地基處理方法

1、地基處理方法第一節(jié)概 述土木工程建設(shè)中，有時(shí)不可避免地遇到工程地質(zhì)條件不良的軟弱土地基，不能滿足建筑物要求，需要先經(jīng)過人工處理加固，再建造基礎(chǔ)，處理后的地基稱為人工地基。地基處理的目的是針對(duì)軟土地基上建造建筑物可能產(chǎn)生的問題，采取人工的方法改善地基土的工程性質(zhì)，達(dá)到滿足上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基穩(wěn)定和變形的要求，這些方法主要包括提高地基土的抗剪強(qiáng)度，增大地基承載力，防止剪切破壞或減輕土壓力；改善地基土壓縮特性，減少沉降和不均勻沉降：改善其滲透性，加速固結(jié)沉降過程；改善土的動(dòng)力特性防止液化， 減輕振動(dòng)； 消除或減少特殊土的不良工程特性（如黃土的濕陷性，膨脹土的膨脹性等）。近幾十年來，大量的土木工程實(shí)踐推動(dòng)了

2、軟弱土地基處理技術(shù)的迅速發(fā)展，地基處理的方法多樣化，地基處理的新技術(shù)、新理論不斷涌現(xiàn)并日趨完善，地基處理已成為基礎(chǔ)工程領(lǐng)域中 一個(gè)較有生命力的分枝。 根據(jù)地基處理方法的基本原理，基本上可以分為如表6-1所示的幾類。地基處理方法的分類表 6-1物理處理化學(xué)處理熱學(xué)處理置換排水?dāng)D密加筋攪拌灌漿熱加固凍結(jié)但必須指出，很多地基處理方法具有多重加固處理的功能，例如碎石樁具有置換、擠密、排水和加筋的多重功能；而石灰樁則具有擠密、吸水和置換等功能。地基處理的主要方法、適用范圍及加固原理，參見表6-2。地基處理的主要方法、適用范圍和加固原理表 6-2分類方法加固原理適用范圍換土墊層法采用開挖后換好土回填的方法

3、；對(duì)于厚度較小的淤泥質(zhì) 土層，亦可采用拋石擠淤法。地基淺層性能良好的墊層， 與下臥層形成雙層地基。墊層可有效地?cái)U(kuò)散基底壓力， 提高地基承載力和減少沉降量。各種淺層的軟弱土地基振沖置換法利用振沖器在高壓水的作用下邊振、 邊沖，在地基中成 孑 L,在孔內(nèi)回填碎石料且振密成碎石樁。 碎石樁柱體與 樁間土形成復(fù)合地基，提高承載力，減少沉降量cu20kPa 的粘性土、松散粉土和人工填土、濕陷性黃土地基等置換強(qiáng)夯置換法采用強(qiáng)夯時(shí)，夯坑內(nèi)回填塊石、碎石擠淤置換的方法， 形成碎石墩柱體，以提高地基承載力和減少沉降量。淺層軟弱土層較薄的地基碎石樁法采用沉管法或其他技術(shù)，在軟土中設(shè)置砂或碎石樁柱 體，置換后形成復(fù)

4、合地基，可提高地基承載力，降低地 基沉降。同時(shí)，砂、石柱體在軟粘土中形成排水通道， 加速固結(jié)一般軟土地基石灰樁法在軟弱土中成孔后，填入生石灰或其他混合料， 形成豎 向石灰樁柱體，通過生石灰的吸水膨脹、放熱以及離子 交換作用改善樁柱體周圍土體的性質(zhì)， 形成石灰樁復(fù)合 地基，以提高地基承載力，減少沉降量人工填土、軟土地基分類方法加固原理適用范圍EPS 輕填法發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）重度只有土的 1/50 1/100,并具 有較高的強(qiáng)度和低壓縮性， 用于填土料，可有效減少作 用于地基的荷載，且根據(jù)需要用于地基的淺層置換軟弱土地基上的填方工程排水 固 結(jié)加載預(yù)壓法在預(yù)壓荷載作用下，通過一定的預(yù)壓時(shí)間，

5、天然地基被 壓縮、固結(jié)，地基土的強(qiáng)度提高，壓縮性降低。在達(dá)到 設(shè)計(jì)要求后，卸去預(yù)壓荷載，再建造上部結(jié)構(gòu)，以保證 地基穩(wěn)定和變形滿足要求。當(dāng)天然土層的滲透性較低 時(shí)，為了縮短滲透固結(jié)的時(shí)間，加速固結(jié)速率，可在地 基中設(shè)置豎向排水通道，如砂井、排水板等。加載預(yù)壓 的荷載，一般有利用建筑物自身荷載、堆載或真空預(yù)壓等軟土、粉土、雜填土、沖 填土等超載預(yù)壓法基本原理同加載預(yù)壓法，但預(yù)壓荷載超過上部結(jié)構(gòu)的荷 載。一般在保證地基穩(wěn)定的前提下，超載預(yù)壓方法的效 果更好，特別是對(duì)降低地基次固結(jié)沉降十分有效淤泥質(zhì)粘性土和粉土振密擠密強(qiáng)夯法采用重量 100 400kN 的夯錘，從高處自由落下，在強(qiáng) 烈的沖擊力和振動(dòng)

6、力作用下，地基土密實(shí)，可以提高承 載力，減少沉降量松散碎石土、砂土，低飽 和度粉土和粘性土，濕陷 性黃土、雜填土和素填土 地基振沖密實(shí)法振沖器的強(qiáng)力振動(dòng)，使得飽和砂層發(fā)生液化，砂粒重新 排列，孔隙率降低；同時(shí)，利用振沖器的水平振沖力， 回填碎石料使得砂層擠密，達(dá)到提高地基承載力，降低 沉降的目的粘粒含量少于 10%的疏松散砂土地基擠密碎（砂）石樁法施工方法與排水中的碎（砂）石樁相同，但是，沉管過 程中的排土和振動(dòng)作用，將樁柱體之間土體擠密，并形 成碎（砂）石樁柱體復(fù)合地基，達(dá)到提高地基承載力和 減小地基沉降的目的松散砂土、雜填土、非飽和粘性土地基、黃土地基土、灰土樁法采用沉管等技術(shù)，在地基中成

7、孔，回填土或灰土形成豎 向加固體，施工過程中排土和振動(dòng)作用，擠密土體，并 形成復(fù)合地基，提高地基承載力，減小沉降量地下水位以上的濕陷性黃土、雜填土、素填土地基加筋加筋土法在土體中加入起抗拉作用的筋材，例如土工合成材料、 金屬材料等，通過筋土間作用，達(dá)到減小或抵抗土壓力； 調(diào)整基底接觸應(yīng)力的目的。 可用于支擋結(jié)構(gòu)或淺層地基 處理淺層軟弱土地基處理、擋土墻結(jié)構(gòu)錨固法主要有土釘和土錨法，土釘加固作用依賴于土釘與其周 圍土間的相互作用；土錨則依賴于錨桿另一端的錨固作 用，兩者主要功能是減少或承受水平向作用力邊坡加固， 土錨技術(shù)應(yīng)用 中，必須有可以錨固的土 層、巖層或構(gòu)筑物豎向加固體復(fù)合地基法在地基中設(shè)

8、置小直徑剛性樁、低等級(jí)混凝土樁等豎向加 固體，例如 CFG 樁、二灰混凝土樁等，形成復(fù)合地基， 提高地基承載力，減少沉降量各類軟弱土地基、尤其是較深厚的軟土地基分類方法加固原理適用范圍化學(xué)固化深層攪拌法利用深層攪拌機(jī)械，將固化劑（一般的無機(jī)固化劑為水 泥、石灰、粉煤灰等）在原位與軟弱土攪拌成樁柱體， 可以形成樁柱體復(fù)合地基、格柵狀或連續(xù)墻支擋結(jié)構(gòu)。 作為復(fù)合地基，可以提高地基承載力和減少變形；作為支擋結(jié)構(gòu)或防滲，可以用作基坑開挖時(shí)，重力式支擋結(jié) 構(gòu)，或深基坑的止水帷幕。水泥系深層攪拌法，一般有 兩大類方法，即噴漿攪拌法和噴粉攪拌法飽和軟粘土地基，對(duì)于有 機(jī)質(zhì)較高的泥炭質(zhì)土或 泥炭、含水量很高的

