建筑施工技術(shù)基礎(chǔ)教案3-地基處理與加固

第三章地基處理與加固第一節(jié)概述一、地基處理的目的和意義1、地基是指位于建筑物基礎(chǔ)之下，受建筑物荷載影響的哪一部分地層。2、天然地基——未經(jīng)加固的地基；如果不能滿足建筑物對(duì)對(duì)地基的強(qiáng)度和變形要求時(shí)，就要對(duì)地基進(jìn)行人工加固，這種方法稱為地基處理。3、處理對(duì)象是軟弱土層。軟弱土層是指淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土、沖填土、或者是其他高壓縮性土層構(gòu)成的地基。軟弱土地基的特征二、地基處理方法分類地基處理的基本方法，無(wú)非是置換、夯實(shí)、擠密、排水、膠結(jié)、加筋和熱學(xué)等方法，這些方法是千百年以前以至迄今仍然是有效的方法。值得注意的是，很多地基處理的方法具有多種處理的效果。如碎石樁具有置換、擠密、排水和加筋的多重作用；石灰樁又?jǐn)D密又吸水，吸水后又進(jìn)一步擠密等，因而一種處理方法可能具有多種處理效果。所以同一種方法可以歸入不同的類別中。詳見(jiàn)書中表3-1所示。碾壓夯實(shí)換土墊層排水固結(jié)化學(xué)加固土工合成材加固擠密振密三、地基處理方法的選擇應(yīng)綜合考慮各方面因素的影響，通過(guò)幾個(gè)方案的比較，選擇一種技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、施工可行的方案。具體步驟：⑴搜集詳細(xì)的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、及地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料。⑵根椐工程設(shè)計(jì)要求和采用天然地基存在的問(wèn)題，確定地基處理的目的、處理范圍和處理后要達(dá)到的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。⑶根椐上部結(jié)構(gòu)類型、荷載大小及使用要求，結(jié)合地形地貌、地層結(jié)構(gòu)、土質(zhì)條件、地下水特征、周圍環(huán)境情況和對(duì)鄰近建筑的影響等因素，初選幾種可供考慮的地基處理方案。⑷對(duì)初選的幾個(gè)方案，分別從適用范圍、處理效果、材料來(lái)源、和消耗、機(jī)具條件、施工進(jìn)度和對(duì)環(huán)境的影響等方面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分折對(duì)比、選擇最好的地基處理方法，必要時(shí)也可采用綜合處方法。⑸對(duì)已選定的地基處理方法，在現(xiàn)場(chǎng)選取有代表性的地點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或試驗(yàn)施工，并進(jìn)行測(cè)試，以撿驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)和處理效果。青島港8號(hào)碼頭強(qiáng)夯擠淤工程北海堤爆破擠淤(1)表層壓實(shí)法(2)重捶夯實(shí)法(3)強(qiáng)夯法(4)振沖擠密法1振沖擠密法2(1)堆載預(yù)壓法(2)砂井法(包括袋裝砂井、塑料排水帶等)(3)真空預(yù)壓法強(qiáng)夯是法國(guó)于1969年首創(chuàng)的一種地基加固方法，它通過(guò)一般8~40t的重錘(最重可達(dá)200t)和8~20m的落距(最高可達(dá)40m)，對(duì)地基土施加很大的沖擊能，一般能量為500~8000kN.m。在地基土中所出現(xiàn)的沖擊波和動(dòng)應(yīng)力，可提高地基土的強(qiáng)度、降低土的壓縮性、改善砂土的抗液化條件、消除濕陷性黃土的濕陷性等。同時(shí)，夯擊能還可提高土層的均勻程度，減少將來(lái)可能出現(xiàn)的差異沉降。非飽和土的夯實(shí)過(guò)程，就是土中的氣相(空氣)被擠出的過(guò)程，其夯實(shí)變形主要是由于土顆粒的相對(duì)位移引起。2動(dòng)力固結(jié)根據(jù)強(qiáng)夯法的實(shí)踐，對(duì)傳統(tǒng)的固結(jié)理論提出了不同看法，認(rèn)為飽和土是可壓縮的新機(jī)理由于土體產(chǎn)生裂隙或趨于液化，引起滲透性增大青島港8號(hào)碼頭強(qiáng)夯工程青島港8號(hào)碼頭強(qiáng)夯工程夯坑水下地基加固樁式置換動(dòng)力置換(Railwaytrack,Malaysia)樁式置換動(dòng)力置換的應(yīng)用范圍二、強(qiáng)夯法施工參數(shù)的確定1、有效加固深度H——有效加固深度(m)M——夯錘重(t)h——落距(m)——系數(shù)，對(duì)軟土可取0.5,對(duì)黃土可取0.34~0.5；有效加固深度是指經(jīng)強(qiáng)夯后，強(qiáng)度和變形等指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)要求的土層范圍。錘擊能量越大，有效加固深度愈深，還與地基土的性質(zhì)、土層厚度及地下水深度有關(guān)?！兑?guī)范》規(guī)定：強(qiáng)夯法的有效加固深度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試夯或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定，在缺少試驗(yàn)資料時(shí)也可按表預(yù)估。見(jiàn)表3－2所示。