1、.1地基处理地基处理第一章第一章 概述概述.2一、地基、基础和地基处理地基地基（foundation， subgrade )是指承托建筑物基础是指承托建筑物基础的这一部分很小的场地。的这一部分很小的场地。建筑物建造在软弱地基和特殊土地基时面临建筑物建造在软弱地基和特殊土地基时面临的四个问题的四个问题:强度及稳定性：强度及稳定性：当地基的抗剪强度不足以当地基的抗剪强度不足以承受上部结构的自重及附加荷载时，地基就承受上部结构的自重及附加荷载时，地基就会发生局部或整体破坏。会发生局部或整体破坏。变形：变形：当地基在上部结构的自重及附加荷当地基在上部结构的自重及附加荷载作用下产生过大的变形时，会影响建
2、筑物载作用下产生过大的变形时，会影响建筑物的正常使用；当超过建筑物所能容许的不均的正常使用；当超过建筑物所能容许的不均允沉降时，结构可能产生开裂；湿陷性黄土允沉降时，结构可能产生开裂；湿陷性黄土遇水湿陷，膨胀土遇水膨胀、失水收缩也属遇水湿陷，膨胀土遇水膨胀、失水收缩也属于这类问题。于这类问题。.3渗漏：渗漏：渗漏是由地下水在运动中产生的动水压力渗漏是由地下水在运动中产生的动水压力而引起的，当地基的渗漏或水力坡降超过容许值时，而引起的，当地基的渗漏或水力坡降超过容许值时，会导致流砂（土）和管涌事故。会导致流砂（土）和管涌事故。液化：液化：在地震、机器及车辆的振动、波浪作用和在地震、机器及车辆的振
3、动、波浪作用和爆破等动力荷载作用下，会引起饱和松散粉细砂爆破等动力荷载作用下，会引起饱和松散粉细砂（包括部分粉土）产生液化，使土体类似于液体而（包括部分粉土）产生液化，使土体类似于液体而失去抗剪强度，从而造成地基失稳和震陷。失去抗剪强度，从而造成地基失稳和震陷。.4基础基础（foundationfoundation，footing)footing)具有承上启下的作用。处于上部结构的荷载及地基反具有承上启下的作用。处于上部结构的荷载及地基反力的相互作用下，承受由此而产生的内力（轴力、剪力的相互作用下，承受由此而产生的内力（轴力、剪力、弯矩）。基础底面的反力反过来又作为地基上的力、弯矩）。基础底面
4、的反力反过来又作为地基上的荷载，使地基土产生应力和变形。荷载，使地基土产生应力和变形。基础设计时，基础本身应具有足够的刚度和强度，同基础设计时，基础本身应具有足够的刚度和强度，同时地基的变形和强度满足规范的要求。时地基的变形和强度满足规范的要求。 地基处理（地基处理（soil treatment,soil improvement) 当天然地基很软弱，不能满足地基强度和变形等的要当天然地基很软弱，不能满足地基强度和变形等的要求时，事先要经过人工处理后再建造基础，这种地基加固求时，事先要经过人工处理后再建造基础，这种地基加固称为地基处理。称为地基处理。 地基处理的目的是利用置换、夯实、挤密、排水、
5、地基处理的目的是利用置换、夯实、挤密、排水、胶结等方法对地基进行加固，用以改变土的特性：胶结等方法对地基进行加固，用以改变土的特性： 压缩压缩性、渗透性等性、渗透性等 地基处理的对象是软弱土地基和特殊土地基地基处理的对象是软弱土地基和特殊土地基.5二、软弱地基和特殊土地基的二、软弱地基和特殊土地基的工程性质及其对建筑物的危害工程性质及其对建筑物的危害软弱土地基（软弱土地基（soft foundation)：指由淤泥、淤指由淤泥、淤 泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。软土（软土（soft soil) 淤泥和淤泥质土的总称。淤泥
6、和淤泥质土的总称。分布在：分布在：天津、上海、武汉、杭州、宁波、温州、福州、厦门、天津、上海、武汉、杭州、宁波、温州、福州、厦门、 广州等沿海地区，昆明、武汉等内陆地区。广州等沿海地区，昆明、武汉等内陆地区。特性：含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、特性：含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、 渗透系数小。渗透系数小。冲填土（冲填土（Hydraulic fill)在整治河道时，用挖泥船通过泥浆泵在整治河道时，用挖泥船通过泥浆泵将泥砂夹大量水分吹到江河两面岸形成的沉积土。将泥砂夹大量水分吹到江河两面岸形成的沉积土。分布在：分布在：天津、上海黄浦江和广州珠江两岸。天津、上海黄浦江和广