9、淤泥 和淤泥質(zhì)土，適用性宜通 過試驗(yàn)確定灌漿或注漿法有滲入灌漿、劈裂灌漿、壓密灌漿以及高壓注漿等多種 工法，漿液的種類較多。類軟弱土地基，巖石地基 基加固，建筑物糾偏等加 固處理上述表中的各類地基處理方法，均有各自的特點(diǎn)和作用機(jī)理，在不同的土類中產(chǎn)生不同的加固效果，并也存在著局限性。 地基的工程地質(zhì)條件是千變?nèi)f化的，工程對(duì)地基的要求也是不盡相同的，材料、施工機(jī)具和施工條件等亦存在顯著差別，沒有哪一種方法是萬能的。 因此,對(duì)于每一工程必須進(jìn)行綜合考慮，通過方案的比選，選擇一種技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工可 行的方案，既可以是單一的地基處理方法，也可以是多種方法的綜合處理。第二節(jié)軟土地基軟土是指沿海的

10、濱海相、三角洲相、內(nèi)陸平原或山區(qū)的河流相、湖泊相、沼澤相等主要由細(xì)粒土組成的土，具有孔隙比大（一般大于1）、天然含水量 高（接近或大于 液限）、壓縮性高（ai-20.5MPa1）和強(qiáng)度低的特點(diǎn)，多數(shù)還具有高靈敏度的結(jié)構(gòu)性。主要包括淤泥、淤泥質(zhì) 粘性土、淤泥質(zhì)粉土、泥炭、泥炭質(zhì)土等。一. 軟土的成因及劃分軟土按沉積環(huán)境分類主要有下列幾種類型：（一）濱海沉積1.濱海相：常與海浪岸流及潮汐的水動(dòng)力作用形成較粗的顆粒（粗、中、細(xì)砂）相摻雜，使其不均勻和極松軟，增強(qiáng)了淤泥的透水性能，易于壓縮固結(jié)。2.瀉湖相： 顆粒微細(xì)、孔隙比大、強(qiáng)度低、分布范圍較寬闊，常形成海濱平原。在瀉 湖邊緣，表層常有厚約0.32

11、.0m的泥炭堆積。底部含有貝殼和生物殘骸碎屑。3.溺谷相： 孔隙比大、結(jié)構(gòu)松軟、含水量高，有時(shí)甚于瀉湖相。分布范圍略窄，在其 邊緣表層也常有泥炭沉積。4.三角洲相：由于河流及海潮的復(fù)雜交替作用，而使淤泥與薄層砂交錯(cuò)沉積，受海流與波浪的破壞，分選程度差，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，多交錯(cuò)成不規(guī)則的尖滅層或透鏡體夾層，結(jié)構(gòu)疏 松軟，顆粒細(xì)小。如上海地區(qū)深厚的軟土層中央有無數(shù)的極薄的粉砂層，為水平滲流提供了良好條件。（二）湖泊沉積湖泊沉積是近代淡水盆地和咸水盆地的沉積。沉積物中夾有粉砂顆粒， 呈現(xiàn)明顯的層理。 淤泥結(jié)構(gòu)松軟，呈暗灰、灰綠或暗黑色，厚度一般為10m左右，最厚者可達(dá)25mt（三）河灘沉積主要包括河漫灘相

12、和牛軛湖相。成層情況較為復(fù)雜，成分不均一，走向和厚度變化大，平面分布不規(guī)則。一般常呈帶狀或透鏡狀，間與砂或泥炭互層，其厚度不大，一般小于10m。（四）沼澤沉積分布在地下水、地表水排泄不暢的低洼地帶，多以泥炭為主，且常出露于地表。下部分布有淤泥層或底部與泥炭互層。軟土由于沉積年代、環(huán)境的差異，成因的不同，它們的成層情況，粒度組成，礦物成分有所 差別，使工程性質(zhì)有所不同。不同沉積類型的軟土，有時(shí)其物理性質(zhì)指標(biāo)雖較相似，但工程 性質(zhì)并不很接近，不應(yīng)借用。軟土的力學(xué)性質(zhì)參數(shù)宜盡可能通過現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試取得。軟土的工程特性：含水量較高，孔隙比較大；抗剪強(qiáng)度低；壓縮性較高；滲透性很小；結(jié)構(gòu) 性明顯；流變性顯著

13、三、軟土地基的承載力、沉降和穩(wěn)定性的計(jì)算在軟土地基設(shè)計(jì)計(jì)算中， 由于它的工程特性常需解決地基承載力、沉降和穩(wěn)定性的計(jì)算問題，故與一般地基土的計(jì)算有所區(qū)別，現(xiàn)分述如下。（一）軟土地基的承載力軟土地基承載力應(yīng)根據(jù)地區(qū)建筑經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合下列因素綜合確定：軟土成層條件、應(yīng)力歷史、力學(xué)特性及排水條件；上部結(jié)構(gòu)的類型、剛度、荷載性質(zhì)、大小和分布，對(duì)不均勻 沉降的敏感性；基礎(chǔ)的類型、尺寸、埋深、剛度等；施工方法和程序；采用預(yù)壓排水 處理的地基，應(yīng)考慮軟土固結(jié)排水后強(qiáng)度的增長。1.根據(jù)極限承載力理論公式確定飽和軟粘土上條形基礎(chǔ)的極限承載力pu（kPa）按普朗特爾雷斯諾(Pra ndtlReiss ner)極限荷

14、載公式（參見土力學(xué)教材）由 =0,q2h確定為Pu5.14Cu2h(6-1)式中：Cu軟土不排水抗剪強(qiáng)度，可用三軸儀、十字板剪切儀測(cè)定，也可取室內(nèi)無側(cè)限抗 壓強(qiáng)度qu之半計(jì)算；2基底以上土的重度（kN/m3），地下水位以下為浮重度；h基礎(chǔ)埋置深度（m）。當(dāng)受水流沖刷時(shí)，由一般沖刷線算起。據(jù)此，考慮矩形基礎(chǔ)的形狀修正系數(shù)及水平荷載作用時(shí)的影響系數(shù)，并考慮必要的安全系數(shù),公橋基規(guī)提出軟土地基容許承載力(kPa)為5.14kpCu2hm(6-2)式中：m安全系數(shù)1.52.5，軟土靈敏度高且基礎(chǔ)長寬比小者用高值；kp基礎(chǔ)形狀及傾斜荷載的修正系數(shù)，屬半經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)的系數(shù)，當(dāng)矩形基礎(chǔ)上作用有傾斜荷載時(shí)b0.4

15、 Qkp12b1 -bl Cub基礎(chǔ)寬度(m);I垂直于b邊的基礎(chǔ)長度(m),當(dāng)有偏心荷載時(shí)，b與I由b與I代替，b b 2eb,I I 2eLeb、ei分別為荷載在b方向、I方向的偏心矩；Q為荷載的水平分力(kN)。2.根據(jù)土的物理性質(zhì)指標(biāo)確定軟土大多是飽和的，天然含水量基本反映了土的孔隙比的大小，當(dāng)飽和度Sr=|時(shí),G eSrG(G為土顆粒比重)，e為1時(shí)，相應(yīng)天然含水量w約36%;e為1.5時(shí)，相應(yīng)w約55%，所以一般情況，地基承載力是與其天然含水量密切相關(guān)的，根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料w與軟土的容許承載力關(guān)系如表6-3所示。軟土的容許承載力表 6-3天然含水量 w(%364045505565750(

