某大學(xué)地基處理課件之排水固結(jié)與化學(xué)加固

第5章排水固結(jié)5.1概述5.2加固原理5.3堆載預(yù)壓法5.4其他方法

5.1概述

排水固結(jié)法亦稱預(yù)壓法，是通過(guò)在天然地基中設(shè)置豎向排水體（砂井或塑料排水板）和水平向排水體，利用建（構(gòu)）筑物自身重量分級(jí)逐漸加載，或在建（構(gòu)）筑物建造前先對(duì)地基進(jìn)行加載預(yù)壓，根據(jù)地基土排水固結(jié)的特性，使土體提前完成固結(jié)沉降、增加地基強(qiáng)度的一種軟土地基加固方法。我國(guó)東南沿海廣泛存在著淤泥質(zhì)土、淤泥和沖填土等飽和黏性土，它們具有含水量大、壓縮性高、強(qiáng)度低、透水性差等特點(diǎn)。排水固結(jié)法是處理該軟黏土地基的有效方法之一。該法的主要用途：①使地基沉降在加載預(yù)壓期間基本完成或大部分完成，減少地基沉降和竣工后地基的不均勻沉降；②通過(guò)排水固結(jié)，加速增加地基土的抗剪強(qiáng)度，提高地基的承載力和穩(wěn)定性；③消除欠固結(jié)軟土地基中樁基承受的負(fù)摩阻力等。排水固結(jié)法必須由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分共同組成。排水固結(jié)系統(tǒng)如下圖所示。排水系統(tǒng)，目的在于改變地基原有的排水邊界條件，增加孔隙水排出的途徑，縮短排水距離，加快排水速度，使地基在預(yù)壓期間盡快地完成設(shè)計(jì)要求的沉降量，并及時(shí)提高地基土強(qiáng)度。該系統(tǒng)由水平排水墊層和豎向排水體構(gòu)成。加壓系統(tǒng)，目的在于對(duì)地基施加預(yù)壓荷載，使地基土孔隙中的水產(chǎn)生壓力差，從飽和地基土中自然排出，使地基土固結(jié)產(chǎn)生壓縮。其材料主要有固體（土石料等）、液體（水等）、真空負(fù)壓力荷載等。根據(jù)加壓方式不同，排水固結(jié)法可以分為：堆載預(yù)壓（含超載預(yù)壓）法、真空預(yù)壓法、降低地下水位法、電滲排水法以及聯(lián)合加壓法。堆載預(yù)壓法特別適用于存在連續(xù)薄砂層的地基，但只能加速主固結(jié)而不能減少次固結(jié)，對(duì)有機(jī)質(zhì)土和泥炭等次固結(jié)土，不宜只采用堆載預(yù)壓法，可以利用超載的方法來(lái)克服次固結(jié)。堆載預(yù)壓法的應(yīng)用條件：除了要有砂井（袋裝砂井或塑料排水板）的施工機(jī)械和材料外，還必須要有：①預(yù)壓荷載；②預(yù)壓時(shí)間；③適用的土類(lèi)等條件。返回5.2加固原理排水固結(jié)法的加固原理實(shí)質(zhì)上就是使地基土產(chǎn)生排水固結(jié)。在土力學(xué)中，土體在某一壓力作用下，孔隙水被逐漸排出，孔隙體積隨之減少，有效應(yīng)力逐漸提高，土體的密實(shí)度和強(qiáng)度隨時(shí)間逐漸增長(zhǎng)的過(guò)程稱為土的固結(jié)過(guò)程。地基土層的固結(jié)過(guò)程就是超靜孔隙水壓力不斷消散（孔隙水排出）和有效應(yīng)力不斷增長(zhǎng)的過(guò)程，同時(shí)土體被逐步擠壓密實(shí)、抗剪強(qiáng)度增大。以堆載預(yù)壓法為例：堆載預(yù)壓時(shí)的壓縮曲線為abc（上圖），相應(yīng)的抗剪強(qiáng)度提高曲線為abc（下圖）；卸除壓力后的曲線為cef，在壓縮曲線則為fec’，這表明大部分壓縮變形（e—e）都在預(yù)先施壓過(guò)程中消除了！