7、州珠江两岸。特性：主要取决于颗粒组成、均匀性和排水固结条件。特性：主要取决于颗粒组成、均匀性和排水固结条件。 如以粘土为主，属于强度低和压缩性高的欠固结土。如以粘土为主，属于强度低和压缩性高的欠固结土。 以砂或其他粗料为主，基本上与粉细砂类似，不属于软土。以砂或其他粗料为主，基本上与粉细砂类似，不属于软土。.6杂填土（杂填土（Miscellaneous)是由人类的活动而任意堆填的建筑垃是由人类的活动而任意堆填的建筑垃圾、工业废料和生活垃圾圾、工业废料和生活垃圾。特性特性：强度低、压缩性高和均匀性差、一般具有浸水强度低、压缩性高和均匀性差、一般具有浸水湿陷性。对有机质含量较大的生活垃圾和对基础有
8、侵湿陷性。对有机质含量较大的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为持力层。蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不宜作为持力层。其它高压缩性土：饱和松散粉细砂在动荷载作用下将其它高压缩性土：饱和松散粉细砂在动荷载作用下将产生液化。产生液化。.7湿陷性黄土（湿陷性黄土（Collapsible)：凡天然黄土在上覆土的自重凡天然黄土在上覆土的自重应力作用下，或在上覆土自重应力和附加应力作用下，受水浸湿后应力作用下，或在上覆土自重应力和附加应力作用下，受水浸湿后土的结构迅速破坏而发生破坏显著下沉的黄土。土的结构迅速破坏而发生破坏显著下沉的黄土。分布：分布：甘肃、陕西、黑龙江、吉林、辽宁
9、、内蒙、山东、河北、甘肃、陕西、黑龙江、吉林、辽宁、内蒙、山东、河北、河南、山西、青海、新疆等到地。河南、山西、青海、新疆等到地。膨胀土（膨胀土（Expansive Soil)：是指粘粒成分主要由亲水性是指粘粒成分主要由亲水性粘土矿物组成的粘性土，它是一种吸水膨胀和失水收缩，具有较大粘土矿物组成的粘性土，它是一种吸水膨胀和失水收缩，具有较大的胀缩变形性能，且变形往复的高塑性粘土。的胀缩变形性能，且变形往复的高塑性粘土。分布：分布：广西、云南、湖北、河南、安徽、四川、河北、山东、陕广西、云南、湖北、河南、安徽、四川、河北、山东、陕西、江苏、贵州、和广东等地。西、江苏、贵州、和广东等地。特性：特性
10、：土的强度较高、压缩性较低。粘粒成分中含有大量的亲水土的强度较高、压缩性较低。粘粒成分中含有大量的亲水性矿物。土呈黄、红、灰白等色。性矿物。土呈黄、红、灰白等色。.8红粘土红粘土（Red Clay): 石灰岩和白云岩等碳酸盐类岩石在亚热带温湿石灰岩和白云岩等碳酸盐类岩石在亚热带温湿气候条件下，经风化作用所形成的褐红色粘性土。气候条件下，经风化作用所形成的褐红色粘性土。通常红粘土是较好的地基土，但由于下卧岩面起伏及存在软弱土层，通常红粘土是较好的地基土，但由于下卧岩面起伏及存在软弱土层，一般容易引起地基不均匀变形。一般容易引起地基不均匀变形。冻土（冻土（frozen soil):季节性冻土季节性
11、冻土(seasonally frozen ground):冬季冻结，夏季融化的土层；冬季冻结，夏季融化的土层；永冻土（永冻土（permafrost):冻结状持续冻结状持续3年以上的土层年以上的土层。季节性冻土在我国东北、华北和西北广大地区均有分布，因其呈周季节性冻土在我国东北、华北和西北广大地区均有分布，因其呈周期性的冻结和融化，对地基稳定性影响较大。期性的冻结和融化，对地基稳定性影响较大。岩溶（岩溶（Karst)：广泛分布在贵州和广西两省内。广泛分布在贵州和广西两省内。特性：地基主要受力范围内受水的化学和机械作用而形成溶洞、溶特性：地基主要受力范围内受水的化学和机械作用而形成溶洞、溶沟溶槽、
12、落水洞以及土洞等。沟溶槽、落水洞以及土洞等。危害：基岩面起伏大、且可能有大块孤石；常会遇到滑波、崩塌和危害：基岩面起伏大、且可能有大块孤石；常会遇到滑波、崩塌和泥石流等不良地质现象。泥石流等不良地质现象。.9三、地基处理的方案选择三、地基处理的方案选择调查研究：调查研究：结构条件：结构条件：建筑体型、刚度、受力体系、建筑材料、基础类型、建筑体型、刚度、受力体系、建筑材料、基础类型、地基承载力等地基承载力等地基条件地基条件：地形及地质条件，地基成层状况，软弱土层厚度，：地形及地质条件，地基成层状况，软弱土层厚度，不均匀性和分布范围，持力层位置及状况，地下水情况及地基土不均匀性和分布范围，持力层位
