第4章 地基處理教材

Chapter4

Foundationtreatment第4章地基處理東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院

SchoolofCivilEngineering,NEFU基本要求：1、掌握地基處理的目的和地基處理的方法分類；熟悉化學(xué)加固方法和復(fù)合地基理論；2、熟練掌握換填法、排水固結(jié)法和振密、擠密法等常用地基處理方法的特點及適用范圍、作用原理、設(shè)計要點和施工質(zhì)量要求

；

3、了解各種地基處理方法適用的土類、處理效果、處理范圍及加固地基的檢測。地基液化失效地基開裂地基滑動地基處理現(xiàn)場圖片地基處理施工圖一.地基處理的目的、對象和及原則地基處理的對象主要是軟弱地基和特殊土地基。軟弱地基系指主要由軟土（淤泥、淤泥質(zhì)土）、沖填土、雜填土或其它高壓縮性土層構(gòu)成的地基。1.軟土：淤泥及淤泥質(zhì)土的總稱為軟土。軟土具有顯著地結(jié)構(gòu)性、流變性、高壓縮性、滲透系數(shù)小、抗剪強度低和不均勻性。軟土地基承載力低，在外荷載作用下，地基變形大，不均勻變形也大，且變形穩(wěn)定歷時較長，在比較深厚的軟土層上，建筑物基礎(chǔ)的沉降往往持續(xù)數(shù)年甚至數(shù)十年之久。軟土地基是在工程實踐中最需要人工處理的地基。4.1概述雜填土主要特性是強度低、壓縮性高和均勻性差，即使在同一建筑場地的不同位置，其地基承載力和壓縮性也有較大差異。雜填土未經(jīng)人工處理一般不宜作為持力層。

2.雜填土：由人類活動所形成的建筑垃圾、工業(yè)廢棄物和生活垃圾等無規(guī)則堆填物。

3.沖填土：在整治和疏浚江河航道時，用挖泥船通過泥漿泵將夾大量水分的泥砂吹到江河兩岸而形成的沉積土。沖填土的工程性質(zhì)主要取決于顆粒組成、均勻性和排水固結(jié)條件，如以粘性土為主的沖填土往往是欠固結(jié)的，其強度較低且壓縮性較高，一般需經(jīng)過人工處理才能作為建筑物地基；如以砂性土或其它粗顆粒土所組成的沖填土，其性質(zhì)基本上與砂性土相類似，可按砂性土考慮是否需要進行地基處理。對軟弱土和特殊土進行地基處理，其目的就是為了提高地基的強度和保證地基的穩(wěn)定、降低地基的壓縮性、減少地基的沉降和不均勻沉降、防止地震時地基土的振動液化以及消除特殊性土的濕陷性、脹縮性和凍脹性。4.其它高壓縮土:

飽和松散粉細砂及部分粉土，在機械振動、地震等動力荷載的重復(fù)作用下，有可能會產(chǎn)生液化或震陷變形。另外，在基坑開挖時，也可能會產(chǎn)生流砂或管涌。因此，對于這類地基土，往往需要進行地基處理。

5.特殊土地基：大部分帶有地區(qū)性特點，包括濕陷性黃土、膨脹土和凍土等。

地基處理的原則：在地基處理的設(shè)計和施工中應(yīng)保證安全適用、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、確保質(zhì)量。同時應(yīng)滿足工程設(shè)計要求，做到因地制宜、就地取材、保護環(huán)境和節(jié)約資源。土木工程地基處理應(yīng)執(zhí)行國家有關(guān)規(guī)范(程)，且應(yīng)符合國家現(xiàn)行的有關(guān)強制性標準的規(guī)定。二、地基處理方法與方案的旋轉(zhuǎn)地基處理方法的分類可有多種多樣。如：按時間可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層處理；

按處理土性對象可分為砂性土處理和粘性土處理，飽和土處理和非飽和土處理；

按地基處理作用機理可分為置換、夯實、擠密、排水、膠結(jié)、加筋和冷熱等處理方法。其中最本質(zhì)的是根據(jù)地基處理作用機理進行分類，其具體分類以及加固原理、適用范圍見表4-1（P212）

五大類：置換法、排水固結(jié)法、化學(xué)加固法、振密、擠密法、加筋法等。三、地基處理的原則及其注意事項地基處理是一門技術(shù)性和經(jīng)驗性很強的應(yīng)用學(xué)科。在選擇地基處理方法之前，必須認真研究上部結(jié)構(gòu)和地基兩方面的特點，并結(jié)合當?shù)氐慕?jīng)驗，選擇經(jīng)濟有效的處理方法。地基處理的幾條原則：

1.針對地質(zhì)條件和工程特點選用合適的地基處理方法；2.所選用的處理方法必須符合土力學(xué)的基本原理;3.根據(jù)地基處理的時效特點進行工程驗算與控制;4.重視地基處理的工程經(jīng)驗。