堆載預(yù)壓法就是利用該原理，先在建筑場(chǎng)地上施加一個(gè)與上部建筑物相同的壓力進(jìn)行預(yù)壓，使土層完成大部分固結(jié)沉降，并增強(qiáng)地基土抗剪強(qiáng)度；然后卸除荷載，再建造建筑物。這樣，建筑物所引起的沉降即可大大減小。當(dāng)預(yù)壓荷載大于建筑物荷載時(shí)，即所謂超載預(yù)壓，則效果更好。因?yàn)榻?jīng)過(guò)超載預(yù)壓，當(dāng)土層的固結(jié)壓力大于使用荷載下的固結(jié)壓力時(shí)，原來(lái)的正常固結(jié)土層將處于超固結(jié)狀態(tài)，從而減小土層在使用荷載下產(chǎn)生的沉降。堆載預(yù)壓法采用填填土等外加荷載對(duì)對(duì)地基進(jìn)行預(yù)壓，，是通過(guò)增加地基基總應(yīng)力，并使孔孔隙水壓力消散來(lái)來(lái)增加有效應(yīng)力的的方法。堆載預(yù)壓壓法是在地基中形形成超靜孔隙水壓壓力的條件下排水水固結(jié)，稱為正壓固結(jié)。真空預(yù)壓法是通過(guò)過(guò)覆蓋于地面的密密封膜下抽真空，，使膜內(nèi)外形成氣氣壓差，即使總壓壓力不變（仍為大大氣壓及土體自重重壓力），減少孔孔隙水壓力，增加加有效應(yīng)力的過(guò)程程。降低地下水位法和和電滲排水法也是是在總應(yīng)力不變的的情況下，通過(guò)減減小地基內(nèi)孔隙水水壓力來(lái)增加有效效應(yīng)力的方法。真空預(yù)壓法、降低低地下水位法和電電滲排水法是在負(fù)負(fù)超靜孔隙水壓力力下排水固結(jié)，稱稱為負(fù)壓固結(jié)。返回5.3堆載預(yù)壓壓法5.3.1計(jì)算算理論在堆載預(yù)壓法設(shè)計(jì)計(jì)過(guò)程中，需計(jì)算算地基土的固結(jié)度度、抗剪強(qiáng)度增長(zhǎng)長(zhǎng)和沉降。下面具具體分析這些計(jì)算算理論1、固結(jié)度計(jì)算算固結(jié)度計(jì)算是堆載載預(yù)壓法處理地基基中的一個(gè)重要內(nèi)內(nèi)容，可以根據(jù)各各級(jí)荷載下不同時(shí)時(shí)間的固結(jié)度，推推算出地基強(qiáng)度的的增長(zhǎng)值，用于分分析地基的穩(wěn)定性性，確定相應(yīng)的加加荷計(jì)劃，估算加加荷期間地基的沉沉降量以及確定預(yù)預(yù)壓荷載的期限等等?？紤]加荷時(shí)間、施施工工藝的不同，，固結(jié)度計(jì)算可分分為（1）瞬間加荷條條件下的固結(jié)度計(jì)計(jì)算；（2）逐漸加荷條條件下地基固結(jié)度度的計(jì)算；（3）砂井固結(jié)度度的計(jì)算2、地基土抗剪強(qiáng)強(qiáng)度增長(zhǎng)計(jì)算飽和軟黏土地基在在預(yù)壓荷載作用下下，隨著排水固結(jié)結(jié)的進(jìn)程，地基土土的抗剪強(qiáng)度逐漸漸增長(zhǎng)。但如果一次性加載載過(guò)大，則預(yù)壓荷荷載容易使地基產(chǎn)產(chǎn)生剪切破壞。為為保證地基在預(yù)壓壓荷載下的穩(wěn)定性性，須研究由預(yù)壓壓荷載引起的地基基抗剪強(qiáng)度的增長(zhǎng)長(zhǎng)規(guī)律。3、沉降計(jì)算地基土的總沉降量量一般包括瞬時(shí)沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降三部分。瞬時(shí)沉降是在荷載施加后立立即產(chǎn)生的沉降量量，由剪切變形引引起，這部分變形形不可忽略；固結(jié)沉降是指地基排水固結(jié)結(jié)所引起的沉降，，占總沉降量的主主要部分；次固結(jié)沉降是由于超靜孔隙水水壓力消散后，土土骨架在持續(xù)荷載載作用下發(fā)生的蠕蠕變引起的沉降。。