16、kPa)100908070605040在基礎(chǔ)埋置深度為h(m)的軟土地基修正后的容許承載力可按下式計(jì)算:2h3各符號(hào)意義同前，當(dāng)h3m時(shí)，取h=3m計(jì)。公橋基規(guī)認(rèn)為對(duì)小橋涵軟土基礎(chǔ)可用式(63)計(jì)算。當(dāng)按式(6-2)或式(6-3)計(jì)算軟土修正后的容許承載力時(shí)，必須進(jìn)行地基沉降驗(yàn)算，保證滿足基礎(chǔ)沉降的要求。3.按臨塑荷載估算軟土地基承載力，考慮變形因素可按臨塑荷載per公式估算，以控制沉降在一般建筑物容許范圍。條形基礎(chǔ)臨塑荷載Per(kPa)計(jì)算式為PerNqrDNeC飽和軟土u0,CCu時(shí),Nq=1,Nc=貝9per3.14CurD3.14CuDh(6-4)此式用于矩形基礎(chǔ)(空間問題)可認(rèn)為較

17、用于條形基礎(chǔ)(平面問題)偏于安全。我國有些地 區(qū)和部門，根據(jù)該地區(qū)軟土情況，采用略高于臨塑荷載的臨界荷載P1/4,即允許基礎(chǔ)邊緣出 現(xiàn)塑性區(qū)范圍深度不超過基礎(chǔ)底寬的1/4。P1/4的計(jì)算詳見與土力學(xué)教材。4.用原位測(cè)試方法確定由室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定土的物理力學(xué)指標(biāo)(如Cu等)常受土被擾動(dòng)影響使結(jié)果不正確；而一般土的承(6-3)載力理論公式用于軟土也會(huì)有偏差，因此采用現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試的方法往往能克服以上缺點(diǎn)。軟土地基常用的原位測(cè)試方法有：根據(jù)載荷試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)確定地基承載力， 以十字板剪切試驗(yàn)測(cè)定軟粘土不排水抗剪強(qiáng)度換算地基承載力值，按標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和靜力觸探結(jié)果用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算地基承載力等。對(duì)較重要或規(guī)模較大

18、的工程，確定軟土地基承載力宜綜合以上方法，結(jié)合當(dāng)?shù)剀浲脸练e年代，成層情況，下臥層性質(zhì)等考慮，并注意滿足結(jié)構(gòu)物對(duì)沉降和穩(wěn)定的要求。(二)軟土地基的沉降計(jì)算軟土地基在荷載下沉降變形的主要部分為固結(jié)沉降Sc,此外還包括瞬時(shí)沉降Sd與次固 結(jié)沉降Ss，如圖6-1所示。軟土地基的總沉降 量S為Sd、Sc、Ss之和。1固結(jié)沉降Sc在荷載作用下，軟土地基緩慢地排水固結(jié)發(fā)生的沉降稱為(主)固結(jié)沉降，常用的計(jì)算 方法如下。(1)采用ep曲線計(jì)算neoieiiSc旦 hi(6-5)i i1 ei式中：eoi未受基礎(chǔ)荷載前，軟土地基第i層土分層中點(diǎn)自重應(yīng)力作用下穩(wěn)定時(shí)的孔隙比;e1i受基礎(chǔ)荷載后，軟土地基第i層土分

19、層中點(diǎn)自重應(yīng)力與附加應(yīng)力作用下穩(wěn)定時(shí)的 穩(wěn)定孔隙比；hi-土分層厚度，宜為0.5m1.0m;(2)采用壓縮模量計(jì)算Sc乩hi(6-6)i 1EsiPi第i層土中點(diǎn)的附加應(yīng)力Es壓縮摸量，應(yīng)取第i層土分層中點(diǎn)自重應(yīng)力至自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和的壓縮段計(jì)算。(3)采用elogp曲線計(jì)算軟土根據(jù)先期固結(jié)壓力Pc，與上覆土自重應(yīng)力Po關(guān)系，天然土層的固結(jié)狀態(tài)可區(qū)分為正常 固結(jié)狀態(tài)、超固結(jié)狀態(tài)、欠固結(jié)狀態(tài)。我國海濱平原，內(nèi)陸平原軟土大多屬正常固結(jié)狀態(tài)； 少數(shù)上覆土層經(jīng)地質(zhì)剝蝕的軟土及軟土上的“硬殼”則屬超固結(jié)狀態(tài)；江、河入海口處及濱海相沉積(以及部分沖填土)則屬欠固結(jié)土的。 對(duì)于欠固結(jié)軟土，在計(jì)算其固結(jié)沉

20、降Sc時(shí)，必 須包括在自重應(yīng)力作用下繼續(xù)固結(jié)所引起的那一部分沉降，若仍按正常固結(jié)的土層計(jì)算，所得結(jié)果將遠(yuǎn)小于實(shí)際沉降。下面簡(jiǎn)要介紹考慮先期固結(jié)壓力的計(jì)算公式：正常固結(jié)、欠固結(jié)條件下式中：Cci第i層土中的壓縮指數(shù)，應(yīng)取分層中點(diǎn)自重應(yīng)力至自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和的Schii 11eoiCcilgPoiPiPci(6-7)壓縮段計(jì)算;Pi第i層土分層中點(diǎn)的自重應(yīng)力;超固結(jié)條件下a.對(duì)于應(yīng)力增量pPcPo時(shí)，nhSc-CsipcilgCcilg巴臼(6-8)i 11eoipoipcib.對(duì)于應(yīng)力增量pPcPo時(shí)，nhSc-CsipoilgPi(6-9)i 11 eipoi式中：Csi第i層土中的回彈指

21、數(shù)2.瞬時(shí)沉降Sd瞬時(shí)沉降包括土的兩種沉降， 一種由地基土彈性變形引起； 另一部分是由于軟土滲透系 數(shù)低，加荷后初期不能排水固結(jié)， 因而土體產(chǎn)生剪切變形， 此時(shí)沉降是由軟土側(cè)向剪切變形 引起。前一部分可用彈性理論公式計(jì)算式中：p基礎(chǔ)底面平均壓力；b矩形基礎(chǔ)的寬度；軟土的泊松比，此處=0.5Ed軟土的彈性模量，可用三軸儀不排水試驗(yàn)求；沉降影響系數(shù)，與基礎(chǔ)形狀、計(jì)算點(diǎn)位置有關(guān)，可自土力學(xué)教材中查用。由于工程設(shè)計(jì)中地基承載力的采用都限制塑性區(qū)的開展，因而由土體初期側(cè)向剪切位移引起的沉降，在總的瞬時(shí)沉降中所占比例不大，目前一般不計(jì)或略作估算。對(duì)于土體的一維變形情況， 瞬時(shí)沉降是很小的， 特別是當(dāng)土體飽

22、和時(shí)，由于土中水及土顆粒本身的變形可忽略不計(jì)，瞬時(shí)沉降接近于零。但是，對(duì)于土體的二維或三維變形情況， 瞬時(shí)沉降在地基總沉降量中占有相當(dāng)大的比例，并且與加荷方式和加荷速率有很大的關(guān)系， 比如采用一次瞬時(shí)加載時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)沉降就比采用慢速均勻加載時(shí)大得多。有時(shí)也用Sd=（0.20.3）Sc對(duì)瞬時(shí)沉降進(jìn)行估算。3次固結(jié)沉降Ss長期現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)表明， 在理論計(jì)算的固結(jié) 過程結(jié)束后，軟土地基因土骨架的蠕動(dòng)而繼 續(xù)發(fā)生長期（長達(dá)數(shù)年以上）的、緩慢的壓縮, 稱為次固結(jié)沉降如圖6-2所示。當(dāng)軟土較厚, 含高塑性礦物等較多時(shí)，對(duì)沉降要求嚴(yán)格的Pc先期固結(jié)壓力，正常固結(jié)時(shí)pci=poi，欠固結(jié)時(shí)pcit2。由于對(duì)軟土的

