地基處理(漢語部分)[材料應(yīng)用]

1、地基處理第一章 概述地基（Foundation, Subgrade）是指承托建筑物基礎(chǔ)的一部分土體。建筑地基一般有以下幾方面的問題：（1） 強(qiáng)度和穩(wěn)定性：當(dāng)?shù)鼗目辜魪?qiáng)度不足以支承上部結(jié)構(gòu)的自重及外荷載時，地基就會產(chǎn)生局部和整體剪切破壞；（2） 變形：當(dāng)?shù)鼗谏喜拷Y(jié)構(gòu)的自重及外荷載作用下產(chǎn)生過大的變形時，會影響結(jié)構(gòu)物的使用功能；當(dāng)大于建筑物所能容許的不均勻沉降時，結(jié)構(gòu)可能開裂；（3） 滲漏：由于地下水在運(yùn)動中會產(chǎn)生水量的損失，或因潛蝕和管涌而可能導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生事故：（4） 液化：在動力荷載作用下，會引起飽和松散粉細(xì)砂或部分粉土產(chǎn)生液化，使土體失去抗剪強(qiáng)度近似液體特性的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致地基失穩(wěn)和震

2、陷。地基處理（Ground Treatment）是指天然地基很軟弱，不能滿足地基承載力和變形的設(shè)計(jì)要求，而地基需經(jīng)過人工處理再建造基礎(chǔ)者。一、 地基處理方法的分類：按時間分為臨時處理和永久處理：按處理深度可分為淺層處理和深度處理；按處理的基本方法，可分為：置換、夯實(shí)、擠密、排水固結(jié)等處理方法。二、 選擇地基處理方案的基本原則：首先是穩(wěn)妥的原則，特別是對重大工程，首先選擇在本地區(qū)長期使用，被反復(fù)證明效果好，質(zhì)量能夠有效控制的地基處理方法。對于次要工程，需要鼓勵使用新的地基處理方法，以利于地基處理的理論發(fā)展與增加實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；其次是滿足時間要求的原則。一般時間短的處理方法價格高，時間長的方法價格低。選

3、用的地基處理方法必須要滿足工程工期要求。第三是經(jīng)濟(jì)的原則。地基處理后要能夠滿足建筑物對地基的承載力和變形的要求即可，并不是加固后地基承載力越高越好。對于施工工期，只要能夠按照總體計(jì)劃完工，盡量選擇費(fèi)用較低的地基處理方法。第四是環(huán)保的原則。有些地基處理的方法會產(chǎn)生污水，如振沖碎石柱。有些方法可能對地下水有影響，如化學(xué)加固法。這時需要考慮加固區(qū)對環(huán)保的要求，不能造成有害的污染。三、 確定處理方案的步驟：1. 在選擇地基處理方案前應(yīng)具備的資料勘察資料、施工時可以對周圍環(huán)境造成的影響、確定地基處理的范圍、類似場地上同類工程的處理經(jīng)驗(yàn)。2. 確定地基處理方案的步驟：1） 根據(jù)搜集的資料，初步選定可供考慮

4、的幾種地基處理方案。2） 對初步選定的幾種地基處理方案，應(yīng)分別從預(yù)期處理效果、材料來源和消耗、施工機(jī)具和進(jìn)度、對周圍環(huán)境的影響等各種因素，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和對比，從中選擇最佳的地基處理方案。3） 對已選定的地基處理方案，根據(jù)建筑物的安全等級和場地復(fù)雜程度，可在有代表性場地上進(jìn)行相應(yīng)的現(xiàn)場實(shí)體試驗(yàn)，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)、選擇合理的施工方法和確定處理效果。四、 地基處理效果檢驗(yàn)：地基加固后一段時間，應(yīng)對地基加固效果進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)方法有：鉆孔取樣、靜力觸探試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)、取芯試驗(yàn)等。第二章 換 填第一節(jié) 概述定義：當(dāng)軟弱土地基承載力和變形滿足不了設(shè)計(jì)要求，而且軟弱土層不很大時，將基礎(chǔ)底面下處

5、理范圍內(nèi)的軟弱土層部分挖除，然后分層換填強(qiáng)度較大的材料，并且夯實(shí)到要求的密實(shí)度，這種地基處理方法稱為換填法。處理深度一般為13m。特點(diǎn)：小面積換填：壓縮變形量小、沉降延續(xù)時間短、影響淺；大面積換填：壓縮變形量大、沉降延續(xù)時間長、影響深。第二節(jié) 設(shè)計(jì)換填法地基處理的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括墊層的厚度設(shè)計(jì)和寬度設(shè)計(jì)遵循的原則：滿足兩個條件：要有足夠的厚度以置換可能受到剪切破壞的軟弱土層；有足夠的寬度可以防止墊層向兩側(cè)擠出而增加沉降。p回填土換填土bdzbPc Pz圖21換填土層剖面圖厚度（z）設(shè)計(jì)：圖21中，d為基礎(chǔ)埋深，z為夯實(shí)后換填土的厚度， z根據(jù)換填材料層底部軟弱土層的承載力確定，滿足下式：pcpzf