在眾多的地基處理方法中，加固機理、理論分析和計算方法等都尚需進一步研究，因此，經(jīng)驗具有相當重要的作用。巖土工程師必須不斷的研究和總結(jié)。因地制宜，切忌機械地搬用。1.廣義復(fù)合地基：是指天然地基在地基處理中部分土體得到增強、或被置換，或在天然地基中設(shè)置加筋材料，加固區(qū)是由基體(天然地基土體或被改良的天然地基土體)和增強體兩部分組成的人工地基。在荷載作用下，基體和增強體共同承擔荷載的作用。4.2復(fù)合地基理論2．復(fù)合地基的加固機理1)樁體作用2)墊層作用3)加速固結(jié)作用4)擠密作用5)加筋作用3．復(fù)合地基的設(shè)計參數(shù)1)面積置換率m

m=Ap/Ae

等邊三角形布置時，de=1.05s；正方形布置時，de=1.13s

2)樁土應(yīng)力比n

n=σp/σs

樁土荷載分擔比N

N=Pp/PsN=mn/(1-m)

3)復(fù)合壓縮模量Esp＝mEp+(1-m)Es或Esp＝[1+m(n-1)]EsEsp＝α[1+m(n-1)]Es

4.復(fù)合地基承載力確定1）散體材料樁復(fù)合地基采用以下三種計算公式當當2）對水泥土類樁復(fù)合地基（1）理論計算公式（2）現(xiàn)場試驗確定在工程應(yīng)用中，復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗確定，有經(jīng)驗時可采用豎向增強體和其周邊土的載荷試驗確定5.復(fù)合地基變形驗算s=s1+s2

換土墊層法是挖去地表淺層軟弱土層或不均勻土層，回填堅硬、較粗料徑的材料，并夯壓密實，形成墊層的地基處理方法。換土墊層主要用于淺層地基處理，一般適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基及暗溝、古井、古墓等處理深度不大(通?？刂圃?m以內(nèi))的各類軟弱土層。換填的材料應(yīng)具有強度高、壓縮性低、穩(wěn)定性好和無侵蝕性等良好的工程特性，根據(jù)墊層材料不同，可分為砂和砂石墊層、灰土墊層、土工合成材料墊層、粉煤灰墊層以及礦渣墊層等。在各類工程中，墊層所起的主要作用有時是不同的，如建筑物基礎(chǔ)下的墊層主要是起換土作用；而在路堤和土壩等工程，主要是利用墊層起排水固結(jié)作用。4.3換土墊層法1.換填墊層法的作用提高淺層地基承載力；減少沉降量；加速軟弱土層的排水固結(jié)；防止凍脹消除膨脹土的脹縮性

2.墊層的設(shè)計與計算

1)墊層厚度的確定pz+pcz

≤

faz

對條形基礎(chǔ)：對矩形基礎(chǔ)：2330≥0.50286200.25灰土粉質(zhì)黏土、粉煤灰中砂、粗砂、礫砂、圓礫、角礫、石屑、卵石、碎石、礦渣

換填材料

z/b注：1．當z/b<0.25，除灰土取θ=28°外，其余材料均取θ=0°，必要時，宜由試驗確定；

2．當0.25<

z/b<0.5，θ值可內(nèi)插求得。

壓力擴散角θ(°)2)墊層的寬度(1)墊層的頂寬為防止墊層向兩側(cè)擠出，墊層頂面每邊宜超出基礎(chǔ)底邊不小于300mm(2)墊層的底寬b1＝b+2ztanθ3)地基變形計算s=s1+s2

3.換填墊層的施工與質(zhì)量檢驗

1）施工方法機械碾壓法重錘夯實法可用于處理非飽和黏性土或雜填土，也可用于處理濕陷性黃土地基，消除其濕陷性振動壓實法

可用于處理砂土和由爐灰、爐渣、碎磚等組成的雜填土地基2）施工要點墊層施工必須保證達到設(shè)計要求的密實度墊層的砂料必須具有良好的壓實性開挖基坑鋪設(shè)墊層時，必須避免對軟弱土層的擾動和破壞坑底土的結(jié)構(gòu)墊層底面宜設(shè)在同一標高上，如深度不同，應(yīng)挖成階梯或斜坡進行搭接，并按先深后淺的順序進行墊層施工，搭接處應(yīng)夯壓密實粉質(zhì)黏土和灰土墊層土料的施工含水量宜控制在最優(yōu)含水量wop±2的范圍內(nèi)，粉煤灰墊層的施工含水量宜控制在wop±4的范圍內(nèi)3）質(zhì)量檢驗對粉質(zhì)黏土、灰土、粉煤灰和砂石墊層的施工質(zhì)量可用環(huán)刀法、貫入儀、靜力觸探、輕型動力觸探或標準貫入試驗進行檢驗；對砂石、礦渣墊層可用重型動力觸探檢驗。檢驗均應(yīng)通過現(xiàn)場試驗，以設(shè)計壓實系數(shù)對所對應(yīng)的貫入度為標準檢驗墊層的施工質(zhì)量。壓實系數(shù)也可采用環(huán)刀法、灌砂法、灌水法或其他方法檢驗墊層的施工質(zhì)量檢驗必須分層進行。各層的壓實系數(shù)符合設(shè)計要求后，才能鋪填上層用環(huán)刀法取樣時，取樣點應(yīng)位于每層厚度的2/3深度處。檢驗點數(shù)量，對大基坑每50~100m2不應(yīng)少于1個檢驗點；對基槽每10~20m不應(yīng)少于1個點；每個單獨柱基不應(yīng)少于1個點。采用貫入儀或動力觸探檢驗墊層的施工質(zhì)量時，每分層檢驗點的間距應(yīng)小于4m?？⒐を炇詹捎幂d荷試驗檢驗墊層承載力時，每個單體工程不宜少于3點；對于大型工程則應(yīng)按單體工程的數(shù)量或工程的面積確定檢驗點數(shù)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固結(jié)沉降，從而減少建筑物或構(gòu)筑物使用期的沉降，保證建筑物的沉降和沉降差在允許的范圍內(nèi)。排水固結(jié)法分類加載預(yù)壓法真空預(yù)壓法降水預(yù)壓法電滲預(yù)壓法聯(lián)合預(yù)壓法4.4排水固結(jié)法排水固結(jié)法主要適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土及其他飽和軟黏土。對于含水平砂夾層的黏性土，因其具有較好的橫向排水性能，所以不用豎向排水體(砂井等)處理，也能獲得良好的固結(jié)效果。圖4-8排水固結(jié)法增大地基土密度的原理圖4-9排水法的原理地基土的排水固結(jié)效果與它的排水邊界有關(guān)，根據(jù)固結(jié)理論，黏性土固結(jié)所需的時間與排水距離的平方成正比。一、砂井堆載預(yù)壓法

