第一章地基處理技術教材

第五章地基處理技術

本章內容第一節(jié)概述第二節(jié)振沖法第三節(jié)高壓噴射注漿法第四節(jié)深層攪拌法第五節(jié)擠密樁施工法第六節(jié)靜壓灌漿法知識目標1、了解地基處理的概念、目的和分類；2、了解振沖碎石樁的概念、特點、適用范圍、加固機理；熟悉振沖碎石樁主要機具設備、作業(yè)條件、施工要點；掌握振沖碎石樁的施工工藝施工質量檢驗；3、了解高壓噴射注漿法概念、特點、適用范圍、分類、加固機理；掌握高壓噴射注漿質量檢驗；知識目標4、了解深層攪拌法概念、特點、適用范圍、分類；5、掌握深層攪拌法施工工藝和深層攪拌法施工質量檢驗；6、了解擠密樁施工法概念、特點、適用范圍、分類、加固機理；掌握擠密樁施工工藝擠密樁質量檢驗；知識目標7、了解石灰樁及石灰粉煤灰樁概念、特點、適用范圍、分類、加固機理；掌握石灰樁及石灰粉煤灰樁的施工工藝及質量檢驗；8、了解水泥粉煤灰碎石樁（CFG）概念、特點、適用范圍、分類、加固機理；掌握水泥粉煤灰碎石樁施工工藝；9、了解靜壓灌漿法概念、目的、適用范圍；熟悉灌漿標準、注漿施工的機械設備及灌漿施工質量檢驗。

能力目標1、能完成高壓噴射注漿施工2、能完成靜壓灌漿施工3、高壓噴射注漿設計4、擠密樁施工設計計算5、水泥粉煤灰碎石樁設計計算6、靜壓灌漿設計計算第一節(jié)概述一、什么是地基處理？為提高地基承載力，改變其變形性質或滲透性質而采取的人工處理地基的方法稱之。二、什么是天然地基？指不需要通過人工處理而直接在地基上修建基礎的地基。三、什么是人工地基？當天然地基不能承受基礎傳遞的全部荷載時，需經人工處理后作為地基的土體稱之。五、地基處理的目的和意義

1、提高地基的抗剪強度，增加其穩(wěn)定性;2、降低地基土的壓縮性，減少地基的沉降變形;3、改善地基土的滲透特性，減少地基滲漏;4、改善地基土的動力特性，提高地基的抗振性能。六、地基處理方法分類1、換土墊層法將軟弱土挖至一定深度，回填強度較高、壓縮性較小的材料，如砂、石等，并分層夯實。能提高地基承載力、減少沉降。此法適用于軟弱土地基。2、擠淤置換法通過拋石或夯擊回填碎石置換淤泥達到加固地基的目的，也可采用爆破擠淤置換。此法適用于淤泥或淤泥質粘土地基。3、強夯法采用夯錘從高處自由落下，地基土體在沖擊力作用下密實，可提高地基承載力，減少沉降。此法適用于碎石土、砂土、粉土、雜填土和素填土等地基。4、石灰樁法在鉆孔中填入生石灰，通過石灰的吸水膨脹、放熱作用來改善樁與土的物理力學性質，可提高地基承載力，減少沉降。此法適于雜填土、軟粘土地基。5、加載預壓法在地基上加載，使地基中的水在荷載作用下排水固結，可提高地基承載力，減小沉降。此法適用于軟粘土、雜填土、泥炭土地基等。6、降低地下水位法通過降低地下水位，改變地基土受力狀態(tài)，其效果如加載預壓，使地基土產生排水固結，達到加固目的。此法適用于砂性土或透水性較好的土層。7、深層攪拌法利用深層攪拌機將水泥粉與地基土原位攪拌形成復合地基，以提高地基承載力，減小沉降。此法適用于淤泥和粉土等軟土地基。8、高壓噴射注漿法利用高壓噴射注漿沖切土體，用漿液置換部分土體，形成水泥土增強體?？梢蕴岣叩鼗休d力，減少沉降。此法適用于淤泥、砂土、人工填土等地基。9、滲入性灌漿法在灌漿壓力作用下，將漿液灌入地基中以填充原有孔隙，改善土體的物理力學性質。此法適于中砂、粗砂、礫石地基。10、振沖密實法通過振沖器的振動，一是使砂層發(fā)生液化，砂粒重新排列，孔隙減??；二是使砂層擠密。達到提高地基承載力、減小沉降的目的。此法適用于疏松砂性土地基。11、加筋土墊層法在地基中鋪設加筋材料（如土工織物、金屬板條等）形成加筋土墊層，可以提高地基穩(wěn)定性。此法適用于各種軟弱地基。12、土釘墻法采用鉆孔插筋、注漿，在土層中設置土釘，也可直接將桿件插入土層中，通過土釘和土形成加筋土擋墻以維持和提高土坡穩(wěn)定性。適用于提高土坡穩(wěn)定性。第二節(jié)振沖法一、什么是振沖法？也稱碎石樁法，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。四、振沖法的主要優(yōu)點