23、次固結(jié)性狀仍了解不夠，無論對(duì)于它的機(jī)理、變化規(guī)律、影響因素、計(jì)算方法和試驗(yàn)測(cè)定等都有待進(jìn)一步深入探討。軟土地基沉降量S還可以利用觀察到的建筑物的若干隨時(shí)間（t1、t2等）變化的沉降值Stl、St2、St一t關(guān)系等，推算該建筑物的后期沉降St及最終沉降S。常用的推算方法是將實(shí)測(cè)的沉降一時(shí)間（St一t）曲線擬合為指數(shù)曲線、雙曲線等而用數(shù)學(xué)方法推算St或S。具體詳見土力學(xué)教材。綜上所述，軟土地基的沉降應(yīng)為上述三種沉降之和，即S SdScSs，但是由于瞬時(shí)沉降和次固結(jié)沉降的計(jì)算方法和理論還處于初步階段，故工程上也常用將一維固結(jié)沉降計(jì)算的結(jié)果乘以一個(gè)沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)的修正系數(shù)ms計(jì)算SmsSc（6-12）在

24、公橋基規(guī)規(guī)定：當(dāng)軟土壓縮模量Es=1.04.0MPa時(shí)，ms=1.81.1，以提高其計(jì)算精度。由于軟土地基沉降的復(fù)雜性，ms的取值尚待補(bǔ)充完善。（三）軟土地基的穩(wěn)定性分析分析軟土地基上建筑物承受水平推力后，由于地基土抗剪強(qiáng)度低，發(fā)生基礎(chǔ)連同部分地基土在土中剪切滑移失穩(wěn)的可能性。在軟土地基上橋臺(tái)、擋土墻等承受側(cè)向推力的建筑物在保證其地基承載力、沉降驗(yàn)算。同時(shí)，應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性的分析。對(duì)于樁基礎(chǔ)，假定的滑動(dòng)弧面可認(rèn) 為發(fā)生在樁底以上如圖6-3所示（只有軟土層很厚而樁長又很短時(shí)才發(fā)生在樁底以下，但此僅是特例），由于在設(shè)計(jì)中考慮承臺(tái)底以上全部外力均由基樁承擔(dān)，所以分析時(shí)可以不計(jì)這 部分外力作用于滑動(dòng)弧面上

25、的分力，只考慮承臺(tái)底面到滑動(dòng)弧面以上土柱重，即在圖6-3中對(duì)P、M不應(yīng)計(jì)入其影響，而陰形部分土的重力 應(yīng)計(jì)入其影響。不屬于基樁承 擔(dān)的滑裂體范圍內(nèi)的荷載仍應(yīng)圖 6-3四、軟土地基基礎(chǔ)工程應(yīng)注意的事項(xiàng)軟土地基的強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定是工程中必須全面、 充分注意的問題。從目前國內(nèi)的勘察、設(shè) 計(jì)、施工的現(xiàn)狀出發(fā)， 在軟土地基上修筑高速公路從基礎(chǔ)工程的角度出發(fā)， 應(yīng)注意下列一些 事項(xiàng)：（一）要取得代表性很好的地質(zhì)資料 軟土地基上高速公路的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量很大程度上取決于地質(zhì)資料的真實(shí)性和代表性， 應(yīng)認(rèn) 真收集沿線的地形、地貌、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、氣象等資料，合理地利用鉆探、觸探、十字板剪切等現(xiàn)場(chǎng)綜合勘探測(cè)試方

26、法， 做好軟土地基各層土樣的物理、 力學(xué)、 水理性質(zhì)的室內(nèi) 試驗(yàn)，并對(duì)上述各項(xiàng)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析， 選擇有代表性的技術(shù)指標(biāo)作為設(shè)計(jì)和施工的依據(jù)。（二）軟土地基路堤處治設(shè)計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)有：1軟土路堤的穩(wěn)定性分析2軟土路堤的變形分析3軟土地基處理方案的合理選擇4觀測(cè)和試驗(yàn)（三）軟土地區(qū)的橋涵基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)1全面掌握相關(guān)資料合理布設(shè)橋涵在軟土地區(qū)，橋梁位置（尤其是大型橋梁）既要與路線走向協(xié)調(diào)，又要注意構(gòu)造物對(duì)工程地質(zhì) 的要求，如果地基土層是深、厚軟粘土，特別淤泥、泥炭和高靈敏度的軟土，不僅設(shè)汁技術(shù) 條件復(fù)雜，而且將給施工、養(yǎng)護(hù)、運(yùn)營帶來許多困難，工程造價(jià)也將增大，應(yīng)力求避免，另 選擇軟土較薄、

27、均勻、靈敏度較小的地段可能更為有利。對(duì)于小橋涵，可優(yōu)先考慮地表“硬 殼”層較厚，下臥為均勻軟土處，以爭(zhēng)取采用明挖剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)，降低造價(jià)。在確定橋梁總長、橋臺(tái)位置時(shí)，除應(yīng)考慮泄洪、通航要求外，宜進(jìn)一步結(jié)合橋臺(tái)和引道的結(jié) 構(gòu)和穩(wěn)定考慮。如能利用地形、地質(zhì)條件，適當(dāng)?shù)牟贾没蜓娱L引橋，使橋臺(tái)置于地基土質(zhì)較 好或軟土較薄處，以引橋代替高路堤，減少橋臺(tái)和填土高度， 有利于橋臺(tái)、 路堤的結(jié)構(gòu)和穩(wěn) 定。在造價(jià)、占地、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用、運(yùn)營條件等統(tǒng)盤考慮后，在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上都是合理的。 軟土地基上橋梁宜采用輕型結(jié)構(gòu)， 減輕上部結(jié)構(gòu)及墩臺(tái)自重。 由于地基易產(chǎn)生較大的不均勻 沉降，一般以采用靜定結(jié)構(gòu)或整體性較好的結(jié)構(gòu)為宜，

28、如橋梁上部可采用鋼筋混凝土空心板 或箱形梁； 橋臺(tái)采用柱式、支撐梁輕型橋臺(tái)或框架式等組合式橋臺(tái)；橋墩宜用樁柱式、 排架 式、空心墩等。 涵洞宜用鋼筋混凝土管涵、整體基礎(chǔ)鋼筋混凝土蓋板涵、箱涵以保證涵身剛 度和整體性。2軟土地基橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)注意事項(xiàng) 我國在軟土地區(qū)的橋梁基礎(chǔ)，常用的是剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)（天然地基或人工地基）和樁基礎(chǔ)，也有 用沉井基礎(chǔ)的，現(xiàn)結(jié)合軟土地基的特點(diǎn)，介紹設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題。（1）剛性擴(kuò)大淺基礎(chǔ)在較穩(wěn)定、 均勻、有一定強(qiáng)度的軟土上修筑對(duì)沉降要求不嚴(yán)高的矮、小橋梁，常優(yōu)先采用天 然地基（或配合砂礫墊層）上的剛性擴(kuò)大淺基礎(chǔ)。 如軟土表層有較厚的 “硬殼” 也可考慮利用。 剛性擴(kuò)

29、大基礎(chǔ)常因軟土的局部塑性變形而使墩、 臺(tái)發(fā)生不均勻沉降， 或由于臺(tái)后填土的影響 使橋臺(tái)前后端沉降不均而發(fā)生后仰也是常見的工程事故， 有時(shí)還同時(shí)使橋臺(tái)向前滑移。 因此 在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意對(duì)基礎(chǔ)受力不同的邊緣（如橋臺(tái)基礎(chǔ)的前趾和后踵）沉降的驗(yàn)算及抗滑動(dòng)、 傾覆的驗(yàn)算。防治措施： 可采用人工地基如有針對(duì)性的布設(shè)砂礫墊層， 對(duì)地基進(jìn)行加載預(yù)壓以減少地基的 沉降量和調(diào)整沉降差， 或采用深層攪拌法， 以水泥土攪拌樁或粉體噴射攪拌樁加固軟土地基， 按復(fù)合地基理論驗(yàn)算地基各控制點(diǎn)的承載力和沉降（加固范圍應(yīng)包括橋頭路堤地基的一部分）；采取結(jié)構(gòu)措施如改用輕型橋臺(tái)， 埋置式橋臺(tái)， 必要時(shí)改用樁基礎(chǔ)等； 也有建議對(duì)小橋（