適用于處理淤泥質(zhì)土、淤泥和沖填土等飽和黏土地基1．排水豎井設(shè)計(1)砂井的直徑和間距：常用的普通砂井直徑可取300～500mm，袋裝砂井直徑可取70～120mm。塑料排水板已標準化，一般相當于直徑60～70mm。砂井的間距可按井徑比選用，井徑比(n)按下式確定：n＝de/dw

通砂井的間距可按n＝6～8選用，塑料排水板和袋裝砂井的間距可按n＝15～22選用

（2）砂井深度度

砂井的長度應(yīng)根據(jù)建筑物對地基的穩(wěn)定性、變形要求和工期確定當壓縮土層不厚、底部有透水層時，砂井應(yīng)盡可能貫穿壓縮土層；當壓縮土層較厚，但間有砂層或砂透鏡體時，砂井應(yīng)盡可能打至砂層或透鏡體；當壓縮土層很厚，其中又無透水層時，可按地基的穩(wěn)定性及建筑物變形要求處理的深度來決定。按穩(wěn)定性控制的工程，如路堤、土壩、岸坡、堆料場等，砂井深度應(yīng)通過穩(wěn)定分析確定，砂井長度應(yīng)超過最危險滑弧面的深度2.0m。從沉降考慮，砂井長度宜穿透主要的壓縮土層（3）砂井的排列正方形等邊三角形（4）砂井的布置范圍

一般由基礎(chǔ)的輪廓線向外增加2~4m（5）砂料

砂料宜用中、粗砂，必須保證良好的透水性，含泥量不應(yīng)超過3％，滲透系數(shù)宜大于10-2cm/s（6）砂墊層

砂井頂部應(yīng)鋪設(shè)砂墊層，墊層厚度不應(yīng)小于500mm墊層砂料宜用中粗砂，含泥量應(yīng)小于5％。砂料中可混有少量粒徑小于50mm的石粒。砂礫墊層的干密度應(yīng)大于1.5t/m3。在預(yù)壓區(qū)內(nèi)宜設(shè)置與砂礫墊層相連的排水盲溝，并把地基中排出的水引出預(yù)壓區(qū)。2．預(yù)壓荷載等載預(yù)壓超載預(yù)壓3．砂井地基的固結(jié)度計算一級或多級等速加載條件下，當固結(jié)時間為t時，對應(yīng)總荷載的地基平均固結(jié)度瞬時加載條件下，考慮涂抹和井阻影響時，豎井地基徑向排水平均固結(jié)度n≥15對排水豎井未穿透受壓土層之地基，應(yīng)分別計算豎井范圍土層的平均固結(jié)度和豎井底面以下受壓土層的平均固結(jié)度，通過預(yù)壓使該兩部分固結(jié)度和所完成處理的變形量滿足設(shè)計要求注意防止預(yù)壓荷載過大，使地基發(fā)生滑動破壞；預(yù)壓期不宜小于6個月

4．預(yù)壓荷載下地基土體的抗剪強度驗算τft＝τf0+Δσz

Ut

tanφcu

5．預(yù)壓荷載下地基的最終豎向變形量計算ξ——經(jīng)驗系數(shù)，對正常固結(jié)飽和黏性土地基可取ξ=1.1～1.4，荷載較大、地基土較軟弱時取較大值，否則取較小值。受壓層的計算深度取pz/pcz≤0.1二、袋裝砂井和塑料排水板預(yù)壓法1.袋裝砂井預(yù)壓法砂袋可采用聚丙烯或聚乙烯等長鏈聚合物編織制成，應(yīng)具有足夠的抗拉強度、耐腐蝕、對人體無害等特點。裝砂后砂袋的滲透系數(shù)不應(yīng)小于砂的滲透系數(shù)。灌入砂袋的砂應(yīng)為中、粗砂并振搗密實。砂袋留出孔口長度應(yīng)保證伸人砂墊層至少300mm，并不得臥倒。