強(qiáng)夯法的有效加固深度單擊夯擊碎石土、砂粉土、黏性土、單擊夯擊碎石土、粉土、黏性能/kn.m土濕陷性黃土能/kn.m砂土土、濕陷性黃土1000200030005.0～6.06.0～7.07.0～8.04.0～5.05.0～6.06.0～7.04000500060008.0～9.09.0～9.59.5～10.07.0～8.08.0～8.58.5～9.02、夯錘和落距單擊夯擊能為夯錘重M與落距h的乘積，單擊能量大，加固效果就越好。整個(gè)加固場(chǎng)地的總夯擊能量(即錘重×落距×總夯擊數(shù))除以加固面積稱為單位夯擊能。單位擊夯能應(yīng)根椐地基土類別、上部結(jié)構(gòu)類型、荷載大小和要求處理的深度等因素綜合考慮，并通現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。對(duì)于粗粒土可取1000～3000(kN.m)/m2；細(xì)粒土可取1500～4000(kN.m)/m2。由此就可根椐起重設(shè)備的條件選擇好施工用的錘重和落距。3、夯擊點(diǎn)布置及間距夯擊點(diǎn)布置：等邊三角形、等腰三角形或正方形布置；對(duì)基底面積較大的建筑物或構(gòu)筑物，或按三角形或正方形布置。對(duì)于住宅和辦公樓的獨(dú)立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)可根據(jù)基礎(chǔ)形狀與寬度相應(yīng)布置，一般可采用等腰三角形布點(diǎn)；工業(yè)廠房可根據(jù)柱網(wǎng)來(lái)布置夯擊點(diǎn)，還要考慮起重機(jī)械行走路線。夯點(diǎn)間距可取５～９m。夯擊點(diǎn)間距：第一遍夯擊點(diǎn)的間距可取夯錘直徑的2.5～3.5倍，第2遍夯擊點(diǎn)位于第一遍夯擊點(diǎn)之間。以后各遍夯擊點(diǎn)間距可適當(dāng)減小。對(duì)于加固深度較大或單擊夯擊能較大的工程，第1遍夯擊點(diǎn)的間距宜適當(dāng)增大。總之，夯擊點(diǎn)間距的確定宜根據(jù)地基土的性質(zhì)和處理深度確定，以保證夯擊能量傳遞到深處，且不會(huì)使臨近夯擊點(diǎn)的孔隙水壓產(chǎn)生疊加，且保護(hù)臨近夯坑周圍產(chǎn)生的輻射狀裂隙為原則。布置范圍：強(qiáng)夯和強(qiáng)夯置換法處理范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)的范圍：具體的放大范圍應(yīng)根據(jù)建筑物的類型和重要性考慮決定；一般情況建筑物，每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度宜為設(shè)計(jì)處理深度的?～2/3;并不小于３m。某倉(cāng)庫(kù)夯擊點(diǎn)布置（三角形）美國(guó)加州某工程夯點(diǎn)布置（正方形）4、夯擊擊數(shù)與遍數(shù)夯點(diǎn)單遍夯擊擊數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)試夯得到的夯擊擊數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定，應(yīng)同時(shí)滿足下列條件：1)、最后兩擊的平均夯沉量不大干下列數(shù)值：?jiǎn)螕艉粨裟苄∮?000KN?m時(shí)為50mm，當(dāng)單擊夯擊能量為4000～6000KN?m時(shí)為100mm，當(dāng)單擊夯擊能大于6000KN?m時(shí)為200mm；2）、夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過(guò)大的隆起；3)、不因夯坑太深而發(fā)生起錘困難，一般為4～10擊。對(duì)于強(qiáng)夯置換法，最后兩擊的平均夯降量應(yīng)滿足強(qiáng)夯法的規(guī)定值并且要滿足下列條件：（1）墩底應(yīng)穿過(guò)軟弱土層，且應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)墩長(zhǎng)（2）累計(jì)夯沉量應(yīng)為設(shè)計(jì)墩長(zhǎng)的1.5～2.0倍；目前國(guó)內(nèi)確定夯擊擊數(shù)的方法有所不同：有的以孔隙水壓力達(dá)到液化壓力為準(zhǔn)；有的以最后一擊的夯沉量達(dá)到某一數(shù)值為準(zhǔn)；有的以最后兩擊產(chǎn)生的沉降差小于某一數(shù)值為準(zhǔn)?？傊骱粨酎c(diǎn)的夯擊擊數(shù)，應(yīng)使土體豎向壓縮最大，而側(cè)向位移最小為原則。夯擊遍數(shù)：夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定，可采用點(diǎn)夯2～3遍，對(duì)于滲透性較差的細(xì)粒土，其夯擊遍數(shù)可適當(dāng)增加；最后應(yīng)以的能量滿夯2遍，滿夯還可采用頃錘或低落距錘多次夯擊，要求錘印搭接。5、間隔時(shí)間間隔時(shí)間是指需要分兩遍或多遍夯擊的工程，每?jī)杀楹粨糁g的時(shí)間間隔大小，取決于加固土層中孔隙水壓力的消散時(shí)間，就是說(shuō)夯擊后孔隙水壓力消散后才能進(jìn)行新的夯擊作業(yè)。對(duì)于無(wú)黏性土（沙性土），孔隙水壓力消散只需3～4min，所以可以連續(xù)夯擊。對(duì)于黏性土地基，因透水性差，孔隙水壓消散慢，間隔時(shí)間應(yīng)不3～4周。三、強(qiáng)夯法施工（1）機(jī)具設(shè)備強(qiáng)夯施工的機(jī)具設(shè)備主要有起重設(shè)備、夯錘、脫鉤裝置等。起重設(shè)備多采用自行式、全回轉(zhuǎn)履帶式起重機(jī)，起重能力多為10～40t，由于起重能力較小，一般采用滑輪組和脫鉤裝置來(lái)起落夯錘。