1、施工機具和施工工藝簡單，易于操作；

2、可在軟粘土中設置強透水性的排水碎石樁，軟粘土中的水可通過碎石樁以較短的時間完成排水固結，使地基強度提高。1、振沖器目前常用的有30kW、75kW兩類振沖器。六、施工工藝樁機定位振沖完畢開始振沖制樁完成分層填料振沖樁施工振沖樁施工振沖樁施工

(海上)七、施工要點

1、現場試驗在正式施工前應通過現場試驗確定其處理效果。2、填料總量和密實度每根樁的填料總量和密實度必須符合設計要求。

1、造孔遇阻

造孔過程中若遇堅硬土層，可加大水壓解決。

2、填料遇阻

故障原因處理方法石料粒徑過大換用粒徑小的石料填料過快、過多慢慢上下活動振沖器直到消除石料抱導管。

3、串樁串樁是指已經成樁的碎石進入正在施工樁孔中。常見原因有土質松軟、樁距過小或成樁直徑過大?？刹捎锰?、加大樁距或減小樁徑的方法解決。九、施工質量檢驗第三節(jié)高壓噴射注漿法一、概念

利用鉆機鉆孔，把帶有噴嘴的注漿管插至土層中，用注漿泵使?jié){液從噴嘴中噴射出來沖擊破壞土體。使土粒從土體上剝落下來與漿液攪拌混合。漿液凝固后，便在土中形成一個固結體，從而提高地基承載力。1、適用范圍較廣

它既可用于工程新建之前，也可用于工程修建之中，特別是用于工程落成之后，顯示出不損壞建筑物的上部結構和不影響運營使用的長處。

2、施工簡便

只需在土層中鉆一個孔徑為50～300毫米的小孔，便可在土中噴射成直徑為0.4～4.0米的固結體，因而能貼近已有建筑物基礎建設新建筑物。

3、固結體形狀可以控制

為滿足工程的需要，在旋噴過程中，可調整旋噴速度、提升速度、增減噴射壓力、更換噴嘴孔徑改變流量。使固結體成為設計所需要的形狀。4、噴射方向可控制

一般情況下，采用在地面進行垂直噴射注漿，而在隧道、礦山井巷工程、地鐵等建設中，亦可采用傾斜和水平噴射注漿。

5、有較好的耐久性

在軟弱地基加固中，能得到穩(wěn)定的加固效果，并有較好的耐久性能?？捎糜谟谰眯怨こ?。6、漿液流失較少

噴漿時，除一小部分漿液沿著管壁冒出地面外，大部分漿液均聚集在噴射流的破壞范圍內。7、材料價格低廉

除了在要求速凝超早強時使用化學材料以外，一般的地基工程使用價格低廉的普通硅酸鹽水泥。三、適用范圍五、類型單管法利用鉆機把注漿管置入土層預定深度后，用高壓泥漿泵以20Mpa左右的壓力，把漿液從噴嘴中噴射出去沖擊破壞土體。二重管法使用雙通道注漿管。當鉆進到預定深度后，同時噴射壓力20Mpa的漿液和0.7Mpa的空氣。在高壓漿液和它外圈環(huán)繞氣流的共同作用下，破壞土體的能量顯著增大。三重管法使用三通道注漿管。當鉆進到預定深度后，同時噴射壓力為20Mpa的清水、0.7Mpa的空氣和2～5MPa的漿液。在三種介質的共同作用下，破壞土體的能量更大。旋噴

