1、第五章地基处理ppt课件第一节第一节 概述概述 人工地基：不能满足结构物要求的地基，需要先经过人工处理、人工地基：不能满足结构物要求的地基，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。加固，再建造基础，处理后的地基称为人工地基。软弱地基：软土（淤泥及淤泥质土）、充填土、杂填土、松散软弱地基：软土（淤泥及淤泥质土）、充填土、杂填土、松散砂土及其他高压缩性土层构成的地基。砂土及其他高压缩性土层构成的地基。软土：淤泥和淤泥质土，通常指工程性质很差，接近于淤泥质软土：淤泥和淤泥质土，通常指工程性质很差，接近于淤泥质 土的软粘性土。土的软粘性土。吹填土：利用水力、水利设施等方法将江河
2、泥砂冲吹回填淤地吹填土：利用水力、水利设施等方法将江河泥砂冲吹回填淤地 形成的沉积土。含粘土颗粒较多，含水量大，排水形成的沉积土。含粘土颗粒较多，含水量大，排水 困难，属欠固结软弱土。困难，属欠固结软弱土。杂填土：人类活动而堆积形成的无规则堆积物。强度低，压缩杂填土：人类活动而堆积形成的无规则堆积物。强度低，压缩 性高，均匀性差，有浸水湿陷性。性高，均匀性差，有浸水湿陷性。地基处理的主要方法、适用范围和加固原理地基处理的主要方法、适用范围和加固原理分类分类方法方法加固原理加固原理适用范围适用范围置置换换换土垫层法换土垫层法 采用开挖后换好土回填的方法；采用开挖后换好土回填的方法；对于厚度较小的
3、淤泥质土层，亦可对于厚度较小的淤泥质土层，亦可采用抛石挤淤法。地基浅层性能良采用抛石挤淤法。地基浅层性能良好的垫层，与下卧层形成双层地基。好的垫层，与下卧层形成双层地基。垫层可有效地扩散基底压力，提高垫层可有效地扩散基底压力，提高地基承载力和减少沉降量。地基承载力和减少沉降量。各种浅层的软弱土各种浅层的软弱土地基地基振冲置换法振冲置换法利用振冲器在高压水的作用下边振、边利用振冲器在高压水的作用下边振、边冲，在地基中成孔，在孔内回填碎冲，在地基中成孔，在孔内回填碎石料且振密成碎石桩。碎石桩柱体石料且振密成碎石桩。碎石桩柱体与桩间土形成复合地基，提高承载与桩间土形成复合地基，提高承载力，减少沉降量
4、力，减少沉降量c cu u 20kPa20kPa的粘性土、的粘性土、松散粉土和人松散粉土和人工填土、湿陷工填土、湿陷性黄土地基等性黄土地基等强夯置换法强夯置换法采用强夯时，夯坑内回填块石、碎石挤采用强夯时，夯坑内回填块石、碎石挤淤置换的方法，形成碎石墩柱体，淤置换的方法，形成碎石墩柱体，以提高地基承载力和减少沉降量。以提高地基承载力和减少沉降量。浅层软弱土层较薄浅层软弱土层较薄的地基的地基碎石桩法碎石桩法采用沉管法或其他技术，在软土中设置砂或采用沉管法或其他技术，在软土中设置砂或碎石桩柱体，置换后形成复合地基，可提碎石桩柱体，置换后形成复合地基，可提高地基承载力，降低地基沉降。同时，砂、高地基
5、承载力，降低地基沉降。同时，砂、石柱体在软粘土中形成排水通道，加速固石柱体在软粘土中形成排水通道，加速固结结一般软土地基一般软土地基石灰桩法石灰桩法在软弱土中成孔后，填入生石灰或其他混合在软弱土中成孔后，填入生石灰或其他混合料，形成竖向石灰桩柱体，通过生石灰的料，形成竖向石灰桩柱体，通过生石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用改善桩吸水膨胀、放热以及离子交换作用改善桩柱体周围土体的性质，形成石灰桩复合地柱体周围土体的性质，形成石灰桩复合地基，以提高地基承载力，减少沉降量基，以提高地基承载力，减少沉降量人工填土、软土地人工填土、软土地基基EPSEPS轻填法轻填法发泡聚苯乙烯（发泡聚苯乙烯（EPSE
6、PS）重度只有土的）重度只有土的1/501/50 1/1001/100，并具有较高的强度和低压缩，并具有较高的强度和低压缩性，用于填土料，可有效减少作用于地基性，用于填土料，可有效减少作用于地基的荷载，且根据需要用于地基的浅层置换的荷载，且根据需要用于地基的浅层置换软弱土地基上的填软弱土地基上的填方工程方工程排排水水固固结结加载预压法加载预压法在预压荷载作用下，通过一定的预压时在预压荷载作用下，通过一定的预压时间，天然地基被压缩、固结，地基间，天然地基被压缩、固结，地基土的强度提高，压缩性降低。在达土的强度提高，压缩性降低。在达到设计要求后，卸去预压荷载，再到设计要求后，卸去预压荷载，再建造上