近年來(lái)普遍采用在起重機(jī)臂桿端部設(shè)置輔助門架的措施，這樣既可以防止落錘時(shí)機(jī)架傾斜，又能提高起重能力。夯錘的質(zhì)量應(yīng)根據(jù)加固土層的厚度、土質(zhì)條件及落距等因素確定。夯錘的材料可用鑄鋼（鐵）或在鋼板殼內(nèi)填筑混凝土。夯錘形狀有圓形（錐底圓柱形、平底圓柱形、球底圓臺(tái)形等）和方形（平底方形），方錘落地時(shí)，方位改變與夯坑形狀不一致有關(guān)，將會(huì)影響夯擊效果；圓形不易旋轉(zhuǎn)，定位方便，穩(wěn)定性和重合性較好，應(yīng)用廣泛。錘形選擇一般根據(jù)夯實(shí)要求，如加固深層土體可選用錐底或球底錘；加固淺層或表層土體時(shí)，多選用平底錘。錘底面積一般根據(jù)錘重、土質(zhì)和加固深度來(lái)確定，錘底靜接地壓力可取25～40kPa，對(duì)于細(xì)顆粒土，錘底靜壓力宜取較小值。夯錘中應(yīng)設(shè)置若干個(gè)對(duì)稱均勻布置的排氣孔，避免吸著作用使起錘困難，排氣孔直徑為250～300mm，太小易堵孔不起作用。脫鉤裝置應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，并且施工方便，如書中圖3-3所示。目前多采用自動(dòng)脫鉤裝置，這樣既保證了每次夯擊的落距相同，又提高了施工效率，同時(shí)施工人員不必進(jìn)入夯擊區(qū)操作，保證了人身安全。（2）施工要點(diǎn)1）正式施工前應(yīng)做強(qiáng)夯試驗(yàn)（試夯）。根據(jù)勘察資料、建筑場(chǎng)地的復(fù)雜程度、建筑規(guī)模和建筑類型，在擬建場(chǎng)地選取一個(gè)或幾個(gè)有代表性的區(qū)段作為試夯區(qū)。試夯結(jié)束待孔隙水壓力消散后進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比分析夯前、夯后試驗(yàn)結(jié)果，確定強(qiáng)夯施工參數(shù)，并以此指導(dǎo)施工。2）強(qiáng)夯前應(yīng)平整場(chǎng)地，標(biāo)出夯點(diǎn)布置并測(cè)量場(chǎng)地高程。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，宜采取人工降水使地下水位低于坑底面以下2m；或在地表鋪一定厚度的砂礫石、碎石、礦渣等粗顆粒墊層，其目的是在地表形成硬層，支承起重設(shè)備，確保機(jī)械設(shè)備通行和施工，同時(shí)還可加大地下水和地表面的距離，防止夯擊時(shí)夯坑積水。3）強(qiáng)夯前應(yīng)查明場(chǎng)地范圍內(nèi)的地下構(gòu)筑物和各種地下管線的位置及標(biāo)高等，并采取必要的措施，以免因強(qiáng)夯施工而造成破壞。當(dāng)強(qiáng)夯產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)鄰近建筑物或設(shè)備有影響時(shí)，應(yīng)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并應(yīng)采取挖隔振溝等隔振或防振措施。4）強(qiáng)夯施工應(yīng)按設(shè)計(jì)和試夯的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。落錘應(yīng)保持平穩(wěn)，夯位準(zhǔn)確，若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時(shí)，應(yīng)及時(shí)將坑底整平。5）每夯擊一遍后，用推土機(jī)將夯坑填平，并測(cè)量場(chǎng)地平均下沉量，停歇規(guī)定的間歇時(shí)間，待土中孔隙水壓力消散后，進(jìn)行下一遍夯擊。完成全部夯擊遍數(shù)后，再用低能量滿夯，將場(chǎng)地表層松土夯實(shí)，并測(cè)量夯實(shí)后場(chǎng)地高程。場(chǎng)地平均下沉量必須符合要求。６）強(qiáng)夯施工過(guò)程中應(yīng)有專人負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)工作，并做好詳細(xì)現(xiàn)場(chǎng)記錄，如夯擊次數(shù)、每擊夯沉量、夯坑深度、開(kāi)口大小、填料量、地面隆起與下沉、孔隙水壓力增長(zhǎng)與消散、附近建筑物的變形等，并注意吊車、夯錘附近人員的安全.四、質(zhì)量檢驗(yàn)1、強(qiáng)夯處理后效果檢驗(yàn)（1）檢驗(yàn)時(shí)間，地基強(qiáng)夯后的強(qiáng)度隨時(shí)間恢復(fù)和提高的，所以應(yīng)間隔一定時(shí)間才能對(duì)地基質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。對(duì)于碎石土和砂土地基取1～2周，低飽和度的粉土和黏性土地基取2～4周。（2）質(zhì)量檢驗(yàn)的方法宜根椐地基土的性質(zhì)選用現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)驗(yàn)和室內(nèi)土工試驗(yàn)。室內(nèi)土工試驗(yàn)包括抗剪強(qiáng)度指標(biāo)、壓縮系數(shù)、壓縮模量、重度和含水量等測(cè)試。目的是通過(guò)比較夯前后的力學(xué)指標(biāo)的變化來(lái)判斷加固的效果?，F(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)驗(yàn)包括觸試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、平板載荷試驗(yàn)及其它原位測(cè)試方法。