次固結(jié)的大小與土土的性質(zhì)有關(guān)，一一般泥炭土、有機(jī)機(jī)質(zhì)土或高塑性黏黏性土的次固結(jié)沉沉降較大，其他土土所占比例則不大大。5.3.2堆載載預(yù)壓法設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的：考慮各方面情況，，合理安排排水系系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)的的關(guān)系，使地基在在受壓過(guò)程中快速速排水固結(jié)，增加加一部分強(qiáng)度以滿滿足逐漸加荷條件件下地基穩(wěn)定性的的要求，并加速地地基的固結(jié)沉降、、縮短預(yù)壓時(shí)間。。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：加壓系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)、排水系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)測(cè)設(shè)計(jì)。加壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要指堆載材料的的選用、確定預(yù)壓壓荷載的大小、荷荷載分級(jí)、加載速速率和預(yù)壓時(shí)間；；排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括豎向排水體的的材料選用，確定定豎向排水體的直直徑、間距、深度度和排列方式；現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)包括地面沉降、水水平位移以及孔隙隙水壓力觀測(cè)點(diǎn)的的布置。要求做到：①加固期限盡量量短；②固結(jié)沉降降要快；③充分增增加強(qiáng)度；④注意意安全。1、加壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)堆載材料一般采用填土、砂砂石等散粒材料；；油罐通常利用罐罐體充水對(duì)地基進(jìn)進(jìn)行預(yù)壓；對(duì)堤、、壩等以穩(wěn)定為控控制的工程，則以以其本身的重量有有控制地分級(jí)逐漸漸加載，直至設(shè)計(jì)計(jì)標(biāo)高。預(yù)壓荷載大小應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確確定。對(duì)于沉降有有嚴(yán)格限制的建筑筑，應(yīng)采用超載預(yù)預(yù)壓法處理，超載載量大小應(yīng)根據(jù)預(yù)預(yù)壓時(shí)間內(nèi)要求完完成的變形量通過(guò)過(guò)計(jì)算確定，并宜宜使預(yù)壓荷載下受受壓土層各點(diǎn)的有有效豎向應(yīng)力大于于建筑物荷載引起起的相應(yīng)點(diǎn)的附加加應(yīng)力。預(yù)壓荷載載頂面的范圍應(yīng)等等于或大于建筑物物基礎(chǔ)外緣所包圍圍的范圍。加載速率應(yīng)根據(jù)地基土的強(qiáng)強(qiáng)度確定。當(dāng)天然然地基土的強(qiáng)度滿滿足預(yù)壓荷載下地地基的穩(wěn)定性要求求時(shí)，可一次性加加載，否則應(yīng)分級(jí)級(jí)逐漸加載，待前前期預(yù)壓荷載下地地基土的強(qiáng)度增長(zhǎng)長(zhǎng)滿足下一級(jí)荷載載下地基的穩(wěn)定性性要求時(shí)方可加載載，直至加到設(shè)計(jì)計(jì)荷載。具體步驟如下：利用地基土的天然然抗剪強(qiáng)度計(jì)算第第一級(jí)容許施加的的荷載。