噴嘴一面噴射一面旋轉并提升，固結體呈圓柱狀定噴噴嘴一面噴射一面提升，噴射方向固定不變，固結體形如板狀或壁狀擺噴噴嘴一面噴射一面提升，噴射的方向呈較小角度來回擺動，固結體形如較厚墻狀六、加固機理

噴嘴以很高的壓力噴射出能量大、速度快的漿液，當它作用在土體上時，對土體產生巨大的沖擊和攪動作用，使注入的漿液和土拌和凝固為新的固結體。七、設計

1、樁徑的確定

旋噴樁的直徑應通過現場試驗確定。當無現場試驗資料時，亦可參照相似土質條件下其他旋噴工程的經驗。2、承載力的確定

地基承載力應通過現場載荷試驗確定。也可根據與其土質相似工程的經驗確定。八、施工工藝1、鉆機就位與鉆孔

鉆孔的目的是為了將注漿管置入預定深度。如能用振動或直接把注漿管置入土層預定深度，則鉆孔和置入注漿管的兩道工序合并為一道工序。2、置入注漿管

將噴射注漿管插入至鉆孔內設計標高，即可噴射注漿。

3、旋轉、提升

在噴射注漿參數達到規(guī)定值后，隨即分別按旋噴、定噴或擺噴的工藝要求，提升注漿管，由下而上噴射注漿。4、拔管及沖洗

完成一根旋噴樁施工后，應迅速拔出噴射注漿管，進行沖洗。1、檢驗內容固結體的整體性和均勻性；固結體的有效直徑；固結體的垂直度；固結體的強度；固結體的溶蝕性和耐久性能。開挖檢查鉆孔取芯載荷試驗

3、檢驗數量

檢驗點的數量為施工注漿孔數的2％～5％，并不應少于3點。

4、檢驗時間

質量檢驗應在高壓噴射注漿結束28天后進行。第四節(jié)深層攪拌法一、概念

利用水泥或石灰等材料作為固化劑，通過攪拌機械，在地基深處就地將軟土和固化劑攪拌，使軟土硬結成具有整體性和一定強度的加固體，從而提高地基強度。1、利用了原土由于將固化劑和原地基軟土攪拌混合，因而最大限度地利用了原土。土體加固后重度基本不變，對軟弱下臥層不致產生附加沉降。2、不會產生附加沉降與鋼筋混凝土樁基相比，節(jié)省了大量的鋼材并降低了造價。3、節(jié)省鋼材根據上部結構的需要，可靈活地采用柱狀，壁狀和塊狀等加固形式。4、加固形式靈活五、水泥漿攪拌法

中心管噴漿

水泥漿是從兩根攪拌軸之間的另一中心管輸出，此法用于純水泥漿和水泥砂漿。葉片噴漿水泥漿從葉片上若干個小孔噴出，使水泥漿與土體混合較均勻，但因噴漿孔小易被漿液堵塞，它只能使用純水泥漿。序號機械名稱用途1深層攪拌機水泥土攪拌2履帶式起重機起吊3導向架導向4灰漿攪拌機制漿5灰漿泵注漿攪拌機械該機采用三管并列，兩側管各帶二葉片式攪拌頭，中央管除支承兩側管外還兼作輸漿管用。一次加固面積0.7～0.8米2，加固深度10～15米。1、SJB-1型深層攪拌機SJB－1型攪拌機1－輸漿管；2－外殼；3－出水口；4－進水口；5－電動機；6－導向滑塊；7－減速器；8－攪拌軸；9－中心管；10－橫向系板；11－球形閥；12－攪拌頭2、GZB－600型攪拌機該機為單攪拌軸，葉片噴漿方式的攪拌機。它主要由電動機、攪拌軸、輸漿管、攪拌頭和配套機械等組成。GZB－600型攪拌機配套機械1－流量計；2－控制柜；3－低壓變壓器；4－泵送裝置，5－電纜；6－輸漿管；7－攪拌軸；8－攪拌機；9－打樁機；10－電纜GZB-600型攪拌機1－電纜接頭；2－進漿口；3－電動機；4－攪拌軸；5－攪拌頭施工現場3、施工工藝

