土力學(xué)地基與基礎(chǔ)課程講義地基處理

第十一章地基處理§11.1地基處理概述§11.2換土墊層法§11.3排水固結(jié)法§11.4強(qiáng)夯法§11.5砂石樁擠密法§11.6振沖法§11.7化學(xué)加固法主要內(nèi)容§11.1地基處理概述

地基處理的目的 地基處理的目的是采取各種地基處理方法以改善地基土的工程性質(zhì)，使其滿足工程建設(shè)的需要。這些措施包括以下五個方面內(nèi)容：（1）改善剪切特性，增加地基土的抗剪強(qiáng)度。（2）改善壓縮特性。（3）改善透水特性。（4）改善土的動力特性。（5）改善特殊土的不良地基特性。主要是指消除或減少黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮性等地基處理的措施。

地基處理方法分類、方案選擇

§11.2換土墊層法換填法是將基礎(chǔ)底面下一定范圍內(nèi)的軟弱土層挖去，然后分層填入強(qiáng)度較大的砂、碎石、素土、灰土以及其它性能穩(wěn)定和無侵蝕性的材料，并夯實(shí)（或振實(shí)）至要求的密實(shí)度。1、換填法主要作用包括：①提高持力層的強(qiáng)度，并將建筑物基底壓力擴(kuò)散到墊層以下的軟弱地基，使軟弱地基土中所受應(yīng)力減小到該軟弱地基土的承載力范圍內(nèi)，從而滿足強(qiáng)度要求；②墊層置換了軟弱土層，從而可減少地基的變形量；③加速軟土層的排水固結(jié)。④防止凍脹。⑤對濕陷性黃土、膨脹土等特殊土，處理的目的是為了消除或部分消除地基土的濕陷性、脹縮性等。2、墊層的設(shè)計(jì)要點(diǎn)按換填材料的不同，將墊層分為砂墊層、碎石墊層、素土墊層、煤渣墊層和粉煤灰墊層等。砂墊層設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是確定斷面的合理厚度和寬度。，θ（1）厚度的確定：墊層厚度一般應(yīng)根據(jù)墊層底部軟弱下臥層的承載能力確定，墊層底面處的附加壓力值通?？砂春喕膲毫U(kuò)散角法計(jì)算。墊層壓力擴(kuò)散角條形基礎(chǔ)時：矩形基礎(chǔ)時：在具體計(jì)算時，可先假設(shè)一個墊層厚度，然后進(jìn)行驗(yàn)算。如不滿足，應(yīng)重新假定一個厚度進(jìn)行驗(yàn)算，直至滿足要求為止。墊層厚度不宜大于3m，太厚施工較困難，而太?。?lt;0.5m）則換填墊層的作用不顯著。

（2）寬度的確定:

墊層的寬度除應(yīng)滿足應(yīng)力擴(kuò)散的要求外，對條形基礎(chǔ)，可按下式計(jì)算： 底寬確定后，再根據(jù)開挖基坑所要求的坡度延伸至地面，即得墊層的設(shè)計(jì)斷面。墊層頂面寬度一般宜超出基礎(chǔ)底邊不小于300mm。

墊層的承載力應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定，當(dāng)無實(shí)驗(yàn)資料時，可按下表選用，并驗(yàn)算下臥層承載力。

各種墊層的承載力表3、墊層材料選擇（1）砂石應(yīng)選用級配良好的中粗砂，含泥量不超過3％，并應(yīng)除去樹皮、草皮等雜質(zhì)。若用細(xì)砂，應(yīng)摻入30％～50％的碎石，碎石最大粒徑不宜大于50mm。（2）粘土（均質(zhì)土）土料中有機(jī)質(zhì)含量不得超過5％，亦不得含有凍土或膨脹土。當(dāng)含有碎石時，其粒徑不宜大于50mm。（3）素土素土土料中有機(jī)質(zhì)含量不得超過5％，亦不得含有凍土或膨脹土，不得夾有磚、瓦和石塊等滲水材料，碎石粒徑不得大于50mm。

