1、第六章 地基处理 第六章 地基处理第一节 概 述 地基处理的目的：是针对软土地基上建造建筑物可能产生的问题，采取人工的方法改善地基土的工程性质，达到满足上部结构对地基稳定和变形的要求。人工地基：土木工程建设中，有时不可避免地遇到工程地质条件不良的软弱土地基，不能满足建筑物要求，需要先经过人工处理加固，再建造基础，处理后的地基称为人工地基。地基处理方法的分类物理处理物理处理化学处理化学处理热学处理热学处理置换置换排水排水挤密挤密加筋加筋搅拌搅拌灌浆灌浆热加固热加固冻结冻结6-1 概述 第六章 地基处理6-1 概述 第六章 地基处理 公路工程地基处理方法分类及其适用范围 表6-1类别类别方法方法简
2、要原理简要原理适用范围适用范围置置换换换土垫层法换土垫层法将软弱土或不良土开挖至一定深度，回填抗剪强度将软弱土或不良土开挖至一定深度，回填抗剪强度较高、压缩性较小的材料，如砂、砾、石渣等，并较高、压缩性较小的材料，如砂、砾、石渣等，并分层夯实，形成双层地基。垫层能有效扩散基底压分层夯实，形成双层地基。垫层能有效扩散基底压力，提高地基承载力、减少沉降力，提高地基承载力、减少沉降各种软弱土地各种软弱土地基基膨胀土掺灰膨胀土掺灰改性换土法改性换土法掺灰改性换土法是将原地膨胀土翻松，掺加一定比掺灰改性换土法是将原地膨胀土翻松，掺加一定比例的石灰后，分层压实。经过一段时间的养护，可例的石灰后，分层压实。
3、经过一段时间的养护，可以很好地消除或减小膨胀性，提高土体强度，降低以很好地消除或减小膨胀性，提高土体强度，降低土中的含水量土中的含水量膨胀土地基膨胀土地基挤淤置换法挤淤置换法通过抛石或夯击回填碎石置换淤泥达到加固地基的通过抛石或夯击回填碎石置换淤泥达到加固地基的目的，也可采用爆破挤淤置换目的，也可采用爆破挤淤置换淤泥或淤泥质淤泥或淤泥质黏土地基黏土地基强夯置换法强夯置换法采用边填碎石边强夯的方法在地基中形成碎石墩体采用边填碎石边强夯的方法在地基中形成碎石墩体，由碎石墩、墩间土以及碎石垫层形成复合地基，由碎石墩、墩间土以及碎石垫层形成复合地基，以提高承载力，减小沉降以提高承载力，减小沉降粉砂土和
4、软黏粉砂土和软黏土地基等土地基等6-1 概述 第六章 地基处理 公路工程地基处理方法分类及其适用范围 表6-1类别类别方法方法简要原理简要原理适用范围适用范围置置换换石灰桩法石灰桩法通过机械或人工成孔，在软弱地基中填入生石灰块通过机械或人工成孔，在软弱地基中填入生石灰块或生石灰块加其他掺和料，通过石灰的吸水膨胀、或生石灰块加其他掺和料，通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用来改善桩与土的物理力学性放热以及离子交换作用来改善桩与土的物理力学性质，并形成石灰桩复合地基，可提高地基承载力，质，并形成石灰桩复合地基，可提高地基承载力，减少沉降减少沉降杂填土、软黏杂填土、软黏土地基土地基气泡混合轻气泡
5、混合轻质料填土法质料填土法气泡混合轻质料的重度为气泡混合轻质料的重度为5-12kN/m5-12kN/m3 3，具有较好的强，具有较好的强度和压缩性能，用作路堤填料可有效减小作用在地度和压缩性能，用作路堤填料可有效减小作用在地基上的荷载，也可减小作用在挡土结构上的侧压力基上的荷载，也可减小作用在挡土结构上的侧压力软弱地基上的软弱地基上的填方工程填方工程EPSEPS超轻质超轻质料填土法料填土法发泡聚苯乙烯（发泡聚苯乙烯（EPSEPS）重度只有土的）重度只有土的1/50-1/100,1/50-1/100,并并具有较好的强度和压缩性能，用作填料，可有效减具有较好的强度和压缩性能，用作填料，可有效减小作
6、用在地基上的荷载和作用在挡土结构上的侧压小作用在地基上的荷载和作用在挡土结构上的侧压力，需要时也可置换部分地基土，以达到更好的效力，需要时也可置换部分地基土，以达到更好的效果果软弱地基上的软弱地基上的填方工程填方工程6-1 概述 第六章 地基处理类别类别方法方法简要原理简要原理适用范围适用范围排排水水固固结结加载预压加载预压法法在地基中设置排水通道在地基中设置排水通道砂垫层和竖向排水砂垫层和竖向排水系统（竖向排水系统通常有普通砂井、袋装砂系统（竖向排水系统通常有普通砂井、袋装砂井、塑料排水带等），以缩小土体固结排水距井、塑料排水带等），以缩小土体固结排水距离，地基在建筑路堤荷载作用下排水固结，