2.塑料排水板預(yù)壓法當量換算直徑dP=2(b+δ)/π

三、天然地基堆載預(yù)壓法

當軟土層厚度不大或軟土層含較多薄粉砂夾層，且固結(jié)速率能滿足工期要求時，可不設(shè)置排水豎井。在施工中通常要監(jiān)測加載過程中堆體的豎向變形、邊樁的水平位移、沉降速率和孔隙水壓力發(fā)展的情況。根據(jù)觀測結(jié)果，嚴格控制加載速率，使豎向變形每天一般不超過10mm(對天然地基)和15mm(對砂井地基)，邊樁水平位移每天不超過5mm，孔隙水壓力保持在堆土荷載的50％以內(nèi)，并且隨著荷載的增加，為了安全起見，加載速率應(yīng)逐漸減小。四、真空預(yù)壓法和降水位預(yù)壓法

1.真空預(yù)壓法軟黏土中真空預(yù)壓的膜下真空度應(yīng)穩(wěn)定地保持在650mmHg以上真空預(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地基最終豎向變形計算：取ξ可取0.8～0.9，真空聯(lián)合堆載預(yù)壓以真空預(yù)壓為主時，ξ可取0.92.降低水位預(yù)壓法一、擠密砂樁法

擠密砂（或砂石）樁是利用振動或錘擊作用，將樁管打入土中，分段向樁管加砂石不斷提升并反復(fù)擠壓而形成的密實樁體，并和樁周土組成復(fù)合地基的地基處理方法。砂石樁法適用于擠密松散砂土、粉土、黏性土、素填土和雜填土等地基。對飽和黏性土上對變形控制要求不嚴的工程也可采用砂石樁置換處理。該法亦可用于可液化地基。4.5

擠（振）密法1.砂樁的設(shè)計每邊放寬不應(yīng)少于1～3排；用于防止砂層液化時，每邊放寬不宜小于處理深度的1/2，且不宜小于5m；對高速公路，一般應(yīng)處理至邊緣外1～3m1）加固范圍2）樁直徑及樁位布置砂樁直徑可采用300～800mm，對松軟黏性土地基宜選用較大的直徑。砂樁孔位宜采用等邊三角形或正方形布置。3）砂樁的間距一般對粉土和砂土地基，不宜大于砂樁直徑的4.5倍；對黏性土地基，不宜大于砂樁直徑的3倍(1)松散粉土和砂土地基可根據(jù)擠密后要求達到的孔隙比e1來確定等邊三角形布置正方形布置(2)黏性土地基

等邊三角形布置正方形布置一根砂樁承擔的處理面積4）砂樁樁長砂樁樁長可根據(jù)工程要求和工程地質(zhì)條件通過計算確定，不宜小于4m；當軟弱土層厚度不大時，砂樁樁長宜穿過松軟土層；當松軟土層厚度較大時，對按穩(wěn)定性控制的工程，砂石樁樁長不應(yīng)小于最危險滑動面以下2m的深度；對按變形控制的工程，砂樁樁長應(yīng)滿足處理后地基變形量不超過建筑物的地基變形允許值并滿足軟弱下臥層承載力的要求；對可液化的地基，砂石樁樁長應(yīng)按現(xiàn)行相關(guān)國家標準中的有關(guān)規(guī)定采用。

5）砂樁孔內(nèi)的填料和填砂量砂樁內(nèi)填料宜用礫砂、粗砂、中砂、圓粒、角礫、卵石、碎石等，填料中含泥量不應(yīng)大于5％，并不宜含有粒徑大于50mm的粒料。充盈系數(shù)β可取1.2~1.46）墊層在砂樁頂部宜鋪設(shè)一層厚度為300~500mm的砂石墊層。必要時可在墊層中增設(shè)加筋織物，加大地基抗剪強度。7）強度驗算等邊三角形布樁時正方形布樁時σ——滑動面處樁體的豎向應(yīng)力8．沉降計算在砂樁樁長深度內(nèi)地基的沉降sz

sz=μss

μs——樁間土折減系數(shù)2.砂樁施工砂樁施工可采用振動沉管、錘擊沉管或沖擊成孔等成樁法。當用于消除粉細砂及粉土液化時，宜用振動沉管成樁法。錘擊式是將鋼套管打入土中，其他工藝與振動式基本相同，但灌砂成樁和擴大是用內(nèi)管向下沖擊而成。3.質(zhì)量檢驗應(yīng)在施工期間及施工結(jié)束后，檢查砂樁的施工記錄。對沉管法，尚應(yīng)檢查套管往復(fù)擠壓振動次數(shù)與時間、套管升降幅度和速度、每次填砂石料量等施工記錄。施工后應(yīng)間隔一定時間方可進行質(zhì)量檢驗。對飽和黏性土地基應(yīng)待孔隙水壓力消散后進行，間隔時間不宜少于28d；對粉土、砂土和雜填土地基，不宜少于7d。砂樁的施工質(zhì)量檢驗可采用單樁載荷試驗，對樁體可采用動力觸探試驗檢測，對樁間土可采用標準貫入、靜力觸探、動力觸探或其他原位測試等方法進行檢測。樁間土質(zhì)量的檢測位置應(yīng)在等邊三角形或正方形的中心。砂樁地基竣工驗收時，承載力檢驗應(yīng)采用復(fù)合地基載荷試驗。二、強夯法

