地基基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)第五章地基處理

3/9/2023第5章

地基處理3/9/2023內(nèi)容提要概述地基處理原理地基處理方法及分類本章小結(jié)5.1概述

基礎(chǔ)是指建筑物向地基傳遞荷載的下部結(jié)構(gòu)，它具有承上啟下的作用。它處于上部結(jié)構(gòu)的荷載及地基反力的相互作用下，承受由此而產(chǎn)生的內(nèi)力（軸力、剪力和彎矩），另外，基礎(chǔ)底面的反力反過來又作為地基上的荷載，使地基土產(chǎn)生應(yīng)力和變形。

地基是指承托建筑物基礎(chǔ)的這一部分范圍很小的場(chǎng)地。建筑物的地基所面臨的問題有以下五方面：

①強(qiáng)度及穩(wěn)定性問題；②壓縮及不均勻沉降問題；③滲漏問題；④液化問題；⑤特殊土的特殊問題。3/9/20233/9/2023

地基處理的優(yōu)劣，關(guān)系到整個(gè)工程的質(zhì)量、造價(jià)與工期，地基處理的意義已被越來越多的人所認(rèn)識(shí)。地基處理要做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量和保護(hù)環(huán)境。根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、荷載大小及使用要求，結(jié)合地形地貌、地層結(jié)構(gòu)、土質(zhì)條件、地下水特征、環(huán)境情況和對(duì)鄰近建筑的影響等因素進(jìn)行綜合分析，初步選出幾種可供考慮的地基處理方案，包括選擇兩種或多種地基處理措施組成的綜合處理方案。3/9/20235.2.1地基處理原理

地基處理是利用換填、夯實(shí)、擠密、排水、膠結(jié)、加筋和化學(xué)等方法對(duì)地基土進(jìn)行加固，用以改良地基土的工程特性。地基處理的原理主要有以下幾點(diǎn)：（1）提高地基的抗剪切強(qiáng)度（2）降低地基的壓縮性（3）改善地基的透水特性（4）改善地基的動(dòng)力特性（5）改善特殊土的不良地基特性5.2地基處理原理和方法分類3/9/2023

（1）換填法

5.2.2地基處理方法分類（2）密實(shí)法

（3）復(fù)合地基法

真空預(yù)壓

強(qiáng)夯法

堆載預(yù)壓

（4）深層攪拌法（5）加筋法（6）灌漿法

（1）換填法

（2）密實(shí)法

真空預(yù)壓

（1）換填法

（2）密實(shí)法

堆載預(yù)壓

真空預(yù)壓

（1）換填法

（2）密實(shí)法

強(qiáng)夯法

堆載預(yù)壓

真空預(yù)壓

（1）換填法

（2）密實(shí)法

強(qiáng)夯法

堆載預(yù)壓

真空預(yù)壓

（1）換填法

（2）密實(shí)法

（3）復(fù)合地基法

強(qiáng)夯法

堆載預(yù)壓

真空預(yù)壓

（1）換填法

（2）密實(shí)法

（4）深層攪拌法

（3）復(fù)合地基法

強(qiáng)夯法

堆載預(yù)壓

真空預(yù)壓

（1）換填法

（2）密實(shí)法

（5）加筋法（4）深層攪拌法

（3）復(fù)合地基法

強(qiáng)夯法

堆載預(yù)壓

真空預(yù)壓

（1）換填法

（2）密實(shí)法

（6）灌漿法（5）加筋法（4）深層攪拌法

（3）復(fù)合地基法

堆載預(yù)壓

真空預(yù)壓

（1）換填法

（2）密實(shí)法

（1）換填法

（2）密實(shí)法

真空預(yù)壓

（2）密實(shí)法

堆載預(yù)壓

真空預(yù)壓

（2）密實(shí)法

堆載預(yù)壓

真空預(yù)壓

（2）密實(shí)法

堆載預(yù)壓

真空預(yù)壓

（2）密實(shí)法

（3）復(fù)合地基法

堆載預(yù)壓

真空預(yù)壓

（2）密實(shí)法

（1）換填法

（3）復(fù)合地基法

堆載預(yù)壓

真空預(yù)壓

（2）密實(shí)法

（4）深層攪拌法

（1）換填法

（3）復(fù)合地基法

堆載預(yù)壓

真空預(yù)壓

（2）密實(shí)法

（5）加筋法（4）深層攪拌法

（1）換填法

（3）復(fù)合地基法

堆載預(yù)壓

真空預(yù)壓

（2）密實(shí)法

（6）灌漿法（4）深層攪拌法

（1）換填法

（3）復(fù)合地基法

（2）密實(shí)法

（1）換填法

（2）密實(shí)法

（1）換填法

（2）密實(shí)法

（1）換填法

（2）密實(shí)法

（1）換填法

（2）密實(shí)法

（2）密實(shí)法

（2）密實(shí)法

（3）復(fù)合地基法

3/9/2023

換填墊層法是先將基礎(chǔ)底面下一定范圍內(nèi)的軟弱土層挖除，再換填其他無侵蝕性、低壓縮性和強(qiáng)度大的散體材料，經(jīng)過分層夯實(shí)，作為地基的持力層。它是一種較簡(jiǎn)易的淺層軟弱地基及不均勻地基的處理方法，并已得到廣泛的應(yīng)用，常用于處理輕型結(jié)構(gòu)、地坪、堆料場(chǎng)及道路工程等。對(duì)于建筑范圍內(nèi)局部存在松填土、暗溝、暗塘、古井、古墓或拆除舊基礎(chǔ)后的坑穴，均可采用換填法進(jìn)行處理。此時(shí)保持建筑地基整體變形均勻是應(yīng)遵循的最基本的原則。5.3換填墊層法3/9/2023（1）提高地基承載力。（2）減小地基沉降量。（3）加速軟土的排水固結(jié)。（4）防止凍脹。（5）消除膨脹土的脹縮作用。（6）消除濕陷性黃土的濕陷性。5.3.1墊層的作用3/9/2023（1）墊層的厚度合理確定墊層厚度是墊層設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。通常根據(jù)土層的情況確定需要換填的深度。對(duì)于淺層軟土厚度不大的工程，應(yīng)置換掉全部軟土。對(duì)需換填的軟弱土層，首先應(yīng)根據(jù)墊層的承載力確定基礎(chǔ)的寬度和基底壓力，再根據(jù)墊層下臥層的承載力，假設(shè)墊層的厚度z（圖5.1）5.3.2墊層的設(shè)計(jì)3/9/2023圖5.1墊層的尺寸設(shè)計(jì)3/6/2023并復(fù)核下式：式中：pz——相應(yīng)于荷載效效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，，墊層底面處的附附加壓力值（kPa）;pcz——墊層底面處土土的自重壓力值（（kPa）；paz——墊層底面處經(jīng)經(jīng)深度修正后的地地基承載力特征值值（kPa）.3/6/2023墊層底面處的附加加壓力值可按擴(kuò)散散角法計(jì)算，即條形基礎(chǔ)矩形基礎(chǔ)式中：b———矩形基礎(chǔ)或或條形基礎(chǔ)底底面的寬度（（m）；l——矩形基基礎(chǔ)底面的長(zhǎng)長(zhǎng)度（m）；；pk——相應(yīng)于荷荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)組合時(shí)，基基礎(chǔ)底面處的的平均壓力值值（kPa））；pc——基礎(chǔ)底面面處土的自重重壓力值（kPa）；θ——墊層的壓壓力擴(kuò)散角（（°），宜通通過試驗(yàn)確定定，當(dāng)無試驗(yàn)驗(yàn)資料時(shí)，可可按表5.1采用。3/6/2023

換填材料z/b中砂、粗砂、礫砂、圓礫、角礫、石屑、卵石、碎石、礦渣粉質(zhì)粘土、粉煤灰灰土0.2520628≥0.503023表5.1壓力擴(kuò)散角（（°）注：1）當(dāng)z/b<0.25，，除灰土取=28°外，，其余材料均均取=0°，，必要時(shí)，宜宜由試驗(yàn)確定定；2）當(dāng)0.25<z/b<0.5時(shí)，值可內(nèi)內(nèi)插求得。