13、置及状况，地下水情况及地基土的物理和力学性质。的物理和力学性质。环境影响环境影响：强夯法和砂桩挤密法施工时，振动和噪音对邻近建：强夯法和砂桩挤密法施工时，振动和噪音对邻近建筑物和居民产生影响和干扰；采用堆载预压法时，将会有大量的筑物和居民产生影响和干扰；采用堆载预压法时，将会有大量的土方运进输出，即要有堆放场地，又不能妨碍交通；采用石灰桩土方运进输出，即要有堆放场地，又不能妨碍交通；采用石灰桩或灌浆法时，有时会污染周围环境。或灌浆法时，有时会污染周围环境。.10地基处理方案的确定：地基处理方案的确定：资料收集：资料收集：搜集工程地质、水文地质及地基基础的设计资料；根据搜集工程地质、水文地质及地
14、基基础的设计资料；根据结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形、地貌、地层结构、土质条结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形、地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、周围环境和相邻建筑物等因素，初步选定几种可能的件、地下水特征、周围环境和相邻建筑物等因素，初步选定几种可能的地基处理方案，同时考虑上部结构、基础和地基的相互作用，地基处理方案，同时考虑上部结构、基础和地基的相互作用，方案分析：方案分析：对初选的方案从处理效果、材料来源及消耗、机具条件、对初选的方案从处理效果、材料来源及消耗、机具条件、施工进度、环境影响等方面进行认真的技术经济分析和对比。施工进度、环境影响等方面进行认真的技术经济分析和
15、对比。现场试验：现场试验：对已选定的地基处理方法，应按建筑物重要性和场地复对已选定的地基处理方法，应按建筑物重要性和场地复杂程度，可进行应的现场试验和试验性施工。杂程度，可进行应的现场试验和试验性施工。.11.12 (a) (a)山墙的对称斜裂缝和垂直裂缝；由于墙角部两面与大气接触，其蒸山墙的对称斜裂缝和垂直裂缝；由于墙角部两面与大气接触，其蒸发量大于中部，使墙角沉降大于山墙中部沉降而开裂。发量大于中部，使墙角沉降大于山墙中部沉降而开裂。 （b)b)墙面的交叉裂缝；墙面的交叉裂缝； （c)c)外纵墙的水平裂缝。由于地基不均匀胀缩变形而导致外纵墙在门窗外纵墙的水平裂缝。由于地基不均匀胀缩变形而导
16、致外纵墙在门窗洞口的上下部位出现斜裂缝，外侧地基收缩较大，条基转动所致。洞口的上下部位出现斜裂缝，外侧地基收缩较大，条基转动所致。.13.14软弱地基处理软弱地基处理第二章第二章 复合地基理论复合地基理论.15一、复合地基的概念与分类一、复合地基的概念与分类复合地基是指由基体复合地基是指由基体(天然地基土体）和增强体天然地基土体）和增强体（桩体）两部分组成。（桩体）两部分组成。复合地基在荷载作用下，基体和增强体共同承担复合地基在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载。荷载。二、复合地基与二、复合地基与“天然地基和桩基天然地基和桩基”的不同的不同点点复合地基的分类：复合地基的分类：（一）按成桩材料
17、分（一）按成桩材料分1、散体土类桩、散体土类桩2、水泥土类桩、水泥土类桩3、混凝土类桩、混凝土类桩.16（二）按成桩后桩体的强度分类（二）按成桩后桩体的强度分类1、柔性桩、柔性桩2、半刚性桩、半刚性桩3、刚性桩、刚性桩（三）按成桩后桩体的强度分类（三）按成桩后桩体的强度分类1、纵向增强体复合地基、纵向增强体复合地基2、横向增强体复合地基、横向增强体复合地基三、三、复合地基的作用机理与破坏模式复合地基的作用机理与破坏模式.17三、复合地基的作用机理与破坏模式三、复合地基的作用机理与破坏模式（一）作用机理（一）作用机理1、桩体作用；、桩体作用；2、垫层作用；、垫层作用；3、挤密作用；、挤密作用；4
18、、加速固结作用；、加速固结作用；5、加筋作用。、加筋作用。（二）破坏模式（二）破坏模式1、刺入破坏；、刺入破坏；2、鼓胀破坏；、鼓胀破坏；3、整体剪切破坏；、整体剪切破坏；4、滑动破坏。、滑动破坏。.18四、复合地基承载力特性和设计计算四、复合地基承载力特性和设计计算1、对水泥土类桩：、对水泥土类桩：式中：式中： 分别为复合地基、桩体和桩间土承载力的分别为复合地基、桩体和桩间土承载力的 特征值。特征值。kspakspfmARmf, )1 ( spkfskpkspkfff、.19kskpkspfmmff, )1 ( skpkffn/kskspfnmf,)1(1 2、对散体材料、对散体材料桩：桩：
