和砂土地基防振作用。置换松软黏性土，加速固结，形成复合地基，提高地基的承载力和稳定性。挤密压实法砂桩设计计算

17确定砂桩加固的范围估算砂桩的长度及灌砂量计算加固范围内所需砂桩的总截面积确定砂桩的桩数及其排列挤密压实法

18主要类型

压实法主要适用于砂土及含水量在一定范围内的软弱黏性土地基，也适用于加固杂填土和黄土以及换土垫层的分层填土压实等。振动压实重锤夯实强夯(动力固结)机械碾压挤密压实法二、压实法

19概念适用范围

机械碾压法是一种采用平碾、羊足碾、压路机、推土机或其他机械压实松散土的方法。1.机械碾压法主要适用于大面积回填土和杂填土地基的浅层压实。挤密压实法

20概念适用范围

振动压实法是通过在地基表面施加振动把浅层松散土振实的方法。2.振动压实法可用于处理砂土和由炉灰、炉渣、碎砖等组成的杂填土地基。挤密压实法

21概念适用范围重锤夯实法是将重锤(一般不小于15kN)提到一定高度(2.5~4.5m)，然后让锤自由落下，不断重复夯击地基，使地基浅层得到密实。3.重锤夯实法适用于砂土、稍湿的黏性土、部分杂填土和湿陷性黄土等的浅层处理。挤密压实法

22概念适用范围强夯法,亦称为动力固结法，是一种将较大的重锤(一般为100~600kN，最重达2000kN)

从6~40m高处自由落下，对较厚的软土层进行强力夯实的地基处理方法。4.强夯法砂类土、杂填土、低饱和粉土和黏土、湿陷性黄土等地基的加固，效果较好。挤密压实法强夯法

23显著特点加固机理夯击能量大，影响深度大。工艺简单，施工速度快，费用低，适用范围广、效果好。动力挤密4.强夯法动力固结动力置换强夯法示意图挤密压实法24排水固结法

利用软弱地基土排水固结的特性，通过在地基土中采用各种排水技术措施(设置竖向排水体和水平排水体)，再分级加载预压，以加速饱和软黏土排水固结和沉降的一种地基处理方法。排水固结法25排水固结法适用范围分类

常用于解决饱和软黏土的沉降和稳定问题。

根据排水体系的构造及加载方法不同，一般可以分为砂井(普通砂井、袋装砂井、塑料排水板)堆载预压法、真空预压法、降低地下水位法及天然地基堆载预压法等。排水固结法

26砂井堆载预压法示意图

砂井堆载预压法是在软弱地基中设置砂井作为竖向排水通道，并在砂井顶部设置砂垫层作为水平排水通道，形成排水系统(右图所示)，借此增加排水通道，缩短排水途程，改善地基渗透性能。同时在砂垫层上部堆载，加速土体固结，达到提高软弱地基承载力之目的。1.砂井堆载预压法排水固结法27

用砂井法处理软土地基时，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的现象，从而不能保持砂井在软土中排水通道的畅通，影响加固效果。近年来在普通砂井的基础上，开发了以袋装砂井和塑料排水板代替普通砂井的方法。袋装砂井塑料排水板2.袋装砂井和塑料排水板预压法排水固结法28

通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空泵进行抽气，使其形成真空，地表砂垫层及竖向排水通道内逐渐形成负压，使土体内部与排水通道、垫层之间形成压力差，在此压力差作用下，土体中的孔隙水不断排出，从而使土体固结。真空预压法示意图3.真空预压法排水固结法

29

降低水位预压法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。

最适用于渗透性较好的砂土或粉土或在软黏土层中存在砂土层的情况。4.降低地下水位预压法排水固结法

30

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，也可以利用施工过程中建筑物本身的重量缓慢预压，使地基软土压缩固结，强度提高，减少工后沉降。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,渗透性能较好可以采用。5.天然地基堆载位预压法排水固结法深层搅拌（桩）法31

通过深层搅拌机械在地基深处就地利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土固化成具有整体性、水稳性和一定强度的桩体，其与桩间土组成复合地基。深层搅拌（桩）法示意图深层搅拌（桩）法深层搅拌（桩）法分类32按加固材料的状态可分为粉体类（水泥、石灰粉末）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（粉体喷射搅拌桩、水泥浆搅拌桩）和高压喷射注浆法（高压旋喷桩）两类。深层搅拌（桩）法33

粉体喷射搅拌（桩）法是通过专用的施工机械，将搅拌钻头下沉到预计孔底后，用压缩空气将固化剂(生石灰或水泥粉体材料)以雾状喷入加固部位的地基土，凭借钻头和叶片旋转使粉体加固料与软土原位搅拌混合，自下而上边搅拌边喷粉，直到设计高程。1.粉体喷射搅拌（桩）法粉体喷射搅拌法示意图深层搅拌（桩）法34

常用于公路、铁路、水利、市政、港口等工程软土地基的加固,较多用于边坡稳定及构筑地下连续墙或深基坑支护结构。被加固软土中有机质含量不应过多，加固深度不能过深，一般为8~15m，否则效果不大。1.粉体喷射搅拌（桩）法适用范围深层搅拌（桩）法352.水泥搅拌（桩）法

水泥浆搅拌（桩）法是用回转的搅拌叶将压入软土内的水泥浆与周围软土强制拌和形成水泥加固体。深层搅拌（桩）法

是目前公路，铁路厚层软土地基加固常用的技术措施，也用于深基坑支护结构、港口码头护岸等。由于水泥浆与原地基软土搅拌结合对周围建筑物影响很小，施工时无振动和噪声，对环境无