7、部结构，以保证地基稳定和建造上部结构，以保证地基稳定和变形满足要求。当天然土层的渗透变形满足要求。当天然土层的渗透性较低时，为了缩短渗透固结的时性较低时，为了缩短渗透固结的时间，加速固结速率，可在地基中设间，加速固结速率，可在地基中设置竖向排水通道，如砂井、排水板置竖向排水通道，如砂井、排水板等。加载预压的荷载，一般有利用等。加载预压的荷载，一般有利用建筑物自身荷载、堆载或真空预压建筑物自身荷载、堆载或真空预压等等软土、粉土、杂填软土、粉土、杂填土、冲填土等土、冲填土等超载预压法超载预压法基本原理同加载预压法，但预压荷载超基本原理同加载预压法，但预压荷载超过上部结构的荷载。一般在保证地过上部结
8、构的荷载。一般在保证地基稳定的前提下，超载预压方法的基稳定的前提下，超载预压方法的效果更好，特别是对降低地基次固效果更好，特别是对降低地基次固结沉降十分有效结沉降十分有效淤泥质粘性土和粉淤泥质粘性土和粉土土振振密密挤挤密密强夯法强夯法采用重量采用重量100100 400kN400kN的夯锤，从高处自由的夯锤，从高处自由落下，在强烈的冲击力和振动力作用落下，在强烈的冲击力和振动力作用下，地基土密实，可以提高承载力，下，地基土密实，可以提高承载力，减少沉降量减少沉降量松散碎石土、砂土，松散碎石土、砂土，低饱和度粉土低饱和度粉土和粘性土，湿和粘性土，湿陷性黄土、杂陷性黄土、杂填土和素填土填土和素填土
9、地基地基振冲密实振冲密实法法振冲器的强力振动，使得饱和砂层发生液振冲器的强力振动，使得饱和砂层发生液化，砂粒重新排列，孔隙率降低；同化，砂粒重新排列，孔隙率降低；同时，利用振冲器的水平振冲力，回填时，利用振冲器的水平振冲力，回填碎石料使得砂层挤密，达到提高地基碎石料使得砂层挤密，达到提高地基承载力，降低沉降的目的承载力，降低沉降的目的粘粒含量少于粘粒含量少于10%10%的疏松散砂土的疏松散砂土地基地基挤密碎挤密碎（砂）（砂）石桩法石桩法施工方法与排水中的碎（砂）石桩相同，施工方法与排水中的碎（砂）石桩相同，但是，沉管过程中的排土和振动作用，但是，沉管过程中的排土和振动作用，将桩柱体之间土体挤密
10、，并形成碎将桩柱体之间土体挤密，并形成碎（砂）石桩柱体复合地基，达到提高（砂）石桩柱体复合地基，达到提高地基承载力和减小地基沉降的目的地基承载力和减小地基沉降的目的松散砂土、杂填土、松散砂土、杂填土、非饱和粘性土非饱和粘性土地基、黄土地地基、黄土地基基土、灰土土、灰土桩法桩法采用沉管等技术，在地基中成孔，回填土采用沉管等技术，在地基中成孔，回填土或灰土形成竖向加固体，施工过程中或灰土形成竖向加固体，施工过程中排土和振动作用，挤密土体，并形成排土和振动作用，挤密土体，并形成复合地基，提高地基承载力，减小沉复合地基，提高地基承载力，减小沉降量降量地下水位以上的湿地下水位以上的湿陷性黄土、杂陷性黄土
11、、杂填土、素填土填土、素填土地基地基加加筋筋加筋土法加筋土法在土体中加入起抗拉作用的筋材，例在土体中加入起抗拉作用的筋材，例如土工合成材料、金属材料等，通如土工合成材料、金属材料等，通过筋土间作用，达到减小或抵抗土过筋土间作用，达到减小或抵抗土压力；调整基底接触应力的目的。压力；调整基底接触应力的目的。可用于支挡结构或浅层地基处理可用于支挡结构或浅层地基处理浅层软弱土地基浅层软弱土地基处理、挡土墙处理、挡土墙结构结构锚固法锚固法主要有土钉和土锚法，土钉加固作用主要有土钉和土锚法，土钉加固作用依赖于土钉与其周围土间的相互作依赖于土钉与其周围土间的相互作用；土锚则依赖于锚杆另一端的锚用；土锚则依赖
12、于锚杆另一端的锚固作用，两者主要功能是减少或承固作用，两者主要功能是减少或承受水平向作用力受水平向作用力边坡加固，土锚边坡加固，土锚技术应用中，技术应用中，必须有可以锚必须有可以锚固的土层、岩固的土层、岩层或构筑物层或构筑物竖向加固竖向加固体复体复合地合地基法基法在地基中设置小直径刚性桩、低等级在地基中设置小直径刚性桩、低等级混凝土桩等竖向加固体，例如混凝土桩等竖向加固体，例如CFGCFG桩、二灰混凝土桩等，形成复合地桩、二灰混凝土桩等，形成复合地基，提高地基承载力，减少沉降量基，提高地基承载力，减少沉降量各类软弱土地基、各类软弱土地基、尤其是较深厚尤其是较深厚的软土地基的软土地基化化学学固固
13、化化深层搅拌深层搅拌法法利用深层搅拌机械，将固化剂（一般利用深层搅拌机械，将固化剂（一般的无机固化剂为水泥、石灰、粉煤的无机固化剂为水泥、石灰、粉煤灰等）在原位与软弱土搅拌成桩柱灰等）在原位与软弱土搅拌成桩柱体，可以形成桩柱体复合地基、格体，可以形成桩柱体复合地基、格栅状或连续墙支挡结构。作为复合栅状或连续墙支挡结构。作为复合地基，可以提高地基承载力和减少地基，可以提高地基承载力和减少变形；作为支挡结构或防渗，可以变形；作为支挡结构或防渗，可以用作基坑开挖时，重力式支挡结构，用作基坑开挖时，重力式支挡结构，或深基坑的止水帷幕。水泥系深层或深基坑的止水帷幕。水泥系深层搅拌法，一般有两大类方法，即