30、如 單孔跨徑不超過8m,孔數(shù)不多于3孔）可將相鄰墩臺(tái)剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)聯(lián)合成整體，形成聯(lián)合基礎(chǔ)板， 在滿足地基承載力和沉降同時(shí)， 可以解決橋臺(tái)前傾后仰和滑移問題。 但此時(shí)為避免基 礎(chǔ)板過厚, 常需配置受力鋼筋改為柔性基礎(chǔ), 應(yīng)先進(jìn)行技術(shù)、 經(jīng)濟(jì)方案比較,全面分析后選 用（設(shè)計(jì)方法可參考第二章柔性基礎(chǔ)簡(jiǎn)化的倒梁法及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)定）。為了防止小橋基礎(chǔ)向橋孔滑移,也可僅在基礎(chǔ)間設(shè)置鋼筋混凝土（或混凝土）支撐梁。軟土地基上相鄰墩、臺(tái)間距小于5m時(shí),應(yīng)按公橋基規(guī)要求考慮鄰近墩、臺(tái)對(duì)軟土地基所引起的附加 豎向壓應(yīng)力。（2）樁基礎(chǔ) 在較深厚的軟土地基, 大中型橋梁常采用樁基礎(chǔ), 它能獲得較好的技術(shù)效果

31、, 如達(dá)到經(jīng)濟(jì)上 合理,應(yīng)是首選的方案。施工方法可以是打入（壓入）樁、鉆孔灌注樁等。要求基樁穿過軟土 深入硬土（基巖）層以保證足夠的承載力和很小的沉降量。軟土很厚需采用長的摩擦樁時(shí),應(yīng) 注意樁底軟土承載力和沉降的驗(yàn)算,必要時(shí)可對(duì)樁周軟土進(jìn)行壓漿處理或做成擴(kuò)底樁。 打入樁的樁距應(yīng)較一般土質(zhì)的適當(dāng)加大, 并注意安排好樁的施打順序, 避免已打入的鄰樁被 擠移或上抬,影響質(zhì)量。 鉆孔灌注樁一般應(yīng)先試樁取得施工經(jīng)驗(yàn), 避免成孔時(shí)發(fā)生縮孔、坍 孔。軟土地基樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中, 應(yīng)充分注意由于軟土側(cè)向移動(dòng)而使基樁撓曲和受到的附加水平壓力： 由于軟土下沉而對(duì)基樁發(fā)生的負(fù)摩阻力,現(xiàn)分述如下：地基軟土側(cè)限移動(dòng)對(duì)基樁的影

32、響。 在軟土上樁基礎(chǔ)的橋臺(tái)、 擋墻等, 由于臺(tái)后填土重力的 擠壓, 地基軟土側(cè)向移動(dòng),樁土間產(chǎn)生附加水平壓力,引起樁身撓曲,使橋臺(tái)后仰和向河槽傾移, 甚至基樁折損等事故。在深厚軟土上修橋,特別是較高填土的橋臺(tái)日益增多,這 類事故時(shí)有發(fā)生,已引起國內(nèi)外基礎(chǔ)工程界廣泛重視。我國公橋基規(guī)要求橋臺(tái)“基樁上部位于摩擦角小于200的軟土中時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算施于基樁的水平力所產(chǎn)生的撓曲”（國外也有提出當(dāng)臺(tái)后填土重超過軟土屈服強(qiáng)度Py=3Cu時(shí)）。在此情況下, 樁身所受到的附加水平力, 發(fā)生的撓曲與填土高度密切相關(guān), 也與基樁穿越的各土層 層厚, 軟土的力學(xué)性質(zhì), 軟土移動(dòng)量及隨深度的變化, 基樁剛度及其兩端支承條件

33、等變化因 素有關(guān)。對(duì)此問題的探討現(xiàn)在還不夠充分, 實(shí)踐中一般應(yīng)用半理論半經(jīng)驗(yàn)方法處理, 更精確、 全面、符合實(shí)際的應(yīng)用方法尚需進(jìn)一步完善。為了避免橋臺(tái)后仰前傾,可采取加強(qiáng)樁頂約束及平衡（或減少）土壓力的措施,如采用低樁承 臺(tái)、埋置式橋臺(tái)或臺(tái)前加筑反壓護(hù)道和擋墻（其地基應(yīng)經(jīng)處理）,也可采用剛度較大的基樁和 多排樁基礎(chǔ)（打入樁可采用部分斜樁）,對(duì)軟土地基加載預(yù)壓等。地基軟土下沉對(duì)基樁的影響 軟土下沉使基樁承受到負(fù)摩阻力, 將產(chǎn)生較大的沉降或 使樁身縱向壓屈破壞, 必須予以重視。 基樁上負(fù)摩阻力產(chǎn)生原因、 條件及計(jì)算等請(qǐng)參閱樁基礎(chǔ)一章有關(guān)的介紹。（3）沉井基礎(chǔ) 在較厚較軟弱土上下沉沉井，往往因下沉速

34、度較快而發(fā)生沉井傾斜、位移等，應(yīng)事先注意采 取防備措施， 如選用輕型沉井、 平面形狀采用圓形或長寬比較小的矩形、 立面形狀采用豎直 式等，施工時(shí)盡量對(duì)稱挖土控制均勻下沉并及時(shí)糾偏。四 軟土地基橋臺(tái)及橋頭路堤的穩(wěn)定設(shè)計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)軟土地基抗剪強(qiáng)度低， 在稍大的水平力作用下橋臺(tái)和橋頭路堤容易發(fā)生地基的縱向滑動(dòng) 失穩(wěn)，應(yīng)按已介紹的方法進(jìn)行驗(yàn)算，如穩(wěn)定性不夠，小橋可采用支撐梁、人工地基等，大中 橋梁除將淺基改為樁基， 采用人工地基、 延長引橋使填土高度降低或橋臺(tái)移至穩(wěn)定土層上外， 常用方法是采取減少臺(tái)后土壓力措施或在臺(tái)前加筑反壓護(hù)道（應(yīng)注意臺(tái)前過水面積的保證），埋置式橋臺(tái)也可同時(shí)放緩溜坡，反壓護(hù)道（溜

35、坡）長度、高度、坡度，以及地基加固方法等都應(yīng)該經(jīng)計(jì)算確定，施工時(shí)注意臺(tái)前、后填土進(jìn)度的配合，避免有過大的高差。橋頭路堤填土（包括橋臺(tái)錐坡）橫向失穩(wěn)也須經(jīng)過驗(yàn)算加以保證， 需要時(shí)也應(yīng)放緩坡度或 加筑反壓護(hù)道。橋頭路堤填土稍高時(shí)， 路堤下沉使橋臺(tái)后傾是軟土地區(qū)橋梁工程常發(fā)生的事故。 除應(yīng)對(duì) 橋臺(tái)基礎(chǔ)采取前述的有針對(duì)性的結(jié)構(gòu)措施及改用輕質(zhì)材料填筑路堤外， 一般也常對(duì)路堤的地 基采取人工加固處理。第三節(jié) 換土墊層法在沖刷較小的軟土地基上， 地基的承載力和變形達(dá)不到基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求， 且當(dāng)軟土層不太厚（如 不超過3m）時(shí)，可采用較經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便的換土墊層法進(jìn)行淺層處理。即將軟土部分或全部挖除，然后換填工程特性良

36、好的材料， 并予以分層壓實(shí)， 這種地基處理方法稱為換填墊層法。 墊層 處治應(yīng)達(dá)到增加地基持力層承載力，防止地基淺層剪切變形的目的。換填的材料主要有砂、碎石、高爐干渣和粉煤灰等，應(yīng)具有強(qiáng)度高、壓縮性低、穩(wěn)定性好和 無侵蝕性等良好的工程特性。當(dāng)軟土層部分換填時(shí)，地基便由墊層及（軟弱）下臥層組成如圖64所示，足夠厚度的墊層置換可能被剪切破壞的軟土層，以使墊層底部的軟弱下臥層滿 足承載力的要求，而達(dá)到加固地基的目的。按墊層回填材料的不同，可分別稱為砂墊層、碎 石墊層等。換填墊層法設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)是墊層厚度和寬度， 一般可將各種材料的墊層設(shè)計(jì)都近似地按砂 墊層的計(jì)算方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。砂墊層的設(shè)計(jì)計(jì)算（一）砂墊