6、z式中：pc：為換填材料層底面處土的附加應(yīng)力；pz：為換填材料層底面處土的自重應(yīng)力，自原地面起算；fz：為換填材料層底面處土層經(jīng)深度和寬度修正后的地基承載力設(shè)計(jì)值。pz可由應(yīng)力擴(kuò)散角公式計(jì)算：條形基礎(chǔ)： 矩形基礎(chǔ)： 式中：b：為條形基礎(chǔ)或矩形基礎(chǔ)底面寬度；l：為矩形基礎(chǔ)底面長度；p：為基礎(chǔ)底面壓力；pc：為基礎(chǔ)底面處土的自重應(yīng)力；z：為換填材料層厚度；：為換填材料層的應(yīng)力擴(kuò)散角，可按表21取值（依據(jù)建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ7991）：表21 應(yīng)力擴(kuò)散角換填材料z/b中砂、粗砂、礫砂、圓礫、角礫、卵石、碎石粘性土和粉土（8Ip14）灰土0.25206300.503023注：（1）當(dāng)z/b0.

7、25時，除灰土仍取30，其余材料取0；（2）當(dāng)0.25z/b0.50時，可內(nèi)插求得。寬度（b）設(shè)計(jì)：換填土寬度b確定的主要依據(jù)是基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴(kuò)散范圍，常用的方法是：bb2ztan式中：b為夯實(shí)后換填材料層底面寬度；：為換填材料層的應(yīng)力擴(kuò)散角可按表21取值，但當(dāng)z/b0.25時，仍按表中z/b0.25取值。換填材料層承載力的確定：換填材料層承載力宜通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定，當(dāng)無試驗(yàn)資料時，可按表22選用：第三節(jié) 施工一、 換填后，對換填材料進(jìn)行壓實(shí)，按施工機(jī)械的不同，可將換填后的壓實(shí)分為三種方法：1. 機(jī)械碾壓法：適用于較大的場地。重型：12t，對于粉質(zhì)土和非粘性土，碾壓前土層厚度不超過30cm，碾壓4

8、6次。對于粘性土，土層厚度3040cm，碾壓46次；中型：812t，輕型：小于8t，中、輕型碾壓次數(shù)要增加23倍。2. 重錘夯實(shí)法：錘重1000kg，落距為34m，用機(jī)械設(shè)備吊裝。每層鋪土120150cm時夯實(shí)，最適用于稍濕的粘性土，地下水在0.8m以上，夯實(shí)次數(shù)712擊，以最后一夯的沉降量小于5 12mm時停止。表各種換填材料層的承載力施工方法換填材料類別壓實(shí)度c承載力標(biāo)準(zhǔn)值碾壓或振密碎石、卵石200300砂夾石（其中碎石、卵石占全重的30%50%）200250土夾石（其中碎石、卵石占全重的30%50%）0.940.97150200中砂、粗砂、礫砂150200粘性土和粉土（8Ip14）130

9、180灰土0.930.95200250重錘夯實(shí)土或灰土0.930.95150200注：（1）壓實(shí)度小的墊層，承載力標(biāo)準(zhǔn)值取低值，反之取高值；（2）重錘夯實(shí)，對土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值取低值，對灰土取高值；（3）壓實(shí)度c為土的控制干密度d與最大干密度dmax的比值。土的最大干密度宜采用擊實(shí)實(shí)驗(yàn)確定，碎石或卵石的最大干密度可取2.02.2g/cm3。3. 平板振動法：特別適合于透水性好的非粘性土，重2t，振動力可達(dá)50100kN，要求每層土厚2025cm，振動時間不超過1min。按換填材料分類，可分為砂土、素土、粉煤灰、干渣等。以粉煤灰為例講述：粉煤灰墊層是對軟弱土地基采用的換填加固技術(shù)之一，粉煤灰是燃煤

10、電廠排放的工業(yè)廢棄物。粉煤灰粒徑小，自重輕，故在運(yùn)輸過程中應(yīng)保證含水量達(dá)到1525%，以防止被揚(yáng)起。換填時底層適合采用粒度較大的粉煤灰，碾壓過程中含水量應(yīng)控制在最優(yōu)含水量區(qū)間op4%范圍內(nèi)，此時對應(yīng)的是最大干密度max。施工過程中，應(yīng)先填200mm厚的粗砂或干渣，以減少土體的擾動，提高排水能力，切斷毛細(xì)水的上升。二、 換填法換填層質(zhì)量檢驗(yàn)1. 環(huán)刀法：用環(huán)刀取壓實(shí)的換填土，測其密度，小型工程2030m2內(nèi)測一點(diǎn)；大型工程2030m2取一組三個測點(diǎn)。2. 鋼筋貫入法：用長1250mm，20mm的平頭鋼筋，自70cm空中自由下落，量測貫入深度，與事先已知密度貫入點(diǎn)的貫入深度作對比，以此來檢測壓實(shí)效