14、喷搅拌法，一般有两大类方法，即喷浆搅拌法和喷粉搅拌法浆搅拌法和喷粉搅拌法饱和软粘土地基，饱和软粘土地基，对于有机质较对于有机质较高的泥炭质土高的泥炭质土或泥炭、含水或泥炭、含水量很高的淤泥量很高的淤泥和淤泥质土，和淤泥质土，适用性宜通过适用性宜通过试验确定试验确定灌浆或注灌浆或注浆法浆法有渗入灌浆、劈裂灌浆、压密灌浆以有渗入灌浆、劈裂灌浆、压密灌浆以及高压注浆等多种工法，浆液的种及高压注浆等多种工法，浆液的种类较多。类较多。类软弱土地基，类软弱土地基，岩石地基基加岩石地基基加固，建筑物纠固，建筑物纠偏等加固处理偏等加固处理第二节第二节 换土（垫层）法换土（垫层）法1.1.垫层的设计计算垫层的设
15、计计算2.2.垫层施工与质量检验垫层施工与质量检验 适用条件：冲刷较小的软土地基上修筑中小桥梁或一般结构物时，适用条件：冲刷较小的软土地基上修筑中小桥梁或一般结构物时，地基承载力不够或沉降过大。地基承载力不够或沉降过大。施工方法：软弱土层不超过施工方法：软弱土层不超过3m3m且接近地面，全部挖除；软弱土层且接近地面，全部挖除；软弱土层较厚，基底下一定范围内软弱土挖去，用强度高，稳定性好的土较厚，基底下一定范围内软弱土挖去，用强度高，稳定性好的土填换并分层夯实。填换并分层夯实。1.1.垫层的设计计算垫层的设计计算 1 1砂垫层厚度的确定砂垫层厚度的确定1 1）按弹性理论中的土中应力分布公式计算）
16、按弹性理论中的土中应力分布公式计算 将砂垫层及下卧土层视为一均质半无限弹性体，在基底附加将砂垫层及下卧土层视为一均质半无限弹性体，在基底附加应力作用下，计算不同深度的各点土中附加应力并加上土的自重应力作用下，计算不同深度的各点土中附加应力并加上土的自重应力，同时计算砂砾垫层下土层随深度变化的容许承载力，两者应力，同时计算砂砾垫层下土层随深度变化的容许承载力，两者相等处即为砂垫层的设计厚度。相等处即为砂垫层的设计厚度。2 2）按应力扩散角进行计算）按应力扩散角进行计算 认为砂垫层以认为砂垫层以“”“”角向下扩散基底应力，到砂垫层底面处角向下扩散基底应力，到砂垫层底面处的压应力的压应力h h与垫层
17、土的自重应力之和与垫层土的自重应力之和H H应小于或等于该处应小于或等于该处下卧层顶面地基的容许承载力下卧层顶面地基的容许承载力 HHH H(kPa)(kPa)：下卧层顶面处地基的容许承载力。：下卧层顶面处地基的容许承载力。H H与基底附加应力、垫层厚度、材料重等有关。与基底附加应力、垫层厚度、材料重等有关。1h1hs s3m3m2 2砂垫层平面尺寸确定砂垫层平面尺寸确定 tghbBtghlLss22L：砂垫层底平面的长度；：砂垫层底平面的长度；B：砂垫层底平面的宽度。：砂垫层底平面的宽度。33基础最终沉降量的计算基础最终沉降量的计算 S=S S=SS S+S+SlS SS S:垫层本身的压缩
18、量，可忽略不计；垫层本身的压缩量，可忽略不计；S Sl：软弱下卧层的沉降量。软弱下卧层的沉降量。或或S计算值应符合结构物容许沉降量的要求。计算值应符合结构物容许沉降量的要求。2.2.垫层施工与质量检验垫层施工与质量检验 施工要求：严格控制垫层材料的颗粒成分和质量；地下水位高于施工要求：严格控制垫层材料的颗粒成分和质量；地下水位高于基坑底面时，排水或降低水位；严格保证垫层材料密实度，选择基坑底面时，排水或降低水位；严格保证垫层材料密实度，选择合理铺压厚度，确定最优含水量。分层压密达到设计要求密实度；合理铺压厚度，确定最优含水量。分层压密达到设计要求密实度；基坑挖好检验后，迅速铺压垫层材料。基坑挖
19、好检验后，迅速铺压垫层材料。质量检验：环刀取样法或贯入测定法质量检验：环刀取样法或贯入测定法控制指标：应达到的干容重和贯入度控制指标：应达到的干容重和贯入度可选材料：石灰土、二灰土、加筋土等。可选材料：石灰土、二灰土、加筋土等。环刀取样法环刀取样法:用一定容积的环刀（一般为用一定容积的环刀（一般为100cm3100cm3）切割未搅动的自然）切割未搅动的自然状态土样，使土样充满其中，称量后计算单位容积的烘干土质量。状态土样，使土样充满其中，称量后计算单位容积的烘干土质量。b=m/b=m/（1+m1+m）V V式中：式中：bb为土壤容重（为土壤容重（gcmgcm3 3）；）；m m为环刀内湿样质量