換填材料z/b中砂、粗砂、礫砂、圓礫、角礫、石屑、卵石、碎石、礦渣粉質(zhì)粘土、粉煤灰灰土0.2520628≥0.503023

換填材料z/b中砂、粗砂、礫砂、圓礫、角礫、石屑、卵石、碎石、礦渣粉質(zhì)粘土、粉煤灰灰土0.2520628≥0.503023

換填材料z/b中砂、粗砂、礫砂、圓礫、角礫、石屑、卵石、碎石、礦渣粉質(zhì)粘土、粉煤灰灰土0.2520628≥0.5030233/6/2023（2）墊層的寬度度確定墊層寬度度時(shí)，除應(yīng)滿滿足應(yīng)力擴(kuò)散散條件外，還還應(yīng)考慮墊層層應(yīng)有足夠的的寬度及側(cè)面面土的強(qiáng)度條條件，防止墊墊層材料向側(cè)側(cè)邊擠出而增增大墊層的豎豎向變形量。。最常用的方方法依然是按按擴(kuò)散角法計(jì)計(jì)算，即墊層層的底部寬度度應(yīng)按下式計(jì)計(jì)算，或根據(jù)據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確確定。(5.4)式中：θ——墊層的壓力擴(kuò)擴(kuò)散角（°），可按表5.1采用；當(dāng)z/b<0.25時(shí)，仍按表中中z/b<0.25取值。當(dāng)時(shí)，，墊層厚度較較大，按擴(kuò)散散角確定墊層層的底寬較寬寬，而按墊層層底面應(yīng)力分分布計(jì)算值分分布的應(yīng)力等等值線在墊層層底面處的實(shí)實(shí)際分布則較較窄。當(dāng)二者者差別較大時(shí)時(shí)，也可根據(jù)據(jù)應(yīng)力等值線線的形狀將墊墊層剖面做成成倒梯形，以以節(jié)省換填的的工作量。當(dāng)當(dāng)基礎(chǔ)荷載較較大，或?qū)Τ脸两狄筝^高高，或墊層側(cè)側(cè)邊土的承載載力較差時(shí)，，墊層底寬可可適當(dāng)加大。。另外，整片片墊層也可根根據(jù)施工的要要求適當(dāng)放寬寬。3/6/2023（3）墊層層地基的承承載力經(jīng)換填處理理后的地基基，由于理理論計(jì)算方方法尚不夠夠完善，或或由于較難難選取有代代表性的計(jì)計(jì)算參數(shù)等等原因，而而難于通過過計(jì)算準(zhǔn)確確確定地基基承載力。。因此，《《地基處理理規(guī)范》強(qiáng)強(qiáng)調(diào)經(jīng)換填填墊層處理理后的地基基承載力宜宜通過試驗(yàn)驗(yàn)、尤其是是通過現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)原位試驗(yàn)驗(yàn)確定，并并應(yīng)進(jìn)行下下臥層承載載力的驗(yàn)算算。對(duì)于丙丙級(jí)建筑物物及一般不不太重要的的、小型的的、輕型或或?qū)Τ两狄蟛桓叩牡墓こ?，在在無試驗(yàn)資資料或經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)施施工達(dá)到《《地基處理理規(guī)范》要要求的壓實(shí)實(shí)標(biāo)準(zhǔn)后，，可以參考考表5.2所列的承承載力特征征值取用。。3/6/2023施工方法換填材料類別壓實(shí)系數(shù)λC承載力特征值faK(kPa)碾壓或振密碎石、卵石0.94～0.97200～300砂夾石(其中碎石、卵石占全重的30%～50%)200～250土夾石(其中碎石、卵石占全重的30%～50%)150～200中砂、粗砂、礫砂150～200粘性土和粉土(8<Ip<14)130～180灰土0.93～0.95200～250重錘夯實(shí)土或灰土0.93～0.95150～200表5.2各種墊層的承載力力3/6/2023（4）墊層地基的變形形驗(yàn)算墊層地基的變形由由墊層自身變形和和下臥層變形組成成。粗粒換填材料料的墊層在施工期期間墊層自身的壓壓縮變形已基本完完成，且量值很小小。因而對(duì)于碎石石、卵石、砂加石石、砂和礦渣墊層層，在地基變形計(jì)計(jì)算過程中，可以以忽略墊層自身部部分的變形值。但對(duì)于細(xì)粒材料的的尤其是厚度較大大的換填墊層，則則應(yīng)計(jì)入墊層自身身的變形。有關(guān)墊墊層的模量應(yīng)根據(jù)據(jù)試驗(yàn)或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)驗(yàn)確定。地基變形形計(jì)算應(yīng)考慮鄰近近基礎(chǔ)對(duì)軟弱下臥臥層頂面應(yīng)力疊加加的影響。另外，下臥層頂面面承受換填材料本本身的壓力超過原原天然土層壓力較較多的工程，地基基下臥層也將產(chǎn)生生較大的變形。如如工程許可，宜盡盡早換填，以使由由此引起的大部分分地基變形在上部部結(jié)構(gòu)施工前完成成，并應(yīng)考慮其附附加的荷載對(duì)建筑筑及鄰近建筑的影影響。3/6/20235.3.3墊層的材材料選擇擇及質(zhì)量量檢驗(yàn)（1）墊層的的材料選選擇墊層可選選用下列列材料：：1)砂石。宜選用用碎石、、卵石、、角礫、、圓礫、、礫砂、、粗砂、、中砂或或石屑（（粒徑小小于2mm的部分不不超過總總重的45%），且應(yīng)應(yīng)級(jí)配良良好，不不含植物物殘?bào)w、、垃圾等等雜質(zhì)。。2)粉質(zhì)粘土土。土料中中有機(jī)質(zhì)質(zhì)含量不不得超過過5%，也不得得含有凍凍土或膨膨脹土。。當(dāng)含有有碎石時(shí)時(shí)，其粒粒徑不宜宜大于50mm。3)灰土。體積配配合比宜宜為2：8或3：7。土料宜宜用粉質(zhì)質(zhì)粘土，，不宜使使用塊狀狀粘土和和砂質(zhì)粉粉土，不不得含有有松軟雜雜質(zhì)，并并應(yīng)過篩篩，其顆顆粒不得得大于15mm。4)粉煤灰?？捎糜谟诘缆贰?、堆場(chǎng)和和小型建建筑、構(gòu)構(gòu)筑物等等的換填填墊層。。3/6/20235）礦渣。墊層使使用的礦礦渣是指指高爐重重礦渣，，可分為為分級(jí)礦礦渣、混混合礦渣渣及原狀狀礦渣。。礦渣墊墊層主要要用于堆堆場(chǎng)、道道路和地地坪，也也可用于于小型建建筑、構(gòu)構(gòu)筑物地地基。礦礦渣的穩(wěn)穩(wěn)定性是是其能否否適用于于做換填填墊層材材料的最最主要性性能，設(shè)設(shè)計(jì)、施施工前必必須對(duì)選選用的礦礦渣進(jìn)行行試驗(yàn)，，在確認(rèn)認(rèn)其性能能穩(wěn)定并并符合安安全規(guī)定定后方可可使用。。6）其他工業(yè)業(yè)廢渣。在有可可靠試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果或或成功工工程經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)時(shí)，對(duì)對(duì)質(zhì)地堅(jiān)堅(jiān)硬、性性能穩(wěn)定定、無腐腐蝕性和和反射性性危害的的工業(yè)廢廢渣等均均可用于于填筑換換填墊層層。7）土工合成成材料。由分層層鋪設(shè)的的土工合合成材料料與地基基土構(gòu)成成加筋墊墊層。所所用土工工合成材材料的品品種與性性能及填填料的土土類應(yīng)根根據(jù)工程程特性和和地基土土條件，，按照《土工合成成材料應(yīng)應(yīng)用技術(shù)術(shù)規(guī)當(dāng)工工程要求求墊層具具有排水水功能時(shí)時(shí)，墊層層材料應(yīng)應(yīng)具有良良好的透透水性。。3/6/2023（2）墊層的的檢驗(yàn)對(duì)粉質(zhì)粘土、、灰土、粉煤煤灰和砂石墊墊層可用環(huán)刀刀法、貫入儀儀、靜力觸探探、輕型動(dòng)力力觸探或標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢檢驗(yàn)；對(duì)砂石、礦渣渣可用重型動(dòng)動(dòng)力觸探試驗(yàn)驗(yàn)檢驗(yàn)。并均均應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)試驗(yàn)以設(shè)計(jì)計(jì)壓實(shí)系數(shù)所所對(duì)應(yīng)的貫入入度為合格標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。壓實(shí)系數(shù)也可采用環(huán)刀刀法、灌砂法法、灌水法或或其他方法檢檢驗(yàn)。墊層的施工質(zhì)質(zhì)量檢驗(yàn)必須分層進(jìn)行。應(yīng)在每每層的壓實(shí)系系數(shù)符合設(shè)計(jì)計(jì)要求后鋪填填上層土。采采用環(huán)刀法取取樣時(shí)，取樣樣點(diǎn)應(yīng)位于每每層厚度的2/3深度處處。檢驗(yàn)點(diǎn)數(shù)數(shù)量，對(duì)大基基坑每50～～100m2不應(yīng)少于1個(gè)個(gè)檢驗(yàn)點(diǎn)；對(duì)對(duì)基槽每10～20m不應(yīng)少于于一個(gè)點(diǎn)；每每個(gè)獨(dú)立柱基基不應(yīng)少于1個(gè)點(diǎn)。采用用貫入儀或動(dòng)動(dòng)力觸探檢驗(yàn)驗(yàn)時(shí)，每分層層檢驗(yàn)點(diǎn)的間間距應(yīng)小于4m。3/6/20235.3.4墊層的施工（1）施工機(jī)機(jī)械墊層施工應(yīng)根根據(jù)不同的換換填材料選擇擇施工機(jī)械。。