1、 11.1软弱地基处理简介软弱地基处理简介 11.2 复复 合合 地地 基基 11.3 换填垫层法换填垫层法 11.4 强夯法与强夯置换法强夯法与强夯置换法 11.5 预压法预压法 11.6砂砂 石石 桩桩 法法 11.7 高压喷射注浆法高压喷射注浆法 1.8 水泥土搅拌桩法水泥土搅拌桩法 11.9 土工合成材料土工合成材料 学习目标学习目标1.了解软弱土的特征；2.掌握复合地基的作用机理、参数的选用、承载力与变形的计算。3.了解地基处理的目的、分类和适用范围；熟悉地基加固的原理。4.学会换土垫层法、强夯法等地基处理的设计计算。5.能根据工程地质条件、施工条件、资金情况等因素因地制宜地选择合适
2、的地基处理方案。11.1.111.1.1软软弱弱土土的的特特征征软土软土冲填土冲填土其他高压缩其他高压缩性土性土杂填土杂填土11.1.211.1.2地地基基处处理理方方法法的的分分类类11.1.211.1.2地地基基处处理理方方法法的的分分类类11.1.211.1.2地地基基处处理理方方法法的的分分类类1.1.复合地基的分类复合地基的分类 复合地基的分类方法有多种。根据地基中增强体的复合地基的分类方法有多种。根据地基中增强体的方向可分为竖向增强体复合地基（包括柔性桩、半刚性方向可分为竖向增强体复合地基（包括柔性桩、半刚性桩和刚性桩复合地基）和横向增强体复合地基（包括土桩和刚性桩复合地基）和横向
3、增强体复合地基（包括土工合成材料、金属材料格栅等形成的复合地基）；根据工合成材料、金属材料格栅等形成的复合地基）；根据成桩材料可分为散体材料桩（如砂石桩、石灰桩、灰土成桩材料可分为散体材料桩（如砂石桩、石灰桩、灰土挤密桩、土挤密桩等）、水泥土类桩（如水泥土搅拌桩、挤密桩、土挤密桩等）、水泥土类桩（如水泥土搅拌桩、夯实水泥土桩、旋喷桩等）和混凝土类桩（如水泥粉煤夯实水泥土桩、旋喷桩等）和混凝土类桩（如水泥粉煤灰碎石桩、树根桩、锚杆静压桩等）；根据成桩后桩体灰碎石桩、树根桩、锚杆静压桩等）；根据成桩后桩体的强度（或刚度）可分为柔性桩（如散体材料桩）、半的强度（或刚度）可分为柔性桩（如散体材料桩）、
4、半刚性桩（如水泥土类桩）和刚性桩（如混凝土类桩）。刚性桩（如水泥土类桩）和刚性桩（如混凝土类桩）。11.1.211.1.2地地基基处处理理方方法法的的分分类类2.2.复合地基的作用机理复合地基的作用机理（1 1）桩）桩体作用。体作用。（2 2）加速固）加速固结作用。结作用。（3 3）挤）挤密作用。密作用。（4 4）加）加筋作用。筋作用。（5 5）褥垫层）褥垫层作用。作用。11.3.111.3.1垫垫层层的的设设计计1.1.垫层的厚度垫层的厚度 垫层的厚度应根据需要置换软弱土层的深度或垫层底部下卧土层的承载力来确定，垫层内应力的分布如图11-1所示，并应符合下式要求。pz+pczfaz （11-
5、1）式中，pz为垫层底面处的附加应力设计值（kPa）；pcz为垫层底面处土的自重应力值（kPa）；faz 为经深度修正后垫层底面处土层的地基承载力特征值（kPa）。11.3.111.3.1垫垫层层的的设设计计1.1.垫层的厚度垫层的厚度图图11-1 11-1 垫层内应力的分布垫层内应力的分布11.3.111.3.1垫垫层层的的设设计计1.1.垫层的厚度垫层的厚度11.3.111.3.1垫垫层层的的设设计计2.2.垫层的承载力和变形验算垫层的承载力和变形验算 【例【例11-111-1】某四层砖混结构住宅，承重墙下为条形基础，】某四层砖混结构住宅，承重墙下为条形基础，宽度为宽度为1.2 m1.2
6、m，埋深为，埋深为1.0 m1.0 m，上部建筑物作用于基础的荷载，上部建筑物作用于基础的荷载为为120 kN/m120 kN/m，基础及基础上土的平均重度为，基础及基础上土的平均重度为20.0 kN/m20.0 kN/m3 3。场。场地的土质条件是：第一层为粉质黏土，层厚为地的土质条件是：第一层为粉质黏土，层厚为1.0 m1.0 m，重度，重度为为17.5 kN/m17.5 kN/m3 3；第二层为淤泥质黏土，层厚为；第二层为淤泥质黏土，层厚为15.0 m15.0 m，重度，重度为为17.8 kN/m17.8 kN/m3 3，含水量为，含水量为65%65%，承载力特征值为，承载力特征值为45