對(duì)一般工程采用兩種或兩種以上的方法進(jìn)行綜合檢驗(yàn)。對(duì)于重要的工程應(yīng)增加檢驗(yàn)項(xiàng)目并做現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)。檢驗(yàn)深度應(yīng)不小于設(shè)計(jì)要求的有效加固深度。（3）質(zhì)量檢驗(yàn)的數(shù)量應(yīng)根椐現(xiàn)場(chǎng)地復(fù)雜程度和建筑物的重要性確定。對(duì)簡(jiǎn)單場(chǎng)地的一般建筑物，每一個(gè)建筑物基礎(chǔ)檢驗(yàn)點(diǎn)不應(yīng)少于3處；對(duì)復(fù)雜場(chǎng)地和重要建筑物基礎(chǔ)，應(yīng)增加檢驗(yàn)點(diǎn)。2、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試（1）允許偏差值及檢查方法不僅包括夯擊后地基加固效果的檢驗(yàn)，同時(shí)還應(yīng)注意施工過(guò)程中的現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)測(cè)。強(qiáng)夯地基的允許偏差可按書中表3-3所示。表3-3強(qiáng)夯地基的允許偏差及檢驗(yàn)方法項(xiàng)目單位序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目充許偏差或充許值設(shè)計(jì)要求檢驗(yàn)方法數(shù)值１主控項(xiàng)目２地基強(qiáng)度按規(guī)定方法地基承地力設(shè)計(jì)要求按規(guī)定方法一般項(xiàng)目２１夯錘落距mm±300鋼索設(shè)標(biāo)志錘重kg±100稱重３４夯擊遍數(shù)及順序夯點(diǎn)間距設(shè)計(jì)要求mm計(jì)數(shù)器±500用鋼尺５６夯擊范圍前后兩遍間歇時(shí)間設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求用鋼尺??㏒??琰茞??ü（2）其他現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試項(xiàng)目強(qiáng)夯地基現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)測(cè)項(xiàng)目還包括：地面及深層變形、孔隙水壓力、側(cè)向擠壓力、振動(dòng)加速度等方面。地面及深層變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目是通過(guò)對(duì)地面沉降、土的深層沉降和土層水平位移的觀測(cè)，來(lái)確定強(qiáng)夯的實(shí)際加固深度和范圍、墊層密度變化及最隹夯擊能量。孔隙水壓力是為確定兩遍夯擊之間的間隔時(shí)間。側(cè)向擠壓力是為研究夯擊前后土壓力變化沿深度的分布規(guī)律。振動(dòng)加速度是為了解強(qiáng)夯施工時(shí)的振動(dòng)對(duì)鄰近建筑物的影響。第三節(jié)振沖法一、加固機(jī)理最早1937年由德國(guó)人發(fā)明了振動(dòng)水沖法(簡(jiǎn)稱振沖法)用來(lái)擠密砂土地基；振沖器是由裝入鋼制外套內(nèi)的潛水電機(jī)、偏心塊和通水管三部分組成。加固時(shí)用起重機(jī)吊起振沖器，產(chǎn)生高頻振動(dòng)和噴射高壓水流，在其共同作用下，土被被擠向兩邊。振沖器下沉設(shè)計(jì)深度，然后清孔。此后從地面向孔中逐段添加碎石或其它填料并振實(shí)后，提升到第二段重復(fù)上述操作，直至完成到地面，在地基中形成碎石樁。碎石樁和砂樁總稱為碎（砂）石樁，又稱粗顆粒土樁。根據(jù)其受載荷方式，屬于復(fù)合地基。隨著時(shí)間的推移，各種不同的施工工藝相應(yīng)產(chǎn)生，如沉管法、振動(dòng)氣沖法、袋裝碎石樁法、強(qiáng)夯置換法等。它們雖施工不同于振沖法，但同樣可形成密實(shí)的碎石樁，人們自覺(jué)或不自覺(jué)地套用了“碎石樁”的名稱。但由于振動(dòng)和水沖對(duì)土所產(chǎn)生的加固作用，分為振沖置換法和振沖密實(shí)法。二、按施工方法分類及其適用性振沖密實(shí)法對(duì)松散砂土加固機(jī)理振沖時(shí)，在振沖器周圍的飽和砂土發(fā)生液化。土粒在自重、上覆土層壓力以及碎石的擠壓的作用下重新排列，孔隙體積減少而得到密實(shí)，產(chǎn)生較大的沉降，特別在振動(dòng)力作用下更為顯著，其體積可減少20％。預(yù)先經(jīng)歷人工液化，地基抗地震能力也得到提高。碎石樁是良好的排水通道，所以可使地震時(shí)產(chǎn)生孔隙水壓力迅速消散。機(jī)理就是振動(dòng)密實(shí)和振動(dòng)液化。碎石樁和擠密法加固砂性土地基的主要目的是提高地基承載力、減少變形和增強(qiáng)抗液化性。對(duì)粘性土加固機(jī)理強(qiáng)制置換因黏性土（特別是飽和黏性土）的透水小，在振動(dòng)下孔隙水不易排出，孔隙水壓力不易消散，所以不起擠密的作用。但碎石樁透水性好，經(jīng)過(guò)振密用砂樁置換掉原來(lái)的軟土后，形成復(fù)合地基。大大提高排水能力，加速了地基，加速了地基排水固結(jié)，提高地基承載力，減少了沉降。二、適用范圍振沖置換法適用于處理不排水抗剪強(qiáng)度≥20kpa的黏性粉土、飽和黃土和人工填土地基。振沖密實(shí)法適用于處理砂土和粉土地基。不加填料的振沖法只適用于處理黏粒含量﹤10%的粗砂、中砂地基。