37、層厚度的確定 砂墊層厚度計(jì)算實(shí)質(zhì)上是軟弱下臥層頂面承載力的驗(yàn)算，計(jì)算方法有多種。一種方法是按彈性理論的土中應(yīng)力分布公式計(jì)算。 即將砂墊層及下臥土層視為一均質(zhì)半 無限彈性體， 在基底附加應(yīng)力作用下，計(jì)算不同深度的各點(diǎn)土中附加應(yīng)力并加上土的自重應(yīng) 力，同時(shí)以第二章所介紹的“規(guī)范” 方法計(jì)算地基土層隨深度變化的容許承載力， 并以此確 定砂墊層的設(shè)計(jì)厚度，如圖6-4所示。也可將加固后地基視為上層堅(jiān)硬、下層軟弱的雙層地基，用彈性力學(xué)公式計(jì)算。另一種是我國目前常用的近似按應(yīng)力擴(kuò)散角進(jìn)行計(jì)算的方法。即認(rèn)為砂墊層以“ ”角向下擴(kuò)散基底附加壓力， 到砂墊層底面（下臥層頂面）處的土中附加壓應(yīng)力與土中自重應(yīng)力之和不

38、 超過該處下臥層頂面地基深度修正后的容許承載力，即：(6-9)式中：H（kPa）為下臥層頂面處地基的容許承載力，可按第下臥層頂面深度修正，而壓應(yīng)力日的大小與基底附加壓力、墊層厚度、材料重等有關(guān)。若考慮平面為矩形的基礎(chǔ)，在基底平均附加應(yīng)力作用下，基底下土中附加壓應(yīng)力按擴(kuò)散角 通過砂墊層向下擴(kuò)散到軟弱下臥層頂面，并假定此處產(chǎn)生的壓應(yīng)力平面呈梯形分布（圖6-5）（在空間呈六面體形狀分布），根據(jù)力的平衡條件可得到：42lb b hstg I bhstg- hstgh3則該處下臥層頂面的附加壓應(yīng)力bh為：_ lbh4lb I bhstghstg式中：I基礎(chǔ)的長度（m）；b基礎(chǔ)的寬度（m）；hs砂墊層的厚

39、度（m）;基底處的附加應(yīng)力（kPa）;砂墊層的壓應(yīng)力擴(kuò)散角，一般取35。45。，根據(jù)墊層材料選用。圖 6-4 砂墊層及應(yīng)力分布圖 6-5 砂墊層應(yīng)力擴(kuò)散圖砂墊層底面下的下臥層同時(shí)還受到墊層及基坑回填土的重力，所以章方法計(jì)算，通常只進(jìn)行(6-10)J他L-4-1(6-11)式中：s、一砂墊層、回填土的重度（kN/m3），水下時(shí)按浮重度計(jì)算,Hh shsh強(qiáng)度也得到提高。如從c點(diǎn)卸除壓力，則土樣h基坑回填土厚度（m）。由式（613）、（614）、（615）可得到砂墊層所需厚hs。hs一般不宜小于Im或超過3m，墊 層過薄，作用不明顯，過厚需挖深坑，費(fèi)工耗料，經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上往往不合理。當(dāng)?shù)鼗淋浨?厚

40、或基底壓力較大時(shí)，應(yīng)考慮其它加固方案。（二）砂墊層平面尺寸的確定砂墊層底平面尺寸應(yīng)為：L I 2hstgB b 2hstg（6-12）其中L、B分別為砂墊層底平面的長及寬，一般情況砂墊層頂面尺寸按此確定，以防止承受荷載后墊層向兩側(cè)軟土擠動(dòng)。（三）基礎(chǔ)最終沉降量的計(jì)算砂墊層上基礎(chǔ)的最終沉降量是由墊層本身的壓縮量Ss與軟弱下臥層的沉降量 SI所組成,S SsSI由于砂墊層壓縮模量比較弱下臥層大得多，其壓縮量小且在施工階段基本完成，實(shí)際可以忽略不計(jì)。需要時(shí)Ss也可按下式求得:式中：Es砂墊層的壓縮模量，可由實(shí)測(cè)確定，一般為-砂墊層內(nèi)的平均壓應(yīng)力。2SI可用有關(guān)章節(jié)介紹方法計(jì)算。S的計(jì)算值應(yīng)符合建筑物

41、容許沉降量的要求，否則應(yīng)加厚墊層或考慮其它加固方案。第四節(jié)排水固結(jié)法變形。同時(shí)，隨著超靜孔隙水壓力逐漸消散， 有效應(yīng)力逐漸提高，地基土的強(qiáng)度逐漸增長?，F(xiàn) 以圖6-6為例，可說明排水固結(jié)法使地基土密 實(shí)、強(qiáng)化的原理。在如圖6-6a中，當(dāng)土樣的天然有效固結(jié)壓力為0。時(shí)，孔隙比為e。，在eC曲線上相應(yīng)為a點(diǎn)，當(dāng)壓力增加,固結(jié)終了時(shí)孔隙比減少e，相應(yīng)點(diǎn)為c點(diǎn)，曲線abc為壓縮曲線，與此同時(shí)，抗剪強(qiáng)度與固結(jié)壓力成比例地由a點(diǎn)提高到c點(diǎn)，說明土體在受壓固結(jié)時(shí)，與孔隙比減小產(chǎn)生壓縮的同時(shí)，抗剪飽和軟粘土地基在荷載作用下,孔隙中的水慢慢排出,孔隙體積慢慢地減小， 地基發(fā)生固結(jié)SsHhs廠E(6-17)12 0

42、0024OOOkPa：發(fā)生回彈，圖6-6a中cef為卸荷回彈曲線，如從f點(diǎn)再加壓，土樣再壓縮將沿虛線到C,其相圖 6-6室內(nèi)壓縮試驗(yàn)說明排水固結(jié)法原理應(yīng)的強(qiáng)度包線,如圖6-l5b所示。從再壓縮曲線fgc可a)e-c曲線b)T-c曲線看出，固結(jié)壓力同樣增加而孔隙比減小值為e，e比e小的多。這說明如在建筑場(chǎng)地上先加一個(gè)和上部結(jié)構(gòu)相同的壓力進(jìn)行加載預(yù)壓使土層固結(jié)，物，可以使地基沉降減少，如進(jìn)行超載預(yù)壓 荷載不應(yīng)大于地基土的容許承載力。排水固結(jié)法加固軟土地基是一種比較成熟、應(yīng)用廣泛的方法，它主要解決沉降和穩(wěn)定問題然后卸除荷載，再施工建筑（預(yù)壓荷載大于建筑物荷載）效果將更好，但預(yù)壓、砂井堆載預(yù)壓法軟粘土

43、滲透系數(shù)很低，為了縮短加載預(yù)壓后排水固結(jié)的歷時(shí)，對(duì)較厚的軟土層，常在地基中設(shè)置排水通道，使土中孔隙較快排出水?？稍谲浾惩林性O(shè)置一系列的豎向排水通道（砂井、袋裝砂井或塑料排水板），在軟土頂層設(shè)置橫向排水砂墊層如圖6-7所示，借此縮短排水途程，增加排水通道，改善地基滲透性能。（一） 砂井地基的設(shè)計(jì) 砂井地基的設(shè)計(jì)主要包括選擇適當(dāng)?shù)纳熬睆健㈤g距、深度、 排列方式、布置范圍以及形成砂井排水系統(tǒng)所需的材料、砂墊層厚度等，以使地基在堆載預(yù)壓過程中，在預(yù)期的時(shí)間內(nèi)， 達(dá)到所需要的固結(jié)度（通常定為80%）。1.砂井的直徑和間距：砂井的直徑和間距 主要取決于土的固結(jié)特性和施工期的要求。從 原則上講，為達(dá)到相同