19、nnmfksp/)1(1 ,skpkffn/.20五、复合地基变形计算五、复合地基变形计算1、加固区土层压缩变形量计算、加固区土层压缩变形量计算（1）复合模量法；）复合模量法；（2）应力修正法；）应力修正法；（3）桩身压缩模量法。）桩身压缩模量法。2、加固区下卧层的变形量计算、加固区下卧层的变形量计算（1）应力扩散法；）应力扩散法；（2）等效实体法。）等效实体法。.21软弱地基处理软弱地基处理第三章第三章 换换 填填 法法.22 一、概述一、概述换填法（换填法（replacement method):当软弱土地基的承载力和变当软弱土地基的承载力和变形不满足要求而软弱土层的厚度又不是很大时，将基
20、础底面下处形不满足要求而软弱土层的厚度又不是很大时，将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层填入强度较大的理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层填入强度较大的砂、碎石、素土、灰土以及其它性能稳定和无侵蚀性的材料，并砂、碎石、素土、灰土以及其它性能稳定和无侵蚀性的材料，并夯实（或振实）至要求的密实度。夯实（或振实）至要求的密实度。换填材料：砂、碎石、素土、干渣、粉煤灰垫层。换填材料：砂、碎石、素土、干渣、粉煤灰垫层。按施工机械可分为：按施工机械可分为：重锤夯实法，机械碾压法和振动压实法重锤夯实法，机械碾压法和振动压实法 。适用范围：淤泥、淤泥质土、素填土、杂填土、暗沟、暗浜等
21、的适用范围：淤泥、淤泥质土、素填土、杂填土、暗沟、暗浜等的浅层处理。常用于轻型建筑、地坪、堆料场地和道路工程等地基浅层处理。常用于轻型建筑、地坪、堆料场地和道路工程等地基处理。处理。.23 二、垫层设计二、垫层设计(一一)砂砂垫层的设计垫层的设计1.垫层的设计原则垫层的设计原则 足够的厚度以置换可能受剪破坏的软弱土层；足够的厚度以置换可能受剪破坏的软弱土层； 足够的宽度以防止砂垫层向两侧挤出；足够的宽度以防止砂垫层向两侧挤出； 设计垫层为排水垫层。设计垫层为排水垫层。 2.砂垫层的厚度砂垫层的厚度z的确定的确定azczzfPP.242ztgb)P-b(PP )2ztg)(b2ztg(l)-lb
22、(Pczcz条型基础：矩形基础：PP0.5)-(d3)-(bffmdbakaz.25 3.垫层宽度垫层宽度 应根据垫层侧面土的承载力来决定，砂垫层底应根据垫层侧面土的承载力来决定，砂垫层底部宽度部宽度b可由下式或根据当地经验确定。可由下式或根据当地经验确定。ztgbb2(二二)土垫层设计土垫层设计 素土、灰土、二灰土垫层总称土垫层。适于处素土、灰土、二灰土垫层总称土垫层。适于处理理14m厚的软弱土层。厚的软弱土层。 灰土垫层即通常讲的灰土垫层即通常讲的2：8或或3：7灰土。垫层强灰土。垫层强度随灰量的增加而提高。度随灰量的增加而提高。 二灰垫层是将石灰和粉煤灰两种材料按二灰垫层是将石灰和粉煤灰
23、两种材料按2：8或或3：7体积比加适当水拌和均匀后分层夯实。其强度比灰体积比加适当水拌和均匀后分层夯实。其强度比灰土垫层高得多，常用于处理湿陷性黄土土垫层高得多，常用于处理湿陷性黄土。 砂垫层的厚度一般不宜大于砂垫层的厚度一般不宜大于3m，太厚则施工困难；，太厚则施工困难；也不宜小于也不宜小于0.5m，太簿则换土垫层的作用不显著。，太簿则换土垫层的作用不显著。 .26(二二)土垫层设计土垫层设计 素土、灰土、二灰土垫层总称土垫层。适素土、灰土、二灰土垫层总称土垫层。适于处理于处理14m厚的软弱土层。厚的软弱土层。 灰土垫层即通常讲的灰土垫层即通常讲的2：8或或3：7灰土。垫灰土。垫层强度随灰量
24、的增加而提高。层强度随灰量的增加而提高。 二灰垫层是将石灰和粉煤灰两种材料按二灰垫层是将石灰和粉煤灰两种材料按2：8或或3：7体积比加适当水拌和均匀后分层夯实。体积比加适当水拌和均匀后分层夯实。其强度比灰土垫层高得多，常用于处理湿陷性其强度比灰土垫层高得多，常用于处理湿陷性黄土。黄土。 .271 1、厚度确定、厚度确定软土地基上土垫层厚度的确定与砂垫层相同。软土地基上土垫层厚度的确定与砂垫层相同。 1. 1. 对非自重湿陷性黄土地基上的垫层厚度应对非自重湿陷性黄土地基上的垫层厚度应保证天然黄土层所受的压力小于其湿陷起始压力保证天然黄土层所受的压力小于其湿陷起始压力值。值。 2. 2. 对自重湿