7、地离，地基在建筑路堤荷载作用下排水固结，地基承载力提高，工后沉降小基承载力提高，工后沉降小软黏土、杂填土、软黏土、杂填土、泥炭土地基等泥炭土地基等超载预压超载预压法法原理基本上与堆载预压法相同，不同之处是其原理基本上与堆载预压法相同，不同之处是其预压荷载大于设计使用荷载。超载预压不仅可预压荷载大于设计使用荷载。超载预压不仅可减少工后固结沉降，还可消除部分工后次固结减少工后固结沉降，还可消除部分工后次固结沉降沉降同上同上真空联合真空联合堆载预压堆载预压法法在软黏土地基中设置排水体系（同加载预压法在软黏土地基中设置排水体系（同加载预压法），然后在上面形成一不透气层（覆盖不透气），然后在上面形成一不
8、透气层（覆盖不透气密封膜，或其他措施），通过对排水体系进行密封膜，或其他措施），通过对排水体系进行长时间不断抽气抽水，在地基中形成负压区，长时间不断抽气抽水，在地基中形成负压区，而使软黏土地基产生排水固结，达到提高地基而使软黏土地基产生排水固结，达到提高地基承载力，减小工后沉降的目的，常与堆载预压承载力，减小工后沉降的目的，常与堆载预压联合使用联合使用软黏土地基软黏土地基降低地下降低地下水位法水位法通过降低地下水位，改变地基土受力状态，其通过降低地下水位，改变地基土受力状态，其效果如加载预压，使地基土产生排水固结，达效果如加载预压，使地基土产生排水固结，达到加固目的到加固目的砂性土或透水性较砂
9、性土或透水性较好的软黏土层好的软黏土层6-1 概述 第六章 地基处理类别类别方法方法简要原理简要原理适用范围适用范围化化学学加加固固深层搅拌法深层搅拌法利用深层搅拌机将水泥浆或水泥粉和地基土原位搅拌利用深层搅拌机将水泥浆或水泥粉和地基土原位搅拌形成圆柱状、格栅状或连续墙式的水泥土增强体，形形成圆柱状、格栅状或连续墙式的水泥土增强体，形成复合地基以提高地基承载力，减小沉降。也常用它成复合地基以提高地基承载力，减小沉降。也常用它形成水泥土防渗帷幕。深层搅拌法分喷浆搅拌法和喷形成水泥土防渗帷幕。深层搅拌法分喷浆搅拌法和喷粉搅拌法两种粉搅拌法两种淤泥、淤泥质土、黏淤泥、淤泥质土、黏性土和粉土等软土地性
10、土和粉土等软土地基，有机质含量较高基，有机质含量较高时应通过试验确定适时应通过试验确定适用性用性高压喷射注高压喷射注浆法浆法利用高压喷射专用机械，在地基中通过高压喷射流冲利用高压喷射专用机械，在地基中通过高压喷射流冲切土体，用浆液置换部分土体，形成水泥土增强体。切土体，用浆液置换部分土体，形成水泥土增强体。按喷射流组成形式，高压喷射注浆法有单管法、二重按喷射流组成形式，高压喷射注浆法有单管法、二重管法、三重管法。高压喷射注浆法可形成复合地基，管法、三重管法。高压喷射注浆法可形成复合地基，以提高承载力，减少沉降以提高承载力，减少沉降淤泥、淤泥质土、黏淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、黄土、性土、粉土
11、、黄土、砂土、人工填土和碎砂土、人工填土和碎石土等地基，当含有石土等地基，当含有较多的大块石，或地较多的大块石，或地下水流速较快，或有下水流速较快，或有机质含量较高时应通机质含量较高时应通过试验确定适用性过试验确定适用性渗入性灌浆渗入性灌浆法法在灌浆压力作用下，将浆液灌入地基中以填充原有孔在灌浆压力作用下，将浆液灌入地基中以填充原有孔隙，改善土体的物理力学性质隙，改善土体的物理力学性质中砂、粗砂、砾石地中砂、粗砂、砾石地基基6-1 概述 第六章 地基处理类别类别方法方法简要原理简要原理适用范围适用范围化化学学加加固固劈裂灌浆法劈裂灌浆法在灌浆压力作用下，浆液克服地基土中初始应力和土在灌浆压力作
12、用下，浆液克服地基土中初始应力和土的抗拉强度，使地基土中原有的孔隙或裂隙扩张，用的抗拉强度，使地基土中原有的孔隙或裂隙扩张，用浆液填充新形成的裂缝和孔隙，改善土体的物理力学浆液填充新形成的裂缝和孔隙，改善土体的物理力学性质性质基岩或砂、砂砾石、基岩或砂、砂砾石、黏性土地基黏性土地基挤密灌浆法挤密灌浆法在灌浆压力作用下，向土层中压入浓浆液，在地基土在灌浆压力作用下，向土层中压入浓浆液，在地基土中形成浆泡，挤压周围土体。通过压密和置换改善地中形成浆泡，挤压周围土体。通过压密和置换改善地基性能。在灌浆过程中因浆液的挤压作用可产生辐射基性能。在灌浆过程中因浆液的挤压作用可产生辐射状上抬力，引起地面隆起
13、状上抬力，引起地面隆起常用于可压缩性地基常用于可压缩性地基、排水条件较好的黏、排水条件较好的黏性土地基性土地基有机大分子有机大分子溶液改良法溶液改良法往土中掺加高价金属盐类物质或有机阳离子化合物，往土中掺加高价金属盐类物质或有机阳离子化合物，通过离子交换吸附，削弱蒙脱石晶内负电斥力和减薄通过离子交换吸附，削弱蒙脱石晶内负电斥力和减薄双电层的厚度，从而抑制蒙脱石晶内膨胀性和黏土微双电层的厚度，从而抑制蒙脱石晶内膨胀性和黏土微粒之间膨胀性，达到改善土的吸水性质的目的粒之间膨胀性，达到改善土的吸水性质的目的膨胀土地基膨胀土地基6-1 概述 第六章 地基处理类别类别方法方法简要原理简要原理适用范围适用