11、果。小型工程510m2內(nèi)測一點(diǎn)，大型工程50100m2內(nèi)測一點(diǎn)。還可用其他方法來檢驗(yàn)，如靜載荷試驗(yàn)法、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法、N10輕便觸探法、靜力觸探法等。第三章 深層密實(shí)法換填法屬于淺層地基處理方法，處理深度不超過3米，對于深層土須用深層密實(shí)法進(jìn)行地基處理。深層密實(shí)（Deep Compaction）是指采用爆破、夯擊、擠密和振動等方法，對松軟地基土進(jìn)行振密和擠密。第一節(jié) 強(qiáng)夯法(Heavy Tamping)一、 概念強(qiáng)夯法是通過一般830t的重錘和830m的落距，對地基土施加很大的沖擊能，一般能量為5008000kNm。在地基中所出現(xiàn)的沖擊波和動應(yīng)力，可提高地基土的強(qiáng)度、降低土的壓縮性、改善砂土的

12、抗液化條件、消除濕陷性黃土的濕陷性條件。同時，夯擊能還可提高土層的均勻程度，減少將來可能出現(xiàn)的差異沉降。碎石土、濕陷土、雜填土適合用這種方法。強(qiáng)夯置換：對高飽和的粉土和粘性土地基，采用在夯坑內(nèi)回填塊石、碎石或其它粗顆粒材料，強(qiáng)行夯入并排開軟土，最終形成砂石樁與軟土的復(fù)合地基，這種處理地基的方法稱為強(qiáng)夯置換。經(jīng)過強(qiáng)夯處理的砂性土地基，其承載力可提高200%500%，壓縮性可降低200%1000%二、 強(qiáng)夯的機(jī)理是：強(qiáng)夯加固地基有三種不同的加固機(jī)理：動力密實(shí)（Dynamic Compaction）、動力固結(jié)（Dynamic Consolidation）和動力置換（Dynamic Replaceme

13、nt）。1. 動力密實(shí)是用沖擊型動力荷載，便土體中的孔隙減小，土體變得密實(shí)，從而提高地基土的強(qiáng)度。非飽和土的夯實(shí)過程就是土中的氣相被擠出，其夯實(shí)變形主要是由于土顆粒的相位位移引起。2. 動力固結(jié)是巨大的能量在土中產(chǎn)生很大的應(yīng)力波，破壞了土體原有的結(jié)構(gòu)，便土體局部發(fā)生液化并產(chǎn)生許多裂隙，增加了排水通道，便孔隙水順利逸出，等超靜孔隙水壓力消散后，土體固結(jié)。3. 動力置換：采用強(qiáng)夯將碎石擠入淤泥中，類似換土墊層或碎石樁。三、 飽和土的可壓縮性分析：飽和土的壓縮性：第四紀(jì)土中大多數(shù)都含有微氣泡形式出現(xiàn)的氣體，進(jìn)行強(qiáng)夯時，氣體體積壓縮，孔隙水壓力增大，隨后氣體有向膨脹，孔隙水排出的同時，孔隙水壓力就減小

14、。這檔每夯擊一遍，液相體和氣相體都有所減少。產(chǎn)生液化：在重復(fù)夯擊作用下，施加在土體的夯擊能量，便氣體逐漸受到壓縮。氣體接近于零時，孔隙水壓力上升到覆蓋壓力相等的能量級，土體即產(chǎn)生液化。滲透性變化：在很大夯擊能作用下，出現(xiàn)地超孔隙水壓力大于顆粒間的側(cè)身壓力時，致使土顆粒間出現(xiàn)裂隙，形成排水通道，滲透系數(shù)驟增。觸變恢復(fù)：在重復(fù)夯擊作用下，土體出現(xiàn)液化或接近液化，使土的強(qiáng)度達(dá)到最低值。此時土中吸附水變成自由水，在以后的一段時間內(nèi)，即觸變恢復(fù)階段，土體中的自由水會重新被土顆粒所吸收而變成吸附水，這就是觸變恢復(fù)。四、 強(qiáng)夯設(shè)計(jì)：1) 有效加固深度：式中：H：為有效加固深度（m）；M：為夯錘重（t）；h：