粉質(zhì)粘土、、灰土宜采用用平碾、振動(dòng)動(dòng)碾或羊足碾碾，中小型工工程也可采用用蛙式夯、柴柴油夯。砂土土等宜用振動(dòng)動(dòng)碾。粉煤灰灰宜采用平碾碾、振動(dòng)碾、、平板振動(dòng)器器、蛙式夯。。礦渣宜采用用平板振動(dòng)器器或平碾或振振動(dòng)碾。（2）鋪填厚厚度墊層的施工方方法、分層鋪鋪填厚度、每每層壓實(shí)遍數(shù)數(shù)等宜通過試試驗(yàn)確定。除除接觸下臥軟軟土層的墊層層底部應(yīng)根據(jù)據(jù)施工機(jī)械設(shè)設(shè)備及下臥層層土質(zhì)條件確確定厚度外，，一般情況下下，墊層的分分層鋪填厚度度可取200～300mm。。為保證分層層壓實(shí)質(zhì)量，，應(yīng)控制機(jī)械械碾壓速度。。3/6/2023（3）控制含含水量粉質(zhì)粘土和灰灰土墊層土料料的施工含水水量宜控制在在最優(yōu)含水量量的范圍內(nèi)；；當(dāng)使用振動(dòng)動(dòng)碾壓時(shí)，可可適當(dāng)放寬下下限范圍值，，最優(yōu)含水量量可通過擊實(shí)實(shí)試驗(yàn)確定；；在缺乏試驗(yàn)驗(yàn)資料時(shí)，也也可近似取0.6倍液限限值，或按照照經(jīng)驗(yàn)采用塑塑限的范圍值值作為施工含含水量的控制制值。（4）其他注注意事項(xiàng)1）基坑開挖挖時(shí)應(yīng)避免坑坑底土層受擾擾動(dòng)2）換填墊層層施工應(yīng)注意意基坑排水3）墊層底部部宜設(shè)在同一一標(biāo)高上，如如深度不同，，基坑底土面面應(yīng)挖成成階梯或斜斜坡搭接，并并按先深后淺淺的順序進(jìn)行行墊層施工，，搭接處應(yīng)夯夯壓密實(shí)。4）鋪設(shè)土工工合成材料時(shí)時(shí)，下鋪地基基土層頂面應(yīng)應(yīng)平整，防止止土工合成材材料被刺穿、、頂破。3/6/20235.4排水固結(jié)法排水固結(jié)法是在建建（構(gòu)）筑物建造造前，利用地基排排水固結(jié)的特性，，對(duì)建（構(gòu)）筑物物地基進(jìn)行加荷預(yù)預(yù)壓，使土體提前前完成固結(jié)沉降，，增加地基強(qiáng)度的的一種軟土地基加加固措施。排水固結(jié)法適用于于處理淤泥質(zhì)土、、淤泥和沖填土等等飽和粘性土地基基。它們廣泛分布布于我國東南沿海海、內(nèi)陸山間盆地地和河湖沉積區(qū)，，具有含水量大、、壓縮性高、強(qiáng)度度低、透水性差等等特點(diǎn)。排水固結(jié)結(jié)法是處理該種軟軟粘土地基的有效效方法之一。適用用的建(構(gòu))筑物物加固地基包括飛飛機(jī)跑道、鐵路和和公路路堤、倉庫庫、罐體及輕形建建筑物等。3/6/20235.4.1排水固固結(jié)法法原理理與應(yīng)應(yīng)用（1）排水水固結(jié)結(jié)法原原理在荷載載作用用下，，土層層的固固結(jié)過過程就就是超超靜孔孔隙水水壓力力(簡(jiǎn)稱孔孔隙水水壓力力)消散和和有效效應(yīng)力力增加加的過過程。。排水水固結(jié)結(jié)法的的排水水系統(tǒng)統(tǒng)和加加壓系系統(tǒng)就就是改改變地地基應(yīng)應(yīng)力場(chǎng)場(chǎng)中的的總應(yīng)應(yīng)力σ和孔隙隙水壓壓力u來達(dá)到到增大大有效效應(yīng)力力、壓壓縮土土層的的目的的。根根據(jù)固固結(jié)理理論，，在達(dá)達(dá)到同同一固固結(jié)度度時(shí)，，固結(jié)結(jié)所需需的時(shí)時(shí)間與與排水水距離離的長(zhǎng)長(zhǎng)短平平方成成正比比。為為了加加速固固結(jié)，，最為為有效效的方方法是是在天天然土土層中中增加加排水水途徑徑，縮縮短排排水距距離，，在天天然地地基中中設(shè)置置垂向向排水水體。。實(shí)際上上，排排水固固結(jié)法法是由由排水系系統(tǒng)和和加壓壓系統(tǒng)統(tǒng)兩部分分共同同組合合而成成的。。排水水系統(tǒng)統(tǒng)是一一種手手段，，如沒沒有加加壓系系統(tǒng)，，孔隙隙中的的水沒沒有壓壓力差差就不不會(huì)自自然排排出，，地基基也就就得不不到加加固。。如果果只增增加固固結(jié)壓壓力，，不縮縮短土土層的的排水水距離離，則則不能能在預(yù)預(yù)壓期期間盡盡快地地完成成設(shè)計(jì)計(jì)所要要求的的沉降降量，，強(qiáng)度度不能能及時(shí)時(shí)提高高，加加載也也不能能順利利進(jìn)行行。所所以上上述兩兩個(gè)系系統(tǒng)，，在設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)總是是聯(lián)系系起來來考慮慮的。。（2）排水水固結(jié)結(jié)法的的應(yīng)用用在實(shí)際際應(yīng)用用中，，排水水固結(jié)結(jié)法的的排水水系統(tǒng)統(tǒng)包括括豎向排排水體體和水水平排排水體體，其作作用是是改善善地基基排水水邊界界條件件，增增強(qiáng)土土層的的排水水固結(jié)結(jié)效果果。根根據(jù)固固結(jié)理理論，，粘性性土固固結(jié)所所需的的時(shí)間間和排排水距距離的的平方方成正正比，，土層層越厚厚，固固結(jié)延延續(xù)的的時(shí)間間越長(zhǎng)長(zhǎng)。為為了加加快土土層的的固結(jié)結(jié)速度度，最最有效效的方方法是是增加加土層層的排排水途途徑，，縮短短排水水距離離。設(shè)設(shè)置砂砂井、、塑料料排水水板（（袋））等豎豎向排排水體體，以以及砂砂墊層層水平平排水水體就就是具具體的的排水水手段段。3/6/20235.4.2砂井堆載預(yù)壓法設(shè)設(shè)計(jì)(1）砂井或塑料排排水帶（板）尺寸寸、間距、排列方方式和深度的確定定豎向排水體分為為普通砂井、袋裝裝砂井和塑料排水水帶（板）。砂井井直徑和間距，主主要取決于粘性土土層的固結(jié)特性和和施工期限的要求求。研究表明，即即使砂井直徑很小小，如只有3cm的理想井，對(duì)加速速固結(jié)也是極其有有效的。所以原則則上以采用“細(xì)而而密”的方案較好好。塑料排水帶（（板）的當(dāng)量換算算直徑可按下式計(jì)計(jì)算：(5.5)圖5.2豎井排列形(a)等邊三角形；(b)正方形3/6/2023式中：dp——塑料排水水帶（板板）當(dāng)量量換算直直徑(mm)；b——塑料排水水帶（板板）寬度度(mm)；δ——塑料排水水帶（板板）厚度度(mm)。豎向排水水體（豎豎井）的的平面布布置可采采用等邊邊三角形形或正方方形排列列，圖5.2所示。當(dāng)當(dāng)豎井為為正方形形排列時(shí)時(shí)，豎井井的有效效排水范范圍為正正方形，，而等邊邊三角形形排列時(shí)時(shí)則為正正六邊形形，在該該有效范范圍內(nèi)的的水均通通過位于于其中的的豎井排排出。豎豎井的有有效排水水直徑de與豎井間間距的關(guān)關(guān)系為：：(5.7)(5.6)等邊三角角形排列列正方形形排排列3/6/2023排水豎井的的間距l(xiāng)可根據(jù)地基基土的固結(jié)結(jié)特性和預(yù)預(yù)定時(shí)間內(nèi)內(nèi)所要求達(dá)達(dá)到的固結(jié)結(jié)度確定。。設(shè)計(jì)時(shí)，，豎井的間間距l(xiāng)可按井徑比比n選用（n=de／dw，dw為豎井直徑徑，對(duì)塑料料排水帶可可取dw＝dp，）。塑料料排水帶（（板）或袋袋裝砂井的的間距可按按n＝15～22選用，普通通砂井的間間距可按n＝6～8選用。排水豎井的深度應(yīng)應(yīng)根據(jù)建筑物對(duì)地地基的穩(wěn)定性、變變形要求和工期確確定。對(duì)以地基抗抗滑穩(wěn)定性控制的的工程，豎井深度度至少應(yīng)超過最危危險(xiǎn)滑動(dòng)面2.0m。對(duì)以變形控制的的建筑，豎井深度度應(yīng)根據(jù)在限定的的預(yù)壓時(shí)間內(nèi)需完完成的變形量確定定。3/6/2023(2）排水砂墊層層材料和厚度的確確定在豎井頂面應(yīng)鋪設(shè)設(shè)排水砂墊層，以以連通砂井、塑料料排水帶等豎向排排水體，引出從土土層排入豎向排水水體的滲流水?！丁督ㄖ鼗幚砑技夹g(shù)規(guī)范》規(guī)定，，砂墊層厚度應(yīng)小小于500mm，，砂墊層砂料宜用用中粗砂，粘粒含含量不宜大于3％％，砂料中可混有有少量粒徑小于50mm的礫石。。砂墊層的干密度度應(yīng)大于1.5g/cm3，其滲透透系數(shù)宜宜大于1×10-2cm/s。(3）預(yù)預(yù)壓荷載載大小、、荷載分分級(jí)、加加載速率率和預(yù)壓壓時(shí)間的的確定在軟弱地地基上堆堆載預(yù)壓壓，必然然在地基基中產(chǎn)生生剪應(yīng)力力。當(dāng)這這種剪應(yīng)應(yīng)力大于于軟土地地基的抗抗剪強(qiáng)度度時(shí)，地地基將剪剪切破壞壞。為此此，堆載載預(yù)壓需需進(jìn)行分分級(jí)加荷荷，等到到前期荷荷載作用用下地基基強(qiáng)度增增加到足足以滿足足下一級(jí)級(jí)荷載時(shí)時(shí)，方可可施加下下一級(jí)荷荷載，直直至加到到設(shè)計(jì)荷荷載。