25、陷性黄土地基上，垫层厚度应大对自重湿陷性黄土地基上，垫层厚度应大于非自重湿陷性黄土地基上垫层的厚度，或控制于非自重湿陷性黄土地基上垫层的厚度，或控制剩余湿陷量不大于剩余湿陷量不大于20cm20cm才能取得好的效果。才能取得好的效果。2 2、宽度确定：、宽度确定：灰土垫层的宽度可取灰土垫层的宽度可取zbb5 . 23、平面处理范围、平面处理范围 素土垫层或灰土垫层可分为局部垫层和整片垫层。素土垫层或灰土垫层可分为局部垫层和整片垫层。 .28(三三)、粉煤灰垫层、粉煤灰垫层1.化学性质化学性质 粉煤灰和天然土中的化学成分具有很大的相似粉煤灰和天然土中的化学成分具有很大的相似性，具有火山灰的特性，在
26、潮湿条件下具有凝硬性，性，具有火山灰的特性，在潮湿条件下具有凝硬性，与二氧化硅，三氧化二铝等物质进行水化反应，生成与二氧化硅，三氧化二铝等物质进行水化反应，生成水化产物，使碾压密实的粉煤灰颗粒胶结固化形成块水化产物，使碾压密实的粉煤灰颗粒胶结固化形成块状结构，可提高粉煤灰的强度，降低压缩变形，增强状结构，可提高粉煤灰的强度，降低压缩变形，增强抗渗性和水稳定性。抗渗性和水稳定性。2.物理性质物理性质 粉煤灰的压实曲线与粘性土相似，具有相对较粉煤灰的压实曲线与粘性土相似，具有相对较宽的最优含水量区间，其干密度对含水量的敏感性比宽的最优含水量区间，其干密度对含水量的敏感性比粘性土小，最优含水量易于控
27、制。粘性土小，最优含水量易于控制。.29 四、垫层施工方法四、垫层施工方法 机械碾压法、重锤夯实法和振动压实法三种。机械碾压法、重锤夯实法和振动压实法三种。 （一）机械压实法（一）机械压实法 机械碾压法是采用压路机、推土机、羊足碾、机械碾压法是采用压路机、推土机、羊足碾、振动碾或其它压实界些来压实软弱地基土或分层振动碾或其它压实界些来压实软弱地基土或分层填土垫层。填土垫层。 施工步骤施工步骤 1.现将拟建范围内一定深度内的软弱土挖出至现将拟建范围内一定深度内的软弱土挖出至设计要求，设计要求，2.再将底部土体碾压加固，再将底部土体碾压加固，3.然后分然后分层填筑，逐层加密。层填筑，逐层加密。.3
28、0土类和场地对碾压设备选用的影响土类和场地对碾压设备选用的影响粘性土等软弱粘性土等软弱土土杂填土杂填土砂土、湿陷性黄土、砂土、湿陷性黄土、碎石土碎石土狭窄场地，边狭窄场地，边角角平碾或羊足碾平碾或羊足碾平碾平碾振动碾或振动压实振动碾或振动压实机机蛙式夯实机蛙式夯实机.31 机械碾压法是采用机械碾压法是采用各种压实机械来压实地各种压实机械来压实地基土，此法常用于基坑基土，此法常用于基坑面积宽大和开挖土方量面积宽大和开挖土方量较大的工程。较大的工程。 在工程实践中，对在工程实践中，对垫层碾压质量的检验，垫层碾压质量的检验，要求获得填土最大干密要求获得填土最大干密度。度。 施工参数：如施施工参数：如
29、施工机械、铺筑厚度、工机械、铺筑厚度、碾压遍数与填筑含水碾压遍数与填筑含水量等都必须由工地试量等都必须由工地试验确定。验确定。 .32(二二)重锤夯实法重锤夯实法 重锤夯实法是用起重机重锤夯实法是用起重机械将夯锤提升到一定高度，械将夯锤提升到一定高度，然后自由落锤，不断重复夯然后自由落锤，不断重复夯击以加固地基。击以加固地基。1、施工顺序、施工顺序 重锤夯实宜一夯挨一夯重锤夯实宜一夯挨一夯顺序进行。在独立柱基基坑顺序进行。在独立柱基基坑内，宜按先外后里的顺序夯内，宜按先外后里的顺序夯击。同一基坑底面标高不同击。同一基坑底面标高不同时，应按先深后浅的顺序逐时，应按先深后浅的顺序逐层夯实。层夯实。
30、 .332.施工要点现场试夯现场试夯夯击前应检查坑中土的含水量夯击前应检查坑中土的含水量施工夯打工艺施工夯打工艺现场有边坡或邻近建筑物时，应当采用必现场有边坡或邻近建筑物时，应当采用必要的防护措施。要的防护措施。3.质量检验 不仅要检查施工记录及试夯最后下沉量，不仅要检查施工记录及试夯最后下沉量，而且要检查加固质量。基槽每而且要检查加固质量。基槽每30m一点，整一点，整片地基每片地基每100m22点以上点以上.34(三三)平板振动法平板振动法 振动压实法是利用各振动压实法是利用各种振动压实机，将松散土种振动压实机，将松散土振压密实。振压密实。 适用于处理无粘性适用于处理无粘性土或粘粒含量少，透
31、水性土或粘粒含量少，透水性较好的松散杂填土地基。较好的松散杂填土地基。 振动压实机的工作原振动压实机的工作原理是由电动机带动两个偏理是由电动机带动两个偏心块以相同速度反向转动心块以相同速度反向转动而产生很大的垂直振动力。而产生很大的垂直振动力。 压实效果：一般杂填土经振实后，地基压实效果：一般杂填土经振实后，地基承载力特征值可达承载力特征值可达100120kPa。.35 振动压实的效果与填土成分、振动时间等因素有振动压实的效果与填土成分、振动时间等因素有关，一般振动时间越长，效果越好，但振动时间超关，一般振动时间越长，效果越好，但振动时间超过某一值后，振动引起的下沉基本稳定，再继续振过某一值后