三、振沖法設(shè)計(jì)的一般規(guī)定1、振沖置換法（1）加固范圍a、根據(jù)建筑物重要性、場(chǎng)地條件、基礎(chǔ)形式確定；b、一般地基，在基礎(chǔ)外緣宜擴(kuò)大1～2排；c、對(duì)可液化地基，與液化深度有關(guān)：在基礎(chǔ)外緣宜擴(kuò)大2～4排，擴(kuò)大寬度應(yīng)不小于液化土層厚度的1/2,且≥5m。（2）樁位布置布置形式如下圖所示。間距應(yīng)根椐上部結(jié)構(gòu)荷載大小和抗剪強(qiáng)度確定，可采用1.5～2.5m．荷載大或振沖前土的抗剪強(qiáng)度低時(shí)，宜用較小的間距；反之宜取較大的間距．對(duì)樁端未達(dá)到相對(duì)較硬土層的短樁，應(yīng)取小間距．(３)加固深度(1)當(dāng)相對(duì)硬層的埋藏深度不大時(shí)，應(yīng)按相對(duì)硬層埋藏深度確定；(2)當(dāng)相對(duì)硬層的埋藏深度較大時(shí)，對(duì)按變形控制的工程，加固深度應(yīng)滿足碎石樁復(fù)合地基變形不超過(guò)建筑物地基容許變形值的要求；(3)對(duì)按穩(wěn)定性控制的工程，加固深度應(yīng)不小于最危險(xiǎn)滑動(dòng)面以下2m的深度；(4)在可液化地基中，加固深度應(yīng)按要求的抗震處理深度確定；(5)樁長(zhǎng)不宜短于4m。目前國(guó)外振沖碎石樁加固地基最大深度為25m，國(guó)內(nèi)振沖碎石樁加固地基最大深度為18m，因此設(shè)計(jì)時(shí)最大樁長(zhǎng)不要超過(guò)25m，否則應(yīng)做專門的試驗(yàn)研究。碎石樁的直徑應(yīng)根據(jù)地基土質(zhì)情況和成樁設(shè)備等因素確定。采用30kw振沖器成樁時(shí)，碎石樁的樁徑一般為0.８0～1.２m；采用沉管法成樁時(shí)，碎石樁的樁徑一般為0.7m，對(duì)飽和粘性土地基宜選用較大的直徑。(４)樁徑（５）填料樁體材料可就地取材，一般采用中、粗砂、卵石、碎石、砂礫石等，含泥量不大于5％，且碎石樁的樁體材料的容許最大粒徑與振沖器的外徑和功率有關(guān)系，一般30kw振沖器為20～80mm，55kw振沖器為30～100mm;75kw振沖器為40～150mm；（６）墊層碎（砂）石樁施工完畢后，基礎(chǔ)底面應(yīng)鋪設(shè)30～50cm的碎（砂）石墊層，墊層應(yīng)分層鋪設(shè)，用平板振動(dòng)器振實(shí)。在不能保證施工機(jī)械正常行駛和操作的軟弱土層上，應(yīng)鋪設(shè)施工用臨時(shí)性墊層。２、振沖密實(shí)法（１）加固范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)范圍。一般在在基礎(chǔ)外緣擴(kuò)大寬度應(yīng)≥5m。（２）樁位布置宜按等邊三角形或正方形布置。對(duì)于大面積擠密處理，用等邊三角形布置處理效果更好。振沖孔間距與土的顆粒組成、要求達(dá)到密實(shí)程度、地下水位、振沖器功率和出水量等因素有關(guān)，因此應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，一般可取1.8～2.5m。（３）加固深度當(dāng)可液化土層不厚，振沖深度應(yīng)穿透整個(gè)可液化土層；當(dāng)可液化土層較厚時(shí)，振沖深度應(yīng)按抗震要求確定。（４）填料可用碎石、卵石、角礫、圓礫、礫砂、粗砂、中砂等硬質(zhì)材料，常用粒徑為５～５０mm。填料越粗?jǐn)D密效果更好。四、振沖法施工１、施工機(jī)械振沖施工機(jī)械包括振沖器和配套設(shè)備振沖器構(gòu)造如右圖所示。上部潛水電機(jī)帶動(dòng)下部偏心塊轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)偏心轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生慣性力，振沖器產(chǎn)生一定頻率和振幅的水平向振動(dòng)力，從而達(dá)到加固地基的目的。水管從電動(dòng)機(jī)上部進(jìn)入，穿過(guò)空心軸后，到振沖未端部以便沖水。吊具上應(yīng)再接導(dǎo)向管，以便加長(zhǎng)振沖器成孔。主要型號(hào)有ZCQ-13、ZCQ-30和ZCQ-55三種最常用是ZCQ-30，其潛水電機(jī)功率為３０kw。為減少對(duì)臨近建筑物的影響，宜用ZCQ-13。配套設(shè)備為起吊設(shè)備、供電系統(tǒng)、供水系統(tǒng)和運(yùn)料機(jī)具。一般采用起重機(jī)。供電電壓是３８０±２０v，供水壓力４００～６００kpa，出水量為２００～４００L/min而且是連續(xù)供水。振沖器構(gòu)造圖２、振沖置換法施工（1）平整施工場(chǎng)地，布置樁位；（2）施工機(jī)具就位，振沖器對(duì)準(zhǔn)樁位；（3）啟動(dòng)振沖器，水壓400～600kpa,水量200～400L/min，使之徐徐沉人土層，直至加固深度以上30～50cm，記錄振沖器經(jīng)過(guò)各深度的電流值和時(shí)間，提升振沖器至孔口。再重復(fù)以上步驟1～2次，使孔內(nèi)泥漿變稀。（4）向孔內(nèi)倒人一批填料，將振沖器沉人填料中進(jìn)行振實(shí)并擴(kuò)大樁徑。重復(fù)這一步驟直至該深度電流達(dá)到規(guī)定的密實(shí)電流為止，并記錄填料量。（5）將振沖器提出孔口，繼續(xù)施工上節(jié)樁段，一直完成整個(gè)樁體振動(dòng)施工，再將振沖器及機(jī)具移至另一樁位。