3/6/2023(4)地基土的的固結(jié)度度計(jì)算固結(jié)度計(jì)計(jì)算是堆堆載預(yù)壓壓處理地地基中的的重要內(nèi)內(nèi)容，可可根據(jù)各各級(jí)荷載載下不同同時(shí)間的的固結(jié)度度，推算算地基強(qiáng)強(qiáng)度的增增長(zhǎng)值，，分析地地基的穩(wěn)穩(wěn)定性，，確定相相應(yīng)的加加荷計(jì)劃劃，估算算加荷期期間地基基的沉降降量，確確定預(yù)壓壓荷載的的期限等等。1)瞬間加荷荷條件下下砂井地地基固結(jié)結(jié)度的計(jì)計(jì)算如圖5.3所示為堆堆載預(yù)壓壓砂井地地基處理理，每個(gè)個(gè)砂井影影響范圍圍內(nèi)的柱柱體可用用等面積積的圓柱柱體來代代表。等等效圓柱柱體直徑徑為de，高度為為2H，砂井直直徑為dw，飽和軟軟粘土層層上、下下面均為為排水面面，在加加荷條件件下，土土層中的的孔隙水水沿徑向向和豎向向滲流，，土層固固結(jié)。圖5.3砂井地基基固結(jié)度度計(jì)算模模型3/6/2023瞬間加加荷砂砂井固固結(jié)理理論有有假設(shè)設(shè)條件件:①每個(gè)砂砂井的的有效效影響響范圍圍為圓圓柱體體，且且不計(jì)計(jì)砂井井施工工過程程中所所引起起的涂涂抹作作用；；②在在影響響范圍圍水平平面積積上的的荷載載是瞬瞬時(shí)施施加且且均布布的；；③土土體僅僅有豎豎向壓壓密變變形，，土的的壓縮縮系數(shù)數(shù)和滲滲透系系數(shù)是是常數(shù)數(shù)；④土體體完全全飽和和，加加荷開開始時(shí)時(shí)，荷荷載所所引起起的全全部應(yīng)應(yīng)力由由孔隙隙水承承擔(dān)，，固結(jié)結(jié)過程程就是是土中中孔隙隙水排排出的的過程程?，F(xiàn)設(shè)圓圓柱體體內(nèi)任任意點(diǎn)點(diǎn)(r，z)處的孔孔隙水水壓力力為u，水平平向滲滲透系系數(shù)為為kh，豎向向滲透透系數(shù)數(shù)為kv，則固固結(jié)微微分方方程為為(5.11)式中：：t——時(shí)時(shí)間Cv——豎豎向固固結(jié)系系數(shù)；；Ch——徑徑向固固結(jié)系系數(shù)(或稱稱水平平向固固結(jié)系系數(shù))。3/6/2023式(5.11)可用分分離變變量法法求解解，將將式(5.11)可分解解為豎豎向固固結(jié)和和徑向向固結(jié)結(jié)兩個(gè)個(gè)微分分方程程，如如下兩兩式，，即(5.12)(5.13)將上兩兩式分分別求求解，，得到到豎向向排水水平均均固結(jié)結(jié)度和和徑向向排水水平均均固結(jié)結(jié)度，，然后后再求求出在在豎向向排水水和徑徑向排排水聯(lián)聯(lián)合作作用下下的整整個(gè)砂砂井影影響范范圍內(nèi)內(nèi)土柱柱體的的平均均總固固結(jié)度度。(推導(dǎo)導(dǎo)過程程見教教材)3/6/20232）多級(jí)逐漸漸加荷條件件下砂井地地基固結(jié)度度的計(jì)算(圖5.6)在多級(jí)等速速加荷條件件下，改進(jìn)進(jìn)的太沙基基法可歸納納為以下計(jì)計(jì)算公式，，即（5.24）式中：——多級(jí)等速加加荷，t時(shí)刻修正后后的平均固固結(jié)度；Urz——瞬間加荷條條件的平均均固結(jié)度；；tn-1、tn——分別為每級(jí)級(jí)等速加荷荷的起點(diǎn)和和終點(diǎn)時(shí)間間(從時(shí)間0點(diǎn)起算)，當(dāng)計(jì)算某某一級(jí)荷載載加荷期間間t時(shí)刻的固結(jié)結(jié)度時(shí)，則則tn改為t；△pn——第n級(jí)荷載增量量，如計(jì)算算加荷過程程中某一時(shí)時(shí)刻t的固結(jié)度時(shí)時(shí)，則用該該時(shí)刻相對(duì)對(duì)應(yīng)的荷載載增量。圖5.6多級(jí)等速加加荷過程3/6/20231955年，日本高高木俊介針針對(duì)任意變變速加荷情情況，提出出了固結(jié)度度計(jì)算方法法。當(dāng)0<t<T時(shí)，對(duì)于p而言的固結(jié)結(jié)度為：（5.25）當(dāng)t>T時(shí)，對(duì)于而而言言的固結(jié)度度為：（5.26）式中，U(t-τ)——瞬間間加荷固結(jié)結(jié)度理論解解;q——任意意時(shí)刻t時(shí)時(shí)的加荷速速率;T——加荷荷終點(diǎn)時(shí)間間。3/6/20233）地基土的強(qiáng)強(qiáng)度增長(zhǎng)計(jì)算算《建筑地基處理理技術(shù)規(guī)范》給出了相似的的計(jì)算方法，，規(guī)定計(jì)算預(yù)預(yù)壓荷載下飽飽和粘性土地地基中某點(diǎn)的的抗剪強(qiáng)度時(shí)時(shí)，應(yīng)考慮土土體原來的固固結(jié)狀態(tài)。對(duì)對(duì)正常固結(jié)飽飽和粘性土地地基，某點(diǎn)某某一時(shí)間的抗抗剪強(qiáng)度可按按下式計(jì)算：：(5.34)3/6/20234）地基土的沉沉降計(jì)算預(yù)壓荷載下地地基最終沉降降量s∞由三部分組成成，即瞬時(shí)沉沉降sd、固結(jié)沉降sc、和次固結(jié)沉沉降s0。表達(dá)式為：：(5.35)固結(jié)沉降sc可采用分層總總和法計(jì)算，，即:(5.36)瞬時(shí)沉降sd的計(jì)算采用彈彈性理論公式式。sd可按下式計(jì)算算，即：(5.37)3/6/2023次固結(jié)沉降s0根據(jù)下式計(jì)算：(5.38)如果在建筑物使用用年限內(nèi)，次固結(jié)結(jié)沉降經(jīng)判斷可以以忽略的話，則最最終總沉降s∞可按下式計(jì)算，即即在實(shí)際工程中，常常采用經(jīng)驗(yàn)算法，，它考慮了地基剪剪切變形及其他因因素的綜合影響，，以固結(jié)沉降量sc為基準(zhǔn)，用經(jīng)驗(yàn)系系數(shù)ξ予以修正，得到預(yù)預(yù)壓地基的最終沉沉降量?！督ㄖ鼗幚砑夹g(shù)術(shù)規(guī)范》規(guī)定，預(yù)壓荷載下下地基的最終豎向向變形量可按下式式計(jì)算，即(5.39)3/6/20235.4.3排水固結(jié)法的施工工與質(zhì)量檢測(cè)（1）排水固結(jié)法的施施工1）堆載預(yù)壓施工方方法從施工角度分析，，要保證排水固結(jié)結(jié)法的加固效果，，主要做好以下三三個(gè)環(huán)節(jié)：鋪設(shè)水平排水墊層層；設(shè)置豎向排水水體和施加固結(jié)壓壓力。豎向排水體在工程程中的應(yīng)用有：普普通砂井；袋裝砂砂井；塑料排水帶帶。①砂井施工要求：：保持砂井連續(xù)和和密實(shí)，并且不出出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象；盡盡量減小對(duì)周圍土土的擾動(dòng)；砂井的的長(zhǎng)度、直徑和間間距應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要要求。②袋裝砂井施工，，袋裝砂井是普通通砂井的改良和發(fā)發(fā)展。比較適應(yīng)在在軟弱地基上施工工；施工速度加快快、工程造價(jià)降低低，是一種比較理理想的豎向排水體體。3/6/2023③塑料排水帶的的施工，塑料帶帶排水法是將帶帶狀塑料排水帶帶用插帶機(jī)將其其插入軟土中，，然后在地基面面上加載預(yù)壓，，土中水沿塑料料帶的通道溢出出，從而使地基基土得到加固的的方法。2)真空預(yù)壓施工方方法真空預(yù)壓是一種種有效的加速軟軟土地基排水固固結(jié)的方法，該該法不需要堆載載，省略了加載載和卸載的工序序，真空法所產(chǎn)產(chǎn)生的負(fù)壓使地地基土的孔隙水水迅速排出，縮縮短了預(yù)壓固結(jié)結(jié)時(shí)間。同時(shí)，，真空預(yù)壓法所所用的設(shè)備和施施工工藝均比較較簡(jiǎn)單，無需大大量的大型設(shè)備備，便于大面積積施工。真空預(yù)壓的施工工工藝圖圖5.73/6/2023真空預(yù)壓的主要要設(shè)備及要求如如下：①真空泵：普通通真空泵和射流流真空泵。真空空預(yù)壓的抽氣設(shè)設(shè)備宜采用射流流真空泵。②水平向分布濾濾管：它的主要要作用是，在抽抽真空過程中使使真空度在整個(gè)個(gè)加固區(qū)內(nèi)分布布均勻。水平向向分布濾水管可可采用條狀、梳梳齒狀及羽毛狀狀等形式，濾水水管布置宜形成成回路。③密封膜：常采采用聚氯乙烯薄薄膜、聚乙烯專專用薄膜等。密密封膜的施工是是真空預(yù)壓加固固法成敗的關(guān)鍵鍵問題之一，加加工好的密封膜膜面積要大于加加固場(chǎng)地面積，，一般要求每邊邊應(yīng)大于加固區(qū)區(qū)相應(yīng)邊2～4m。為了保證整個(gè)個(gè)預(yù)壓過程中的的密封性，塑料料膜一般宜鋪設(shè)設(shè)2—3層，并保證膜周周邊的密封性。。如果采用真空一一堆載聯(lián)合預(yù)壓壓時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行行抽真空，當(dāng)達(dá)達(dá)到設(shè)計(jì)要求并并穩(wěn)定后，再進(jìn)進(jìn)行堆載，并繼繼續(xù)抽氣，在膜膜上鋪設(shè)土工編編織布等保護(hù)材材料。