起重機或塔架懸吊攪拌機到達指定樁位對中。定位啟動攪拌機電機，使攪拌機沿導向架攪拌切土下沉。預攪下沉攪拌機下沉到達設計深度后，開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中，邊噴漿邊旋轉，同時嚴格按照設計確定的提升速度提升攪拌機。提升噴漿攪拌重復上、下攪拌為使軟土和水泥漿攪拌均勻，可再次將攪拌機邊旋轉邊沉入土中，至設計加固深度后再將攪拌機提升出地面。重復上述1－6步驟，再進行下一根樁的施工。移位序號機械名稱用途1GPP－5型鉆機鉆進2YP－1型粉體發(fā)送器定時定量發(fā)送粉體材料3攪拌鉆頭破碎巖土4空氣壓縮機提供壓縮空氣六、粉體噴射攪拌樁1、攪拌機械

粉體發(fā)送器的工作原理1－節(jié)流閥；2－流量計；3－氣水分離器；4－安全閥；5－管道壓力表；6－灰罐壓力表；7－發(fā)送器轉鼓；8－灰罐空氣壓縮機2、施工工藝根據設計，首先確定加固體的位置。定位啟動攪拌鉆機，攪拌鉆頭正轉預攪下沉，為了不致堵塞噴射口，此時并不噴射加固材料，而是噴射壓縮空氣，預攪下沉時噴射壓縮空氣，可使鉆進順利。預攪下沉預攪下沉到設計深度時停止下沉，并應在原位轉動1～2分鐘。預攪下沉結束在確認加固料已噴至孔底時，攪拌鉆頭反向邊旋轉、邊提升，同時，通過粉體發(fā)送器不斷地將加固粉體料噴入被攪動的土體中，使土體和粉體料進行充分拌合。提升噴粉攪拌當鉆頭提升至距離地面0.3～0.5米時，發(fā)送器應停止向孔內噴射粉體，攪拌樁形成。提升結束、攪拌樁形成為保證粉體攪拌均勻，需再次將攪拌頭下沉到設計深度，提升攪拌時，其速度控制在0.5～0.8m／min左右。重復攪拌鉆頭提升至地面后，鉆機移位對孔。鉆機移位1、施工期質量檢驗

樁位：偏差小于50毫米；

樁底標高：超深100～200毫米；

樁頂標高：超過設計標高500毫米；樁身垂直度：小于1%標準貫入試驗

攪拌樁應在成樁七天內用標準貫入試驗取樁身加固土樣，觀察攪拌均勻程度，同時根據標準貫入試驗錘擊數，用對比法判斷樁身強度。檢驗樁的數量應不少于已完成樁數的2%。用鉆探的方法從樁身取芯樣，制成試塊并測定樁身強度。鉆孔取樣對場地復雜或施工有問題的樁應進行單樁荷載試驗，檢驗其承載力。單樁荷載試驗對相鄰樁搭接要求嚴格的工程，應在樁養(yǎng)護到一定齡期時選取數根樁進行開挖，檢查樁頂部分外觀質量?；坶_挖后，應檢驗樁位、樁數與樁頂質量。開挖檢驗第五節(jié)擠密樁施工法擠密樁是把帶有管塞、活門或錐頭的鋼管壓入或打入地下擠密土層形成孔，再往孔內投放灰土、砂石等填料成的樁。