32、，振动引起的下沉基本稳定，再继续振动就不能起到进一步的压实作用。动就不能起到进一步的压实作用。 振实范围应从基础边缘放出振实范围应从基础边缘放出0.6m左右，先振基左右，先振基槽两边，后振中间，其振实的标准是以振动机原地振槽两边，后振中间，其振实的标准是以振动机原地振实不再继续下沉为合格，并辅以轻便触探试验检验其实不再继续下沉为合格，并辅以轻便触探试验检验其均匀性及影响深度。均匀性及影响深度。 .36（四）砂（砂砾、碎石）垫层施工（四）砂（砂砾、碎石）垫层施工1.垫层材料垫层材料 砂石：颗粒级配良好、质地坚硬的砂石，不得砂石：颗粒级配良好、质地坚硬的砂石，不得含有草根、垃圾，含泥量应小于含有草
33、根、垃圾，含泥量应小于5。2.施工要点施工要点 施工机具宜采用振动碾和振动压实机，压施工机具宜采用振动碾和振动压实机，压实参数由现场试验确定；实参数由现场试验确定； 不同施工机具应采用不同的最优含水量；不同施工机具应采用不同的最优含水量； 如存在不良地质现象，应先进行清理，然如存在不良地质现象，应先进行清理，然后再施工垫层；后再施工垫层； 施工过程中严禁扰动垫层下卧的淤泥和淤泥施工过程中严禁扰动垫层下卧的淤泥和淤泥质土等软弱土层；质土等软弱土层； 砂石垫层的底面宜铺设在同一标高上；砂石垫层的底面宜铺设在同一标高上； 当地下水位高于基坑底面时，应采取排降水当地下水位高于基坑底面时，应采取排降水措
34、施措施.373.质量检验质量检验 采用环刀法或贯入测定法采用环刀法或贯入测定法 环刀法：用容积不小于环刀法：用容积不小于200cm3的环刀压入的环刀压入每层每层2/3的深度处取样，测定其干密度，干密度应不的深度处取样，测定其干密度，干密度应不小于该砂石料在中密状态的干密度值。小于该砂石料在中密状态的干密度值。 贯入测定法：先将砂垫层表面贯入测定法：先将砂垫层表面3cm左右厚的左右厚的砂刮去，然后用贯入仪、钢叉或钢筋以贯入度的大砂刮去，然后用贯入仪、钢叉或钢筋以贯入度的大小来定性地检查砂垫层质量。小来定性地检查砂垫层质量。 采用贯入法时，检验点的间距应小于采用贯入法时，检验点的间距应小于4m；环
35、刀法：基坑环刀法：基坑50100m2不小于不小于1个，基槽每个，基槽每1020m不应少于不应少于1个。个。.38作业题作业题1 某条形基础，宽某条形基础，宽1.3m，埋深为，埋深为1.5m，作用于基，作用于基础的荷载每米础的荷载每米200kN，基础平均重度为，基础平均重度为 。表层土为杂填土，厚。表层土为杂填土，厚1.5m，重度为，重度为17.5kN/m3；第二层土为淤泥质粘土，厚；第二层土为淤泥质粘土，厚8m，重度，重度为为16.5kN/m3，fak80kPa；试设计基础的垫层。；试设计基础的垫层。砂垫层深度修正系数砂垫层深度修正系数d1.0，压力扩散角，压力扩散角取取30度。度。3/20m
36、kNG.39（1）垫层材料选取粗砂）垫层材料选取粗砂 = 20kN/m3，并设垫，并设垫层厚度层厚度 z=1.5m，z/b=1.5/1.20.5, =30度度(2)垫层厚度的验算垫层厚度的验算,根据题意根据题意,基础底面处的平均基础底面处的平均压力值为压力值为:.40说明满足强度要求说明满足强度要求,垫层厚度垫层厚度.(3)确定垫层宽度确定垫层宽度按按1:1.5放坡放坡.mzbb93. 230tan5 . 122 . 1tan20.41aaczzamdakazaczackzacaKKkkpkpppkpdffkppkpbbpppkppkpbGFp6 .1094 .109474 .626 .109
37、5 . 2/47) 5 . 05 . 2(172) 5 . 0(475 . 1200 . 1174 .62tan5 . 122 . 12 . 1)17170(tan2)(0 .170 . 1171702 . 12012 . 1180.42工程概况：工程概况：上海机械学院动力馆，三层混合结构，建在冲上海机械学院动力馆，三层混合结构，建在冲填土的暗浜上，正立面与基础平面布置如图。填土的暗浜上，正立面与基础平面布置如图。.43设计方案的选择，设计方案的选择，挖除填土，加大基础埋深，如将基础落至淤泥质粉土挖除填土，加大基础埋深，如将基础落至淤泥质粉土层内，需挖土层内，需挖土4 4m m施工困难。施工困