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11.3排水固結(jié)法排水固結(jié)法是利用地基排水固結(jié)的特性，通過施加預(yù)壓荷載，并增設(shè)各種排水條件（砂井和排水墊層等排水體），使土體中的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時強(qiáng)度逐步提高的一種軟土地基處理方法。根據(jù)所施加的預(yù)壓荷載不同，排水固結(jié)法可分為堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法和聯(lián)合預(yù)壓法。

1、堆載預(yù)壓加固機(jī)理

在飽和軟土地基上施加荷載后，孔隙水被緩慢排出，孔隙體積隨之逐漸減少，地基發(fā)生固結(jié)變形。同時隨著超靜水壓力逐漸消散，有效應(yīng)力逐漸提高，地基土強(qiáng)度就逐漸增長?；A(chǔ)工程http://2、堆載預(yù)壓法設(shè)計(jì)堆載預(yù)壓法處理地基的設(shè)計(jì)應(yīng)包括下列內(nèi)容：①選擇豎向排水井，確定其斷面尺寸、間距、排列方式和深度；②確定預(yù)壓區(qū)范圍、預(yù)壓荷載大小、荷載分級、加載速率和預(yù)壓時間；③計(jì)算地基土的固結(jié)度、強(qiáng)度增長、抗滑穩(wěn)定性和變形。（1）豎向排水井尺寸豎向排水井直徑：豎向排水井分普通砂井、袋裝砂井和塑料排水帶。普通砂井直徑可取300～500mm，袋裝砂井直徑可取70～120mm。塑料排水帶已標(biāo)準(zhǔn)化，一般相當(dāng)于直徑60～70mm。（2）砂井或塑料排水帶間距：通常砂井的間距可按井徑比選用，井徑比按下式確定：普通砂井的間距可按=6～8選用；袋裝砂井或塑料排水帶的間距可按=15～22選用。（3）豎井排列方式：一根豎井的有效排水圓柱體的直徑和豎井間距的關(guān)系按下列規(guī)定取用：梅花形布置：正方形布置：由于梅花形排列較正方形緊湊和有效，應(yīng)用較多。豎井的布置范圍應(yīng)稍大于建筑物基礎(chǔ)范圍，擴(kuò)大的范圍可由基礎(chǔ)輪廓線向外增大2～4m。（4）砂井深度：砂井的深度應(yīng)根據(jù)建筑物對地基的穩(wěn)定性和變形要求確定。對以地基抗滑穩(wěn)定性控制的工程，砂井深度至少應(yīng)超過最危險(xiǎn)滑動面2m。對以沉降控制的建筑物，如壓縮土層厚度不大，砂井宜貫穿壓縮土層；若軟土層厚度不大或軟土層含較多的薄粉砂夾層，預(yù)計(jì)固結(jié)速率能滿足工期要求時，可不設(shè)置豎向排水體。（5）砂墊層：在砂井頂面應(yīng)鋪設(shè)排水砂墊層，以連通各個砂井形成通暢的排水面，將水排到場地以外。砂墊層厚度不應(yīng)小于0.5m；水下施工時，砂墊層厚度一般為1.0m左右。為節(jié)省砂料，也可采用連通砂井的縱橫砂溝代替整片砂墊層，砂溝的高度般為0.5～1.0m，砂溝寬度取砂井直徑的2倍。

確定加載的數(shù)量、范圍和速率 預(yù)壓荷載的大小，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定，通常可與建筑物的基底壓力大小相同。對于沉降有嚴(yán)格限制的建筑，應(yīng)采用超載預(yù)壓法處理地基，超載數(shù)量應(yīng)根據(jù)預(yù)定時間內(nèi)要求消除的變形量通過計(jì)算確定，并宜使預(yù)壓荷載下受壓土層各點(diǎn)的有效豎向壓力等于或大于建筑荷載所引起的相應(yīng)點(diǎn)的附加壓力。 加載的范圍不應(yīng)小于建筑物基礎(chǔ)外緣所包圍的范圍，以保證建筑物范圍內(nèi)的地基得到均勻加固。 加載速率應(yīng)與地基土增長的強(qiáng)度相適應(yīng)，待地基在前一級荷載作用下達(dá)到一定的固結(jié)度后，再施下一級荷載。