（6）在制樁過(guò)程中，各段樁體均應(yīng)符合密實(shí)電流、填料量和留振時(shí)間等三方面的要求，基本參數(shù)應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)制樁試驗(yàn)確定。３、振沖密實(shí)法施工（1）平整施工場(chǎng)地，布置樁位；（2）施工機(jī)具就位，振沖點(diǎn)安裝護(hù)筒，振沖器對(duì)準(zhǔn)護(hù)筒的軸心。（3）啟動(dòng)振沖器，水壓400～600kpa,水量200～400L/min，使之徐徐沉人土層，下層速率控制在每分鐘1～2m范圍。（4）振沖器達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，將水壓水量降至孔口有一定回水將填料推到護(hù)簡(jiǎn)周圍。（5）填料下沉到底，在電流升高到規(guī)定控制值后，將振沖器上提３0～50cm。（6）重復(fù)以上步驟，直至完成全孔處理，記錄振沖器經(jīng)過(guò)各深度的最終電流值和填料量。（７）關(guān)閉振沖器和水泵。不加填料的振沖法施工懷加填料的大體相同。在中粗砂層施工時(shí)，如果說(shuō)不能貫入，可設(shè)水管，加快下沉速度。五質(zhì)量控制與檢驗(yàn)１、施工質(zhì)量控制（1）水的控制：主要控制水壓和水量?？變?nèi)要充滿水，防止塌孔。水量也不易過(guò)多，會(huì)帶走填料。水壓應(yīng)視土質(zhì)和強(qiáng)度而定。對(duì)強(qiáng)度較高的土，水壓宜一點(diǎn)，反之水壓小一點(diǎn)。成孔過(guò)程水壓水量盡可能大，當(dāng)接近設(shè)計(jì)深度時(shí)要降低水壓，以保護(hù)樁底的土。當(dāng)加料振密時(shí)，水壓水量均要小。（2）電的控制是指加料振密過(guò)程中密實(shí)電流的控制。只有讓振沖器在固定深度上振動(dòng)一定時(shí)間（稱留振時(shí)間），而電流穩(wěn)定在一個(gè)數(shù)值，這個(gè)電流值才是填料的密實(shí)電流。要超過(guò)規(guī)定的密實(shí)電流時(shí)，這段樁體才算制作完成。密實(shí)電流由現(xiàn)場(chǎng)制樁試驗(yàn)確定。振沖置換法時(shí)一般為50～55A；振沖密實(shí)法時(shí)，一般為45～50A。（3）填料的控制注意加填料不易過(guò)多猛，每批加料不宜過(guò)多?？傊|(zhì)量控制就是掌握好密實(shí)電流、填料量和留振時(shí)間三要素，使樁體在這三個(gè)方面均能達(dá)到規(guī)定值。規(guī)定值的大小，除上述原則外，一般應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)成樁試驗(yàn)確定。2、加固效果的檢驗(yàn)（1）檢驗(yàn)時(shí)間：碎石樁施工結(jié)束后，除砂土地基外，應(yīng)間隔一定時(shí)間方可進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。對(duì)粘性土地基，間隔時(shí)間可取3～4周，對(duì)粉土地基可取2～3周。（2）檢驗(yàn)方法和數(shù)量：質(zhì)量檢驗(yàn)可用單樁載荷試驗(yàn)，其圓形壓板的直徑與樁的直徑相等，可按每200～400根樁隨機(jī)抽取一根進(jìn)行檢驗(yàn)，但總數(shù)不得少于3根。對(duì)砂土或粉土層中碎石樁，除用單樁載荷試驗(yàn)檢驗(yàn)外，尚可用標(biāo)準(zhǔn)貫入、靜力觸探等試驗(yàn)對(duì)樁間土進(jìn)行處理前后的對(duì)比試驗(yàn)。復(fù)合地基承載力檢測(cè)（載荷試驗(yàn)對(duì)于大型、重要或復(fù)雜的振沖置換樁，應(yīng)進(jìn)行復(fù)合式地基處理效果檢驗(yàn)。方法宜用單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)或多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，檢驗(yàn)點(diǎn)數(shù)可按面積大小取2～4組。中、小型工程可用單樁載荷試驗(yàn)。（3）振沖樁充許偏差和檢驗(yàn)方法成樁后，其允許偏差和質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)符合表3-4中的規(guī)定。項(xiàng)目單位序號(hào)數(shù)值檢驗(yàn)項(xiàng)目充許偏差或充許值檢驗(yàn)方法??㏒??琰茞??ü主控項(xiàng)目２１密實(shí)電流（黏性土）填料粒徑A設(shè)計(jì)要求50~55抽樣檢查電流表讀數(shù)密電流（砂性土或粉土）（以上為A功率30kw振沖器）40~50電流表讀數(shù)密電流（其他類型振沖器）A01.5~2.0電流表讀數(shù)A0為空振電流３一般項(xiàng)目２地基承載力１振沖器噴水中心與孔徑中心偏差設(shè)計(jì)要求填料含泥量mm按規(guī)定方法%﹤5抽樣檢查≤50用鋼尺量３４５成孔水中心與孔徑中心偏差樁體直徑孔深mmmmmm≤100﹤50±200用鋼尺量用鋼尺量?jī)摄@桿或重錘測(cè)表3-4振沖地基充許偏差和檢驗(yàn)方法第四節(jié)土工合成材料加固一、概述土工合成材料有：土工織布、土工膜、土工復(fù)合材料和土工特種材料。土工織布是由化學(xué)纖維制成的透水性土工合成材料，分織造型和無(wú)紡型兩種；土工膜是由聚合物或?yàn)r青制成的一種相對(duì)不透水薄膜；土工復(fù)合材是由兩種或兩種以上材料復(fù)合而成，包括復(fù)合土工膜、復(fù)合土工織物，塑料排水帶如圖3-7和排水管等防水材料；土工特種材料包括土工格柵、土工帶、土工格室、土工網(wǎng)、土工模袋、土工網(wǎng)墊等土工合成材料。