38、难。打钢筋混凝土短桩，长度打钢筋混凝土短桩，长度5 58 8m m，单桩承载力单桩承载力50508080kNkN，造价高。造价高。采用基础梁跨越，但本工程暗浜太宽；采用基础梁跨越，但本工程暗浜太宽；采用砂垫层置换部分冲填土。砂垫层厚选用采用砂垫层置换部分冲填土。砂垫层厚选用0.90.9m m和和1.51.5m m，工程地质条件：工程地质条件：建筑场地系一池塘冲填时塘底淤泥未挖除地建筑场地系一池塘冲填时塘底淤泥未挖除地下水位较高。地基容许承载力为下水位较高。地基容许承载力为50kpa。.44 施工情况施工情况砂垫层采用中砂，使用平板振动器分层振实，控制土的干密度为砂垫层采用中砂，使用平板振动器分
39、层振实，控制土的干密度为1.6t/m3建筑物四周布置井点，建筑物四周布置井点， 效果评价效果评价由于纵横条形基础和砂垫层处理起到了均匀传递扩散压力的作用，由于纵横条形基础和砂垫层处理起到了均匀传递扩散压力的作用，并改善了暗浜内冲填土的排水固结条件。并改善了暗浜内冲填土的排水固结条件。.45软弱地基处理软弱地基处理第四章第四章 强夯法强夯法.46第一节第一节 强夯法强夯法（动力固结法）（动力固结法）强夯法：强夯法：是法国是法国MenardMenard技术公司于技术公司于19691969年年首创的一种地基处理加固方法，它通过一般首创的一种地基处理加固方法，它通过一般8 83030t t的重锤和的重
40、锤和8 82020mm的落距，对地基土的落距，对地基土施加很大的冲击能，一般能量为施加很大的冲击能，一般能量为50050080008000kNmkNm。在地基土中所出现的冲击能和在地基土中所出现的冲击能和动应力，可提高地基土的强度、降低土的压缩动应力，可提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件，消除湿陷性黄土性、改善砂土的抗液化条件，消除湿陷性黄土的湿陷性。的湿陷性。.47强夯法最初使用于法国的强夯法最初使用于法国的Riviera夯实滨海填土。该现场夯实滨海填土。该现场是新近填筑的约是新近填筑的约9m厚的碎石填土，其下是厚的碎石填土，其下是 12m厚的疏厚的疏松的砂质粉土，场地上
41、要求建造松的砂质粉土，场地上要求建造20幢幢8层居住建筑，由层居住建筑，由于碎石填土是新近填筑的，于碎石填土是新近填筑的，使用桩基，将产生占单桩承载力使用桩基，将产生占单桩承载力60%70%的负摩阻力。的负摩阻力。堆载预压法：经堆载预压法：经3个月的堆载预压，沉降值达个月的堆载预压，沉降值达200mm。强夯法：锤重强夯法：锤重10t，落距落距13m，用用100t起重机起吊夯锤。起重机起吊夯锤。夯后整个场地沉降量达到夯后整个场地沉降量达到500 mm。建造的建造的8层居住建筑物后，其平均沉降量为层居住建筑物后，其平均沉降量为13。.48按现行规范按现行规范建筑地基处理技术规范建筑地基处理技术规范
42、（JGJ79-2002）强夯法可定义为两种：）强夯法可定义为两种： 强夯法和强夯置换法强夯法和强夯置换法1.强夯法强夯法 反复将夯锤提到一定高处使其自由落下，给反复将夯锤提到一定高处使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，将地基土夯实的地基处地基以冲击和振动能量，将地基土夯实的地基处理方法。理方法。 此法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的此法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。地基。.492.强夯置换法强夯置换法将重锤提到高处使其自由下落形成夯坑，并不将重锤提到高处使其自由下落形成夯坑，并不断夯击坑内回填的砂
43、石、钢渣等硬粒料，使其断夯击坑内回填的砂石、钢渣等硬粒料，使其形成密实的墩体的地基处理方法。形成密实的墩体的地基处理方法。 此法适用于高饱和度的粉土与软塑流塑的粘此法适用于高饱和度的粉土与软塑流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程。性土等地基上对变形控制要求不严的工程。.50第二节第二节 强夯加固机理强夯加固机理静静力力固固结结理理论论和和动动力力固固结结理理论论模模型型比比较较强夯法加固机理强夯法加固机理.51强夯法加固机理强夯法加固机理1.动力固结动力固结2.动力夯实动力夯实3.动力置换动力置换.52一、动力固结一、动力固结1. 饱和土的压缩性饱和土的压缩性2. 局部液化局部液化3.