一般可根根據(jù)斯開(kāi)普頓極限限荷載的半經(jīng)驗(yàn)公公式作為初步估算算，即：式中：K為安全系數(shù)，建議議采用1.1~1.5；cu為天然地基土的不不排水抗剪強(qiáng)度，，kPa；D為基礎(chǔ)埋置深度，，m；A、B分別為基礎(chǔ)的長(zhǎng)邊邊和短邊長(zhǎng)度，m；為基礎(chǔ)標(biāo)高以上土土的重度，kN/m3。計(jì)算第一級(jí)荷載p1作用下地基強(qiáng)度的的增長(zhǎng)值。地基在在荷載作用下，經(jīng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間預(yù)壓壓，地基強(qiáng)度逐漸漸提高到：式中：為p1作用下地基因固結(jié)結(jié)而增長(zhǎng)的強(qiáng)度，，與土層的固結(jié)度度有關(guān)，一般可先先假定一固結(jié)度，，通常假定為70%；為考慮剪切蠕動(dòng)的的強(qiáng)度折減系數(shù)。。計(jì)算p1作用下達(dá)到所定固固結(jié)度（一般為70%）所需要的時(shí)間。。這一步計(jì)算的目目的在于確定第一一級(jí)荷載停歇的時(shí)時(shí)間，亦即第二級(jí)級(jí)荷載開(kāi)始施加的的時(shí)間。該時(shí)間可可根據(jù)固結(jié)度與時(shí)時(shí)間的關(guān)系求得。。根據(jù)第2步驟所得到的地基基強(qiáng)度cu1計(jì)算第二級(jí)所能施施加的荷載p2?？山瓢聪率焦拦浪悖涸诖嘶A(chǔ)上，求出出在p2作用下地基固結(jié)度度達(dá)到70%時(shí)的地基強(qiáng)度以及及所需要的時(shí)間。。然后計(jì)算第三級(jí)級(jí)所能施加的荷載載，依次可計(jì)算出出以后各級(jí)荷載和和停歇時(shí)間。這樣樣，初步的加荷計(jì)計(jì)劃就確定下來(lái)。。按以上步驟確定的的加荷計(jì)劃進(jìn)行每每一級(jí)荷載下地基基的穩(wěn)定性驗(yàn)算。。當(dāng)?shù)鼗€(wěn)定性不不滿足要求時(shí)，應(yīng)應(yīng)調(diào)整上述加荷計(jì)計(jì)劃。計(jì)算預(yù)壓荷載下地地基的最終沉降量量、預(yù)壓期間的沉沉降量和剩余沉降降量。這一步計(jì)算算的目的在于確定定預(yù)壓荷載卸除的的時(shí)間，此時(shí)地基基在預(yù)壓荷載下所所完成的沉降量已已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，，所剩余的沉降量量是建筑物所允許許的。如果在預(yù)壓期間地地基沉降量不能滿滿足設(shè)計(jì)要求，則則可以采用超載預(yù)預(yù)壓，重新制定加加荷計(jì)劃。2、排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)主要包括以下五個(gè)個(gè)方面：豎向排水體材料選選擇排水豎井分普通砂砂井、袋裝砂井和和塑料排水板（帶帶）。當(dāng)豎向排水水體長(zhǎng)度超過(guò)20m時(shí)，建議采用普通通砂井或塑料排水水板。豎向排水體深度設(shè)設(shè)計(jì)豎向排水體深度一一般為10~25m，應(yīng)根據(jù)建筑物對(duì)對(duì)地基的穩(wěn)定性、、變形要求和工期期確定。豎向排水體平面布布置設(shè)計(jì)普通砂井直徑可取取300~500mm。袋裝砂井直徑可可取70~120mm。塑料排水板常用用當(dāng)量換算直徑表表示，可按下式計(jì)計(jì)算：式中：dp為塑料排水板當(dāng)量量換算直徑，mm；b為塑料排水板寬度度，mm；為塑料排水板厚度度，mm。