其特點(diǎn)是質(zhì)地柔軟、重量輕、整體連續(xù)性好；施工方便、抗拉強(qiáng)度高；耐久性、耐腐蝕性和抗微生物侵襲性好。缺點(diǎn)是抗紫外線能力低。二、土工合成材料在工程上的作用(1)排水作用有些土工合成材料如織物是多孔隙透水介質(zhì)，埋在土中可以匯集水分，并將水排出土體。它們不僅可以沿垂直其平面的方向排水，也可以沿其平面方向排水，即具有水平排水功能?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于土壩、路基、擋土墻和軟土地基的排水固結(jié)。(2)防滲作用將土體合成材料表面涂一層樹(shù)脂或橡膠等防水材料，或?qū)⑼凉ず铣刹牧吓c塑料薄膜復(fù)合在一起形成不透水的防水材料即土工膜。土工膜以薄型無(wú)紡布與薄膜復(fù)合的形式較多，按工程需要可制成一布一膜、二布一膜或三布一膜等。所選用的無(wú)紡布與薄膜厚度也可按需要而定，也可選用較厚的無(wú)紡布與薄膜復(fù)合。其中，薄膜起防水、防滲作用，而無(wú)紡布則起導(dǎo)水作用，一舉兩得。(3)過(guò)濾作用為防止土中細(xì)顆粒被滲流潛濁(管涌現(xiàn)象)，傳統(tǒng)上使用級(jí)配粒料做過(guò)濾層，而有紡和無(wú)紡織物都能取代常規(guī)的粒料做過(guò)濾層，起過(guò)濾作用。在過(guò)濾層要求不是很高的情況下，一般選用無(wú)紡織物作為過(guò)濾層。4)加筋作用土工合成材料具有較高的拉伸強(qiáng)度和較大的破壞變形率，以適當(dāng)方式將其埋在土中作為加筋材料，可以控制土的變形，增加土體穩(wěn)定性三、土工合成材料施工1、施工要點(diǎn)ⅰ.平整場(chǎng)地，清除場(chǎng)地上的雜物。ⅱ.鋪放應(yīng)平順，松緊適度，并與土面緊密相貼；損壞的要更換或修補(bǔ)。坡面上鋪設(shè)要自上而下進(jìn)行，搭接正確，在頂部和底部均應(yīng)固定。坡面應(yīng)設(shè)置防滑釘，并隨鋪隨壓重。ⅲ.需回填土?xí)r，土石塊最大落高應(yīng)≦300mm，不應(yīng)滾動(dòng)下滑；填土壓實(shí)應(yīng)先慮鋪300mm土層后，用輕碾的方法進(jìn)行。ⅳ.應(yīng)用防滲時(shí)，土工膜端應(yīng)設(shè)置封閉系統(tǒng)，膜接縫應(yīng)嚴(yán)密，還應(yīng)設(shè)置排水排氣系統(tǒng)，防止膜下的水和氣對(duì)膜的頂托。2、連接方法如右圖所示（1）搭接法。搭接長(zhǎng)度一般為300mm，在不平場(chǎng)地、軟土上和水下鋪設(shè)時(shí)，搭接長(zhǎng)度要適當(dāng)加長(zhǎng)。當(dāng)材料可能發(fā)生位移時(shí)，不易用搭接。（2）縫合法。用尼龍線將相鄰兩片材料縫合。縫合處強(qiáng)度可達(dá)到原材料強(qiáng)度的80%。較節(jié)約材料，但費(fèi)工時(shí)。（3）用膠結(jié)劑將相鄰兩片材料膠結(jié)在一起。強(qiáng)度與材料強(qiáng)度相同。搭接長(zhǎng)度≧100mm。（4）釘結(jié)法。用U形釘將相鄰兩片材料釘在一起。其強(qiáng)度小于縫合法和膠結(jié)法。四、土工合成材料地基質(zhì)量檢驗(yàn)土工合成材料地基質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合下表3-5所示表3-5土工合成材料地基質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)第五節(jié)排水固結(jié)技術(shù)一、概述排水固結(jié)法目的是解決軟粘土地基的沉降和穩(wěn)定問(wèn)題。可使地基的沉降在預(yù)壓期間基本完成或大部分完成，保證建筑物在使用期間不致產(chǎn)生過(guò)大的沉降和沉降差。同時(shí)可增加地基土的抗剪強(qiáng)度，提高地基的承載力和穩(wěn)定性。排水固結(jié)法是由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分共同組合而成的。預(yù)壓法是以事先完成的沉降和固結(jié)使地基強(qiáng)度增長(zhǎng)的兩個(gè)要素為目標(biāo)的，這種加固方法成立的背景，是以具有飽和粘性土地基由于固結(jié)而增加強(qiáng)度，以及所謂一旦地基固結(jié)沉降，即使卸掉荷載實(shí)際上也不恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)這兩種條件而構(gòu)成的。加壓系統(tǒng)排水系統(tǒng)根據(jù)排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)的不同，排水固結(jié)法可分為堆載預(yù)壓法、砂井(包括袋裝砂井、塑料排水板等)堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、降低地下水位法和電滲法。排水固結(jié)法的種類堆載預(yù)壓法和砂井堆載預(yù)壓法唯一的區(qū)別在于：前者的排水系統(tǒng)以天然地基土層本身為主；而后者在天然地基中還人為地增設(shè)了諸如砂井等排水系統(tǒng)。利用飽和黏土滲透固結(jié)的原理，事先對(duì)建筑物場(chǎng)地堆載預(yù)壓法，土中孔隙水壓力消散，從而地基發(fā)生固結(jié)沉降，承載力逐步提高。根椐土的回彈與再壓縮特性，如若預(yù)壓荷載接近或超過(guò)建筑物基底壓力，則在已加固場(chǎng)地上建造建筑物后，地基的變形將遠(yuǎn)小于固結(jié)前。減少地基沉降，并提高地基承載力。此法適用于處理淤泥質(zhì)土、淤泥和沖填土等飽和黏性土地基。