14、范围 振振密密、挤挤密密表层原位压实表层原位压实法法采用人工或机械夯实、碾压或振动，使土体密实。密采用人工或机械夯实、碾压或振动，使土体密实。密实范围较浅，常用于分层填筑实范围较浅，常用于分层填筑杂填土、疏松无粘性杂填土、疏松无粘性土、非饱和黏性土、土、非饱和黏性土、湿陷性黄土等地基的湿陷性黄土等地基的浅层处理浅层处理强夯法强夯法采用质量为采用质量为1040t t的夯锤从高处自由落下，地基土体的夯锤从高处自由落下，地基土体在强夯的冲击力和振动力作用下密实，可提高地基承在强夯的冲击力和振动力作用下密实，可提高地基承载力，减少沉降载力，减少沉降碎石土、砂土、低饱碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土
15、和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基土和素填土等地基振冲密实法振冲密实法一方面依靠振冲器的振动使饱和砂层发生液化，砂颗一方面依靠振冲器的振动使饱和砂层发生液化，砂颗粒重新排列，孔隙减小粒重新排列，孔隙减小；另一方面依靠振冲器的水平另一方面依靠振冲器的水平振动力，加回填料使砂层挤密，从而达到提高地基承振动力，加回填料使砂层挤密，从而达到提高地基承载力、减小沉降，并提高地基土体抗液化能力。振冲载力、减小沉降，并提高地基土体抗液化能力。振冲密实法可加回填料也可不加回填料。加回填料，又称密实法可加回填料也可不加回填料。加回填料，又称为振冲挤密碎石桩法为振冲挤密碎石桩法
16、黏粒含量小于黏粒含量小于10%的的疏松砂性土地基疏松砂性土地基6-1 概述 第六章 地基处理类别类别方法方法简要原理简要原理适用范围适用范围振振密密、挤挤密密挤密砂石桩法挤密砂石桩法采用振动沉管法等在地基中设置碎石桩，在制桩过程采用振动沉管法等在地基中设置碎石桩，在制桩过程中对周围土体产生挤密作用。被挤密的桩间土和密实中对周围土体产生挤密作用。被挤密的桩间土和密实的砂石桩形成砂石桩复合地基，达到提高地基承载力的砂石桩形成砂石桩复合地基，达到提高地基承载力、减小沉降的目的、减小沉降的目的砂土地基、非饱和黏砂土地基、非饱和黏性土地基性土地基爆破挤密法爆破挤密法利用爆破在地基中产生的挤压力和振动力使
17、地基土密利用爆破在地基中产生的挤压力和振动力使地基土密实以提高土体的抗剪强度，提高地基承载力和减小沉实以提高土体的抗剪强度，提高地基承载力和减小沉降降饱和净砂、非饱和但饱和净砂、非饱和但经灌水饱和的砂、粉经灌水饱和的砂、粉土、湿陷性黄土地基土、湿陷性黄土地基土桩、灰土桩土桩、灰土桩法法采用沉管法、爆扩法和冲击法在地基中设置土桩或灰采用沉管法、爆扩法和冲击法在地基中设置土桩或灰土桩，在成桩过程中挤密桩间土，由挤密的桩间土和土桩，在成桩过程中挤密桩间土，由挤密的桩间土和密实的土桩或灰土桩形成土桩复合地基或灰土桩复合密实的土桩或灰土桩形成土桩复合地基或灰土桩复合地基，以提高地基承载力和减小沉降，有时
18、用于消除地基，以提高地基承载力和减小沉降，有时用于消除湿陷性黄土的湿陷性湿陷性黄土的湿陷性地下水位以上的湿陷地下水位以上的湿陷性黄土、杂填土、素性黄土、杂填土、素填土等地基填土等地基6-1 概述 第六章 地基处理类别类别方法方法简要原理简要原理适用范围适用范围加加筋筋加筋土垫层法加筋土垫层法在地基中铺设加筋材料（如土工织物、土工格栅、金在地基中铺设加筋材料（如土工织物、土工格栅、金属板条等）形成加筋土垫层，以增大压力扩散角，提属板条等）形成加筋土垫层，以增大压力扩散角，提高地基稳定性高地基稳定性筋条间用无黏性土，筋条间用无黏性土，加筋土垫层可适用各加筋土垫层可适用各种软弱地基种软弱地基隔水封闭
19、法隔水封闭法隔水封闭法是采用土工膜或其他隔水材料进行隔水封隔水封闭法是采用土工膜或其他隔水材料进行隔水封闭，达到割断地下水的流通或阻止气候干湿循环对地闭，达到割断地下水的流通或阻止气候干湿循环对地基或坡面土体的影响，达到稳定路基或边坡的目的基或坡面土体的影响，达到稳定路基或边坡的目的膨胀土地基和盐渍土膨胀土地基和盐渍土地基地基加筋土挡墙法加筋土挡墙法利用在填土中分层铺设加筋材料以提高填土的稳定性利用在填土中分层铺设加筋材料以提高填土的稳定性，形成加筋土挡墙。挡墙外侧可采用侧面板形式，也，形成加筋土挡墙。挡墙外侧可采用侧面板形式，也可采用加筋材料包裹形式可采用加筋材料包裹形式用于填土挡墙结构用于