7、 kPa45 kPa；第；第三层为密实砂砾石层，地下水距地表为三层为密实砂砾石层，地下水距地表为1.0 m1.0 m。求垫层厚度。求垫层厚度和垫层宽度。和垫层宽度。【解】【解】(1)(1)确定砂垫层厚度。先假设砂垫层厚度为确定砂垫层厚度。先假设砂垫层厚度为1.0 m1.0 m，并要求分层碾压夯实，其干密度要求大于并要求分层碾压夯实，其干密度要求大于1.620 g/cm1.620 g/cm3 3，则，则11.3.111.3.1垫垫层层的的设设计计2.2.垫层的承载力和变形验算垫层的承载力和变形验算11.3.111.3.1垫垫层层的的设设计计11.3.211.3.2垫层的材料垫层的材料 目前，常用
8、的垫层有砂垫层、碎石垫层、素土垫层、目前，常用的垫层有砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、矿渣垫层、粉煤灰垫层以及用其他性能稳定、灰土垫层、矿渣垫层、粉煤灰垫层以及用其他性能稳定、无侵蚀性的材料做成的垫层。垫层可选用的材料有砂石、无侵蚀性的材料做成的垫层。垫层可选用的材料有砂石、粉质黏土、灰土、矿渣、粉煤灰、其他工业废渣、土工合粉质黏土、灰土、矿渣、粉煤灰、其他工业废渣、土工合成材料等，但应注意的是：对湿陷性黄土地基，不得选成材料等，但应注意的是：对湿陷性黄土地基，不得选用砂石等透水材料；用于湿陷性黄土或膨胀土地基的粉用砂石等透水材料；用于湿陷性黄土或膨胀土地基的粉质黏土垫层，土料中不得夹有
9、砖、瓦和石块；易受酸、质黏土垫层，土料中不得夹有砖、瓦和石块；易受酸、碱影响的基础或地下管网不得采用矿渣垫层；作为建筑碱影响的基础或地下管网不得采用矿渣垫层；作为建筑物垫层的粉煤灰和矿渣应符合有关放射性安全标准的要求，物垫层的粉煤灰和矿渣应符合有关放射性安全标准的要求，大量填筑粉煤灰和矿渣时，应考虑对地下水或土壤的环境大量填筑粉煤灰和矿渣时，应考虑对地下水或土壤的环境影响；所用土工合成材料的品种与性能及填料的土类应影响；所用土工合成材料的品种与性能及填料的土类应根据工程特性和地基土条件，按照土工合成材料应用技根据工程特性和地基土条件，按照土工合成材料应用技术规范（术规范（GB 50290199
10、8GB 502901998）的要求，通过设计并进行现）的要求，通过设计并进行现场试验后确定。场试验后确定。11.3.111.3.1垫垫层层的的设设计计11.3.311.3.3垫层的施工垫层的施工 垫层的施工应根据不同的换填材料选择施工机械。垫层的施工方法、分层铺填厚度、每层压实遍数等宜通过试验确定。当垫层底部存在古井、古墓、洞穴、旧基础、暗塘等软硬不均的部位时，应先根据建筑对不均匀沉降的要求予以处理，经检验合格后，方可铺填垫层换填垫层施工时应注意基坑排水，除采用水撼法施工砂垫层外，不得在浸水条件下施工，必须使用时应采取降低地下水位的措施。垫层底面宜设在同一标高上，如深度不同，则基坑底土面应挖成
11、阶梯或斜坡搭接，并按先深后浅的顺序进行垫层施工，搭接处应夯压密实。11.4.111.4.1强强夯夯法法的的加加固固机机理理动力密实动力密实动力固结动力固结 动力置换动力置换11.4.211.4.2强强夯夯设设计计与与施施工工6.6.5.5.单单点夯点夯击击数与击击数与夯夯击击遍遍数数4.4.垫层铺设垫层铺设3.3.间歇时间间歇时间2.2.1.1.有效加固深度有效加固深度夯锤和落距夯锤和落距夯击点的布置与间距夯击点的布置与间距11.4.211.4.2强强夯夯设设计计与与施施工工11.5.111.5.1组组成成及及适适用用条条件件11.5.211.5.2加加固固原原理理 土层的排水固结效果和它的排
12、水边界条件有关。当土层厚度土层的排水固结效果和它的排水边界条件有关。当土层厚度相对荷载宽度相对荷载宽度(或直径或直径)比较小时，土层中的孔隙水会向上、下面比较小时，土层中的孔隙水会向上、下面透水层排出而使土层发生固结，如图透水层排出而使土层发生固结，如图11-211-2（a a）所示，这称为竖向）所示，这称为竖向排水固结。为了加速土层的固结，常在被加固地基中置入砂井、排水固结。为了加速土层的固结，常在被加固地基中置入砂井、塑料排水板等竖向排水体，如图塑料排水板等竖向排水体，如图11-211-2（b b）所示所示图图11-2 11-2 预压法的排水情况预压法的排水情况11.5.311.5.3堆堆