二、真空預(yù)壓加固機(jī)理 真空預(yù)壓是通過覆蓋于地面的密封膜下抽真空，使膜內(nèi)外形成氣壓差，使粘土層產(chǎn)生固結(jié)壓力。即在總應(yīng)力不變的情況下，通過減小孔隙水壓力來增加有效應(yīng)力的方法。真空預(yù)壓和降水預(yù)壓是在負(fù)超靜水壓力下排水固結(jié)，稱為負(fù)壓固結(jié)。真空預(yù)壓的原理主要反映在以下幾個方面：（1）薄膜上面承受等于薄膜內(nèi)外壓差的荷載。（2）地下水位降低，相應(yīng)增加附加應(yīng)力。（3）封閉氣泡排出，土的滲透性加大。

真空預(yù)壓法設(shè)計(jì)（1）豎向排水體尺寸：采用真空預(yù)壓法處理地基必須設(shè)置豎向排水體。豎向排水體可采用直徑為700mm的袋裝砂井，也可采用普通砂井或塑料排水帶。其間距可按照加載預(yù)壓法設(shè)汁的砂井或塑料排水帶間距選用。（2）預(yù)壓區(qū)面積：真空預(yù)壓區(qū)邊緣應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)輪廓線，每邊增加量不得小于3.0m。每塊預(yù)壓面積宜盡可能大且呈方形。（3）真空預(yù)壓的膜內(nèi)真空度應(yīng)保持在650mmHg以上，相當(dāng)于80kPa的真空壓力，且應(yīng)均勻分布；（4）沉降計(jì)算，先計(jì)算加固前建筑物荷載下天然地基的沉降量，后計(jì)算真空預(yù)壓期間所完成的沉降量，兩者之差即為預(yù)壓后在建筑物使用荷載下可能發(fā)生的沉降?！?1.略4強(qiáng)夯您法強(qiáng)夯法購是法國L·梅納（Men偶ard圾）19再69年首創(chuàng)省的一種員地基加剖固方法命。夯擊碰后的地腳基承載墳力可提壇高2～盜5倍，恭壓縮性濁可降低述200泥～50霧0％，省影響深勵度在1摧0m以上夠。強(qiáng)夯育法亦稱如為動從力固腰結(jié)法悅，是決一種住將較即大的撐重錘(一般糖約為80款~4切00陵kN，最重問達(dá)20岸00寒kN錄)從6~2蠶0m高處(最高狼達(dá)40m舟)自由澇落下貍，對蓄較厚晌的軟崖土層述進(jìn)行弊強(qiáng)力醒夯實(shí)如的地腥基處蓬理方番法。特點(diǎn)堅(jiān)：夯擊能躲量大，耐因此影響深度羨也大。獅并具有物工藝簡遞單，施猴工速度嶄快、費(fèi)郵用低、兩適用范汗圍廣、紛效果好情等優(yōu)點(diǎn)似。強(qiáng)夯法臺適用性鐵：適用引于碎濁石類旁土、串砂類駁土、溜雜填令土、畜低飽教和粉李土生和粘扔土插、濕覽陷性紋黃土蠶等地治基的蝦加固涂，效梨果較破好。歉對于于高飽粥和軟丙粘土(淤泥及限淤泥質(zhì)河土)強(qiáng)夯閥處理省效果冰較差孫，但肅若結(jié)諸合夯聰坑內(nèi)削回填鞏塊石結(jié)、碎旁石或煤其他進(jìn)粗粒搬料，鋒強(qiáng)行腦夯入?yún)R形坦成復(fù)顧合地霧基（歐稱為宏強(qiáng)夯叼置換?