20、填土挡墙结构土钉墙法土钉墙法通常采用钻孔、插筋、注浆在土层中设置土钉，也可通常采用钻孔、插筋、注浆在土层中设置土钉，也可直接将杆件插入土层中，通过土钉和土形成加筋土挡直接将杆件插入土层中，通过土钉和土形成加筋土挡墙以维持和提高土坡稳定性墙以维持和提高土坡稳定性用于维持和提高土坡用于维持和提高土坡稳定性稳定性6-1 概述 第六章 地基处理类别类别方法方法简要原理简要原理适用范围适用范围加加筋筋锚杆支护法锚杆支护法锚杆通常由锚固段、非锚固段和锚头三部分组成。锚锚杆通常由锚固段、非锚固段和锚头三部分组成。锚固段用于稳定土层，可对锚杆施加预应力。用于维持固段用于稳定土层，可对锚杆施加预应力。用于维持边
21、坡稳定边坡稳定用于维持和提高土坡用于维持和提高土坡稳定性稳定性锚碇板挡土结锚碇板挡土结构构由墙面、钢拉杆、锚碇板和填土组成。锚碇板处在填由墙面、钢拉杆、锚碇板和填土组成。锚碇板处在填土层，可提供较大的锚固力。锚碇板挡土结构用于填土层，可提供较大的锚固力。锚碇板挡土结构用于填土支挡结构土支挡结构用于填土支挡结构用于填土支挡结构树根桩法树根桩法在地基中设置如树根状的微型灌注桩（直径在地基中设置如树根状的微型灌注桩（直径70250mm），提高地基承载力或土坡的稳定性），提高地基承载力或土坡的稳定性各类地基各类地基低强度混凝土低强度混凝土桩复合地基法桩复合地基法在地基中设置低强度混凝土桩，与桩间土形成
22、复合地在地基中设置低强度混凝土桩，与桩间土形成复合地基，提高地基承载力，减小沉降基，提高地基承载力，减小沉降各类深厚软弱地基各类深厚软弱地基钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩复合地基法复合地基法在地基中设置钢筋混凝土桩，与桩间土形成复合地基在地基中设置钢筋混凝土桩，与桩间土形成复合地基，提高地基承载力，减小沉降，提高地基承载力，减小沉降各类深厚软弱地基各类深厚软弱地基长短桩复合地长短桩复合地基基由长桩和短桩与桩间土形成复合地基，提高地基承载由长桩和短桩与桩间土形成复合地基，提高地基承载力和减小沉降。长桩和短桩可采用同一桩型，也可采力和减小沉降。长桩和短桩可采用同一桩型，也可采用不同桩型。通常长桩采用刚度
23、较大的型桩，短桩采用不同桩型。通常长桩采用刚度较大的型桩，短桩采用柔性桩或散体材料桩用柔性桩或散体材料桩深厚软弱地基深厚软弱地基 注意：很多地基处理方法具有多重加固处理的功能，例如碎石桩具有置换、挤密、排水和加筋的多重功能；而石灰桩则具有挤密、吸水和置换等功能。因此：对于每一工程必须进行综合考虑，通过方案的比选，选择一种技术可靠、经济合理、施工可行的方案，既可以是单一的地基处理方法，也可以是多种方法的综合处理。6-1 概述 第六章 地基处理第二节 软土地基 软土的分布：指沿海的滨海相、三角洲相、内陆平原或山区的河流相、湖泊相、沼泽相等主要由细粒土组成的土。软土的特点：具有孔隙比大（一般大于1）
24、、天然含水量高（接近或大于液限）、压缩性高（a1-20.5MPa-1）和强度低的特点，多数还具有高灵敏度的结构性。软土的分类：主要包括淤泥、淤泥质黏性土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等。6-2 软土处理 第六章 地基处理一软土的成因及划分（一）滨海沉积 1.滨海相：常与海浪岸流及潮汐的水动力作用形成较粗的颗粒(粗、中、细砂)相掺杂，使其不均匀和极松软，增强了淤泥的透水性能，易于压缩固结。2.泻湖相：颗粒微细、孔隙比大、强度低、分布范围较宽阔，常形成海滨平原。在泻湖边缘，表层常有厚约0.32.0m的泥炭堆积。底部含有贝壳和生物残骸碎屑。3.溺谷相：孔隙比大、结构松软、含水量高，有时甚于泻湖相。分布
25、范围略窄，在其边缘表层也常有泥炭沉积。4.三角洲相：由于河流及海潮的复杂交替作用，而使淤泥与薄层砂交错沉积，受海流与波浪的破坏，分选程度差，结构不稳定，多交错成不规则的尖灭层或透镜体夹层，结构疏松软，颗粒细小。如上海地区深厚的软土层中央有无数的极薄的粉砂层，为水平渗流提供了良好条件。6-2 软土处理 第六章 地基处理（二）湖泊沉积 湖泊沉积是近代淡水盆地和咸水盆地的沉积。沉积物中夹有粉砂颗粒，呈现明显的层理。淤泥结构松软，呈暗灰、灰绿或暗黑色，厚度一般为10m左右，最厚者可达25m。（三）河滩沉积 主要包括河漫滩相和牛轭湖相。成层情况较为复杂，成分不均一，走向和厚度变化大，平面分布不规则。一般