20、（为环刀内湿样质量（g g）；）；V V为环刀容积（为环刀容积（cm3cm3），一般为），一般为100cm3100cm3；mm为样品含水量（质量含水量）（为样品含水量（质量含水量）（%）。）。水撼法撼实土方的原理水撼法撼实土方的原理 利用粉土、砂土利用粉土、砂土“振动液化振动液化”的特点，把粉土、砂土等填入挖开的排的特点，把粉土、砂土等填入挖开的排水管槽内，加水使之饱和，再用插人式振动器插入土中进行振撼振到一水管槽内，加水使之饱和，再用插人式振动器插入土中进行振撼振到一定时间，能使粉土、砂土中产生一定的孔隙水压力。定时间，能使粉土、砂土中产生一定的孔隙水压力。当插入式振动器在土中连续重复振动一
21、段时间后，超静孔隙水压力当插入式振动器在土中连续重复振动一段时间后，超静孔隙水压力不断增长，逐渐趋向于正应力不断增长，逐渐趋向于正应力;当相等时，导致粉土、砂土的抗剪强度为当相等时，导致粉土、砂土的抗剪强度为零。这时粉土、砂土结构遭到破坏，出现粉土、砂土的液化现象。粉、零。这时粉土、砂土结构遭到破坏，出现粉土、砂土的液化现象。粉、砂土液化后，在上覆土荷重和振动作用下，土颗粒重新排列，并得到振砂土液化后，在上覆土荷重和振动作用下，土颗粒重新排列，并得到振挤作用，使粉土、砂土的孔隙比大大减少，相对密度显著提高。而且粉挤作用，使粉土、砂土的孔隙比大大减少，相对密度显著提高。而且粉土、砂土的透水性强，
22、经撼实后，再用轻型井点土、砂土的透水性强，经撼实后，再用轻型井点(因地下水位高，排水管因地下水位高，排水管道施工都采用井点降水道施工都采用井点降水)降水，迅速促使粉土、砂土的渗透固结。降水，迅速促使粉土、砂土的渗透固结。同时根据试验，插人式振动器的振动，将迫使上质点产生振动。粉同时根据试验，插人式振动器的振动，将迫使上质点产生振动。粉上、砂上质点的自振频率为上、砂上质点的自振频率为1717一一25Hz25Hz，插入式振动器的振动频率为，插入式振动器的振动频率为21-21-26Hz26Hz之间，振动频率十分相近，因此插入式振动器的振动，将促使土质之间，振动频率十分相近，因此插入式振动器的振动，将
23、促使土质点产生共振，促使土体液化、极快地产生最有效的振密效果。点产生共振，促使土体液化、极快地产生最有效的振密效果。第三节第三节 挤（压）密法挤（压）密法适用范围：不发生冲刷或冲刷深度不大的松散土地基，厚度较大。适用范围：不发生冲刷或冲刷深度不大的松散土地基，厚度较大。1.1.砂桩挤密法砂桩挤密法2.2.夯实法夯实法3.3.振动水冲法（振冲法）振动水冲法（振冲法）加固原理：用振动、冲击或打入套管等方法在地基中成孔（孔径加固原理：用振动、冲击或打入套管等方法在地基中成孔（孔径30-60cm30-60cm），向孔中填入含泥量不大于），向孔中填入含泥量不大于5 5的中、粗砂，加以夯挤的中、粗砂，加以
24、夯挤密实形成土中桩体，从而加固地基。密实形成土中桩体，从而加固地基。1.1.砂桩挤密法砂桩挤密法砂桩作用：砂桩作用：松散砂质土层：使地基土挤密，容重增加、孔隙比减小，松散砂质土层：使地基土挤密，容重增加、孔隙比减小，增加地基土抗剪强度，减少沉降。增加地基土抗剪强度，减少沉降。松软粘性土：砂桩和土体组成复合地基，提高整体承载力和松软粘性土：砂桩和土体组成复合地基，提高整体承载力和 稳定性。稳定性。设计内容：设计内容：1 1）砂桩加固范围；）砂桩加固范围；2 2）加固范围内需要砂桩的总截面积；）加固范围内需要砂桩的总截面积；3 3）砂桩桩数及桩的排列；）砂桩桩数及桩的排列；4 4）砂桩长度及灌砂量
25、估算。）砂桩长度及灌砂量估算。1 1 砂桩加固范围的确定砂桩加固范围的确定2 2 挤密砂桩的总截面积挤密砂桩的总截面积A A1 1相关因素：加固范围相关因素：加固范围A A，土层加固后所需达到地基容许承载力，土层加固后所需达到地基容许承载力 对应孔隙比。对应孔隙比。3 3 砂桩数及其排列砂桩数及其排列 砂桩直径：砂桩直径：0.3-0.6m0.3-0.6m。44砂桩长度及灌砂量砂桩长度及灌砂量砂桩施工方法砂桩施工方法 振动式成孔：靠振动机的垂直上下振动作用，把带桩靴或振动式成孔：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（边振动底盖的钢套管打入土中成孔，