15、為落距（m）；k：為修正系數(shù)，對軟土取0.5，對黃土取0.340.5。2) 夯擊點(diǎn)布置：夯擊點(diǎn)可根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行布置，可采用等邊三角形或正方形布置夯擊點(diǎn)，對于建筑物圓形轉(zhuǎn)角處或圓形建筑物可采用射線形或圓形布置夯擊點(diǎn)。加固范圍要超出基礎(chǔ)外緣的，寬度為1/22/3地基加固深度，并不宜小于3m。3) 夯擊點(diǎn)間距：夯擊點(diǎn)間距一般按照地基土的性質(zhì)和要求處理的深度而定，通常為59m。4) 夯擊次數(shù)與遍數(shù)：一個點(diǎn)上夯擊一次的夯擊擊數(shù)稱為夯擊次數(shù)，確定時應(yīng)滿足下列條件：最后兩擊的夯沉量不大于50mm；單擊夯擊能累計(jì)達(dá)到160 kNm；夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大隆起；不因夯擊過深而以生起錘困難。整個強(qiáng)夯場

16、地中，將同一編號的夯擊點(diǎn)夯完后算一遍，一般情況下可采用23遍。5) 墊層：強(qiáng)夯前要求擬加固場地有一層稍硬的表層，一般要鋪設(shè)一層砂層作為墊層，厚度一般為0.52.0m。墊層中不能含有粘土。6) 間歇時間；對于需要分兩遍或多遍夯擊的工程，兩遍夯擊間應(yīng)有一定的時間間隔，間歇時間取決于加固土層中孔隙水壓力消散所需要的時間，對砂性土，消散時間只需24min，故間歇時間很短。對粘性土，孔隙水壓力消散得慢，一般要24周，故要采取一些措施以縮短間歇時間。五、 強(qiáng)夯法施工：使用自動脫鉤系統(tǒng)，起重機(jī)，三腳架，鋼絲繩。注意：在強(qiáng)夯過程中要監(jiān)測夯沉量，并要有較詳細(xì)的記錄；強(qiáng)夯施工結(jié)束后，間隔一段時間后要進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，

17、可采用的方法有：室內(nèi)土工試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、動力觸探試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)、波速試驗(yàn)等方法。第二節(jié) 擠密法（Densification）一、 概念碎石樁（Stone column）和砂樁（Sand column）總稱為碎石樁，是指用振動、沖擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔后，再將碎石或砂擠壓入已成的孔中，形成大直徑的碎石所構(gòu)成的密實(shí)樁體。振沖法（Vibrofloatation）：采用振沖器振動沖擊或水沖等方法，在軟弱地基中成孔后，將碎石或砂擠壓入已成的孔中，形成大直徑的碎石所構(gòu)成的密實(shí)樁體。適用于砂性土、非粘性土、以護(hù)灰、爐渣、建筑垃圾為主的雜填土，松散的素填土。二、 加固機(jī)理

18、：1. 砂土：碎石樁和砂樁加固砂土地基的機(jī)理主要有三方面的作用：1) 抗密作用：成樁過程中，樁管對周圍土產(chǎn)生很大的橫向擠壓力，樁管體積的砂擠向樁管周圍的砂層，使樁管周圍的砂層孔隙比減小，密實(shí)度增大；2) 排水減壓作用：碎石樁加固砂土?xí)r，樁內(nèi)充填碎石等反濾性好的粗顆粒，在地基中形成滲透性良好的人工豎向排水減壓通道，可有效地消散和防止孔隙水壓力的增高和砂土產(chǎn)生液化，并可加快地基的排水固結(jié)；3) 預(yù)震效應(yīng)：振沖法施工過程使填土料和地基土在擠密的同時獲得強(qiáng)烈的預(yù)震，這對砂土增強(qiáng)抗液化能力是極為有利的。2. 粘性土：碎石樁和砂樁加固粘性土地基的機(jī)理主要有三方面的作用：1) 置換作用：碎石或砂被擠入到粘土

19、中，起到置換作用，與原土形成復(fù)合地基；2) 排水減壓作用：由于粘性土的粒間結(jié)合力強(qiáng)，滲透性低，在振動力或擠壓力下不易排走，所以當(dāng)碎石或砂被擠入粘性土中形成復(fù)合地基時，形成良好的排水通道，大大縮短了孔隙水的水平滲透途徑，加速軟土的排水固結(jié)，使沉降穩(wěn)定加快。三、 設(shè)計(jì)：一般計(jì)算1. 加固范圍：加固范圍一般要大于基底面積，對于一般地基，在基礎(chǔ)外緣應(yīng)擴(kuò)大12排碎石樁；對可液化地基，在基礎(chǔ)外緣應(yīng)擴(kuò)大24排樁。2. 樁位布置：對大面積滿堂處理，樁位宜采用等邊三角形；對獨(dú)立或條形基礎(chǔ)，樁位宜用正方形、矩形或等腰三角形布置；對于圓形或環(huán)形基礎(chǔ)，宜用放射形布置。3. 加固深度：加固深度應(yīng)根據(jù)軟弱土層的性能、厚度