豎向排水體在平面面上可布置成等邊邊三角形（梅花形形）或正方形。在在進(jìn)行固結(jié)計(jì)算時(shí)時(shí)，多邊形作為邊邊界條件求解較困困難。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)見(jiàn)，巴倫建議每個(gè)個(gè)砂井的影響范圍圍由多邊形改為由由面積與多邊形面面積相等的圓來(lái)求求解。等邊三角形排列時(shí)時(shí)：正正方形排列時(shí)：：式中：de——排水豎井的有有效排水直徑；l——排水豎井井的間距。砂料設(shè)計(jì)制作砂井的砂宜采采用中粗砂，砂的的粒徑必須能保證證砂井具有良好的的透水性。砂井粒粒度要不被黏土顆顆粒堵塞。砂應(yīng)潔潔凈，不含有草根根等雜物，其黏粒粒含量不應(yīng)大于3%。地表排水砂墊層設(shè)設(shè)計(jì)為使砂井排水有良良好通道，在豎井井頂面必須鋪設(shè)排排水砂墊層，以連連通各豎井將水排排到工程場(chǎng)地以外外。砂墊層應(yīng)形成一個(gè)個(gè)連續(xù)的、有一定定厚度的排水層，，以免地基沉降時(shí)時(shí)被切斷而使排水水通道堵塞。3、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)計(jì)對(duì)堆載預(yù)壓工程，，在加載過(guò)程中應(yīng)應(yīng)進(jìn)行豎向變形、、邊樁水平位移及及孔隙水壓力等項(xiàng)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)，且根根據(jù)監(jiān)測(cè)資料控制制加載速率。如有有條件時(shí)，可布設(shè)設(shè)徑向地基中深層層沉降和水平位移移觀測(cè)以及地下水水位觀測(cè)。地面沉降觀測(cè)是最最基本、最重要的的觀測(cè)項(xiàng)目之一。。觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)沿場(chǎng)地對(duì)對(duì)稱軸線上設(shè)置，，場(chǎng)地中心、坡頂頂、坡腳和場(chǎng)外10m范圍內(nèi)均需設(shè)置，，以掌握荷載作用用范圍內(nèi)地基的總總沉降、荷載外地地面沉降或隆起等等。利用沉降觀測(cè)測(cè)資料可推算最終終沉降量和估算地地基的平均固結(jié)度度以及堆載對(duì)鄰近近建筑物的可能影影響。地面水平位移觀測(cè)測(cè)點(diǎn)一般布置在堆載的的坡腳，并根據(jù)荷荷載情況，在堆載載作用面外再布置置2~3排觀測(cè)點(diǎn)。它是控控制堆載預(yù)壓加荷荷速率和監(jiān)視地基基穩(wěn)定性的重要手手段之一?？紫端畨毫τ^測(cè)點(diǎn)點(diǎn)一般布置在堆載中中心線和邊線附近近堆載面以下地基基不同深度處。通通過(guò)孔隙水壓力觀觀測(cè)資料可以反算算土的固結(jié)系數(shù)、、推算該點(diǎn)不同時(shí)時(shí)間的固結(jié)度，從從而推算強(qiáng)度增長(zhǎng)長(zhǎng)，控制加荷速率率。深層沉降測(cè)點(diǎn)一般布置在堆載軸軸線下地基的不同同土層中，孔中測(cè)測(cè)點(diǎn)位于各土層的的頂部。通過(guò)深層層沉降觀測(cè)可以了了解各層土的固結(jié)結(jié)情況，有利于更更好地控制加荷速速率。深層側(cè)向位移測(cè)點(diǎn)點(diǎn)一般布置在堆載坡坡腳或坡腳附近。。通過(guò)深層側(cè)向位位移觀測(cè)可更有效效地控制加荷速率率，保證地基穩(wěn)定定。5.3.3施工工及質(zhì)量檢驗(yàn)按施工的先后順序序，堆載預(yù)壓法的的施工工藝分為：：設(shè)置豎向排水體、鋪設(shè)水平排水墊層層和施加固結(jié)壓力。