26、填入砂料振动密实成桩（边振动边拔套管）。边拔套管）。锤击式成孔：将钢套管打入土中，其它同振动式，灌砂成桩锤击式成孔：将钢套管打入土中，其它同振动式，灌砂成桩和扩大用内管向下冲击而成。和扩大用内管向下冲击而成。砂桩质量要求：砂桩质量要求：上下连续，确保设计长度；上下连续，确保设计长度；保证单位长度砂桩投砂量；保证单位长度砂桩投砂量；砂桩位置允许偏差不超过一个砂桩直径；砂桩位置允许偏差不超过一个砂桩直径；垂直度允许偏差不大于垂直度允许偏差不大于1.51.5；加固后地基承载力静载试验确定，桩体强度和桩间土质量用加固后地基承载力静载试验确定，桩体强度和桩间土质量用 标准贯入法或触探法检验。标准贯入法或
27、触探法检验。其他加固材料：其他加固材料：碎石、石灰、二灰（石灰、粉煤灰）、素土等。碎石、石灰、二灰（石灰、粉煤灰）、素土等。2.2.夯实法夯实法适用范围：砂土地基，含水量在一定范围内的软弱粘性土，杂适用范围：砂土地基，含水量在一定范围内的软弱粘性土，杂 填土，黄土。填土，黄土。方法方法机械碾压法机械碾压法振动压实法振动压实法分层锤击法分层锤击法重锤夯实法重锤夯实法强夯法强夯法11重锤夯实法重锤夯实法适用范围：砂土、稍湿的粘性土、部分杂填土、湿陷性黄土等。适用范围：砂土、稍湿的粘性土、部分杂填土、湿陷性黄土等。方法：用起重机械将重锤（方法：用起重机械将重锤（15kN15kN以上）提到一定高度（以
28、上）提到一定高度（3-4m3-4m），），锤自由下落，重复夯击地基，使它表层夯击密实提高强度。属于锤自由下落，重复夯击地基，使它表层夯击密实提高强度。属于浅层地基加固方法。浅层地基加固方法。2强夯法（动力固结法）强夯法（动力固结法）适用范围：砂土、碎石土、杂填土、砂类土、粘土类土、适用范围：砂土、碎石土、杂填土、砂类土、粘土类土、湿陷性湿陷性 黄土等。黄土等。方法：将较大重锤（方法：将较大重锤（80-400kN）从）从8-20m高处自由落下。高处自由落下。特点：夯击能量大，影响深度大。特点：夯击能量大，影响深度大。优点：工艺简单、施工速度快、费用低、适用范围广、效果好优点：工艺简单、施工速度快
29、、费用低、适用范围广、效果好缺点：无完整设计计算方法、大量测试工作、噪声大、振动大、不缺点：无完整设计计算方法、大量测试工作、噪声大、振动大、不 宜在建筑物或人口密集处使用；加固范围较小（宜在建筑物或人口密集处使用；加固范围较小（500m2）不经济等有待经验累积。不经济等有待经验累积。加固机理加固机理：重大夯锤下落对土层施加巨大冲击能量在地基土中产生很大重大夯锤下落对土层施加巨大冲击能量在地基土中产生很大的应力和冲击波。的应力和冲击波。当作用于非饱和土时，随着夯击能量的转化土层发生强制性当作用于非饱和土时，随着夯击能量的转化土层发生强制性压缩和振密；在饱和无粘性土时，随着孔隙水压力的增大，使土
30、压缩和振密；在饱和无粘性土时，随着孔隙水压力的增大，使土体产生不同程度的液化而密实压缩，压缩机理同振动压密相似；体产生不同程度的液化而密实压缩，压缩机理同振动压密相似；对饱和细粒土在夯击能量作用下土体产生超孔隙水压力如土体结对饱和细粒土在夯击能量作用下土体产生超孔隙水压力如土体结构被破坏、土颗粒间出现裂隙，形成排水通道，渗透性改变，随构被破坏、土颗粒间出现裂隙，形成排水通道，渗透性改变，随着孔隙水压力消散土开始密实，抗剪强度、变形模量增大。着孔隙水压力消散土开始密实，抗剪强度、变形模量增大。巨大的冲击力远超过土的强度，使土体产生冲击破坏，土体产巨大的冲击力远超过土的强度，使土体产生冲击破坏，土
31、体产生较大的瞬时沉降，锤底形成土塞向下运动，因锤底下的土压力超生较大的瞬时沉降，锤底形成土塞向下运动，因锤底下的土压力超过土的强度，土结构破坏。过土的强度，土结构破坏。土结构破坏，土软化，侧压力增大，土被竖向压密，侧向挤密，土结构破坏，土软化，侧压力增大，土被竖向压密，侧向挤密，这一主压实区为土的破坏压实区。这一区土应力超过土的极限强度，这一主压实区为土的破坏压实区。这一区土应力超过土的极限强度，土被破坏后压实。土被破坏后压实。土被破坏，侧挤作用加大，水平方向加固区宽度加大，加固区土被破坏，侧挤作用加大，水平方向加固区宽度加大，加固区变为水平宽度大的苹果形。变为水平宽度大的苹果形。该区外为次压