3/6/2023（2）質(zhì)量量檢測(cè)測(cè)1)施工過過程質(zhì)質(zhì)量檢檢查和和檢測(cè)測(cè)應(yīng)包包括以以下內(nèi)內(nèi)容：：①塑料料排水水帶必必須在在現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)隨機(jī)機(jī)抽樣樣送往往實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室進(jìn)進(jìn)行性性能指指標(biāo)的的測(cè)試試，其其性能能指標(biāo)標(biāo)包括括縱向通通水量量、復(fù)復(fù)合體體抗拉拉強(qiáng)度度、濾濾膜抗抗拉強(qiáng)強(qiáng)度、、濾膜膜滲透透系數(shù)數(shù)和等等效孔孔徑等。②對(duì)不不同來來源的的砂井井和砂砂墊層層砂料料，必必須取取樣進(jìn)行顆顆粒分分析和和滲透透性試試驗(yàn)。。③對(duì)于于以抗抗滑穩(wěn)穩(wěn)定控控制的的重要要工程程，應(yīng)應(yīng)在預(yù)預(yù)壓區(qū)區(qū)內(nèi)選選擇代代表性性地點(diǎn)點(diǎn)預(yù)留留孔位位，在在加載載不同同階段段進(jìn)行行原位位十字字板剪剪切試試驗(yàn)和和取土土進(jìn)行行室內(nèi)內(nèi)土工工試驗(yàn)驗(yàn)。④對(duì)預(yù)預(yù)壓工工程，，應(yīng)進(jìn)進(jìn)行地地基豎向變變形、、側(cè)向向位移移和孔孔隙水水壓力力等項(xiàng)項(xiàng)目的的監(jiān)測(cè)測(cè)。⑤真空空預(yù)壓壓工程程除應(yīng)應(yīng)進(jìn)行行地基基變形形、孔孔隙水水壓力力的監(jiān)監(jiān)測(cè)外外，尚尚應(yīng)進(jìn)進(jìn)行膜下真真空度度和地地下水水位的的量測(cè)。。3/6/20232)預(yù)壓法法竣工工驗(yàn)收收檢驗(yàn)驗(yàn)應(yīng)符符合下下列規(guī)規(guī)定：：①排水水豎井井處理理深度度范圍圍內(nèi)和和豎井井底面面以下下受壓壓土層層，經(jīng)經(jīng)預(yù)壓壓所完完成的的豎向向變形形和平平均固固結(jié)度度應(yīng)滿滿足設(shè)設(shè)計(jì)要要求。。②應(yīng)對(duì)對(duì)預(yù)壓壓的地地基土土進(jìn)行行原位位十字字板剪剪切試試驗(yàn)和和室內(nèi)內(nèi)土工工試驗(yàn)驗(yàn)。必必要時(shí)時(shí)，尚尚應(yīng)進(jìn)進(jìn)行現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)載載荷試試驗(yàn)，，試驗(yàn)驗(yàn)數(shù)量量不應(yīng)應(yīng)少于于3點(diǎn)。3/6/20235.5復(fù)合地基5.5.1復(fù)合地基的概概念與分類(1)復(fù)合地基的概概念復(fù)合地基是指指天然地基在在地基處理過過程中部分土土體得到增強(qiáng)強(qiáng)，或被置換換，或在天然然地基中設(shè)置置加筋材料，，加固區(qū)是由由基體(天然地基土體體)和增強(qiáng)體兩部部分組成的人人工地基。復(fù)合地基中樁樁體與基礎(chǔ)往往往不是直接接相連的，它它們之間通過過墊層（碎石石或砂石墊層層）來過渡；；而樁基中樁樁體與基礎(chǔ)直直接相連，兩兩者形成一個(gè)個(gè)整體。由于復(fù)合地基基的理論的最最基本假定為為樁與樁周土土的協(xié)調(diào)變形形。為此，從從理論而言，，復(fù)合地基中中也不存在類類似樁基中的的群樁效應(yīng)。。3/6/2023(2)復(fù)合地基的分分類根據(jù)地基中增增強(qiáng)體的方向向可分為水平平向增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基和豎豎向增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基。（a)水平向增強(qiáng)體體復(fù)合地基（（b)豎向增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基圖5-8復(fù)合地基示意意圖3/6/2023樁體如按成樁所所采用的材料可可分為：①散體土類樁——如碎石樁、砂樁樁等；②水泥土類樁——如水泥土攪拌樁樁、旋噴樁等；；③混凝土類樁——樹根樁、CFG樁等。樁體如按成樁后后的樁體的強(qiáng)度度（或剛度）可可分為:①柔性樁——散體土類樁屬于于此類樁；②半剛性樁——水泥土類樁；③剛性樁——混凝土類樁。復(fù)合地基中的樁樁體為同一種材材料的稱為單一一樁型復(fù)合地基基。這類復(fù)合地地基可以是樁徑徑相同，而樁距距和樁長(zhǎng)不同。。由兩種或兩種以以上類型的樁組組成的復(fù)合地基基，稱為多樁型型復(fù)合地基。3/6/20235.5.2復(fù)合地基的作用用機(jī)理復(fù)合地基的作用用機(jī)理一般是以以下一種或多種種作用：(1)樁體作用由于復(fù)合地基中中樁體的剛度較較周圍土體為大大，在剛性基礎(chǔ)礎(chǔ)下等量變形時(shí)時(shí)，地基中應(yīng)力力將按材料模量量進(jìn)行分布。(2)墊層作用樁與樁間土復(fù)合合形成的復(fù)合地地基或稱復(fù)合層層，由于其性能能優(yōu)于原天然地地基，它可起到到類似墊層的換換土、均勻地基基應(yīng)力和增大應(yīng)應(yīng)力擴(kuò)散角等作作用。(3)加速固結(jié)作用除碎石樁、砂樁樁具有良好的透透水特性，可加加速地基的固結(jié)結(jié)外，水泥土類類和混凝土類樁樁在某種程度上上也可加速地基基固結(jié)。(4)擠密作用如砂樁、土樁、、石灰樁、砂石石樁等在施工過過程中由于振動(dòng)動(dòng)、擠壓、排土土等原因，可使使樁間土起到一一定的密實(shí)作用用。(5)加筋作用各種樁土復(fù)合地地基除了可提高高地基的承載力力外，還可用來來提高土體的抗抗剪強(qiáng)度，增加加土坡的抗滑能能力。3/6/20235.5.3復(fù)合地基參數(shù)數(shù)設(shè)計(jì)（1）面積置換率率m在復(fù)合地基中中，取一根樁樁及其所影響響的樁周土所所組成的單元元體作為研究究對(duì)象，樁體體的橫截面積積與該樁體所所承擔(dān)的復(fù)合合地基面積之之比稱為復(fù)合合地基面積置置換率m。樁體在平面面上的布置常常用的有：等等邊三角形、、正方形和矩矩形布置。其其面積置換率率m為：(5.40)式中：d——樁體平均直徑徑（m）；de——根樁分擔(dān)的處處理地基面積積的等效圓半半(m)徑，對(duì)三種布布樁方式分別別為等邊三角形布布樁矩形布樁正方形布樁(5.41)(5.42)(5.43)3/6/2023（2）樁土應(yīng)力比比n樁土應(yīng)力比n是指復(fù)合地基基中樁體的豎豎向平均應(yīng)力力與樁間土的的豎向平均應(yīng)應(yīng)力之比，它它是復(fù)合地基基的一個(gè)重要要的設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)，關(guān)系到復(fù)復(fù)合地基承載載力和變形的的計(jì)算。（3）復(fù)合土層壓壓縮模量在復(fù)合地基計(jì)計(jì)算中，為了了簡(jiǎn)化，將加加固區(qū)視作一一均質(zhì)的復(fù)合合土體，那么么與原非均質(zhì)質(zhì)復(fù)合土層等等價(jià)的均質(zhì)復(fù)復(fù)合土層的壓壓縮模量稱為為復(fù)合土層壓壓縮模量。（4）復(fù)合地基承承載力復(fù)合求和法的的計(jì)算公式根根據(jù)樁的類型型不同而有所所不同。1)豎向增強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地基承載載力計(jì)算復(fù)合地基的極極限承載力可可用下式式表示：(5.44)3/6/2023對(duì)剛性樁樁復(fù)合地地基和柔柔性樁復(fù)復(fù)合地基基，樁體體極限承承載力可可采用類類似摩擦擦樁極限限承載力力計(jì)算式式計(jì)算，，其表達(dá)達(dá)式為按式(5.45)計(jì)算樁體體極限承承載力外外，尚需需計(jì)算樁樁身材料料強(qiáng)度允允許的單單樁極限限承載力力，即散體材料料樁在荷荷載作用用下，樁樁體發(fā)生生鼓脹，，樁周土土進(jìn)入塑塑性狀態(tài)態(tài)，可通通過計(jì)算算樁間土土側(cè)向極極限應(yīng)力力計(jì)算單單樁極限限承載力力。其一一般表達(dá)達(dá)式可用用下式表表示：（5.45）（5.46）（5.47）3/6/20232)水平向向增強(qiáng)強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地地基承承載力力計(jì)算算水平向向增強(qiáng)強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地地基主主要包包括在在地基基中鋪鋪設(shè)各各種加加筋材材料，，如土土工織織物、、土工工格柵柵等形形成的的復(fù)合合地基基。