；騽幼辶D齊淤）計(jì)，處侮理效撕果較敞好。加固石機(jī)理幻玉：動力擠策密、動圓力固結(jié)延、動力鈴置換。加固政機(jī)理(1憶)動力密沖實(shí)采用強(qiáng)條夯加固嗓多孔隙西、粗顆避粒、非轟飽和土肉是基于仔動力密僅實(shí)的機(jī)蚊理，即宮用沖擊層型動力租荷載，禮使土體獅中的孔透隙減小逆，土體既變得密暗實(shí)，從殺而提高磁地基土疑強(qiáng)度。陷在采用赤強(qiáng)夯商法加鵝固多犧孔隙潑、粗撇顆粒宇、非跨飽和苦土的陳過程幼中，高能委量的爬夯擊旅對土氏的作渡用不物同于后機(jī)械太碾壓牧、振離動壓濕實(shí)和蹲重錘氧夯實(shí)霧，巨大的專夯擊能吃量產(chǎn)生畏的沖擊煌波和動寸應(yīng)力在洞土中傳娘播，使喝顆粒破議碎或使巴顆粒產(chǎn)座生瞬間乎的相對鴉運(yùn)動，勉從而孔尤隙中氣恩泡迅速冰排出或熔壓縮，漏孔隙體道積減少撈，形成堂較密實(shí)垂的結(jié)構(gòu)屢。(2有)動力固久結(jié)用強(qiáng)夯權(quán)法處理賀細(xì)顆粒巧飽和土需時，則君是借助煤于動力捷固結(jié)的善理論，足即巨大的世沖擊能覆量在土撐中產(chǎn)生栗很大的扎應(yīng)力波雙，破壞米了土體閘原有的丙結(jié)構(gòu)，頁使土體鉤局部發(fā)特生液化詳并產(chǎn)生鈔許多裂錫隙，增百加了排雖水通道舍，使孔譽(yù)隙水順行利逸出窗，待超療孔隙水敞壓力消碎散后，挽土體固仍結(jié)。由閥于軟土聯(lián)的觸變嫌性，強(qiáng)吹度得到奪提高。夯擊侄次數(shù)差與遍竟數(shù)夯擊次瀉數(shù)應(yīng)根支據(jù)現(xiàn)場埋試夯的謹(jǐn)夯擊次柏?cái)?shù)和夯早沉量關(guān)泛系曲線憲以及最降后兩擊盲夯沉量雄之差并面結(jié)合現(xiàn)僻場具體案情況來鞋確定：①最戒后兩愛擊的嗎平均來夯沉維量不團(tuán)大于50m京m，當(dāng)單臥擊夯擊錦能量較宅大時，卵應(yīng)不大縫于100削mm，當(dāng)準(zhǔn)單擊蝴夯擊煎能大設(shè)于600蜻0kN堡·m時不術(shù)大于200腦mm；②夯坑娘周圍地貿(mào)基不應(yīng)黑發(fā)生過童大的隆佩起；③不因犯夯坑過腫深而發(fā)隙生起錘催困難。賓各試夯渠點(diǎn)的夯驗(yàn)擊數(shù)，戲應(yīng)使土報(bào)體豎向豬壓縮最伐大，而沉側(cè)向位深移最小斧為原則具，一般期為5~1剩5擊。亦夯擊慌遍數(shù)眾一般級為2~揪3遍，給最后瞞再以猶低能遼量滿茶夯一癥遍。間歇時瞞間：對于多昨遍夯擊凡，兩遍攪夯擊之減間應(yīng)有窗一定的株時間間兼隔，主酒要取決泳于加固豎土層孔清隙水壓書力的消三散時間銳。對于鋼滲透性加較差的蘇粘性土禁地基的鵝間隔時尚間，應(yīng)嚼不小于3~別4周，滲兄透性較適好的地躁基可連講續(xù)夯擊詢。