20、或工程要求按下列原則確定：1) 當(dāng)相對硬層的埋藏不太大時，應(yīng)按相對硬層埋藏深度確定；2) 軟弱下臥層驗(yàn)算，應(yīng)計(jì)算硬層下面軟弱層的強(qiáng)度、變形情況使加固后的復(fù)合地基的強(qiáng)度和變形滿足要求；3) 對按穩(wěn)定性控制的工程，加固深度應(yīng)不小于最危險滑動面的深度；4) 在可液化土層中，加固深度應(yīng)超過液化土層的深度。5) 一般地加固深度為410m。四、 復(fù)合地基1. 概念：由兩種剛度或模量不同的材料，組成的共同承受上部荷載，并協(xié)調(diào)變形的一種人工地基。2. 破壞形式：1) 刺入式破壞：軟弱土層百度過大，樁掉入下部軟弱土層中；2) 鼓脹破壞：荷載太大，使樁身鼓脹變粗，此時地基承載力下降；3) 剪切破壞：淺部土層滑移破

21、壞，使樁失去抗剪能力；4) 滑動破壞：主要發(fā)生在滑坡治理中，復(fù)合地基連同滑動體一同滑動而破壞。3. 復(fù)合地基的作用：1) 樁體作用：復(fù)合地基是樁體的剛度比樁間土體的大，在樁體上產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，樁體中的豎向應(yīng)力大于樁間土的豎向應(yīng)力，并且由于應(yīng)力集中，應(yīng)力被傳遞到較深的深度，這樣使復(fù)合地基承載力較原天然地基承載力有所提高，地基沉降量減小；2) 排水固結(jié)作用：不少豎向增強(qiáng)體都具有良好的透水性，是地基中的排水通道，這樣加快了地基的固結(jié)，有利于提高承載力和加快變形完成；3) 擠密作用：對樁周圍的土體產(chǎn)生一定的擠密作用，使樁間土密實(shí)，承載力提高；4) 加筋作用：使原來松散的土體有骨架存在，提高了整體的強(qiáng)

22、度。4. 影響因素：1) 不同的樁形對復(fù)合地基的效能起一定的作用，如碎石樁最容易發(fā)生鼓脹破壞；CFG樁最容易發(fā)生刺入性破壞。2) 同一樁型，各種材料的配比不同，全產(chǎn)生不同的強(qiáng)度，如水泥土攪拌樁，水泥少（5%）時，易發(fā)生鼓脹破壞；水泥多（25%）時，易發(fā)生刺入式破壞；水泥介于二者之間時（15%）易發(fā)生剪切破壞。3) 同一樁型，不同土層時破壞形式不同。碎石土淺層存在軟粘土?xí)r，易發(fā)生鼓脹、剪切破壞；深層存在軟粘土?xí)r，易發(fā)生刺入式破壞，局部出現(xiàn)鼓脹。5. 復(fù)合地基的承載力和變形驗(yàn)算置換率：md2de2式中：d：為樁的直徑；de：為等效影響圓的直徑； 式中：s為樁間距；s1，s2為樁縱橫向的間距。承載力

23、：式中：fpk：為樁的承載力；fsk：為土的承載力；m：為置換率。變形驗(yàn)算：壓縮模量驗(yàn)算Es：為樁間土的壓縮模量；m：為1.53的系數(shù)；n：為24的系數(shù)，按規(guī)范查表取值。6. 樁長：有效樁長：該部分樁完全起到增加地基強(qiáng)度的作用。對于同一場地內(nèi)，相同樁徑不同樁長的不同試驗(yàn)，樁長為6、8、10m時，單樁承載力和復(fù)合承載力相近。當(dāng)樁長超過某長度，復(fù)合地基的承載力不再增加，主要原因是由于傳力機(jī)理決定的。豎向應(yīng)力在上部46倍樁徑時可達(dá)表面荷載的75%，而且表面荷載隨樁的深度而迅速衰減。7. 復(fù)合地基的墊層1) 作用：有利于樁間土能夠更大地更多地承擔(dān)荷載，使樁間土強(qiáng)度能夠更大程度地發(fā)揮。有利于復(fù)合地基強(qiáng)度

24、的超前發(fā)揮。樁和樁間土共同承載，墊層起到水平排水作用，加快土體內(nèi)孔隙水的流出，使土體在建筑物荷重下比較充分地固結(jié)。有利于地基土的再次固結(jié)。有利于減少沉降量和沉降差。有利于復(fù)合地基土強(qiáng)度的提高?？傊瑝|層加速了地基的固結(jié)。2) 影響因素：地質(zhì)條件：地形、地貌；設(shè)計(jì)方法；樁土應(yīng)力；墊層的粒徑、厚度；墊層的施工質(zhì)量。最佳厚度、最佳粒度的墊層可提高地基土強(qiáng)度的15%，最低也可提高10%。3) 主要原因：可使樁頂比較集中的應(yīng)力向樁間土分布；改善強(qiáng)度，使樁間土再次擠密、固結(jié)；有利于基礎(chǔ)和地基土之間的粘合作用。4) 設(shè)計(jì)：半剛性半柔性的復(fù)合地基用粒徑為0.51.0cm，厚150200mm的細(xì)石墊層；柔性的復(fù)