一、土樁及灰土樁施工技術

1、概念

利用沉管、沖擊等方法將鋼管打入土中擠密成孔，然后在孔中分層填素土或灰土，夯實而成土樁、灰土樁?？上鼗恋臐裣菪?，提高承載力。消除地基土的濕陷性無需進行土方開挖

與換土墊層相比，不需開挖回填，可節(jié)省土方開挖和回填土方工程量?？删偷厝〔?，應用廉價材料，降低工程造價。就地取材施工機具簡單，施工方便，施工效率高。機具簡單土或灰土樁擠壓成孔時，樁孔位置原有土體被強制側向擠壓，使樁周一定范圍內的土層密實度提高。擠密作用灰土樁是用石灰和土按一定體積比例拌合，并在樁孔內夯實加密后形成的樁，這種材料在化學性能上具有氣硬性和水硬性?；彝列再|作用根據施工設備、成孔方法等情況而定，一般選用300～600毫米。樁徑根據樁處理地基的深度確定，一般為5～15米。樁長樁距和排距樁間距樁排距樁孔一般按等邊三角形布置。樁距為(2.5～3.0)d。處理地基的寬度應大于基礎的寬度。處理寬度地基的承載力標準值，應通過原位測試或結合當地經驗確定。地基承載力6、施工要求

孔位偏差樁孔中心點的偏差不應超過樁距設計值的5％。樁孔垂直度偏差不應大于1.5％。垂直度偏差向孔內填料前，孔底必須夯實，然后用素土或灰土分層回填夯實。填料方法偏心輪夾桿式夯實機先通過試驗夯填，求得“檢定錘擊數”，施工檢驗時以實際錘擊數不小于檢定錘擊數為合格。觸探檢驗法對重要的大型工程應進行現場載荷試驗，直接觀測承載力。載荷試驗法二、石灰樁施工技術

1、概念在地基中鉆孔，然后將生石灰注入孔內夯實擠密成樁。若在生石灰塊中摻入適量粉煤灰，則制成石灰粉煤灰樁。4、加固機理

石灰樁除了成孔時擠密樁周圍土外，還有生石灰吸收土層中的孔隙水變成熟石灰時產生體積膨脹，擠密樁周土，減少其孔隙比，加速地基土的固結，提高地基承載力，使地基得到加固。6、施工工藝

7、施工方法

（1）施工順序

一般是先外排后內排，先周邊后中間；單排樁應先施工兩端后中間，并按每間隔1～2孔的施工順序進行，不得由一邊向一邊平行推進，以免樁擠向一邊。成孔后填料、夯實、封頂，自上而下成孔，自下而上填夯成樁。管內成樁因生石灰吸水膨脹，對各個方向都將產生很大的膨脹力，為減少向上膨脹力的損失，約束石灰樁的上舉力，當夯填至距樁頂O.5～1.O米時，用素混凝土或粘土封頂。為什么要封頂？管外成樁先將石灰料鋪放在待加固的地面，再用打樁機將鋼管打下，成一段孔，拔出管填一段料后再成一段孔。當樁孔達到設計深度后拔出鋼管，此時鋼管外已形成較硬的石灰樁壁，然后在管內填料夯實，形成管內的樁身。挖樁檢驗可測定樁徑、樁的外形、樁身材料分布情況及樁身密實度等。挖樁檢驗用輕便觸探測定樁身和樁周土的承載力。輕便觸探通過載荷試驗，可計算復合地基的承載力和壓縮模量。載荷試驗三、CFG樁施工技術

1、什么是CFG樁？

在碎石樁的基礎上，加入粉煤灰和少量水泥，加水拌和制成的一種具有一定粘結強度的樁稱之。在荷載作用下，樁的壓縮性明顯小于其周圍軟土。因此，基礎傳遞給復合地基的附加應力隨地基的變形逐漸集中到樁體上，即出現了應力集中現象。復合地基中的CFG樁起到了樁體作用。樁體作用由于CFG樁采用振動沉管法施工，機械的振動和擠壓作用使樁間土得以擠密。經加固處理后，地基土的物理力學指標都有所提高，這也說明加固后的樁間土已擠密。擠密作用沉管投料拔管6、施工工藝沉管

樁機就位后啟動馬達，開始沉管，將樁管沉入地基土中達到設計深度。投料待沉管至設計標高后須盡快投料，直到管內混合料面與鋼管投料口平齊。拔管投料后，開動馬達，原地留振10秒左右，然后邊振動邊拔管。拔管速度一般控制在1.2～1.5m/min左右。樁管拔出地面，確定成樁符合設計要求后用粒狀材料或濕粘土封頂，然后移機繼續(xù)下一根樁施工。7、施工注意事項施工順序