32、实区。该区土应力小于土的极限强度而大于土的该区外为次压实区。该区土应力小于土的极限强度而大于土的弹性极限，该区土可能被破坏，但未被充分压实，或被破坏而未压弹性极限，该区土可能被破坏，但未被充分压实，或被破坏而未压实，此区可成为破坏削弱区。实，此区可成为破坏削弱区。次压实区外侧为振动影响区。次压实区外侧为振动影响区。由于动应力远大于自重应力，由于动应力远大于自重应力，坑底土向外挤出时，坑侧土在侧向分力作用下将隆起，形成被动破坑底土向外挤出时，坑侧土在侧向分力作用下将隆起，形成被动破坏区。夯坑越深，土固化内聚力越大。被动土压力越大，土不易破坏区。夯坑越深，土固化内聚力越大。被动土压力越大，土不易破
33、坏隆起，反之易隆起。坏隆起，反之易隆起。影响有效深度因素影响有效深度因素:锤重、落距、地基土性质、土层分布、地下水位、其它相关锤重、落距、地基土性质、土层分布、地下水位、其它相关设计参数等。设计参数等。我国采用的估算公式我国采用的估算公式 施工前，先进行现场原位试验，取原状土样测定含水量、塑限施工前，先进行现场原位试验，取原状土样测定含水量、塑限液限、粒度成分等，在实验室进行动力固结试验或现场进行试验性液限、粒度成分等，在实验室进行动力固结试验或现场进行试验性施工，取得有关数据。为按设计要求确定施工时每一遍夯击的夯击施工，取得有关数据。为按设计要求确定施工时每一遍夯击的夯击能，每一点的最佳夯击
34、数、各夯击点间的间距、前后两遍锤击之间能，每一点的最佳夯击数、各夯击点间的间距、前后两遍锤击之间的间歇时间等提供依据。的间歇时间等提供依据。施工前后对现场地基土层进行一系列对比的观测工作：地面施工前后对现场地基土层进行一系列对比的观测工作：地面沉降测定；孔隙水压力测定；侧向压力、振动加速度等。沉降测定；孔隙水压力测定；侧向压力、振动加速度等。加固后效果须进行检验。加固后效果须进行检验。强夯法置换软弱土：将碎石挤入软土形成碎石垫层或间隔夯入强夯法置换软弱土：将碎石挤入软土形成碎石垫层或间隔夯入形成碎石墩（桩），构成复合地基。形成碎石墩（桩），构成复合地基。旁压试验旁压试验包括预钻式预钻式和自钻式
35、自钻式两类预钻式是在预先钻好的钻孔内放入旁压器预钻式是在预先钻好的钻孔内放入旁压器自钻式是用自钻钻头钻进将旁压器放入预定位置自钻式是用自钻钻头钻进将旁压器放入预定位置 然后通过压力一体积控制装置使旁压器径向扩张对孔壁施加压力使土体产生相应变形的一种原位测试方法。由预钻旁压试验所得的旁压曲线的特征值、初始压力、临塑压力和极限压力可用来确定地基承载力标准值和旁压模量等指标。自钻旁压试验尚可用于测求土的水平向压力、静止侧压力系数、孔隙压力和消散特征以及估算土的不排水强度等。3.3.振动水冲法（振冲法）振动水冲法（振冲法）振冲器作用：振冲器作用：1）产生水平向振动力作用于周围土体，振动力是加固地基的）
36、产生水平向振动力作用于周围土体，振动力是加固地基的 主要因素；主要因素；2）从端部和侧部进行射水和补给水，射水协助振动力在土中）从端部和侧部进行射水和补给水，射水协助振动力在土中 使振冲器钻进成孔，在成孔后清孔、实现护壁作用。使振冲器钻进成孔，在成孔后清孔、实现护壁作用。施工方法：振冲器就位，打开下喷水口，启动振冲器，在施工方法：振冲器就位，打开下喷水口，启动振冲器，在振动力和水冲作用下，土层中形成孔洞，直至设计标高。清孔，振动力和水冲作用下，土层中形成孔洞，直至设计标高。清孔，循环水带出孔中稠泥浆后，向桩孔逐段加填料，每段填料在振冲循环水带出孔中稠泥浆后，向桩孔逐段加填料，每段填料在振冲器振
37、动作用下振挤密实，达到要求密实度后上提，重复操作直至器振动作用下振挤密实，达到要求密实度后上提，重复操作直至地面，地基土中形成密实桩体，孔周围土被挤密。地面，地基土中形成密实桩体，孔周围土被挤密。作用：作用：砂性土地基：将砂层挤压密实，砂土振动液化，提高地基砂性土地基：将砂层挤压密实，砂土振动液化，提高地基 承载力和抗震力。承载力和抗震力。加固半月后检验效果。加固半月后检验效果。粘土地基：桩柱与软粘土形成复合地基，地基承载力提高。粘土地基：桩柱与软粘土形成复合地基，地基承载力提高。加固一月后检验效果。加固一月后检验效果。适用范围：适用范围：砂土和粘粒含量砂土和粘粒含量5袋装砂井预压法袋装砂井预
38、压法直径：直径：7cm;间距：间距：1.2-2m；砂袋材料：透水性和耐水性好，韧性较强的麻布、再生布、砂袋材料：透水性和耐水性好，韧性较强的麻布、再生布、聚丙烯编制布等。聚丙烯编制布等。砂料：中、粗砂；砂料：中、粗砂；砂袋长度：比砂井长砂袋长度：比砂井长50cm；优点：施工工艺、机具简单，用砂量少；间距小，排水固结优点：施工工艺、机具简单，用砂量少；间距小，排水固结 效率高，井径小，成孔时对软土扰动小，利于地基稳定，效率高，井径小，成孔时对软土扰动小，利于地基稳定，利于保持其连续性。利于保持其连续性。2塑料排水板预压法塑料排水板预压法 将塑料排水板用插板机插入加固的软土中，在地面加载预压，将塑