25、合地基用粒徑為24cm，厚300500mm的墊層，碾壓。樁距：正方形：、等邊三角形：式中：d：為施工機(jī)械的直徑；e0：為處理前地基土的孔隙比；e1：為處理后地基土的孔隙比，e1emaxDr(emaxemin)。五、 施工：1. 振沖法1) 準(zhǔn)備階段：施工空間：空中的電線、地下管線，地下有無承壓水；圖紙資料等。2) 施工計(jì)劃：準(zhǔn)備機(jī)具（振沖器、空氣壓縮器、電機(jī)、鋼架、起重機(jī)等）；水壓、水量等。3) 施工順序：由里到外，沿一個方向，從場地的一邊到另一邊。在軟粘土中，要實(shí)行跳打。4) 施工方法：涉及到加料、添料種類，以中粗砂為主，細(xì)砂較少用，水量大小和留振時間問題。5) 施工順序?yàn)椋憾c(diǎn)、打開電源、

26、檢查水壓、水量的情況，水壓在400600kPa，水量在20 30t/h；啟動起重機(jī)，以12m/mim的速度放振沖器，當(dāng)振沖器到設(shè)計(jì)深度0.30.5m時減小水量、水壓，到設(shè)計(jì)深度以下0.5m時，停止，留振30s，停止，以12m/mim的速度提升振沖器，每提升0.30.5m時留振30s，并添料，振密，最終提升到地表。2. 沉管法閉合樁靴、定點(diǎn)、將樁管沉入土中到設(shè)計(jì)深度、加料、邊振動邊撥出樁管到地面，完成施工。注意：對于軟土，要使用復(fù)打方法（反復(fù)上下振動）；適當(dāng)加大風(fēng)壓。以防止套管內(nèi)產(chǎn)生泥沙倒流現(xiàn)象；注意貫入曲線和電流曲線；套管內(nèi)的砂料應(yīng)保持一定的高度；每段成樁不要過大，如排砂不暢可適當(dāng)加大拉撥高度

27、；拉撥速度不宜過快，排砂要充分。第四章 排水固結(jié)法第一節(jié) 概述一、 概念：排水固結(jié)法是使天然地基在建筑物投入使用之前完成大部分的固結(jié)沉降，從而減少建筑物的使用期的沉降量，保證建筑物的沉降和沉降差在允許范圍內(nèi)。核心是有效應(yīng)力原理，降低孔隙水壓力，增大有效應(yīng)力。加壓：正壓：堆載、在外部加壓；負(fù)壓：抽真空。排水：水平向、豎直向。排水固結(jié)法適用于處理各類淤泥、淤泥質(zhì)土及沖填土等飽和粘性土地基。二、 設(shè)計(jì)：1. 收集資料：場地巖土工程勘察報告2. 設(shè)計(jì)流程：如圖3-1三、 排水固結(jié)法的施工：施工順序： 鋪設(shè)砂墊層（水平），要求具有較高承載力，中粗砂為主，分選好，排水性能好，厚約50cm，最后不可超過10

28、0cm； 埋設(shè)監(jiān)測儀器，用以監(jiān)測強(qiáng)度、變形情況，了解固結(jié)情況，控制施工的速度。對孔隙水壓力，側(cè)向變形進(jìn)行全面的監(jiān)測，主要以監(jiān)測側(cè)向位移為主； 打砂井，或塑料排水板； 加載； 監(jiān)測分析控制。排水板由板芯體（硬質(zhì)聚氯乙烯）和透水膜（丙烯合成纖維，透水性能好）組成，有時做成波浪形，以增大與土的接觸面積，增大滲水面積。施工時將排水板的一端與端靴連接，用端靴把排水板帶入土中，然后回收端靴。加載：注意加載物堆積形狀和大小，根據(jù)地基土的性質(zhì)和建筑物的形式?jīng)Q定堆載的形狀，采用梯形或饅頭形。側(cè)向變形資料的數(shù)據(jù)分析：涉及填土的穩(wěn)定性，主要測量填土的變形。滿足 滿足不滿足不能處理 能處理 有 不滿足不滿足不滿足滿足