采用隔排隔樁跳打，施打新樁時與已打樁間距隔時間不應少于七天。施工完畢待樁體達到一定強度，一般為七天左右，方可進行樁頭處理。樁頂一米左右長度的樁體是松散的，密實度較小，此部分應當挖除。樁頭處理

第六節(jié)靜壓灌漿法

一、概念

利用液壓、氣壓或電化學原理，通過注漿管把漿液注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式，趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據其位置，將原來松散的土?；蛄严赌z結成一個強度大、防水性能高的“結石體”。1、灌漿加固對地鐵、隧洞大塌方灌漿加固。2、防止?jié)B漏增加地基土的不透水性。防止壩基漏水和隧道開挖時涌水。3、提高樁的承載力對鉆孔灌注樁的側面和底部進行灌漿，以提高樁與土間的表面摩擦阻力和樁端土體的力學強度。4、地基加固用灌漿法糾偏和回升建筑，對古建筑的地基加固。1、滲透灌漿

滲透灌漿是指在壓力作用下使?jié){液充填土的孔隙和巖石的裂隙，排擠出孔隙中存在的自由水和氣體，而基本上不改變原狀土的結構和體積，所用灌漿壓力相對較小。2、劈裂灌漿在壓力作用下，漿液引起巖石和土體結構的破壞和擾動，使地層中原有的裂隙或孔隙張開，形成新的裂隙或孔隙，漿液的可灌性和擴散距離增大，而所用的灌漿壓力相對較高。3、壓密灌漿通過鉆孔在土中灌入極濃的漿液，使土體壓密，在注漿管端部附近形成漿泡，當漿泡的直徑較小時，灌漿壓力基本上沿鉆孔的徑向擴展。隨著漿泡尺寸的逐漸增大，便產生較大的上抬力而使地面抬動。壓密灌漿常用于中砂地基的加固。4、電動化學灌漿將帶孔的注漿管作為陽極，用濾水管作為陰極，將溶液由陽極壓入土中，并通以直流電。在電滲作用下，孔隙水由陽極流向陰極，促使通電區(qū)域中土的含水量降低，并形成滲漿通路，化學漿液也隨之流入土的孔隙中，并在土中硬化。1、防滲標準對重要的防滲工程，要求將地基土的滲透系數降低至lO～4cm／s以下。根據灌漿的目的，強度標準將隨各工程的具體要求而不同。如為了增加摩擦樁的承載力，應沿樁的周邊灌漿，以提高樁側界面間的粘聚力；對端承樁則在樁底灌漿以提高樁端土的抗壓強度和變形模量。2、強度標準

灌漿效果可根據耗漿量的降低率進行控制。由于灌漿是按逐漸加密原則進行的，孔段耗漿量應隨加密次序的增加而逐漸減少。若起始孔距布置正確，則第二次序孔的耗漿量將比第一次序孔大為減少，這是灌漿取得成功的標志。3、施工控制標準將所有的材料放進同一箱子中，預先做好混合準備，再進行注漿，適用于凝膠時間較長的情況。1、一種溶液一個系統(tǒng)2、兩種溶液一個系統(tǒng)將A溶液和B溶液預先分別裝在各自準備的不同箱子中。分別用泵輸送，在注漿管的頭部使兩種溶液匯合。這種在注漿管中混合進行灌注的方法，適用于凝膠時間較短的情況。3、兩種溶液兩個系統(tǒng)將A溶液和B溶液分別放在不同的箱子中，用不同的泵輸送，在注漿管頂端流出的瞬間。兩種溶液就匯合而注漿。這種方法適用于凝膠時間是瞬間的情況。鉆桿注漿法是將鉆孔鉆到所規(guī)定的深度后，把注漿材料通過鉆桿注入地層中的一種方法。特點：容易操作，施工費用較低。其缺點是漿液沿鉆桿與鉆孔的