44、的固結(jié)度，縮短砂井間 距比增加砂井直徑效果要好，即以“細(xì)而密” 為佳，不過，考慮到施工的可操作性，普通砂 井的直徑為300500mm。砂井的間距可根據(jù)地 基土的固結(jié)特征和預(yù)定時(shí)間內(nèi)所要求達(dá)到的固 結(jié)度確定，間距可按為直徑的68倍選用。2.砂井深度：砂井深度主要根據(jù)土層 的分布、地基中的附加應(yīng)力大小、施工期限 和條件及地基穩(wěn)定性等因素確定。當(dāng)軟土不厚| Q ArrWL-rL 1wifSa Jkr 1砂井* JAaW MHrw naiMi T1F _rw rhe軟土1Ari FIMFjr*圖 6-7 砂井堆載預(yù)壓20m），不必打穿粘對(duì)以地基抗滑穩(wěn)定性控制的工程，豎（一般為1020m）時(shí)，盡量要穿過

45、軟土層達(dá)到砂層；當(dāng)軟土過厚（超過 土，可根據(jù)建筑物對(duì)地基的穩(wěn)定性和變形的要求確定。 井深度應(yīng)超過最危險(xiǎn)滑動(dòng)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邊三角形（圖6-8），在大面積荷載作用下，認(rèn)為每個(gè)砂井均起獨(dú)立排水作用。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，將每個(gè)砂井平面上的排水影響面積以等面積的圓來代替，可得一根砂井的有效排水圓柱體的直徑de和砂井間距I的關(guān)系按下式考慮：等邊三角形布置l 1.051de(6-18)正方形布置de、4l 1.128l(6-19)方程（6-21b）已由Barron（1948）根據(jù)等應(yīng)變條件解出，其水平向固結(jié)度的計(jì)算公式為其中4砂井的布置范圍:：由于在基礎(chǔ)以外一定的范

46、圍內(nèi)仍然存在壓應(yīng)力和剪應(yīng)力，所以砂井的 布置范圍應(yīng)比基礎(chǔ)范圍大為好，一般由基礎(chǔ)的輪廓線向外增加24m。-5.砂料：砂料宜用中、粗砂，必須保證良好的透水性，含10-3cm/s。%,泥心c :6.砂墊層：為了使砂井有良好的排水通道，砂井頂部應(yīng)鋪設(shè)砂墊層，墊層砂料粒度和砂井砂料相同，厚度一般為0.5 m1 m。（二）砂井地基的固結(jié)度的計(jì)算砂井固結(jié)理論采取了下列的假設(shè)條件：M 透途圖 6-8 砂井的平面布置地基土是飽和的， 加的荷載；地基土 變；加荷開始時(shí)，所有豎向荷載全部由孔隙水承受。 采用砂井的地基固結(jié)度計(jì)算屬于三維問題。示。可采用程是土中孔隙水的排出過程；下僅有豎向的壓密變形,地基表面承受連續(xù)均

47、勻的一次施 整個(gè)固結(jié)過程地基土滲透系數(shù)不在軸對(duì)稱條件下的單元井固結(jié)課題，如圖6-8所RedulicTerzaghi固結(jié)理論，其表達(dá)式為22G(U丄亠)zrr r(6-20)式中 CV、Cr地基的豎向和水平向固結(jié)系數(shù)（m/s2）；r,z距離砂井中軸線的水平距離和深度（m）。為了求解方便，采用了分離變量原理，設(shè)u uzur，則式（6-20）可分解成2uzuCV2tz(6-21a)2Cr(1上)r r r(6-21b)方程（6-21a）的求解，可以采用Terzaghi解答，其固結(jié)度的計(jì)算公式為Uzexp( Ai2Cvt/(2L)2)Ai2其中Ai(2i 1)(6-22)Ur1 exp(8Tr石）(6

48、-23)3n214n2nFn ln n n 1式中Tr水平向固結(jié)的時(shí)間因素，無量綱；t固結(jié)時(shí)間（S）；L砂井垂直長度（豎向排水距離）（m）；n井徑比n=de/dw，無量綱;de,dw砂井的有效排水直徑（m）和砂井直徑（m）。根據(jù)前述的分離變量原理u uzur，則整個(gè)土層的平均超靜孔隙水壓力為u uzur同理，對(duì)起始孔隙水壓力值的平均值仍然有u0UOzUOr上述兩式相除后，可得到uUruzU0UorUoz再根據(jù)固結(jié)度的概念，土層的平均固結(jié)度Ut1丄或丄1 Ut6-24U0U0同理，可得豎向和徑向平均固結(jié)度為Ur1UrUr一或1 UrU0rU0r6-25aUz1Uz亠Uz或1 UzU0zU0z6-

49、25b從式（6-24、 或(6-25)可得1 Ut(1 Ur)(1 Uz)或Ut1 (1 Ur)(1 Uz)上述推導(dǎo)得到的（6-26），即Carrillo（1942）原理。根據(jù)這一原理，以及上述Terzaghi和Barron的解答，則可計(jì)算出砂井地基的平均固結(jié)度。為了實(shí)際應(yīng)用方便，將式（6-26）中Ur與Tr、n的函數(shù)關(guān)系制成表6-4以供查用。徑向平均固結(jié)度 Ur,與時(shí)間因素 Tr及井徑比 n 的關(guān)系表 6-40.10.20.30.40.50.60.70.80.940.00980.02080.03310.04750.06420.08520.11180.15000.214050.01220.02

50、600.04130.05900.08000.10650.13900.18700.268060.01440.03060.04900.07000.09460.12540.16480.22100.316070.01630.03560.05520.07900.10700.14170.18600.24900.356080.01800.03830.06100.08750.11820.15700.20600.27600.395090.01960.04160.06640.09500.12870.17050.22300.30000.4380100.02060.04400.07000.10000.13670.18

51、000.23600.31600.4530110.02200.04670.07460.10700.14460.19200.25200.33800.4820120.02300.04900.07800.11200.15180.20080.26300.35300.5050130.02390.05070.08100.11600.15700.20800.27300.36600.5240Tr2(6-26)140.02500.05310.08480.12150.16630.21860.28600.38300.5480例題 有一飽和軟粘性土層，厚8m，其下為砂層，打穿軟粘土到達(dá)砂層的砂井直徑為0.3m，平面布置

52、為梅花形，間距l(xiāng)=2.4m;軟粘土在150kPa均布?jí)毫ο碌呢Q向固結(jié)系數(shù)CV=0.15mm2/s，水平向固結(jié)系數(shù)Cr=0.29mm2/s，求一個(gè)月時(shí)的固結(jié)度。解豎向排水固結(jié)度Uv的計(jì)算地基上設(shè)置砂墊層，該情況為兩面排水H=8/2= 4 （m）TVC_tH2t0.15 30 864000.02424000883.14Uz12exp(Tv) 12exX0.024)3.1424不打砂井，依靠上下砂層固結(jié)排水，一個(gè)月地基固結(jié)度僅23.5%，設(shè)砂井后為61%。以上介紹的徑向排水固結(jié)理論， 是假定初始孔隙水壓力在砂井深度范圍內(nèi)為均勻分布的，即只有荷載分布面積的寬度大于砂井長度時(shí)方能滿足，并認(rèn)為預(yù)壓荷載是一

53、次施加的，如荷載分級(jí)施加，也應(yīng)對(duì)以上固結(jié)理論予以修正，詳見有關(guān)砂井設(shè)計(jì)規(guī)范和專著，此處不再贅述。對(duì)于未打穿軟粘土層的固結(jié)度計(jì)算，因邊界條件不同（需考慮砂井以下軟粘土層的固結(jié)度），不能簡(jiǎn)單套用式（6-26），可以按下式近似計(jì)算其平均固結(jié)度：UUt1Uz(6-27)式中：U整個(gè)受壓土層平均固結(jié)度；砂井深度L與整個(gè)飽和軟粘性土層厚度H的比值，；HUt砂井深度范圍內(nèi)土的固結(jié)度，按式（6-26）計(jì)算：Uz砂井以下土層的固結(jié)度， 按單向固結(jié)理論計(jì)算，近似將砂井底面作為排水面。砂井的施工工藝與砂樁大體相近，具體參照砂樁的施工工藝。二、袋裝砂井和塑料排水板預(yù)壓法用砂井法處理軟土地基如地基土變形較大或施工質(zhì)量稍