夯點(diǎn)布豎置及間邀距：夯點(diǎn)的喉布置一返般為正拘方形、宋等邊三亭角形或助等腰三拿角形，麥處理范沙圍應(yīng)大褲于基礎(chǔ)騾范圍，派宜超出1/2網(wǎng)~2/蜻3的處理罷深度，棵且不宜竭小于3m。夯完間距誰應(yīng)根宵據(jù)地恒基土昆的性莫質(zhì)和廚要求勸處理陳的深絞度來非確定寺。一令般第榴一遍格夯擊茄點(diǎn)間應(yīng)距可梁取5~9拿m，第塔二遍經(jīng)夯擊熄點(diǎn)位誦于第靠一遍與夯擊雖點(diǎn)之籍間，恐以后喊各遍蔑夯擊臉點(diǎn)間梳距可成與第激一遍獸相同正，也唯可適腎減小害。強(qiáng)夯顏法強(qiáng)夯雄法強(qiáng)夯法§11錘.5砂石樁曲擠密法碎石樁甩、砂樁僅和砂石稱樁總稱聲為砂石體樁，又稱稼粗顆隱粒土顫樁，懶是指汪采用振動、都沖擊或賺水沖等回方式在軟弱敘地基中汪成孔后營，再將碎石、摸砂或砂布石擠壓入陪已成的爽孔中，縮慧形成砂稼石所構(gòu)糊成的密起實(shí)樁體貴，并和襯原樁周贈土組成訊復(fù)合地掠基的地粱基處理勺方法。砂石威樁適邊用于欲擠密松散砂葬土、粉猾土、粘遮性土、記素填土株、雜填千土地基參。對飽吸和粘土吉地基上撤對變形厚控制要喝求不嚴(yán)毀的工程橫也可采樣用砂石獻(xiàn)樁置換料。砂石葬樁也可茂用于處幕理可液懂化地基濫。振沖法繡是利用袋一個振沫沖器，療在高壓爆水流的乘作用下勞邊振邊臉沖，使附松砂地蕉基變密河；或在癢粘性土憤地基中訊成孔，角在孔中扛填入碎塔石制成紋一根根宏的樁體問，這樣古的樁體燈和原來液的土構(gòu)愈成復(fù)合害地基。喜在曾砂土距中和飲粘性繳土中椅振沖蝦法的折加固熊機(jī)理爭是不杜同的禮。在惜砂土接中主椅要是害振動鼠擠密啟和振扛動液楚化作棕用；鍬在粘嚇性土立中主命要是渠振沖闖置換憐作用今，置請換的丟樁體尿與土完組成家復(fù)合禮地基據(jù)。§11算.6振沖掛法§11裹.6振沖法在粘錘土中用主要直起振輸沖置擺換作母用，萬置換址后填割料形覆成的疲樁體利與土決組成許復(fù)合陳地基餃；在砂土耍中主要追起振動矮擠密和壟振動液錦化作用跡。振沖置碰換法振沖密冷實(shí)法作用京機(jī)理脹：振沖法術(shù)適用的寫土層：加料語振沖尸：細(xì)牙砂、奏粉土尚、粘趨性土湊、素芹填土孫、雜掘填土恥不加紋料振伙沖：因中、呢粗砂§11堅(jiān).7化學(xué)囑加固宇法灌漿法水泥深岔層攪拌續(xù)法高壓噴顆射灌漿足法灌漿法慌是指利咐用液壓悅、氣誦壓或忍電化繭學(xué)原仗理，通過得注漿含管把霞漿液儲均勻錢地注惰入地骨層中深，漿怎液以填充灑、滲世透和香擠密等方式羅，趕走烘土顆粒拐間或巖競石裂隙句中的水移分和空悟氣后占衛(wèi)據(jù)其位否置，經(jīng)蝴人工控謝制一定澤時間后遇，漿液烤將原來擔(dān)松散的卵土?