39、料排水板用插板机插入加固的软土中，在地面加载预压，使土中水沿塑料板通道溢出，经砂垫层排除，加速地基固结。使土中水沿塑料板通道溢出，经砂垫层排除，加速地基固结。优点：优点：塑料板才料质地均匀可靠，排水效果稳定；塑料板才料质地均匀可靠，排水效果稳定；塑料板重量轻，便于施工操作；塑料板重量轻，便于施工操作；施工机械轻便，速度快，费用便宜。施工机械轻便，速度快，费用便宜。3.3.天然地基堆载预压法天然地基堆载预压法 施工前，用预压荷载堆压在天然地基上使地基软土固结施工前，用预压荷载堆压在天然地基上使地基软土固结压缩以提高强度（或自重预压），减少以后沉降量，地基压缩以提高强度（或自重预压），减少以后沉降
40、量，地基强度、沉降量达到设计要求后，撤除预压荷载，修建结构物。强度、沉降量达到设计要求后，撤除预压荷载，修建结构物。优点：费用少；优点：费用少；缺点：工期长。缺点：工期长。4.4.真空预压法和降水位预压法真空预压法和降水位预压法 真空预压法：地基表面铺设砂垫层，埋设垂直排水通道，用真空预压法：地基表面铺设砂垫层，埋设垂直排水通道，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，通过砂垫层中的吸水管道，用真空泵抽气，形成埋入土中，通过砂垫层中的吸水管道，用真空泵抽气，形成真空。真空泵抽气时，在地表砂垫层及竖向排水通道内逐渐真
41、空。真空泵抽气时，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、垫层间形成压差，孔隙水形成负压，使土体内部与排水通道、垫层间形成压差，孔隙水不断由排水通道排出，使土体固结。不断由排水通道排出，使土体固结。降水位预压法降水位预压法 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。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。适用范围：渗透性较好的砂或砂质土，或软粘土层上存在砂土层。适用范围：渗透性较好的砂或砂质土，或软粘土层上存在砂土层。轻型井点：轻型井点：人工降低地下水位的一种方法，沿基坑四周或一侧将直径较细人工降低地下水位的一种方法，沿基坑四周或一侧将
42、直径较细的井管沉入深于基底的含水层内，井管上部与集水管连接，通过集的井管沉入深于基底的含水层内，井管上部与集水管连接，通过集水管利用抽水设备将地下水从井管内不断抽出，使原有地下水位降水管利用抽水设备将地下水从井管内不断抽出，使原有地下水位降低到基底以下低到基底以下。第五节第五节 搅拌桩法（深层搅拌桩）与灌浆胶结法搅拌桩法（深层搅拌桩）与灌浆胶结法 在软土地基土中掺入水泥、石灰等，用喷射、搅拌等方法使土在软土地基土中掺入水泥、石灰等，用喷射、搅拌等方法使土体充分混合固化；或把能固化的化学浆液注入地基土孔隙，改善体充分混合固化；或把能固化的化学浆液注入地基土孔隙，改善地基土物理力学性质，达到加固目
43、的。地基土物理力学性质，达到加固目的。1.1.粉体喷射搅拌（桩）法和水泥浆搅拌（桩）法粉体喷射搅拌（桩）法和水泥浆搅拌（桩）法2.2.高压喷射注浆法高压喷射注浆法3.3.灌浆胶结法灌浆胶结法1.1.粉体喷射搅拌（桩）法和水泥浆搅拌（桩）法粉体喷射搅拌（桩）法和水泥浆搅拌（桩）法1）粉体喷射搅拌法（粉喷桩）粉体喷射搅拌法（粉喷桩）将石灰或水泥粉末通过特制的粉体喷搅施工机械喷入需要加将石灰或水泥粉末通过特制的粉体喷搅施工机械喷入需要加固的软土地基中，经过由下而上逐步喷搅使软土中形成结硬的桩固的软土地基中，经过由下而上逐步喷搅使软土中形成结硬的桩柱而得到加固。柱而得到加固。施工顺序：以生石灰或水泥粉
44、体材料作为加固料，通过专用施工顺序：以生石灰或水泥粉体材料作为加固料，通过专用的粉体喷搅施工机械，将搅拌钻头下沉到预计孔底后，用压缩空的粉体喷搅施工机械，将搅拌钻头下沉到预计孔底后，用压缩空气将粉体以雾状喷入加固部分的地基土，凭借钻头和叶片旋转使气将粉体以雾状喷入加固部分的地基土，凭借钻头和叶片旋转使粉体加固料与软土原位搅拌混和，自下而上边搅拌边喷粉，同时粉体加固料与软土原位搅拌混和，自下而上边搅拌边喷粉，同时按约按约0.5m/min的速度提升钻头，直到设计停灰标高。的速度提升钻头，直到设计停灰标高。再次将搅再次将搅拌头下沉至孔底，重复搅拌。拌头下沉至孔底，重复搅拌。2）水泥浆（深层）搅拌法）