Florkiewicz認(rèn)為基基礎(chǔ)的的極限限荷載載是無無加筋筋體的的雙層層土體體系的的常規(guī)規(guī)承載載力和和由加加筋引引起的的承載載力提提高值值之和，，即(5.48)圖5-9水平向向增強(qiáng)強(qiáng)體復(fù)復(fù)合地地基上上的條條形基基礎(chǔ)3/6/2023復(fù)合地地基中中各點(diǎn)點(diǎn)的視視粘聚聚力值值取決決于所所考慮慮的方方向，，其表表達(dá)式式（Schlosser和Long，1974）為采用極極限分分析法法分析析，地地基土土體滑滑動(dòng)模模式取取Prandtl滑移面面模式式，當(dāng)當(dāng)加筋筋復(fù)合合土層層中加加筋體體沿滑滑移面面AC滑動(dòng)時(shí)時(shí)，地地基破破壞。。此時(shí)時(shí)，剛剛性基基礎(chǔ)豎豎直向向下速速度為為，，加加筋體體沿AC面滑動(dòng)動(dòng)引起起的能能量消消散率率增量量為忽略了了ABCD區(qū)和BGFD區(qū)中由由于加加筋體體存在在（Cr≠0）能量量消散散率增增量的的增加加。根根據(jù)上上限定定理，，可得得到承承載力力提高高值表表示式式如下下：(5.49)(5.50)(5.51)3/6/20235）褥墊墊層的的設(shè)置置為保證證樁土土共同同承擔(dān)擔(dān)荷載載，減減少基基礎(chǔ)底底面的的應(yīng)力力集中中，基基礎(chǔ)底底面與與樁體體頂部部之間間應(yīng)設(shè)設(shè)置褥褥墊層層。褥褥墊層層厚度度一般般在100～300mm，可采采用中中砂、、粗砂砂、礫礫砂、、碎石石、卵卵石等等散體體材料料。碎碎石、、卵石石宜摻摻入20%～30%的砂。。另外外，也也可通通過改改變?nèi)烊靿|層層的厚厚度，，調(diào)整整樁土土荷載載的分分擔(dān)，，通常常褥墊墊層越越薄，，樁承承擔(dān)的的荷載載占總總荷載載的百百分比比越高高，反反之亦亦然。。3/6/20235.5.4復(fù)合地基沉降計(jì)計(jì)算在各類復(fù)合地基基沉降實(shí)用計(jì)算算方法中，通常常把沉降量分為為二部分，如圖圖5-10所示。加固區(qū)土土體壓縮量為，，加固區(qū)下臥層層土體壓縮量為為，則復(fù)合地基基總沉降表達(dá)式式為(5.52)圖5-10復(fù)合地基沉降計(jì)計(jì)算模式3/6/2023的計(jì)算方法一般般有以下三種:(1)復(fù)合模量法采采用分層總總和法計(jì)算，，表達(dá)式為為Ecs值可通過面積加加權(quán)法計(jì)算或彈彈性理論表達(dá)式式計(jì)算，也可通通過室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)測(cè)定。面積加加權(quán)表達(dá)式為(2)應(yīng)力修正法在該法中，根據(jù)據(jù)樁間土承擔(dān)的的荷載Ps，按照樁間土的的壓縮模量Es，忽略增強(qiáng)體的的存在，采用分分層總和法計(jì)算算加固區(qū)土層的的壓縮量S1(5.55)(5.53)(5.54)3/6/2023(3)樁身壓縮量法在荷載作用下，，樁身壓縮量為為復(fù)合地基加固區(qū)區(qū)下臥層土層壓壓縮量通常采用用分層總和法計(jì)計(jì)算。在分層總總和法計(jì)算中，，作用在下臥層層土體上的荷載載或土體中附加加壓力是難以精精確計(jì)算的。目目前在工程應(yīng)用用上，常采用下下述方法計(jì)算：：1)應(yīng)力擴(kuò)散法2)等效實(shí)體法(5.56)圖5-11下臥層附加應(yīng)力力計(jì)算（a）應(yīng)力擴(kuò)散法;（b）等效實(shí)體法3/6/20235.6強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法又名動(dòng)動(dòng)力固結(jié)法或或動(dòng)力壓實(shí)法法(dynamicconsolidation)，1969年首先由法國國工程師梅納納提出。由于于強(qiáng)夯法具有有加固效果顯顯著、適應(yīng)土土類廣、設(shè)備備簡(jiǎn)單、施工工方便、節(jié)省省勞力、施工工期短、節(jié)省省材料、施工工文明和施工工費(fèi)用低等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，我國自自20世紀(jì)70年代引進(jìn)此法法后迅速在全全國推廣應(yīng)用用。從加固機(jī)理和和作用來看，，強(qiáng)夯法可分分為動(dòng)力夯實(shí)、動(dòng)動(dòng)力固結(jié)和動(dòng)動(dòng)力置換三種情況,其共同的特點(diǎn)點(diǎn)是：破壞土土的天然結(jié)構(gòu)構(gòu)，達(dá)到新的的穩(wěn)定狀態(tài)。。5.6.1強(qiáng)夯法加固機(jī)機(jī)理及適用范范圍3/6/2023（1）有效加加固深深度強(qiáng)夯法法創(chuàng)始始人梅梅納曾曾提出出下式式估算算影響響深度度H：工程實(shí)實(shí)踐表表明，，上述述梅納納公式式估算算的有有效加加固深深度往往往偏偏大。。因此，，《地基處處理規(guī)規(guī)范》放棄修修正后后的梅梅納公公式，，規(guī)定定強(qiáng)夯夯法的的有效效加固固深度度應(yīng)根根據(jù)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)試試夯或或當(dāng)?shù)氐亟?jīng)驗(yàn)驗(yàn)確定定，在在缺少少試驗(yàn)驗(yàn)資料料或經(jīng)經(jīng)驗(yàn)時(shí)時(shí)，可可按表表5.7(見課本本)預(yù)估。。（5.61）5.6.2強(qiáng)夯法法參數(shù)數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)3/6/2023（2）夯擊次次數(shù)夯擊次次數(shù)是是強(qiáng)夯夯設(shè)計(jì)計(jì)中的的一個(gè)個(gè)重要要參數(shù)數(shù)。對(duì)對(duì)于不不同地地基土土來說說夯擊擊次數(shù)數(shù)應(yīng)不不同。。（3）夯擊遍數(shù)夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地地基土的性質(zhì)確定定。一般來說，由由粗顆粒土組成的的滲透性強(qiáng)的地基基，夯擊遍數(shù)可少少些。反之，由細(xì)細(xì)顆粒土組成的滲滲透性弱的地基，，夯擊遍數(shù)要求多多些。（4）時(shí)間間隔兩遍夯擊之間的時(shí)時(shí)間間隔，應(yīng)根據(jù)據(jù)土中超靜孔隙水水壓力的消散速率率確定。但后者與與土的類別、夯點(diǎn)點(diǎn)間距等因素有關(guān)關(guān)。（5）夯擊點(diǎn)布置夯擊點(diǎn)位置可根據(jù)據(jù)基礎(chǔ)平面形狀布布置。夯擊點(diǎn)間距距，一般根據(jù)地基基土的性質(zhì)和要求求處理的深度而定定。（6）處理范圍強(qiáng)夯處理范圍應(yīng)大大于建筑物基礎(chǔ)范范圍。具體放大范范圍可根據(jù)建筑結(jié)結(jié)構(gòu)類型和重要性性等因素考慮確定定。（7）試夯與檢測(cè)根據(jù)初步確定的強(qiáng)強(qiáng)夯參數(shù)，提出強(qiáng)強(qiáng)夯試驗(yàn)方案，進(jìn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試夯。3/6/20235.6.3強(qiáng)夯法施工（1）強(qiáng)夯錘強(qiáng)夯錘的質(zhì)量可取10～40t，其底面形狀宜采采用圓形或多邊形形，錘底面積宜按按土的性質(zhì)確定，，錘底靜接地壓力力值可取25～40kPa，對(duì)于細(xì)顆粒土錘錘底靜接地壓力宜宜取較小值。（2）起重機(jī)械施工機(jī)械宜采用帶帶有自動(dòng)脫鉤裝置置的履帶式起重機(jī)機(jī)或其他專用設(shè)備備。采用履帶式起起重機(jī)時(shí)，可在臂臂桿端部設(shè)置輔助助門架，或采用其其他安全措施，防防止落錘時(shí)機(jī)架傾傾覆。（3）施工前的準(zhǔn)備工工作施工前應(yīng)查明場(chǎng)地地范圍內(nèi)的地下構(gòu)構(gòu)筑物和各種地下下管線的位置和標(biāo)標(biāo)高等，并采取必必要措施，以免因因施工而造成損壞壞。3/6/2023（4）施工步驟平整場(chǎng)地——測(cè)量高程——起重機(jī)就位——測(cè)量夯前錘頂高程程——夯擊——重復(fù)上述步驟——整平5.6.4強(qiáng)夯法的質(zhì)量檢驗(yàn)驗(yàn)首先檢查施工過程程中的各項(xiàng)測(cè)試數(shù)數(shù)據(jù)和施工記錄，，不符合設(shè)計(jì)要求求時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)夯或采取其他有效措措施。強(qiáng)夯處理后的地基基竣工驗(yàn)收承載力力檢驗(yàn)，應(yīng)在施工工結(jié)束后間隔一定定時(shí)間方能進(jìn)行。檢驗(yàn)方法應(yīng)采用原位測(cè)試和室內(nèi)土工試驗(yàn)。檢驗(yàn)的數(shù)量應(yīng)根根據(jù)場(chǎng)地復(fù)雜程度度和建筑物的重要要性確定。3/6/20235.7其他地基基處理方方法5.7.1深層攪拌拌法（1）概述深層攪拌拌法加固固軟土地地基是利利用水泥泥、石灰灰等材料料作為固化劑的主劑，，通過特特制的深深層攪拌拌機(jī)械，，在地基基深處就就地將軟軟土和漿漿液或粉粉狀的固固化劑進(jìn)進(jìn)行強(qiáng)制制攪拌，，經(jīng)拌和和的混合合物發(fā)生生一系列列物理化化學(xué)反應(yīng)應(yīng)，使軟軟土硬結(jié)結(jié)成具有有整體性、水穩(wěn)定性性和一定強(qiáng)強(qiáng)度的加加固體。。