1、施工方法常見(jiàn)的豎向排水體體包括：普通砂井、袋裝砂砂井和塑料排水板板（帶），下面介介紹塑料排水板（帶））的施工。塑料排水板一般由由芯板和濾膜組成成，打設(shè)順序?yàn)椋海憾ㄎ弧鷮⑺芰习灏逋ㄟ^(guò)導(dǎo)管從管靴靴穿出→將塑料板板與樁尖連接貼緊緊管靴并對(duì)準(zhǔn)樁位位→插入塑料板→→拔管剪斷塑料板板。幾種常見(jiàn)塑料排水水板斷面結(jié)構(gòu)圖塑料排水板施工工中應(yīng)注意以下下幾點(diǎn)：(1)塑料排排水板的性能指指標(biāo)必須符合設(shè)設(shè)計(jì)要求。塑料料排水板在現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)應(yīng)妥加保護(hù)，，防止陽(yáng)光照射射、破損或污染染，破損或污染染的塑料排水板板不得在工程中中使用；(2)塑料排排水板施工時(shí)，，宜配置能檢測(cè)測(cè)其深度的設(shè)備備；(3)塑料排排水板施工所用用套管應(yīng)保證插插入地基中的帶帶子不扭曲。塑塑料排水板需要要接長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)采采用濾膜內(nèi)芯帶帶平搭接的連接接方法，搭接長(zhǎng)長(zhǎng)度宜大于200mm；(4)要求平平面井距偏差不不應(yīng)大于井徑，，垂直度偏差不不應(yīng)大于1.5%，深度不得得小于設(shè)計(jì)要求求；(5)塑料排排水板埋入砂墊墊層中的長(zhǎng)度不不應(yīng)小于500mm。水平排水墊層的的施工水平排水墊層的的作用是使在預(yù)預(yù)壓過(guò)程中從土土體進(jìn)入墊層的的滲流水能迅速速地排出，加快快土層的排水固固結(jié)，防止土顆顆粒堵塞排水系系統(tǒng)。墊層的質(zhì)質(zhì)量將直接關(guān)系系到加固效果和和預(yù)壓時(shí)間的長(zhǎng)長(zhǎng)短。1)砂墊層材料應(yīng)采采用透水性好的的砂料，一般選選用級(jí)配良好的的中、粗砂。一一般不宜采用粉粉、細(xì)砂。2)排水砂墊層的厚厚度首先要滿足足及時(shí)排水的要要求，有時(shí)還起起到持力層的作作用。一般情況況下，陸上排水水墊層厚度為0.5m左右，水下墊層層為1.0m左右。3)排水砂墊層的施施工方法根據(jù)建建筑場(chǎng)地的地基基土條件而定。。當(dāng)軟土地基具有硬硬亮層時(shí)，承載力較好采用機(jī)械分堆攤鋪法法，承載力較差采用順序推進(jìn)攤鋪法法；當(dāng)軟土地基表面較較軟時(shí)，地基表面首先鋪鋪設(shè)加強(qiáng)筋，然后采用輕型機(jī)機(jī)械鋪砂。不論采用何種施施工方法，都應(yīng)應(yīng)避免對(duì)軟土表表層的過(guò)大擾動(dòng)動(dòng)，以免造成砂砂和淤泥混合，，影響墊層的排排水效果。C.加壓系統(tǒng)的的施工堆載預(yù)壓法的固結(jié)壓力（荷荷載）主要有兩兩類(lèi)：1)建建（構(gòu)）筑物本本身的重量，如如堤、壩、道路路等；2)外外加預(yù)壓荷載。。堆載預(yù)壓的材料料一般以散料為為主，如石料、、砂、磚等。堆堆載的頂面積不不小于建筑物底底面積，堆載的的底面積也應(yīng)適適當(dāng)擴(kuò)大，保證證建筑物范圍內(nèi)內(nèi)的地基得到均均勻加固。2、施工檢測(cè)、、控制及質(zhì)量檢檢驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目：堆載預(yù)壓法加固固地基屬于半隱隱蔽工程，需進(jìn)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)以以保障施工安全全。