強夯法，亦稱為動力固結(jié)法，是一種將較大的重錘(10~40t)從6~20m高處(最高達40m)自由落下，對較厚的軟土層進行強力夯實的地基處理方法強夯法是法國L·梅納（Menard）1969年首創(chuàng)的一種地基加固方法。夯擊后的地基承載力可提高2～5倍，壓縮性可降低200～500％，影響深度在10m以上。強夯法適用于碎石類土、砂類土、素填土與雜填土、低飽和粉土和與黏性土、濕陷性黃土等地基的加固，效果較好。對于高飽和軟黏土(淤泥及淤泥質(zhì)土)強夯處理效果較差，但若結(jié)合夯坑內(nèi)回填塊石、碎石或其他粗粒料，強行夯入形成復(fù)合地基(稱為強夯置換或動力擠淤)，處理效果較好。但使用中應(yīng)慎重，必須通過試夯驗證設(shè)計的合理性。1.強夯法加固的機理

動力擠密、動力固結(jié)、動力置換2.強夯法設(shè)計

1)有效加固深度

H=α(MH)1/2

2)夯點的夯擊次數(shù)（最佳夯擊能）

以夯坑的壓縮量最大，夯坑周圍地面隆起量最小為原則，且最后兩擊或三擊的平均沉降量不大于50~100mm3)夯點布置夯點可采用正方形或等邊三角形布置，間距以5~7m為宜。一般夯錘有效加固面積可以相連或重合。4)夯擊遍數(shù)通過試夯確定

5)間歇時間

飽和軟黏土地基中夾有多層粉砂或采用在夯坑中回填塊石、碎礫石、卵石等粒料進行強夯置換時，可按3~7d考慮。對于滲透性較差的粘性土地基的間隔時間，應(yīng)不小于3~4周，滲透性較好的地基可連續(xù)夯擊。強夯處理后的地基竣工驗收承載力檢驗，應(yīng)在施工結(jié)束后間隔一定時間方能進行，對于碎石土和砂土地基，其間隔時間可取7~14d；粉土和黏性土地基可取14~28d。強夯置換地基時間間隔可取28d。對強夯加固后地基承載力檢驗應(yīng)采用原位測試和室內(nèi)土工試驗。強夯置換后的地基竣工驗收時，承載力檢驗除應(yīng)采用單墩載荷試驗外，尚應(yīng)采用動力觸探等有效手段查明置換墩著底情況及承載力與密度隨深度的變化，對飽和粉土地基允許采用單墩復(fù)合地基載荷試驗代替單墩載荷試驗。三、振沖法

振沖法是利用振沖器在土層中振動和水流噴射的聯(lián)合作用成孔，然后填入碎石料并提拔振沖器逐段振實形成剛度較大的碎石樁的地基處理方法。

振沖法適用于處理砂土、粉土、粉質(zhì)黏土、素填土和雜填土等地基對于處理不排水抗剪強度不小于20kPa的飽和黏性土和飽和黃土地基，應(yīng)在施工前通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。不加填料振沖加密適用于處理黏粒含量不大于10%的中砂、粗砂地基。對大型的、重要的或場地地層復(fù)雜的工程，在正式施工前應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定其處理效果。振沖法處理地基最有效地土層為砂類土和粉土，其次為黏粒含量較少的黏性土，對于黏粒含量大于30%的黏性土，則擠密效果明顯降低，主要產(chǎn)生置換作用。1.加固機理1）對砂性土地基的加固機理2）對黏性土地基的加固機理2.振沖法設(shè)計和施工