29、巖土工程勘察報告地基承載力變形及沉降量選擇預(yù)壓方式加載 真空加載預(yù)壓真空預(yù)壓設(shè)計(jì)承載所需地基強(qiáng)度及固結(jié)度分級加荷天然地基強(qiáng)度驗(yàn)算地基固結(jié)度地基強(qiáng)度增長計(jì)算穩(wěn)定性分析無砂井砂井設(shè)計(jì)驗(yàn)算工期建筑施工有無厚透水層確定處理透水層方案分析劃分預(yù)壓區(qū)滿足工期否驗(yàn)算固結(jié)度確定砂井直徑、間距及深度有砂井圖3-1 排水法設(shè)計(jì)流程第五章 化學(xué)加固法淤泥中富含有機(jī)質(zhì)，化學(xué)特性活躍，使用化學(xué)試劑使有機(jī)質(zhì)的某些特性降低，從來使淤泥土的強(qiáng)度提高的方法稱為化學(xué)加固法（Chemical Stabilization）。水泥是最常用的試劑，主要的施工方法有灌漿、水泥土攪拌、高壓注漿等。1802年法國工程師灌注石灰漿與粘土混合用來

30、修復(fù)水閘。灌漿是唯一一種全方位地處理方法，缺點(diǎn)是造價太高，只適用于加固小范圍土體，加固比較重要的建筑物。一、 灌漿法：Grouting原理：主要是利用氣壓或液壓或電化學(xué)原理將某些固化的漿液加入到各種介質(zhì)中的裂隙或孔隙中，以改善地基土的物理力學(xué)性質(zhì)。目的是加固地基土，提高其強(qiáng)度，減小變形性，減小滲透性，提高抗?jié)B能力，堵漏，糾偏。1. 應(yīng)用范圍：壩基：處理透水層；房基：解決振動基礎(chǔ)，如廠房中機(jī)器設(shè)備，防止砂土液化；道橋基礎(chǔ)：小范圍應(yīng)用，主要是容易被水沖刷的公路、鐵路、機(jī)場跑道等；地下工程：處理局部的軟弱帶。2. 灌漿理論： 滲入性灌漿理論(Permeation Grouting)：應(yīng)用流體力學(xué)中的

31、理論，在常規(guī)壓力作用下，漿液滲入到裂隙中，灌漿過程中只能沿裂隙灌入，不能破壞原土體的結(jié)構(gòu)。 劈裂灌漿理論(Fracturing Grouting)：比滲入性灌漿壓力大，用灌漿壓力將裂隙打通，破壞原土體的結(jié)構(gòu)。不是靠滲入，而是靠壓力，克服阻力，將孔隙連通、擴(kuò)寬，使?jié){液順暢地流過。 壓密灌漿理論(Compaction Grouting)：通過鉆孔向土層中壓入濃漿，以壓漿點(diǎn)為中心，向外擴(kuò)展，一定區(qū)域內(nèi)的土被壓密，產(chǎn)生向上抬升的效應(yīng)，用于糾偏。（燈泡理論） 電化學(xué)灌漿理論(Electrochemical Injection)：插入金屬電極，接通直流電，使發(fā)生電滲、電泳，發(fā)生離子交換促使在通電區(qū)內(nèi)含水量

32、降低，從而使?jié){液滲入土層空隙中。3. 漿液材料的選擇：必須選擇相對便宜、穩(wěn)定性較好的材料，還應(yīng)具有可灌性，即灌漿材料中的顆粒尺寸d應(yīng)小于土層中有效孔隙的尺寸D。群粒效應(yīng)：灌漿顆粒粘結(jié)在一起，形成群粒，這時群粒灌漿顆粒也應(yīng)能進(jìn)入孔隙中，D/d稱為凈空比，一般為23時，才能使群粒進(jìn)入孔隙中。有效孔隙：凈空比D/d處于23時的孔隙，即為可進(jìn)行灌漿的孔隙。顆粒中砂、礫石累計(jì)百分含量為15%的粒徑D15，砂顆粒含量為85%的砂粒徑為d85，D15/d851015%時，為有效孔隙。4. 灌漿影響半徑的計(jì)算砂或砂礫石中的研究，漿液的運(yùn)動規(guī)律必須滿足牛頓的一些規(guī)定，故做出假定：被灌土體是均質(zhì)的；漿液是牛頓體；

33、漿液必須是灌漿管的底端注入土層；漿液必須是球形擴(kuò)散。應(yīng)用達(dá)西定律算出影響半徑：球形擴(kuò)散理論：，式中：k：為土的滲透系數(shù)；h1：為灌漿壓力（水頭）；r0：為灌漿管的半徑；t：為灌漿時間；：為漿液粘度對水的粘度比；n：為孔隙率。鉆孔柱形灌漿理論：，式中：為灌漿的運(yùn)動粘滯性；de：為被灌土體的有效粒徑。5. 設(shè)計(jì)：1) 設(shè)計(jì)程序和內(nèi)容：程序： 地質(zhì)調(diào)查：查明場地的工程地質(zhì)條件和水文條件； 根據(jù)工程性質(zhì)來確定灌漿方案； 進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，室內(nèi)、野外試驗(yàn)，確定技術(shù)參數(shù)和施工方案； 設(shè)計(jì)計(jì)算，確定灌漿參數(shù)和技術(shù)措施； 補(bǔ)充和修改設(shè)計(jì)，灌漿試驗(yàn)或灌漿施工時若出現(xiàn)異常，要補(bǔ)充設(shè)計(jì)，以補(bǔ)償灌漿。內(nèi)容： 灌漿標(biāo)準(zhǔn)：灌