26、常呈带状或透镜状，间与砂或泥炭互层，其厚度不大，一般小于10m。6-2 软土处理 第六章 地基处理（四）沼泽沉积 分布在地下水、地表水排泄不畅的低洼地带，多以泥炭为主，且常出露于地表。下部分布有淤泥层或底部与泥炭互层。软土由于沉积年代、环境的差异，成因的不同，它们的成层情况，粒度组成，矿物成分有所差别，使工程性质有所不同。不同沉积类型的软土，有时其物理性质指标虽较相似，但工程性质并不很接近，不应借用。软土的力学性质参数宜尽可能通过现场原位测试取得。6-2 软土处理 第六章 地基处理二、软土的工程特性含水量较高，孔隙比较大抗剪强度低压缩性较高渗透性很小结构性明显流变性显著6-2 软土处理 第六章
27、 地基处理五大特性三、软土地基的承载力、沉降和稳定性的计算(一)软土地基的承载力 软土地基承载力应根据地区建筑经验，并结合下列因素综合确定：软土成层条件、应力历史、力学特性及排水条件；上部结构的类型、刚度、荷载性质、大小和分布，对不均匀沉降的敏感性；基础的类型、尺寸、埋深、刚度等；施工方法和程序；采用预压排水处理的地基，应考虑软土固结排水后强度的增长。6-2 软土处理 第六章 地基处理1根据极限承载力理论公式确定 公桥基规提出软土地基承载力容许值 (kPa)为 af2根据土的物理性质指标确定 一般情况，地基承载力是与其天然含水量密切相关的，根据统计资料w与软土的承载力基本容许值 关系如下表所示
28、。天然含水量天然含水量w（%）36404550556575 (kPa)1009080706050406-2 软土处理 第六章 地基处理apu25.14fk chma0fa0f3按临塑荷载估算 软土地基承载力，考虑变形因素可按临塑荷载pcr公式估算，以控制沉降在一般建筑物容许范围。条形基础临塑荷载pcr(kPa)计算式为 CNrDNpcqcr饱和软土 时，Nq=1，Nc=则 uuCC ,0hrCrDCpuucr214.314.36-2 软土处理 第六章 地基处理4用原位测试方法确定 由于室内试验测定土的物理力学指标(如cu等)常受土被扰动影响使结果不正确；而一般土的承载力理论公式用于软土也会有偏
29、差，因此采用现场原位测试的方法往往能克服以上缺点。软土地基常用的原位测试方法：载荷试验、旁压试验 十字板剪切试验 按标准贯入试验 静力触探试验6-2 软土处理 第六章 地基处理（二）软土地基的沉降计算 软土地基在荷载下沉降变形的主要部分为固结沉降Sc，此外还包括瞬时沉降Sd与次固结沉降Ss，如图所示。软土地基的总沉降量S为Sd、Sc、Ss之和。6-2 软土处理 第六章 地基处理图6-1 软土地基沉降的组成 1固结沉降Sc 在荷载作用下，软土地基缓慢地排水固结发生的沉降称为（主）固结沉降，常用的计算方法如下。（1）采用ep曲线计算iniiiicheeeS10101（2）采用压缩模量计算inisi
30、ichEpS1(3)采用elogp曲线计算 6-2 软土处理 第六章 地基处理2瞬时沉降Sd 瞬时沉降包括土的两种沉降，一种由地基土弹性变形引起；另一部分是由于软土渗透系数低，加荷后初期不能排水固结，因而土体产生剪切变形，此时沉降是由软土侧向剪切变形引起。前一部分可用弹性理论公式计算 bpESdd)1(2有时也用Sd(0.20.3)Sc对瞬时沉降进行估算。6-2 软土处理 第六章 地基处理3次固结沉降Ss 长期现场观测表明，在理论计算的固结过程结束后，软土地基因土骨架的蠕动而继续发生长期(长达数年以上)的、缓慢的压缩，称为次固结沉降。iniiaishtteCS2312lg16-2 软土处理 第
31、六章 地基处理计算公式：图6-2 次固结沉降图(三)软土地基的稳定性分析 分析软土地基上建筑物承受水平推力后，由于地基土抗剪强度低，发生基础连同部分地基土在土中剪切滑移失稳的可能性。在软土地基上桥台、挡土墙等承受侧向推力的建筑物在保证其地基承载力、沉降验算。同时，应进行稳定性的分析。6-2 软土处理 第六章 地基处理四、软土地基基础工程应注意的事项6-2 软土处理 第六章 地基处理 （一）要取得代表性很好的地质资料 （二）软土地基路堤地基处理设计应注意的事项1软土路堤的稳定性分析2软土路堤的变形分析3软土地基处理方案的合理选择4观测和试验 （三）软土地区的桥涵基础设计应注意的事项（四）软土地基