振沖置換和振沖密實加固地基時要排出大量的泥漿，環(huán)境污染比較嚴重1）振沖樁加固砂類土的設(shè)計計算，類似于擠密砂樁的計算，即根據(jù)地基土振沖擠密前后的孔隙比進行設(shè)計計算；對黏性土地基應(yīng)按前述復(fù)合地基理論進行設(shè)計計算，另外也可通過現(xiàn)場試驗取得各項參數(shù)。當缺乏資料時，可參考P241表4-6進行設(shè)計。2）振沖法處理范圍應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性和場地條件確定，當用于多層建筑和高層建筑時，宜在基礎(chǔ)外緣擴大1~2排樁。當要求消除地基液化時，在基礎(chǔ)外緣擴大寬度不應(yīng)小于基底下可液化土層厚度的1/2。當相對硬層埋深不大時，樁長應(yīng)按相對硬層埋深確定；當相對硬層埋深較大時，按建筑物地基變形允許值確定；在可液化地基中，樁長應(yīng)按要求的抗震處理深度確定。樁長不宜小于4米。在樁頂和基礎(chǔ)之間宜鋪設(shè)一層300~500mm厚的碎石墊層。3）質(zhì)量檢驗：振沖施工結(jié)束后，除砂土地基外，應(yīng)間隔一定時間后方可進行質(zhì)量檢驗。對粉質(zhì)黏土地基間隔時間可取21~28d，對粉土地基可取14~21d。檢驗方法可采用靜載試驗、標準貫入試驗、靜力觸探或土工試驗等方法，對加固前后進行對比。振沖處理后的地基竣工驗收時，承載力檢驗應(yīng)采用復(fù)合地基載荷試驗。檢驗點應(yīng)選擇在有代表性或地基土質(zhì)較差的地段，并位于振沖點圍成的單元形心處及振沖點中心處。檢驗數(shù)量可為振沖點數(shù)量的1%，總數(shù)不應(yīng)少于5點。四、水泥粉煤灰碎石樁法水泥粉煤灰碎石樁（cementfly-ashgravelpile，簡稱CFG樁）法是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成高黏結(jié)強度樁，并由樁、樁間土和褥墊層一起組成復(fù)合地基的地基處理方法。水泥粉煤灰碎石樁法適用于處理黏性土、粉土、砂土和已自重固結(jié)的素填土等地基。對淤泥質(zhì)土應(yīng)按地區(qū)經(jīng)驗或通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。1.加固機理

樁體作用擠密作用褥墊層作用

①保證樁、土共同承擔荷載；②減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中；③褥墊層厚度可以調(diào)整樁土荷載分擔比；④褥墊層厚度可以調(diào)整樁土水平荷載分擔比。2.設(shè)計計算

1）樁徑CFG樁常采用振動沉管法施工，其樁徑根據(jù)樁管大小而定。樁可只在基礎(chǔ)范圍內(nèi)布置，樁徑宜取350~600mm。2）樁距樁距應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求的復(fù)合地其承載力、土性、施工工藝等確定，一般取3~5倍樁徑。3）褥墊層樁頂和基礎(chǔ)之間應(yīng)設(shè)置褥墊層，褥墊層厚度可取150~300mm，當樁徑大或樁距大時褥墊層厚度宜取高值。褥墊層材料選用中砂、粗砂、級配砂石或碎石等，最大粒徑不宜大于30mm。4）承載力（1）水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基的承載力特征值，應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗確定，初步設(shè)計時也可按復(fù)合地基中公式估算(4-9)，即（2）單樁豎向承載力特征值Ra的取值，應(yīng)符合下列規(guī)定：當采用單樁載荷試驗時，應(yīng)將單樁豎向極限承載力除以安全系數(shù)2；當無單樁載荷試驗資料時，可按第下式估算：fpk=Ra/Ap(4-48)（3）樁體試塊抗壓強度平均值應(yīng)滿足fcu≥3Ra/Ap

(4-49)取按式(4-48)和(4-49)確定Ra的小值作為單樁豎向承載力特征值。5）變形計算s=s1+s2

3.施工

（1）水泥粉煤灰碎石樁的施工應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件選用施工工藝；（2）長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁施工和振動沉管灌注成樁施工除應(yīng)執(zhí)行國家現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定，并應(yīng)符合下列要求：①施工前應(yīng)按設(shè)計要求由試驗室進行配合比試驗。②在鉆至設(shè)計深度后，應(yīng)準確掌握提拔鉆桿時間，混合料泵送量應(yīng)與拔管速度相配合，遇到飽和砂土或粉土層，不得停泵待料；沉管灌注成樁施工拔管速度應(yīng)按勻速控制，拔管速度應(yīng)控制在1.2~1.5m/min，如遇淤泥或淤泥質(zhì)土，拔管速度應(yīng)適當放慢。③施工樁頂標高宜高出設(shè)計樁頂標高并不少于0.5m。④成樁過程中，抽樣做混合料試塊，每臺機械一天應(yīng)做一組（3塊）試塊（邊長為150mm的立方體），標準養(yǎng)護，測定其立方體抗壓強度。（3）冬期施工時混合料入孔溫度不得低于5℃，對樁頭和樁間土應(yīng)采取保溫措施。（4）清土和截樁時，不得造成樁頂標高以下樁身斷裂和擾動樁間土。（5）褥墊層鋪設(shè)宜采用靜力壓實法，當基礎(chǔ)底面下樁間土的含水量較小時，也可采用動力夯實法，夯填度（夯實后的褥墊層厚度與虛鋪厚度的比值）不得大于0.9。（6）施工垂直度偏差不應(yīng)大于1％；對滿堂布樁的基礎(chǔ)，樁位偏差不應(yīng)大于0.4倍樁徑；對條形基礎(chǔ)，樁位偏差不應(yīng)大于0.25倍樁徑，對單排布樁樁位偏差不應(yīng)大于60mm。