34、漿施工過后要求達(dá)到的效果和技術(shù)指標(biāo)； 施工范圍：深度、長度、寬度； 種類和配方； 灌漿影響半徑（柱狀、球狀）； 鉆孔的布置，根據(jù)影響半徑確定孔徑的排距； 灌漿壓力：不同地區(qū)和不同深度允許的最大壓力； 效果評估，物控方法，原位測試方法。2) 方案的選擇：原則： 灌漿目的如為提高強(qiáng)度和變形模量，一般可選用以水泥為基本材料的水泥漿、水泥砂漿和水泥水玻璃等，或采用高強(qiáng)度化學(xué)漿材； 灌漿目的如為防滲堵漏時，可采用粘土水泥漿、粘土水玻璃、水泥粉煤灰混合物等； 在裂隙巖層中灌漿一般采用純水泥漿或在水泥漿中或在水泥砂漿中摻入膨潤土，在砂礫石層中或在溶洞中采用粘土水泥漿，在砂層中一般只采用化學(xué)漿液，在黃土中采用

35、單液硅化法或堿液法； 對孔隙較大的砂礫石層或裂隙巖層中采用摻入性注漿法，在砂層灌注粒狀漿材宜采用水力劈裂法。3) 灌漿標(biāo)準(zhǔn)： 防滲標(biāo)準(zhǔn)：要求使地基土的滲透系數(shù)降到10-410-5cm/s以下； 強(qiáng)度和變形標(biāo)準(zhǔn)：強(qiáng)度和變形的標(biāo)準(zhǔn)跟隨各工程的具體要求而不同； 施工控制標(biāo)準(zhǔn)：在正常情況下注入理論耗漿量和按耗漿降低率進(jìn)行控制； 配方：根據(jù)工程目的和土質(zhì)確定配方。4) 灌漿半徑的確定：可參照現(xiàn)場試驗(yàn)來確定，用鉆孔壓水或取水來求灌漿體的滲透系數(shù)，用不同的灌漿方法不同的地基條件來進(jìn)行多方面的試驗(yàn)，確定擴(kuò)散半徑。5) 孔位的布置：注漿孔的布置是根據(jù)漿液有效范圍，且應(yīng)相互重迭，使被加固土體在平面和深度范圍內(nèi)連成

36、一個整體的原則決定的。單排孔：l：為灌漿孔距；r：為漿液擴(kuò)散半徑；b：為灌漿體厚度。當(dāng)單排孔不能滿足要求時，則要用多排孔。6) 灌漿壓力：灌漿壓力過大時，土體結(jié)構(gòu)會受到破壞，并且對附近的建筑物產(chǎn)生過大的危害。二、 噴射注漿法（旋噴法）：High Pressure Jet Gtouting1. 概念：對土體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，再灌漿，克服了常規(guī)灌漿方法加固效果不為人所控制的缺點(diǎn)，應(yīng)用于工程的地基工程。2. 主要優(yōu)點(diǎn)： 受土層、土的性質(zhì)（粒度、密度、粘性）影響較小，可廣泛應(yīng)用于淤泥、砂土、粘土、卵石的加固； 可用價格相對便宜的水泥作為硬化劑； 可有計(jì)劃地在規(guī)定范圍內(nèi)注入必要的漿液，形成扇形、類似排樁形的帷幕，節(jié)省原料，而且加固深度可任意； 灌漿方位既可用垂直孔，也可用傾斜孔，也可用水平孔，不受方向限制； 可及時快速地對地基土定方位地加固，可作為臨時性補(bǔ)救措施，也可作為永久加固措施。3. 影響因素：加固半徑：Rf(P,s,d,B)，式中：P：為噴射壓力；s：為提升速度；：為土的抗剪強(qiáng)度；d：為噴射直徑；B：為漿液的稠度。其中：R與P，d成正比例關(guān)系，與s，B成反比例關(guān)系。4. 加固土的基本性狀：噴射注漿后土的特征：直徑大，與密實(shí)度有關(guān)，單管：漿液管；雙管：氣壓管、漿液管；三管：氣管、水壓管、漿液管；形狀各異：圓柱狀、圓盤狀、板墻狀、扇形狀、胡蘿卜狀；重量輕：高壓噴射注漿，氣