32、桥台及桥头路堤的稳定设计应注意的事项第三节 换土垫层法 换土垫层法是挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较粗料径的材料，并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。换填的材料主要有砂、碎石、高炉干渣和粉煤灰等，应具有强度高、压缩性低、稳定性好和无侵蚀性等良好的工程特性。换填垫层法设计的主要指标是垫层厚度和宽度，一般可将各种材料的垫层设计都近似地按砂垫层的计算方法进行设计。6-3 换土垫层法 第六章 地基处理砂垫层6-3 换土垫层法 第六章 地基处理一、砂垫层的设计计算(一)砂垫层厚度的确定 6-3 换土垫层法 第六章 地基处理 砂垫层厚度计算实质上是软弱下卧层顶面承载力的验算，根据需要置换的软
33、弱下卧层顶面承载力确定垫层厚度，应满足下式要求，通过试算求得：okgkok()(2 tan)(2 tan)bl pppbzlz（6-12）6-3 换土垫层法 第六章 地基处理 设计时，一般采用试算法，即先根据上部结构、基础的荷载情况以及软弱下卧层的承载力情况初步取定垫层的厚度，然后验算承载力是否满足要求。不满足时调整初选值再进行验算直至符合要求。垫层的厚度通常不宜小于0.5m，也不宜大于3m。(二)砂垫层的宽度 6-3 换土垫层法 第六章 地基处理（1）垫层的顶宽 为防止垫层向两侧挤出，垫层顶面每边宜超出基础底边不小于300mm，或从垫层底面两侧向上，按当地开挖基坑经验要求的坡度延伸到地面。（
34、2）垫层的底宽 垫层的宽度应满足基底压应力扩散的要求，可按下式或根据当地经验确定：b1=b+2ztan （6-15）(三)垫层的承载力 6-3 换土垫层法 第六章 地基处理 垫层承载力容许值fcu宜通过现场确定，当无试验资料时，可按表6-4参考采用。各种垫层承载力容许值fcu 表6-4 施工方法施工方法垫层材料垫层材料压实系数压实系数c承载力容许承载力容许值值（kPa）碾压、振碾压、振密或夯实密或夯实碎石、卵石碎石、卵石0.940.97200300砂夹石（其中碎石、砂夹石（其中碎石、卵石占总质量卵石占总质量3050%）200250土夹石（其中碎石、土夹石（其中碎石、卵石占总质量卵石占总质量30
35、50%）150200中砂、粗砂、砾砂中砂、粗砂、砾砂150200(四)沉降验算 垫层地基的变形包括垫层自身变形及压缩层范围内下卧层的变形。垫层地基的沉降量按下式计算：6-3 换土垫层法 第六章 地基处理cussss（6-16）zcumcuhspE （6-17）二、垫层施工与质量检验 软土地区采用换填地基时，其填筑、压实的施工及检测应符合公路路基施工技术规范（JTG F10-2006）规定。垫层施工应严格控制垫层材料的颗粒成分和质量。在地下水位高于基坑底面时，应采取排水或降低水位措施。在基坑挖好经检验后，应迅速进行铺压垫层材料，避免坑底暴露过久，或被践踏、浸水使土结构遭到破坏，强度降低。施工时应
36、严格保证垫层材料的密实度，应选择合格的铺压厚度，确定最优含水量。分层压实可采用机械碾压、重锤夯实、振动压实等。要求分层压实达到设计要求的压实度(应在90%以上)。砂垫层的质量检验，可选用环刀取样法或贯入测定法进行，采用应达到的干重度或贯入度作为控制指标。垫层材料除砂、砂砾外，也可考虑用石灰土、二灰土(石灰加粉煤灰)、加筋土等，可根据具体情况因地制宜、就地取材选择，并正确选用有关设计参数。6-3 换土垫层法 第六章 地基处理第四节 排水固结法 排水固结法是使天然地基在建筑物投入使用之前完成大部分固结沉降，从而减少建筑物或构筑物使用期的沉降，保证建筑物的沉降和沉降差在允许的范围内。图6-5 室内压
37、缩试验说明排水固结法原理a)e-曲线 b)-曲线6-4 排水固结法 第六章 地基处理一、砂井堆载预压法6-4 排水固结法 第六章 地基处理图6-6 砂井堆载预压 砂井堆载预压法适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和黏土地基。饱和黏土渗透系数很低，为了缩短加载预压后排水固结的历时，对较厚的软土层，常在地基中设置排水通道，使土中孔隙较快排出水。6-4 排水固结法 第六章 地基处理1排水竖井设计（1）砂井的直径和间距：以“细而密”为佳，普通砂井的直径为300500mm，间距可按为直径的68倍选用。（2）砂井深度：当软土不厚（一般为1020m）时，尽量要穿过软土层达到砂层；当软土过厚（超过20m）,不