4.質(zhì)量檢驗

施工質(zhì)量檢驗主要檢查施工記錄、混合料坍落度、樁數(shù)、樁位偏差、褥墊層厚度、夯填度和樁體試塊抗壓強度等?？⒐を炇諘r，承載力檢驗應(yīng)采用復(fù)合地基載荷試驗。水泥粉煤灰碎石樁地基檢驗應(yīng)在樁身強度滿足試驗荷載條件時，并宜在施工結(jié)束28d后進行。試驗數(shù)量宜為總樁數(shù)的0.5％~1％，且每個單體工程的試驗數(shù)量不應(yīng)少于3點。此外，應(yīng)抽取不少于總樁數(shù)的10％的樁進行低應(yīng)變動力試驗，檢測樁身完整性。4.6化學(xué)加固法化學(xué)加固法是指利用水泥漿液、黏土漿液或其他化學(xué)漿液，通過灌注壓入、高壓噴射或機械攪拌，使?jié){液與土顆粒膠結(jié)起來，以改善地基土的物理和力學(xué)性質(zhì)的地基處理方法。1）常用的漿液材料化學(xué)加固法利用的漿液種類很多。常用的材料主要有：

1）水泥漿液；

2）以水玻璃為主劑的漿液；

3）以丙烯酰胺為主劑的漿液；

4）以紙漿廢液為主的漿液。2）漿液注入地基的方法根據(jù)地基土的顆粒大小、化學(xué)漿液的性狀不同，國內(nèi)外常用壓力灌漿法、高壓旋噴法、深層攪拌法和電滲硅化法等方法。一、水泥土攪拌樁法

水泥土攪拌樁法是以水泥作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機械，將固化劑(漿體或粉體)和地基土強制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的樁體的地基處理方法。1.加固機理

①水泥的水解和水化反應(yīng)②離子交換和團?；饔?/p>

③硬凝反應(yīng)

④碳酸化作用2.水泥土攪拌樁法的特點及適用范圍特點：在地基加固過程中無振動、無噪音、對周圍環(huán)境無污染；對軟土無側(cè)向擠壓，對鄰近建筑物影響很??；可根據(jù)上部結(jié)構(gòu)需要靈活采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等多種加固形狀；可有效提高地基強度；施工機具比較簡單，施工期較短，造價低廉，效益顯著。適用于處理正常固結(jié)的淤泥與淤泥質(zhì)土、粉土、飽和黃土、素填土及無流動地下水的飽和松散砂土地基和含水量較高且地基承載力不大于120kPa的黏性土地基。多用于墻下條形基礎(chǔ)、大面積堆料廠房、高等級公路、鐵路、機場的地基處理；用于深基坑開挖時防止坑壁及邊坡塌滑及坑底隆起的支護工程以及粉土、夾砂層、砂土地基的防滲工程中。

3.設(shè)計要點

1)樁長和樁徑

豎向承載攪拌樁的長度應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)對承載力和變形的要求確定，并宜穿透軟弱土層到達承載力相對較高的土層；為提高抗滑穩(wěn)定性而設(shè)置的攪拌樁，其樁長應(yīng)超過危險滑弧以下2m。水泥土攪拌樁的樁徑不應(yīng)小于500mm。2)布樁形式

柱狀、壁狀、格柵狀或塊狀等3)單樁豎向承載力特征值

Ra＝up∑qsi

li＋α

qp

Ap

Ra＝η

fcu

Ap

取其中較小值

4)水泥土攪拌樁復(fù)合地基承載力特征值

設(shè)計時復(fù)合地基的承載力特征值現(xiàn)場單樁或多樁復(fù)合地基荷載試驗4.施工要點與質(zhì)量檢驗

施工質(zhì)量檢驗

1）水泥土攪拌樁的質(zhì)量控制應(yīng)貫穿施工的全過程，并堅持全程施工監(jiān)理。施工過程中必須隨時檢查施工記錄和計量記錄，并對照規(guī)定的施工工藝對每根樁進行質(zhì)量評定。檢查重點是：水泥用量、樁長、攪拌頭轉(zhuǎn)數(shù)和提升速度、復(fù)攪次數(shù)和復(fù)攪深度、停漿處理方法等。水泥土攪拌樁的施工質(zhì)量檢驗可采用以下方法：①成樁7d后，采用淺部開挖樁頭[深度宜超過停漿（灰）面下0.5m]，目測檢查攪拌的均勻性，量測成樁直徑。檢查量為總樁數(shù)的5％。②成樁后3d內(nèi)，可用輕型動力觸探（N10）檢查每米樁身的均勻性。檢驗數(shù)量為施工總樁數(shù)的1％，且不少于3根。

2）豎向承載水泥土攪拌樁地基竣工驗收時，承載力檢驗應(yīng)采用復(fù)合地基和單樁載荷試驗。載荷試驗必須在樁身強度滿足試驗荷載條件時，并宜在成樁28d后進行。檢驗數(shù)量為樁總數(shù)的0.5~1％，且每項單體工程不應(yīng)少于3點。經(jīng)觸探和載荷試驗檢驗后對樁身質(zhì)量有質(zhì)疑時，應(yīng)在成樁28d后，用雙管單動取樣器鉆芯樣做抗壓強度檢驗，檢驗數(shù)量為施工總樁數(shù)的0.5％，且不少于3根。對相鄰樁搭接要求嚴格的工程，應(yīng)在成樁15d后，選取數(shù)根樁進行開挖，檢查搭接情況?；坶_挖后，應(yīng)檢驗樁位、樁數(shù)與樁頂質(zhì)量，如不符合設(shè)計要求，應(yīng)采取有效補強措施。二、高壓噴射注漿法1.分類及形式