3/6/2023水泥土攪拌法法使用的固化劑和外摻劑必須通過試驗(yàn)驗(yàn)確定其合理理的配比與加加固土的強(qiáng)度度值。固化劑劑的摻入量一一般為加固土土中的12%～20%。當(dāng)采用水泥泥作為固化劑劑，宜選用32.5號(hào)以上的普通通硅酸鹽水泥泥水泥土攪拌法法適用于處理理正常固結(jié)的的淤泥與淤泥泥質(zhì)土、粉土土、飽和黃土土、素填土、、粘性土以及及無流動(dòng)地下下水的飽和松松散砂土等地地基。進(jìn)行深層攪拌拌法加固軟土土地基的設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)，除了一一般常規(guī)的要要求外，對(duì)下下述各點(diǎn)也應(yīng)應(yīng)予以特別的的重視：1)土質(zhì)分析：有機(jī)質(zhì)含量量，可溶鹽含含量，總燒失失量。2)水質(zhì)分析：地下水的酸酸堿度（pH）值，硫酸鹽鹽含量。3/6/2023（2）加固型式的的選擇相據(jù)目前的深深層攪拌法施施工工藝，攪攪拌樁可布置置成柱狀、壁狀和塊狀三種型式。1）柱（樁）狀狀：每間隔一一定的距離打打設(shè)一根攪拌拌樁。適合于于獨(dú)立柱基礎(chǔ)礎(chǔ)和條形基礎(chǔ)礎(chǔ)下的地基加加固。2）壁狀：將相相鄰攪拌樁部部分重疊搭接接即成為壁狀狀加固型式。。適合于深基基坑的軟土邊邊坡加固以及及多層磚混結(jié)結(jié)構(gòu)房屋條形形基礎(chǔ)下的地地基加固。3）塊狀：對(duì)上上部結(jié)構(gòu)單位位面積荷載大大，對(duì)不均勻勻下沉控制嚴(yán)嚴(yán)格的構(gòu)筑物物地基進(jìn)行加加固時(shí)可采用用這種布樁型型式。另外在在軟土地區(qū)開開挖深基坑時(shí)時(shí)，為防止坑坑底隆起和封封底時(shí)也可采采用塊狀加固固型式。3/6/2023（3）加固范圍的的確定攪拌樁按其強(qiáng)強(qiáng)度和剛度是是介于剛性樁（鋼筋混凝土土預(yù)制樁、就就地灌注樁））和柔性樁（砂性、碎石石樁）之間的的一種樁型，，但其承載性性能又與剛性性樁相近。因因此樁的布置置與加固范圍圍：水泥土攪攪拌樁平面布布置可根據(jù)上上部建筑對(duì)變變形的要求，，采用柱狀、、壁狀、隔柵柵狀、塊狀等等處理形式。?？芍辉诨A(chǔ)礎(chǔ)范圍內(nèi)布樁樁。（4）承載力計(jì)算算攪拌樁復(fù)合地地基承載力特特征值(kPa)應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)復(fù)復(fù)合地基載荷荷試驗(yàn)確定，，也可按下式式估算：(5.62)式中β——樁間土承承載力折減系系數(shù)3/6/2023水泥土樁單單樁豎向承承載力特征征值應(yīng)通過過現(xiàn)場(chǎng)載荷荷試驗(yàn)確定定。初步設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)按下下面兩式估估算：(5.63)(5.64)式中η——樁身強(qiáng)強(qiáng)度折減系系數(shù)，干法法可取0.20～0.30；濕法可取取0.25～0.33；α——樁端天天然地基土土的承載力力折減系數(shù)數(shù)，取0.4～0.6，承載力高高時(shí)取低值值。3/6/2023（5）變形計(jì)算算水泥土攪拌拌樁復(fù)合地地基的變形形包括復(fù)合土層的的壓縮變形形與樁端下未加固土土層的壓縮變形形；1）攪拌樁復(fù)合土土層的壓縮變形形可按下式計(jì)算：：(5.65)(5.66)式中：pz——攪拌樁復(fù)合合土層頂面的平平均附加壓力值值(kPa)；pz1——攪拌樁復(fù)合合土層底面的平平均附加壓力值值(kPa)；Esp——攪拌樁復(fù)合土層層的復(fù)合模量；Ep——攪拌樁的壓壓縮模量，可取取(100～200)。對(duì)樁較短或樁身強(qiáng)度較低低者取低值，反反之可取高值。。2)樁端以下未加固固土層的壓縮變變形s2的計(jì)算可按現(xiàn)行行國家標(biāo)準(zhǔn)《建建筑地基基礎(chǔ)設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行行計(jì)算。（6）深層攪拌法施施工1)將深層攪拌機(jī)就就位對(duì)中，啟動(dòng)動(dòng)電機(jī)；2)待攪拌頭轉(zhuǎn)動(dòng)速速度正常后，攪攪拌切土下沉，，直至設(shè)計(jì)加固固深度；3)制備水泥漿，將將攪拌機(jī)向上提提升，進(jìn)行噴漿漿攪拌提升；4)重復(fù)攪拌下沉，，提升攪和，使使水泥土攪拌均均勻；5)攪拌機(jī)提出地面面后，成樁完畢畢，關(guān)閉電源，，移至新的樁位位。3/6/2023（7）質(zhì)量檢驗(yàn)水泥土攪拌樁的的質(zhì)量控制應(yīng)貫貫穿在施工的全全過程，施工過過程中必須隨時(shí)時(shí)檢查施工記錄錄和計(jì)量記錄，，并對(duì)照規(guī)定的的施工工藝對(duì)每每根樁進(jìn)行質(zhì)量量評(píng)定。質(zhì)量檢驗(yàn)的方法法是：成樁7d后，淺部開挖樁樁頭；檢測(cè)均勻勻性，量測(cè)直徑徑，檢驗(yàn)量為總總樁數(shù)的5%；成樁3d內(nèi)可用輕型動(dòng)力力觸探檢查樁身身的均勻性，豎豎向承載的竣工工驗(yàn)收應(yīng)采用載載荷試驗(yàn)。檢驗(yàn)驗(yàn)數(shù)量為施工總總樁數(shù)的1%，且不少于3根。5.7.2化學(xué)加固法化學(xué)加固法是指利用水泥漿漿液、粘土漿液液或其他化學(xué)漿漿液，通過灌注注加入、高壓噴噴射或機(jī)械攪拌拌，使?jié){液與土土顆粒膠結(jié)起來來，以改善地基基土的物理和力力學(xué)性質(zhì)的地基基處理方法。3/6/2023化學(xué)加固法高壓噴射注漿法法灌漿法(1)灌漿法灌漿法的實(shí)質(zhì)是是把某些能固化化的漿液注入各各種介質(zhì)的裂縫縫或孔隙，經(jīng)一一定時(shí)間，漿液液與原來松散的的土?；蛄严稁r巖石膠結(jié)在一起起，形成結(jié)構(gòu)致致密，強(qiáng)度大，，防水防滲性能能和化學(xué)穩(wěn)定性性好的“結(jié)石體體”。灌漿的主要目的的:防滲；堵漏；加固；糾正建筑物偏斜斜；維護(hù)邊坡穩(wěn)定等等。灌漿材料常分為為粒狀漿材和化學(xué)漿材兩個(gè)系統(tǒng)，其后后再按材料的主主要特點(diǎn)細(xì)分為為不穩(wěn)定粒狀漿材材、穩(wěn)定粒狀漿材、無機(jī)化學(xué)漿材和有機(jī)化學(xué)漿材等四類，如圖5-12所示。3/6/2023粒狀漿材——化學(xué)漿材——圖5-12漿液材材料的的選擇擇應(yīng)滿滿足以以下要要求：：①漿液液應(yīng)是是真溶溶液而而不是是懸濁濁液；；②漿液液的凝凝膠時(shí)時(shí)間可可隨意意調(diào)節(jié)節(jié)；③漿液液的穩(wěn)穩(wěn)定性性好；；④漿液液無毒毒無臭臭；⑤漿液液容易易清洗洗，無無腐蝕蝕性；；⑥漿液液固化化時(shí)無無收縮縮現(xiàn)象象；⑦材料料來源源豐富富、價(jià)價(jià)格低低廉。。3/6/2023（2）高壓壓噴射射注漿漿法高壓噴噴射注注漿法法是利用用鉆機(jī)機(jī)把帶帶有噴噴嘴的的注漿漿管鉆鉆進(jìn)至至土層層的預(yù)預(yù)定位位置后后，以以高壓壓設(shè)備備使?jié){漿液或或水成成為20～40MPa的高壓壓射流流從噴噴嘴中中噴射射出來來，沖沖擊破破壞土土體，，同時(shí)時(shí)鉆桿桿以一一定速速度漸漸漸向向上提提升，，將漿漿液與與土粒粒強(qiáng)制制攪拌拌混合合，漿漿液凝凝固后后，在在土中中形成成一個(gè)個(gè)固結(jié)結(jié)體。。1）高壓壓噴射射注漿漿法的的加固固機(jī)理理①噴射流流性質(zhì)質(zhì)高壓噴噴射流流破壞土土體結(jié)結(jié)構(gòu)強(qiáng)強(qiáng)度的的最主主要因因素是是噴射射動(dòng)壓壓，為為了取取得更更大的的破壞壞力，，需要要增加加平均均流速速，也也就是是需要要增加加旋噴噴壓力力，一一般要要求高高壓脈脈沖泵泵的工工作壓壓力在在20MPa以上。高壓噴噴射流流可由由三個(gè)個(gè)區(qū)域域所組組成，，即保保持出出口壓壓力的初期區(qū)區(qū)域A、紊流發(fā)發(fā)達(dá)的的主要要區(qū)域域B和噴射水水變成成不連連續(xù)噴噴流的的終期期區(qū)域域C等三部部分。。噴射射流在在終期期區(qū)域域，能能量衰衰減很很大，，不能能直接接沖擊擊土體體使土土顆粒粒剝落落，但但能對(duì)對(duì)有效效射程程的邊邊界土土產(chǎn)生生擠壓壓力，，對(duì)四四周土土有壓壓密作作用，，并使使部分分漿液液進(jìn)入入土粒粒之間間的空空隙里里，使使固結(jié)結(jié)體與與四周周土緊緊密相相依，，不產(chǎn)產(chǎn)生脫脫離現(xiàn)現(xiàn)象。。②加固土土的基基本形形狀(a)直徑或或長(zhǎng)度度旋旋噴固固結(jié)體體的直直徑大大小與與土的的種類類和密密實(shí)程程度有有較密密切的的關(guān)系系。旋旋噴樁樁的設(shè)設(shè)計(jì)直直徑見見表5.8。3/6/20233/6/2023