38、必打穿黏土，可根据建筑物对地基的稳定性和变形的要求确定。对以地基抗滑稳定性控制的工程，竖井深度应超过最危险滑动面2.0m以上。（3）砂井排列：砂井的平面布置可采取正方形或等边三角形，每个砂井平面上的排水影响面积以等面积的圆来代替，可得一根砂井的有效排水圆柱体的直径de和砂井间距l的关系按下式考虑：等边三角形布置 llde05.132正方形布置 llde128.146-4 排水固结法 第六章 地基处理图6-7 砂井的平面布置及固结渗透途径（4）砂井的布置范围：由于在基础以外一定的范围内仍然存在压应力和剪应力，所以砂井的布置范围应比基础范围大为好，一般由基础的轮廓线向外增加24m。（5）砂料：砂料
39、宜用中、粗砂，必须保证良好的透水性，含泥量不应超过3%，渗透系数应大于103cm/s。（6）砂垫层：为了使砂井有良好的排水通道，砂井顶部应铺设砂垫层，垫层砂料粒度和砂井砂料相同，厚度一般为0.5 m1 m。6-4 排水固结法 第六章 地基处理2预压荷载6-4 排水固结法 第六章 地基处理 对于沉降有严格限制的建筑，应采用超载预压法处理，超载量大小应根据预压时间内要求完成的变形量通过计算确定，并宜使预压荷载下受压土层各点的有效竖向应力大于建筑物荷载引起的相应点的附加应力。在公路工程中，预压分欠载预压、等载预压和超载预压。预压高度应根据软土性质、路堤设计高度、填料情况及施工工期等确定，并考虑路面结
40、构层材料重度与填料重度不同的因素。3砂井地基的固结度计算。6-4 排水固结法 第六章 地基处理 一级或多级等速加载条件下，当固结时间为t时，对应总荷载的地基平均固结度可按下式计算：ii 1ntii 1i 1()()TTtqUTTeeep （6-18）4预压荷载下地基土体的抗剪强度验算6-4 排水固结法 第六章 地基处理 计算预压荷载下饱和黏性土地基中某点的抗剪强度时，应考虑土体原来的固结状态，对正常固结饱和黏性土地基，某点某一时间的抗剪强度可按下式计算：0ftztcutanfU（6-24）5预压荷载下地基的最终竖向变形量计算6-4 排水固结法 第六章 地基处理预压荷载下地基的最终竖向变形量可按
41、下式计算：n0i1ifii 10i1eeshe （6-25）二、袋装砂井和塑料排水板预压法 用砂井法处理软土地基如地基土变形较大或施工质量稍差常会出现砂井被挤压截断，不能保持砂井在软土中排水通道的畅通，影响加固效果。近年来普通在砂井的基础上，出现了以袋装砂井和塑料排水板代替普通砂井的方法，避免了砂井不连续缺点，而且施工简便、加快了地基的固结，节约用砂，在工程中得到日益广泛的应用。6-4 排水固结法 第六章 地基处理(一)袋装砂井预压法 目前国内应用的袋装砂井直径一般为70120mm，间距为1.0m2.0m(井径比n约取1520)。砂袋可采用聚丙烯或聚乙烯等长链聚合物编织制成，应具有足够的抗拉强
42、度、耐腐蚀、对人体无害等特点。装砂后砂袋的渗透系数不应小于砂的渗透系数。灌入砂袋的砂应为中、粗砂并振捣密实。砂袋留出孔口长度应保证伸入砂垫层至少300mm，并不得卧倒。6-4 排水固结法 第六章 地基处理 袋装砂井的设计理论、计算方法基本与普通砂井相同，它的施工已有相应的定型埋设机械，与普通砂井相比，优点是：施工工艺和机具简单、用砂量少；间距较小，排水固结效率高，井径小，成孔时对软土扰动也小，有利于地基土的稳定，有利于保持其连续性。(二)塑料排水板预压法 塑料排水板预压法是将塑料排水板用插板机插入加固的软土中，然后在地面加载预压，使土中水沿塑料板的通道逸出，经砂垫层排除，从而使地基加速固结。塑
43、料板排水与砂井比较具有如下优点：1，塑料板由工厂生产，材料质地均匀可靠，排水效果稳定；2塑料板重量轻，便于施工操作；3施工机械轻便，能在超软弱地基上施工；施工速度快，工程费用便宜。6-4 排水固结法 第六章 地基处理多孔单一结构型塑料排水板 复合结构塑料排水板 6-4 排水固结法 第六章 地基处理塑料排水板6-4 排水固结法 第六章 地基处理三、天然地基堆载预压法 天然地基堆载预压法是在建筑物施工前，用与设计荷载相等(或略大)的预压荷载(如砂、土、石等重物)堆压在天然地基上使地基软土得到压缩固结以提高其强度(也可以利用建筑物本身的重量分级缓慢施工)，减少工后的沉降量，待地基承载力、变形达到设计
44、预期要求后，将预压荷载撤除，在经预压的地基上修建建筑物。此方法费用较少，但工期较长。如软土层不太厚，或软土中夹有多层细、粉砂夹层渗透性能较好，不需很长时间就可获得较好预压效果时可考虑采用，否则排水固结时间很长，应用就受到限制。此法设计计算可用一维固结理论。6-4 排水固结法 第六章 地基处理四、真空预压法和降水位预压法 真空预压法实质上是以大气压作为预压荷重的一种预压固结法。在需要加固的软土地基表面铺设砂垫层，然后埋设垂直排水通道(普通砂井、袋装砂井或塑料排水板)，再用不透气的封闭薄膜覆盖软土地基，使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空泵进行抽气，使其形成真空，当