44、 渗透性变化渗透性变化4. 触变恢复（时间效应）触变恢复（时间效应）5. 土强度的增长过程机理土强度的增长过程机理.53(一一)饱和土的压缩性饱和土的压缩性 土中存在一些微小气泡，强夯时，气土中存在一些微小气泡，强夯时，气体压缩，孔隙水压力增大，随后气体膨胀，体压缩，孔隙水压力增大，随后气体膨胀，孔隙水排出，液相、气相体积减小。这种孔隙水排出，液相、气相体积减小。这种现象使饱和土具有压缩性。现象使饱和土具有压缩性。 强夯时，含气孔隙水不能立即消散而强夯时，含气孔隙水不能立即消散而具有滞后现象，气相体积不能立即膨胀，具有滞后现象，气相体积不能立即膨胀，可由动力固结模型的摩擦活塞来模拟。可由动力固
45、结模型的摩擦活塞来模拟。.54(二二)局部液化局部液化 强夯时，土体被压强夯时，土体被压缩，夯击能越大，沉缩，夯击能越大，沉降越大，孔隙水压力降越大，孔隙水压力也不断增加，当孔隙也不断增加，当孔隙水压力达到上覆土压水压力达到上覆土压力时，土体产生液化，力时，土体产生液化，土中吸着水变为自由土中吸着水变为自由水，土的强度降低到水，土的强度降低到最小。表明土体压缩最小。表明土体压缩模量是可变的。模量是可变的。.55(三三)渗透性变化渗透性变化 在强夯冲击能量作用下，土中超孔隙水压在强夯冲击能量作用下，土中超孔隙水压力大于土颗粒间的侧向压力是，土颗粒间力大于土颗粒间的侧向压力是，土颗粒间会出现裂隙并
46、形成树枝状排水通道，使土会出现裂隙并形成树枝状排水通道，使土的渗透性变好，孔隙水顺利排出。的渗透性变好，孔隙水顺利排出。ai：临界液化度：临界液化度 当液化度超过当液化度超过ai时，渗透系数剧增，时，渗透系数剧增，夯坑周围出现冒气夯坑周围出现冒气冒水现。冒水现。.56(四四)触变恢复触变恢复 土体在夯击能量作用下，结构被破坏，当出现液化时，土体在夯击能量作用下，结构被破坏，当出现液化时，抗剪强度几乎为零，但随着时间的推移，土的结构逐抗剪强度几乎为零，但随着时间的推移，土的结构逐渐恢复，强度逐渐增长，这一过程称为触变恢复，也渐恢复，强度逐渐增长，这一过程称为触变恢复，也称为时效。称为时效。 地基
47、土强度增长与地基土强度增长与孔隙水压力有关。孔隙水压力有关。 液化度为液化度为100时，时，土的强度为零；随着土的强度为零；随着孔隙水的消散，土的孔隙水的消散，土的强度逐渐增长，即存强度逐渐增长，即存在一个触变恢复阶段。在一个触变恢复阶段。.57(五五)土强度的增长过程机理土强度的增长过程机理 地基土强度增长规律地基土强度增长规律与土体中孔隙水压力与土体中孔隙水压力的状态有关。在第的状态有关。在第(3)阶段为土的液化阶段阶段为土的液化阶段时，土的强度降到零；时，土的强度降到零；而孔隙水压力消散阶而孔隙水压力消散阶段即为土的强度增长段即为土的强度增长阶段；第阶段；第(4)阶段为土阶段为土的触变恢
48、复阶段。的触变恢复阶段。 .58二、动力夯实二、动力夯实夯锤夯击底面的冲击能量是以振动波的夯锤夯击底面的冲击能量是以振动波的形式在地基中传播，纵波石土体受拉、形式在地基中传播，纵波石土体受拉、压作用，使孔隙水压力增加，导致土骨压作用，使孔隙水压力增加，导致土骨架解体；横波使解体的土颗粒处于更密架解体；横波使解体的土颗粒处于更密实的状态。实的状态。土体在冲击能量作用下，被挤密压实，土体在冲击能量作用下，被挤密压实，强度提高，压缩性降低。强度提高，压缩性降低。.59三、动力置换三、动力置换动力置换是指在冲击能量作用下，强行将砂、动力置换是指在冲击能量作用下，强行将砂、碎石等挤填到饱和软土层中，置换
49、饱和软土，碎石等挤填到饱和软土层中，置换饱和软土，形成密实的砂、石层或桩。形成密实的砂、石层或桩。 其有三种形式：动力置换砂柱；动其有三种形式：动力置换砂柱；动力置换碎石桩；动力置换挤淤。力置换碎石桩；动力置换挤淤。.60 第三节第三节 强夯法设计计算强夯法设计计算对于不同土类强夯法的作用不同：对于不同土类强夯法的作用不同： 1. 软土地基，提高地基承载力和减少软土地基，提高地基承载力和减少 沉降量；沉降量； 2. 饱和砂土和粉土，消除液化趋势；饱和砂土和粉土，消除液化趋势； 3. 黄土和新近堆积黄土，消除湿陷性、黄土和新近堆积黄土，消除湿陷性、提高承载力。提高承载力。.61一、强夯参数选择一
50、、强夯参数选择(一一)有效加固深度有效加固深度(二二)夯击能夯击能(三三)夯击点布置及间距夯击点布置及间距(四四)夯击遍数夯击遍数(五五)间歇时间间歇时间.62(一一)有效加固深度有效加固深度有效加固深度：有效加固深度： 式中式中 M-夯锤重夯锤重 h落距落距 强夯时的有效加固深度强夯时的有效加固深度(m)hMH单击夯击能单击夯击能 (kNm) 碎石土、砂土碎石土、砂土 粉土、粘性土粉土、粘性土 1000 1000 5.0 5.06.06.0 4.0 4.05.05.0 2000 2000 6.0 6.07.07.0 5.0 5.06.06.0 3000 3000 7.0 7.08.08.0