54、差常會(huì)出現(xiàn)砂井被擠壓截?cái)?，不能保持砂井在軟土中排水通道的暢通?影響加固效果。近年來普通在砂井的基礎(chǔ)上， 出現(xiàn)了 以袋裝砂井和塑料排水板代替普通砂井的方法，避免了砂井不連續(xù)缺點(diǎn)， 而且施工簡(jiǎn)便、加快了地基的固結(jié)，節(jié)約用砂，在工程中得到日益廣泛的應(yīng)用。（一）袋裝砂井預(yù)壓法目前國內(nèi)應(yīng)用的袋裝砂井直徑一般為70120mm，間距為1.0m2.0m（井徑比n約取1520）。砂袋可采用聚丙烯或聚乙烯等長鏈聚合物編織制成，應(yīng)具有足夠的抗拉強(qiáng)度、耐腐 蝕、對(duì)人體無害等特點(diǎn)。裝砂后砂袋的滲透系數(shù)不應(yīng)小于砂的滲透系數(shù)。灌入砂袋的砂應(yīng)為中、粗砂并振搗密實(shí)。砂袋留出孔口長度應(yīng)保證伸入砂墊層至少300mm，并不得臥倒。

55、=0.235徑向排水固結(jié)度Ur的計(jì)算de24001.0502520 mmn竺8.4300Fn8.422ln 8.48.41Ur1 exp(砂井地基總平均固結(jié)度Ut0.29 30 86400225200.11848.42148.41 exp(1.014 2.130.7461.4141.4140.1184)10.5149%0.23510.4910.3961%袋裝砂井的設(shè)計(jì)理論、 計(jì)算方法基本與普通砂井相同，它的施工已有相應(yīng)的定型埋設(shè)機(jī)械，與普通砂井相比，優(yōu)點(diǎn)是：施工工藝和機(jī)具簡(jiǎn)單、用砂量少；它間距較小，排水固結(jié)效 率高，井徑小，成孔時(shí)對(duì)軟土擾動(dòng)也小，有利于地基土的穩(wěn)定，有利于保持其連續(xù)性。（二）塑

56、料排水板預(yù)壓法塑料排水板預(yù)壓法是將塑料排水板用插板機(jī)插入加固的軟土中，然后在地面加載預(yù)壓， 使土中水沿塑料板的通道逸出，經(jīng)砂墊層排除，從而使地基加速固結(jié)。塑料板排水與砂井比較具有如下優(yōu)點(diǎn):1,塑料板由工廠生產(chǎn)，材料質(zhì)地均勻可靠，排水效果穩(wěn)定;2塑料板重量輕，便于施工操作；3.施工機(jī)械輕便，能在超軟弱地基上施工；施工速度快，工程費(fèi)用便宜。塑料排水板所用材料、制造方法不同，結(jié)構(gòu)也不同，基本上分兩類。一類是用單一材料制成的多孔管道的板帶，表面刺有許多微孔（如圖6-9）;另一類是兩種材料組合而成，板芯為各種規(guī)律變形斷面的芯板或亂絲、花式絲的芯板，外面包裹一層無紡?fù)凉た椢餅V套（如圖6-10）。塑料排水板

57、可采用砂井加固地基的固結(jié)理 論和設(shè)計(jì)計(jì)算方法。計(jì)算時(shí)應(yīng)將塑料板換算成 相當(dāng)直徑的砂井，根據(jù)兩種排水體與周圍土接觸面積相等原理進(jìn)行換算， 當(dāng)量換算直徑dp式中：b塑料板寬度（mm）,塑料板厚度（mm）, 目前應(yīng)用的塑料排水板產(chǎn) 品成卷包裝，每卷長約數(shù)百 米，用專門的插板機(jī)插入軟土 地基，先在空心套管裝入塑料排水板，并將其一端與預(yù)制的 專用鋼靴連接，插入地基下預(yù) 定標(biāo)高處，拔出空心套管，由于土對(duì)鋼靴的阻力，塑料板留在軟土中， 在地面將塑料板切斷, 環(huán)作業(yè)。三、天然地基堆載預(yù)壓法天然地基堆載預(yù)壓法是在建筑物施工前，用與設(shè)計(jì)荷載相等（或略大）的預(yù)壓荷載（如砂、土、石等重物）堆壓在天然地基上使地基軟土得

58、到壓縮固結(jié)以提高其強(qiáng)度（也可以利用建筑物本身的重量分級(jí)緩慢施工）,減少工后的沉降量，待地基承載力、變形達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期要求后， 將預(yù)壓荷載撤除，在經(jīng)預(yù)壓的地基上修建建筑物。此方法費(fèi)用較少，但工期較長。如軟土層不太厚，或軟土中夾有多層細(xì)、 粉砂夾層滲透性能較好，不需很長時(shí)間就可獲得較好預(yù)壓效果時(shí)可考慮采用，否則排水固結(jié)時(shí)間很長，應(yīng)用就受到限制。此法設(shè)計(jì)計(jì)算可用一維固結(jié)理論。四、真空預(yù)壓法和降水位預(yù)壓法”_|屆上色T工n r &LI-DI RL6mm圖 6-9 多孔單一結(jié)構(gòu)型塑料排水板即可移動(dòng)插板機(jī)進(jìn)行(6-28)6-10 復(fù)合結(jié)構(gòu)塑料排水板真空預(yù)壓法實(shí)質(zhì)上是以大氣壓作為預(yù)壓荷重的一種預(yù)壓固結(jié)

59、法（圖6-11）。在需要加固的軟 土地基表面鋪設(shè)砂墊層，然后埋設(shè)垂直排水通道（普通砂井、袋裝砂井或塑料排水板），再用 不透氣的封閉薄膜覆蓋軟土地基，使其與大氣隔絕，薄膜四周埋入土中， 通過砂墊層內(nèi)埋設(shè)的吸水管道，用真空泵進(jìn)行抽氣，使其形成真空，當(dāng)真空泵抽氣時(shí)，先后在地表砂墊層及豎向排水通道內(nèi)逐漸形成負(fù)壓，使土體內(nèi)部與排水通道、墊層之間形成壓力差，在此壓力差作 用下，土體中的孔隙水不斷排水，從而使土體固結(jié)。第五節(jié)擠（振）密法在不發(fā)生沖刷或沖刷深度不大的松散土地基 渣，雜填土以及 IL1、孔隙比接近或大于 用砂墊層處理施工困難時(shí)， 可考慮采用砂樁深層擠密法， 增強(qiáng)抗液化能力。對(duì)于厚度大的飽和軟粘土

60、地基， 密實(shí)，還會(huì)破壞土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度， 主要起到置換作用，加固效果不大， 宜考慮采用其他加固方 法如砂井預(yù)壓、 高壓噴射、 深層攪拌法等。 下面介紹常用的擠密砂樁法、 夯 （壓）實(shí)法和振 動(dòng)法三類。一、擠密砂樁法擠密砂（或砂石）樁法是用振動(dòng)、沖擊或打入套管等方法在地基中成孔（孔徑一段為300mm600mm）然后向孔中填入含泥量不大于5%的中、粗砂、粉、細(xì)砂料應(yīng)同時(shí)摻入25%35%碎石或卵石，再加以夯擠密實(shí)形成土中樁體從而加固地基的方法。對(duì)松散的砂土層，砂樁的加固機(jī)理有擠密作用、 排水減壓作用和砂土地基預(yù)振作用，對(duì)于松軟粘性土地基中，主要通過樁體的置換和排水作用加速樁間土的排水固結(jié)，并形成復(fù)合地基，提高地