45、真空泵抽气时，先后在地表砂垫层及竖向排水通道内逐渐形成负压，使土体内部与排水通道、垫层之间形成压力差，在此压力差作用下，土体中的孔隙水不断排水，从而使土体固结。6-4 排水固结法 第六章 地基处理 降低水位预压法是借井点抽水降低地下水位，以增加土的自重应力，达到预压目的。其降低地下水位原理、方法和需要设备基本与井点法基坑排水相同。地下水位降低使地基中的软弱土层承受了相当于水位下降高度水柱的重量而固结，增加了土中的有效应力。这一方法最适用于渗透性较好的砂土或粉土或在软粘土层中存在砂土层的情况，使用前应摸清土层分布及地下水位情况等。6-4 排水固结法 第六章 地基处理第五节 挤(振)密法一、挤密砂
46、桩法概念：是用振动、冲击或打入套管等方法在地基中成孔(孔径一段为300mm600mm)然后向孔中填入含泥量不大于5%的中、粗砂、粉、细砂料应同时掺入25%35%碎石或卵石，再加以夯挤密实形成土中桩体从而加固地基的方法。作用：对松散的砂土层，砂桩的加固机理有挤密作用、排水减压作用和砂土地基预振作用，对于松软粘性土地基中，主要通过桩体的置换和排水作用加速桩间土的排水固结，并形成复合地基，提高地基的承载力和稳定性，改善地基土的力学性质。6-5 挤密法 第六章 地基处理（一）砂桩的设计6-5 挤密法 第六章 地基处理1加固范围 通常砂桩挤密地基的面积应超出基础的面积，每边放宽不应少于13排；用于防止砂
47、层液化时，每边放宽不宜小于处理深度的1/2，且不宜小于5m；对高速公路，一般应处理至边缘外13m。2桩直径及桩位布置图6-12 砂桩的布置及中距6-5 挤密法 第六章 地基处理3砂桩的间距 一般对粉土和砂土地基，不宜大于砂桩直径的4倍；对黏性土地基不宜大于砂桩直径的3倍。初步设计时，砂桩的中距也可按下列公式估算。(1)松散粉士和砂土地基可根据挤密后要求达到的孔隙比e1来确定。等边三角形布置：等边三角形布置：00110.95seldee （6-27）正方形布置：正方形布置：0s0110.90eldee （6-28）6-5 挤密法 第六章 地基处理（2）黏性土地基等边三角形布置：等边三角形布置：s
48、e1.08lA （6-30）正方形布置：selA （6-31）6-5 挤密法 第六章 地基处理4砂桩桩长砂桩桩长不宜小于4m 当软弱土层厚度不大时，砂桩桩长宜穿过松软土层；当松软土层厚度较大时，对按稳定性控制的工程，砂石桩桩长不应小于最危险滑动面以下2m的深度；对按变形控制的工程，砂桩桩长应满足处理后地基变形量不超过建筑物的地基变形允许值并满足软弱下卧层承载力的要求；对可液化的地基，砂石桩桩长应按现行相关国家标准中的有关规定采用。6-5 挤密法 第六章 地基处理5砂桩孔内的填料和填砂量 砂桩内填料宜用砾砂、粗砂、中砂、圆粒、角砾、卵石、碎石等，填料中含泥量不应大于5%，并不宜含有粒径大于50m
49、m的粒料。6垫层 砂桩施工完成后，桩顶部分的桩体比较松散，密实度较小，应采用碾压或夯实的方法将其压密，然后在砂桩顶部宜铺设一层厚度为300500mm的砂石垫层。必要时可在垫层中增设加筋织物，加大地基抗剪强度。6-5 挤密法 第六章 地基处理7强度验算 计算中设有砂桩的复合地基的路堤整体抗剪稳定安全系数时，复合地基内滑动面上的抗剪强度采用复合地基抗剪强度 ，该强度可按下式计算：pspsps(1)pccostan20.907()DB20.785()DB （6-34）（6-35）（6-36）（6-37）6-5 挤密法 第六章 地基处理8沉降计算在砂桩桩长深度内地基的沉降 按下式计算：zszssss1
50、1(1)m n （6-38）（6-39）6-5 挤密法 第六章 地基处理（二）砂桩施工 可采用振动沉管、锤击沉管或冲击成孔等成桩法。当用于消除粉细砂及粉土液化时，宜用振动沉管成桩法。振动式是靠振动机的垂直上下振动作用，把带桩靴或底盖的钢套管打入土中成孔，填入砂料振动密实成桩(一面振动一面拔出套管)；锤击式是将钢套管打入土中，其他工艺与振动式基本相同，但灌砂成桩和扩大是用内管向下冲击而成。6-5 挤密法 第六章 地基处理（三）质量检验 应在施工期间及施工结束后，检查砂桩的施工记录。对沉管法，尚应检查套管往复挤压振动次数与时间、套管升降幅度和速度、每次填砂石料量等施工记录。施工后应间隔一定时间方可