施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試項(xiàng)項(xiàng)目主要有：孔孔隙水壓力觀測(cè)測(cè)、沉降觀測(cè)、、邊樁水平位移移觀測(cè)、地下水水位觀測(cè)和地基基土物理力學(xué)指指標(biāo)檢測(cè)等。觀察地基破壞前前的變形特征：：地基變形是判別別地基破壞的重重要指標(biāo)。對(duì)于于軟土地基，一一旦接近破壞，，其變形量就會(huì)會(huì)急劇增加，故故根據(jù)變形量的的大小可以大致致判別破壞預(yù)兆兆。判別地基破壞的的方法：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試或或經(jīng)驗(yàn)值判別地地基破壞。具體方法有：(1)根據(jù)沉沉降和側(cè)向位移移判別；(2)根據(jù)側(cè)向位位移速率判別；；(3)根據(jù)據(jù)側(cè)向位移系數(shù)數(shù)判別；(4)根據(jù)土中孔孔隙水壓力判別別。卸荷標(biāo)準(zhǔn)：預(yù)壓到某一程度度后可卸載，卸卸載標(biāo)準(zhǔn)為：1)地面總沉沉降量大于預(yù)壓壓荷載下最終計(jì)計(jì)算沉降量的80%；2)地基總固固結(jié)度大于80%；3)地面沉降降速率小于0.5~1.0mm/d，沉降降變化曲線趨于于平緩。返回5.4其他方方法其他方法主要有有：真空預(yù)壓法；真空—堆載聯(lián)合預(yù)壓法法；降低地下水位法法；電滲排水法。1.真空預(yù)壓壓法是在需要加固的的軟黏土地基內(nèi)內(nèi)設(shè)置豎向排水水體（如砂井或或塑料排水板等等），然后在地地面鋪設(shè)砂墊層層，并將不透氣氣的密封膜覆蓋蓋于砂墊層上，，使膜下土體抽抽成真空，產(chǎn)生生負(fù)壓荷載作用用于地基土，由由此達(dá)到排水固固結(jié)的目的。真空預(yù)壓法適用用于一般軟黏土土地基。由于真真空預(yù)壓法是在在地基中產(chǎn)生等等向負(fù)壓力（-u）而使土層層固結(jié)，地基剪剪應(yīng)力不增加。。因此，地基不不會(huì)產(chǎn)生剪切破破壞，對(duì)軟弱黏黏土層是很有利利的。真空―堆載聯(lián)合預(yù)壓法法施工時(shí)，先進(jìn)行行抽真空，當(dāng)真真空壓力達(dá)到設(shè)設(shè)計(jì)要求并穩(wěn)定定后，再進(jìn)行堆堆載，并繼續(xù)抽抽氣。該工藝既既能加固超軟土土地基，又能較較高地提高地基基承載力，其工工藝流程為：鋪砂墊層→打設(shè)設(shè)豎向排水通道道→鋪膜→抽氣氣→堆載→結(jié)束束。降低地下水位法法指借助井底抽水水，降低地下水水位，增大土體體有效應(yīng)力而使使土體得到加固固的一種地基處處理方法。與堆載預(yù)壓法相相比，降低地下下水位法使土中中孔隙水壓力降降低，所以不會(huì)會(huì)使土體發(fā)生破破壞，不需要控控制加荷速率，，可一次降水至至預(yù)定深度。該方法的優(yōu)點(diǎn)是是：施工簡(jiǎn)單、、方法經(jīng)濟(jì)。缺缺點(diǎn)是：降低地地下水位可能會(huì)會(huì)引起臨近建筑筑物的附加差異異沉降，并且施施工時(shí)還需要一一套專(zhuān)門(mén)的設(shè)備備和專(zhuān)人管理與與維修。降低地下水位法法最適用于砂或或砂質(zhì)土，或在在軟黏土層上存存在砂或砂質(zhì)土土的情況。電滲排水法的基本原理是：：在土中插入金金屬電極并通以以直流電，由于于直流電場(chǎng)的作作用，土中的水水分從陽(yáng)極流向向陰極，如將水水在陰極排除而而在陽(yáng)極不予補(bǔ)補(bǔ)充的情況下，，土中水被排出出，土層固結(jié)。。