13、载载预预压压法法设设计计11.5.311.5.3堆堆载载预预压压法法设设计计1.1.砂井砂井2 2）砂井的）砂井的长度长度1 1）砂井）砂井的直径和的直径和间距间距3 3）砂井的）砂井的布置和范围布置和范围11.5.311.5.3堆堆载载预预压压法法设设计计 砂井常按梅花形和正方形布置，如图砂井常按梅花形和正方形布置，如图11-3 11-3 所示。所示。图图11-3 11-3 砂井的布置砂井的布置2.2.桩直径及桩直径及桩位布置桩位布置1.1.加固范围加固范围3.3.桩间距桩间距4.4.桩长桩长5.5.材料材料6.6.垫层垫层1.1.高压喷射注浆法的分类高压喷射注浆法的分类Eye-Catchi
14、ng Visual旋转喷射（简称旋转喷射（简称“旋喷旋喷”）定向喷射（简称定向喷射（简称“定喷定喷”）摆动喷射（简称摆动喷射（简称“摆喷摆喷”）2.2.高压喷射注浆法的特点高压喷射注浆法的特点1 1适用范围较广。适用范围较广。适用土层较多。适用土层较多。2 23 3分施工简便灵活。分施工简便灵活。可控制加固体的形状和加固范围。可控制加固体的形状和加固范围。4 45 5耐久性好，可用于永久性工程中。耐久性好，可用于永久性工程中。6 6环保效果好。环保效果好。高压喷射高压喷射注浆法的注浆法的特点特点3.3.加固地基的机理加固地基的机理 高压喷射注浆时，为了取得更大的破坏力，一般要求高高压喷射注浆时
15、，为了取得更大的破坏力，一般要求高压脉冲泵的工作压力在压脉冲泵的工作压力在20 MPa20 MPa以上，高压喷射流像金属翼以上，高压喷射流像金属翼一样冲击土体，使土体由整体变成松散状，随着喷射流的一样冲击土体，使土体由整体变成松散状，随着喷射流的连续冲切和移动，土体破坏的深度和范围不断扩大。连续冲切和移动，土体破坏的深度和范围不断扩大。从土体上冲落下来的土粒，一部分随着水流与气流被从土体上冲落下来的土粒，一部分随着水流与气流被带出地面，其余的土粒与浆液搅拌混合，经过一系列的物带出地面，其余的土粒与浆液搅拌混合，经过一系列的物理化学反应便凝固成加固体。理化学反应便凝固成加固体。喷射流在终期区域，
16、能量衰减很快，不能直接冲击土喷射流在终期区域，能量衰减很快，不能直接冲击土体使土粒剥落，但能对有效射程的边界土产生挤压，并使体使土粒剥落，但能对有效射程的边界土产生挤压，并使部分浆液进入土粒之间的空隙里，使加固体与四周土紧密部分浆液进入土粒之间的空隙里，使加固体与四周土紧密相依，不产生脱离现象。相依，不产生脱离现象。4.4.设计要点设计要点（1 1）加固体的）加固体的强度和范围。强度和范围。（3 3）褥）褥垫层设置。垫层设置。（2 2）桩）桩的平面布的平面布置。置。（4 4）地）地基承载力。基承载力。1.1.水泥土搅拌桩法的特点水泥土搅拌桩法的特点（2 2）在地基加固过程中无振动，无噪声，对周
17、围环境无污染，对软土无侧向挤压，对邻近建筑物影响很小。可根据上部结构需要灵活采用柱状、壁状、格栅状和块状等多种加固形状。可有效提高地基强度。当水泥掺量为8%和10%时，加固体强度分别为0.24 MPa 和0.65 MPa，而天然软土地基强度仅为0.006 MPa。施工机具比较简单，施工期较短，造价低廉，效益显著。（1 1）（3 3）（4 4）2.2.水泥土搅拌桩法的设计要点水泥土搅拌桩法的设计要点1)对地质勘察的要求2)布桩形式的选择3)桩长和桩径的确定4）地基承载力特征值1.1.土工合成材料的特性指标土工合成材料的特性指标2.2.土工合成材料的特点土工合成材料的特点 （1）质地柔软，质量轻，整体连续性好。（2）施工方便，造价较低，抗拉强度高，没有显著的方向性，各向强度基本一致。（3）耐磨、耐腐蚀、耐久和抗微生物侵蚀性好，不易霉烂和虫蚀。（4）材料为工厂制品，可根据需要制成透水材料和不透水材料。（5）土工合成材料存在抗紫外线(老化)能力较低的缺点，但如果埋在土中，不受紫外线照射，则不会受其影响，可使用40年以上。3.3.土工合成材料在地基处理中的应用土工合成材料在地基处理中的应用1 1）过滤）过滤和排水和排水2 2）隔离作用）隔离作用3 3）加筋）加筋作用作用4 4）防渗）防渗作用作用5 5）防护作用）防护作用