(1)單管法

(2)二重管法

(3)三重管法

高壓噴射注漿法又稱旋噴法，它是利用鉆機把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆進至土層的預(yù)定位置后，用高壓脈沖泵(工作壓力在20MPa以上)，將水泥漿液通過鉆桿下端的噴射裝置，向四周以高速水平噴入土體，借助液體的沖擊力切削土層，使噴流射程內(nèi)土體遭受破壞，與此同時鉆桿一面以一定的速度(20r/min)旋轉(zhuǎn)，一面低速(15～30cm/min)徐徐提升，使土體與水泥漿充分攪拌混合，膠結(jié)硬化后即在地基中形成直徑比較均勻、具有一定強度(0.5～8.0MPa)的圓柱體，從而使地基得到加固2.特點及適用范圍

特點：

①提高地基的抗剪強度，改善土的變形性質(zhì)，使地基在上部結(jié)構(gòu)荷載作用下，不產(chǎn)生破壞和較大沉降。②利用小直徑鉆孔旋噴成比孔大8～10倍的大直徑固結(jié)體；可通過調(diào)節(jié)噴嘴的旋噴速度、提升速度、噴射壓力和噴漿量旋噴成各種形狀樁體；可制成垂直樁、斜樁或連續(xù)墻，并獲得需要的強度。③用于已有建筑物地基加固而不擾動附近土體，施工噪音低，振動小。④用于任何軟弱土層，可控制加固范圍。⑤設(shè)備較簡單、輕便，機械化程度高，全套設(shè)備緊湊，體積小，機動性強，占地少，能在狹窄場地施工。⑥施工簡便，操作容易，管理方便，速度快，效率高，用途廣泛，成本低。適用范圍：高壓噴射注漿適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、黏性土、粉土、砂土、濕陷性黃土、人工填土及碎石土等的地基加固；可用于既有建筑和新建筑的地基處理，深基坑側(cè)壁擋土或擋水，基坑底部加固防止管涌與隆起，壩的加固與防水帷幕等工程。但對含有較多大粒塊石、堅硬黏性土、大量植物莖基或含過多有機質(zhì)的土及地下水流過大、噴射漿液無法在注漿管周圍凝聚的情況下，不宜采用。3.設(shè)計要點

1)加固體強度和范圍高壓噴射注漿形成的加固體強度和范圍，應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定。當無現(xiàn)場試驗資料時，可參照相似土質(zhì)條件的工程經(jīng)驗估計。2)旋噴樁復(fù)合地基承載力復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場復(fù)合地基載荷試驗確定。初步設(shè)計時，也可按式(4-9)估算3)樁的平面布置豎向承載旋噴樁的平面布置可根據(jù)上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)特點確定。獨立基礎(chǔ)下的樁數(shù)一般不應(yīng)少于4根。4)褥墊層設(shè)置豎向承載旋噴樁復(fù)合地基宜在基礎(chǔ)和樁頂之間設(shè)置褥墊層，褥墊層厚度可取200～300mm，其材料可選用中砂、粗砂、級配砂石等，最大粒徑不宜大于30mm。三、膠結(jié)法灌漿法，亦稱注漿法，是將配制好的漿液，利用壓力或電化學(xué)原理通過專用的注漿設(shè)備和注漿管路，注入巖土的孔隙、裂隙和空洞中去，漿液經(jīng)擴散、凝固、硬化，將松散的土體或縫隙巖體膠結(jié)成整體，降低巖土的滲透性，改變其力學(xué)性能，提高其強度和穩(wěn)定性，從而實現(xiàn)加固巖土或防滲堵漏等目的。1.灌漿法1）灌漿方法①滲透灌漿②劈裂灌漿③壓密灌漿④電化學(xué)灌漿（或電滲法）2）漿液材料在地基處理中采用最多的化學(xué)漿液是硅化灌漿材料，是以硅酸鈉（水玻璃Na2O·nSiO2）為主劑的漿液的化學(xué)漿液，其他還有以丙烯酰胺為主劑和以紙漿廢液木質(zhì)素為主劑的化學(xué)漿液。2.硅化法利用硅酸鈉（水玻璃）為主劑的化學(xué)漿液加固方法稱為硅化法。對于受瀝青、油脂、石油化合物等浸透的土以及地下水pH值大于9的土不宜采用硅化法加固。一、土工合成材料4.7土工合成材料加筋法土工合成材料是巖土工程領(lǐng)域中的一種新型建筑材料，是用于土工技術(shù)和土木工程以聚合物為原料的具有滲透性的材料的總稱。1.土工合成材料的類型

各類土工合成材料的主要功能

功能類型土工合成材料的功能分類隔離加筋反濾排水防滲防護土工織物(GT)PPPPPP土工格柵(GG)P土工網(wǎng)(GN)PP土工膜(GM)SPS土工墊