方法

土質(zhì)單管法二重管法三重管法粘性土0<N<50.5～0.80.8～1.21.2～1.86<N<100.4～0.70.7～1.11.0～1.611<N<200.3～0.60.6～0.90.7～1.2砂性土0<N<100.6～1.01.0～1.41.5～2.011<N<200.5～0.90.9～1.31.2～1.821<N<300.4～0.80.8～1.20.9～1.5表5.8旋噴樁的的設(shè)計(jì)直直徑(m)3/6/2023(b）固結(jié)體體形狀：：按噴嘴嘴的運(yùn)動(dòng)動(dòng)規(guī)律不不同而形形成均勻勻圓柱狀狀、非均均勻圓柱柱狀、圓圓盤狀、、板墻狀狀、扇形形壁狀等等，同時(shí)時(shí)因土質(zhì)質(zhì)和工藝藝不同而而有所差差異。（c）重量：：固結(jié)體體內(nèi)部土土粒少并并含有一一定數(shù)量量的氣泡泡，因此此，固結(jié)結(jié)體的重重量較輕輕，輕于于或接近近于原狀狀土的密密度。粘粘性土固固結(jié)體比比原狀土土輕約10%，但砂類類土固結(jié)結(jié)體也可可能比原原狀土重重10%。(d)滲透系數(shù)數(shù)：固結(jié)體體內(nèi)雖有有一定的的孔隙，，但這些些孔隙并并不貫通通，而且且固結(jié)體體有一層層較致密密的硬殼殼，其滲滲透系數(shù)數(shù)達(dá)10-6cm/s或更小。。(e)強(qiáng)度：土土體經(jīng)過過噴射后后在橫斷斷面上中中心強(qiáng)度度低，外外側(cè)強(qiáng)度度高。影響固結(jié)結(jié)體強(qiáng)度度的主要要因素是是土質(zhì)和漿漿材，一般在在粘性土土和黃土土中的固固結(jié)體，，其抗壓壓強(qiáng)度可可達(dá)(5(f)耐久性：固結(jié)體體的化學(xué)學(xué)穩(wěn)定性性較好，，有較強(qiáng)強(qiáng)的抗凍凍和抗干干濕循環(huán)環(huán)作用的的能力。。（g)單樁承載載力：旋噴柱2）設(shè)計(jì)計(jì)算①承載力的計(jì)算豎向承載旋噴樁復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定。初步設(shè)計(jì)時(shí)，初步設(shè)計(jì)時(shí)也可按下式估算：3/6/2023（5.67）單樁豎向