45、水泥浆（深层）搅拌法 利用特制的深层搅拌机械由下而上逐步搅拌将软土与喷射的利用特制的深层搅拌机械由下而上逐步搅拌将软土与喷射的水泥浆强制拌和，使软土结硬成桩柱而得到加固。水泥浆强制拌和，使软土结硬成桩柱而得到加固。施工顺序：深层搅拌机起吊就位，沿导向架切土下沉；到设计施工顺序：深层搅拌机起吊就位，沿导向架切土下沉；到设计深度后开启灰浆泵将制备好的水泥浆压入地基；边喷边旋转搅拌头深度后开启灰浆泵将制备好的水泥浆压入地基；边喷边旋转搅拌头并按设计确定提升速度提升搅拌机，进行提升、喷浆、搅拌作业，并按设计确定提升速度提升搅拌机，进行提升、喷浆、搅拌作业，使软土与水泥浆搅拌均匀；提升到上面设计标高后再
46、次控制速度将使软土与水泥浆搅拌均匀；提升到上面设计标高后再次控制速度将搅拌机搅拌下沉，到设计加固深度再搅拌提升出地面。搅拌机搅拌下沉，到设计加固深度再搅拌提升出地面。加固最大深度：加固最大深度：30m 桩柱体直径：桩柱体直径：60-80cm2.2.高压喷射注浆法高压喷射注浆法 利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以20MPa左右的高压将加固用浆液（水泥浆）从喷嘴喷射出冲击左右的高压将加固用浆液（水泥浆）从喷嘴喷射出冲击土层，土层在高压喷射流的冲击力、离心力、重力等作用下，土层，土层在高压喷射流的冲击力、离心力、重力等作用下，与浆
47、液搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成固结柱体。与浆液搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成固结柱体。喷射方式喷射方式摆动喷射摆动喷射 固结体呈扇状墙固结体呈扇状墙定向喷射定向喷射 边喷边提升，喷射向固定，固结体呈壁状边喷边提升，喷射向固定，固结体呈壁状旋转喷射旋转喷射 边喷边旋转和提升，固结体呈圆柱状边喷边旋转和提升，固结体呈圆柱状 适用范围：砂土、粘性土、湿陷性黄土、淤泥、人工填土等。适用范围：砂土、粘性土、湿陷性黄土、淤泥、人工填土等。加固直径：加固直径：0.5-1.5m 标准贯入试验是用规定的锤重（标准贯入试验是用规定的锤重（63.5kg63.5kg）和落距（）和落距（76cm76cm）把标）把
48、标准贯入器（带有刃口的对开管，外径准贯入器（带有刃口的对开管，外径50mm50mm，内径，内径35mm35mm）打入土中，）打入土中，记录贯入一定深度（记录贯入一定深度（30cm30cm）所需的锤击数）所需的锤击数N N值的原位测试方法。值的原位测试方法。标准贯入试验的贯入锤击数反映了土层的松密和软硬程度。标准贯入试验的贯入锤击数反映了土层的松密和软硬程度。密实度密实度松松 散散稍稍 密密中中 密密密密 实实N N值值N10N1010N1510N1515N301530N30按标准贯入锤击数按标准贯入锤击数N N值确定砂土密实度值确定砂土密实度 3.3.灌浆胶结法灌浆胶结法 利用压力或电化学原理
49、通过注浆管将加固浆液注入地层利用压力或电化学原理通过注浆管将加固浆液注入地层中，以浆液挤压土粒间或岩石裂隙中的水分和气体，经一段中，以浆液挤压土粒间或岩石裂隙中的水分和气体，经一段时间后，浆液将松散的土体或缝隙胶结成整体，形成强度大、时间后，浆液将松散的土体或缝隙胶结成整体，形成强度大、防水防渗性能好的人工地基。防水防渗性能好的人工地基。方法方法电动灌浆电动灌浆压力灌浆压力灌浆第六节第六节 复合地基复合地基 复合地基：由两种不同刚度（或模量）的材料（不同刚度的加固复合地基：由两种不同刚度（或模量）的材料（不同刚度的加固桩柱体与桩间土）所组成，两者共同分担上部荷载并协调变形的桩柱体与桩间土）所组
50、成，两者共同分担上部荷载并协调变形的地基。地基。本节内容适用范围本节内容适用范围:加固桩柱体为非刚性体，由非松散材料构成加固桩柱体为非刚性体，由非松散材料构成的桩。的桩。1.1.复合地基承载力的计算复合地基承载力的计算2.2.加固桩柱极限承载力加固桩柱极限承载力p ppfpf及桩间土极限承载力及桩间土极限承载力p psfsf的计算的计算3.3.复合地基的沉降计算复合地基的沉降计算1.1.复合地基承载力的计算复合地基承载力的计算2.2.加固桩柱极限承载力加固桩柱极限承载力p ppfpf及桩间土极限承载力及桩间土极限承载力p psfsf的计算的计算1加固桩柱体极限承载力的计算加固桩柱体极限承载力的