1、排水固結(jié)法的原理1、排水固結(jié)法的原理豎向排水體加固軟土層排水固結(jié)法的應(yīng)用范圍用于處理軟粘土地基，是十分有效的方法。按照使用目的可以解決兩個(gè)問(wèn)題沉降問(wèn)題穩(wěn)定問(wèn)題2、系統(tǒng)組成——排水系統(tǒng)主要用于改變地基原有的排水條件，增加孔隙水排出。系統(tǒng)是由水平排水的砂墊層和豎向排水體構(gòu)成（普通砂井、袋裝砂井和塑料排水板）3、加壓系統(tǒng)是指土體固結(jié)所需的荷重。方式有堆載預(yù)壓和真空預(yù)壓兩種。堆載預(yù)壓是在砂墊層上堆砂、料等土料預(yù)壓，設(shè)置豎向排水體堆載預(yù)壓稱砂井堆載預(yù)壓法；無(wú)豎向排水體，則稱為堆載預(yù)壓法。真空預(yù)壓法真空預(yù)壓是以大氣壓作為預(yù)壓荷載。先在砂墊上鋪設(shè)不透氣的塑料薄膜或橡膠布，四周用土料密封，然后用真空泵抽氣，使薄膜內(nèi)成真空，再通過(guò)設(shè)在砂墊層中吸水管（并設(shè)置豎向排水管）吸出孔隙水，達(dá)到預(yù)壓的目的。二、排水固結(jié)法施工（1）.砂墊層施工在砂井頂面應(yīng)鋪設(shè)排水砂墊層，以連接砂井，引出從上層排入砂井的滲流水。砂墊層的厚度一股為0.3~0.5m(水下砂墊層厚度為1.0m左右)。如砂料缺乏，可采用連通砂井的縱橫砂溝代替整片砂墊層。砂墊層施工一般用機(jī)械攤鋪的方法。若地基土較軟，應(yīng)用人工或輕機(jī)械攤鋪。必要時(shí)可加強(qiáng)地表土。2、豎向排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)砂井地基的設(shè)計(jì)工作即為選擇適當(dāng)?shù)纳熬L(zhǎng)度、直徑、間距、以及形成有效的砂井排水系統(tǒng)所需的材料、砂墊層厚度等，以隨地基在批載預(yù)壓過(guò)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）．砂井直徑和間距常采用“細(xì)而密”原則。一般砂井直徑：300~500mm；間距：6~8倍井徑。袋裝砂井直徑：70~100mm；間距：15~30倍井徑。直徑可按下式計(jì)算Dρ——塑料排水帶當(dāng)量換算直徑α——換算系數(shù)，無(wú)資料時(shí)可取0.75～1.00b_塑料排水帶的寬度；δ塑料排水帶的厚度；砂井間距s取決于地基的壓縮性和預(yù)定時(shí)間內(nèi)要求場(chǎng)地達(dá)到的固結(jié)度。通常按井徑比n(n=de/dw),de為砂井的有效排水圓柱體直徑，參照式（3-2）de＝1.05s(等邊三角形布置）或（3-3）de＝1.13s（正方形布置）確定。對(duì)普通砂井，間距可按n=6～8選用；袋裝砂井或塑料排水帶，可按n=15～20選用。（2）．砂井深度砂井深度是根椐建（構(gòu)）筑物的變形要求和穩(wěn)定性要求確定。對(duì)以地基抗滑穩(wěn)定性為設(shè)計(jì)控制的工程，如土石壩、堆料場(chǎng)等，砂井深度至少應(yīng)超過(guò)最危險(xiǎn)滑動(dòng)面2m。對(duì)以地基變形式為設(shè)計(jì)控制的建（構(gòu)）筑物，如機(jī)場(chǎng)跑道等，若壓縮層厚度不大，砂井宜貫穿壓縮土層；當(dāng)壓縮層土層較厚，砂井深度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)在限定預(yù)壓時(shí)間內(nèi)應(yīng)消除的變形式量確定，若施工設(shè)備條件達(dá)不到設(shè)計(jì)深度，則可采用（預(yù)壓荷載超過(guò)建筑物基底壓力）等方法來(lái)滿足工和要求。砂井深度一般取10~20m。（3）．砂井排列砂井平面布置可采用等邊三角形或正方形排列。在井徑比表達(dá)式n=de/dw中，表征砂井有效排水范圍的參數(shù)de和s的關(guān)系可按下式取用。正三角形排列正方形排列排水路徑（4）.砂井的布置范圍和砂料:大出基礎(chǔ)輪廓線2~4m。砂井的砂料宜用中粗砂，含泥量應(yīng)小于3%。3、豎向排水體施工（1）普通砂井施工先在地基中成孔，再灌砂密實(shí)形成砂井。砂井的灌砂量應(yīng)按井孔的設(shè)計(jì)尺寸和砂在中密度時(shí)的干重度計(jì)算，應(yīng)大于計(jì)算值的95%以上。⑴、套管法是借助低頻率振動(dòng)錘將鋼管沉到設(shè)計(jì)深度，向管內(nèi)灌砂，然后振動(dòng)撥管，形成密實(shí)的砂井。質(zhì)量好被廣泛應(yīng)用。⑵、射水法。成孔機(jī)具端部帶噴嘴的射水管。施工時(shí)，高壓水流通過(guò)射水管前端的嘴噴出沖擊破壞土體成孔的，然后灌砂形成砂井。施工速度快，適用土質(zhì)較好的黏性土地基。⑶、螺旋鉆孔法。用螺旋鉆鉆至設(shè)計(jì)深度，再灌砂形成砂井。適于陸地上工程，長(zhǎng)度一般在10m以內(nèi)。⑷爆破法。先用小直徑螺旋鉆鉆至設(shè)計(jì)深度，孔內(nèi)安裝炸藥，爆破后孔體擴(kuò)大，再灌砂形成砂井。施工簡(jiǎn)單，不要復(fù)雜的機(jī)具，適用于6~7m的淺砂井。（2）袋裝砂井施工先將帶活瓣樁尖或混凝土圓樁尖，如右圖所示。的鋼管，通過(guò)振動(dòng)、錘擊或靜壓等方法沉入土中，達(dá)到設(shè)計(jì)深度后放入砂袋，然后撥管，最后于地面鋪設(shè)砂墊層。應(yīng)注意：鋼管直徑應(yīng)略大于砂井直徑。撥管上提長(zhǎng)度不宜超過(guò)500mm。砂袋放入孔內(nèi)應(yīng)超出孔口200mm以上，并應(yīng)扶直埋入砂墊層。灌入袋內(nèi)的應(yīng)是干砂。（3）塑料排水帶施工它是由塑料蕊板外套無(wú)紡?fù)?/p>