；蜓缌严赌z喚結(jié)成一牽個整體，形成一中個結(jié)構(gòu)余新、強(qiáng)麻度大、只防水性程能好和德化學(xué)穩(wěn)碎定性良絹好的“禿結(jié)石體共”。灌漿晨法2加固釣?zāi)康哪陀幸匀粝聨妆紓€方做面：①增加偏地基駕的不悼透水姑性，健常用熱于防城止流夏砂、傳鋼板個樁滲浩水、哀壩基領(lǐng)漏水或、隧魚道開顧挖時芒涌水唐以及萄改善庫地下絲式工程慘的開怠挖條油件；②截?cái)酀B騾透水流靜，增加道邊坡、霞堤岸的采穩(wěn)定性遷。常用接于整治呈塌方、繁滑坡、軍堤岸以勻及蓄水呢結(jié)構(gòu)等爽；③提高地爺基承載雨力，減遷少地基槍的沉降嘗和不均貸勻沉降召；④提高吹巖土涂的力熟學(xué)強(qiáng)紐奉度和估變形漿模量嘉，固巴化地昨基和閥恢復(fù)袍工程滿結(jié)構(gòu)肚的整率體性弱，常蓮用于喇地基克基礎(chǔ)東的加育固和您糾偏判處理垂。3應(yīng)用主襯要有以融下幾個弄方面：①壩基的別加固及焦防滲②建筑物戰(zhàn)地基的呢加固③土坡故穩(wěn)定鞠性加撕固④擋土墻芳后土體慨的加固⑤已有頌結(jié)構(gòu)格的加鳴固：⑥道路地樹基基礎(chǔ)謀加固⑦地下結(jié)促構(gòu)的止出水及加沈固：⑧井巷工斥程中的甚加固及寧止水⑨動力時基礎(chǔ)蜂的抗厭振加叔固⑩其他艷：預(yù)井填骨才料灌唯漿、房誠后拉勺錨桿匯灌漿侵及鉆鍬孔灌律注樁煤后灌泊漿。大壩心帷幕朝灌漿溢洪玩閘帷扛幕灌煤漿建筑壺物地參基的膚加固隧道垮加固擋土鬧墻后粒土體店的加緣瑞固道路地膚基基礎(chǔ)由加固水泥深俘層攪拌巷法深層攪年拌法（Dee饞pM胸ixi扣ng慮Met塔hod連──D捉MM）是一榮種化學(xué)立加固地犯基的方御法。它桐通過特抗制機(jī)械遵──各貞種深層勾攪拌機(jī)罵，沿深徐度將固化劑（水泥趨漿、水拘泥粉或座石灰粉茫，外摻臉一定的靠添加劑桌）與地基土強(qiáng)制就很地?cái)嚢枧?，利用嬌固化劑戚自身及街其與地構(gòu)基土之撥間所產(chǎn)士生的一籠系列物定理、化莫學(xué)反應(yīng)恥，使地租基土硬歸結(jié)成為報(bào)具有整癥體性、鴿水穩(wěn)定賄性、較似低滲透公性和一建定強(qiáng)度蜓的復(fù)合土褲樁（體探），或與輪地基兵土構(gòu)辨成復(fù)接合地奮基，票從而惡提高乞軟土魯?shù)鼗某泻d力賓、減從小地也基的疊變形濕法喜：水稍泥漿箭噴射干法旦：水島泥粉晝噴射適用暑范圍止：用于處慢理正常傷固結(jié)的受淤泥與雄淤泥質(zhì)忙土、粉衫土、飽眉和黃土泡、素填俱土、粘尊性土以斬及無流辦動地下辦水的飽販和松散臺砂土等晶地基。騎還可用乖于基坑瓶支護(hù)和乳止水幕碌墻。攪拌最機(jī)械睜就位房誠、調(diào)脅平攪拌機(jī)并械就位拍、調(diào)平預(yù)攪兆下沉預(yù)攪輪下沉預(yù)攪扶下沉睡至設(shè)麗計(jì)深滋度邊攪黑拌提虜升支護(hù)結(jié)調(diào)構(gòu)——水泥土劇墻支護(hù)結(jié)練構(gòu)——