L.Casagrande于1939年首先將電滲用用于排水和邊坡坡穩(wěn)定加固，此此后該法應(yīng)用于于不同類(lèi)型的軟軟黏土加固工程程，我國(guó)于20世紀(jì)50年代末期開(kāi)始對(duì)對(duì)電滲降水和加加固進(jìn)行試驗(yàn)研研究，近年來(lái)在在軟黏土電滲加加固方面取得一一定工程經(jīng)驗(yàn)。。第6章化化學(xué)加固6.1概述6.2水泥土土攪拌法6.3高壓噴噴射注漿法6.4灌漿法法6.1概述化學(xué)加固法指利用水泥漿液液、黏土漿液或或其他化學(xué)漿液液，通過(guò)機(jī)械攪攪拌、高壓噴射射或灌注壓入，，使?jié){液與土顆顆粒膠結(jié)起來(lái)，，以改善地基土土的物理和力學(xué)學(xué)性質(zhì)的地基處處理方法。該方法主要有以以下三類(lèi)：水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法法和灌漿法。水泥土攪拌法可分為噴水泥漿漿攪拌和粉體噴噴射攪拌兩種，，粉體噴射攪拌拌法又稱為粉噴噴法。在深層攪攪拌法中，通常常采用水泥為固固化物，也有采采用石灰為固化化物的。高壓噴射注漿法法：按施工工藝可分分為旋噴法、定定噴法和擺噴法法；按噴射形式又可可分為單管法、、雙管法、三重重管法和多重管管法；按高壓噴射注漿漿施工方向又可可分為垂直高壓壓噴射注漿和水水平高壓噴射注注漿。灌漿法按施工工藝可分分為滲透灌漿、、劈裂灌漿、擠擠密灌漿和電動(dòng)動(dòng)化學(xué)灌漿等。。采用不同的灌灌漿工藝進(jìn)行施施工，加固地基基的原理不同，，適用范圍也不不同。返回6.2水泥土土攪拌法水泥土攪拌法適適用于處理正常常固結(jié)的淤泥與與淤泥質(zhì)土、粉粉土、飽和黃土土、素填土、黏黏性土以及無(wú)流流動(dòng)地下水的飽飽和松散砂土等等地基。例如：(1)處理建筑物(構(gòu)筑物)地基、廠房?jī)?nèi)具具有地面荷載的的地坪、高填方方路堤下基層等等；(2)進(jìn)行大面積地基基加固；(3)防止碼頭岸壁的的滑動(dòng)、深基坑坑開(kāi)挖時(shí)坍塌、、坑底隆起，減減少軟土中地下下構(gòu)筑物的沉降降，對(duì)樁側(cè)或板板樁背后的軟土土進(jìn)行加固以增增加側(cè)向承載能能力；(4)作為地下防滲墻墻以阻止地下滲滲透水流。6.2.1水水泥土攪拌法的的作用機(jī)理1、加固機(jī)理基于水泥加固土土(以下簡(jiǎn)稱水泥土土)的物理化學(xué)反應(yīng)應(yīng)過(guò)程。與混凝土的硬化化機(jī)理有所不同同，混凝土的硬硬化主要是水泥泥在粗填充料(即比表面不大、、活性很弱的介介質(zhì))中進(jìn)行水解和水水化作用，所以以凝結(jié)速度較快快。在水泥土中，水水泥的摻量小(7%~15%)，水泥的水解和水水化反應(yīng)是在具具有一定活性的的介質(zhì)土的圍繞繞下進(jìn)行，所以以硬化速度緩慢慢且作用復(fù)雜，，因此水泥加固固土強(qiáng)度增長(zhǎng)的的過(guò)程也比混凝凝土緩慢。水泥土中的主要要反應(yīng)過(guò)程：水泥的水解和水水化反應(yīng);黏土顆粒與水泥水水化物的作用;(1)離子交換和團(tuán)粒粒化作用(2)硬凝反應(yīng)碳酸化作用.從水泥土的加固機(jī)理分析，由于攪拌機(jī)械的的切削攪拌作用用，實(shí)際上不可可避免地會(huì)留下下一些未被粉碎碎的大小土團(tuán)。。在拌入水泥后后將出現(xiàn)水泥漿漿包裹土團(tuán)的現(xiàn)現(xiàn)象，而土團(tuán)間間的大孔隙基本本上已被水泥顆顆粒填滿。所以以，加固后的水水泥土中形成一一些水泥較多的的微區(qū)，而在大大小土團(tuán)內(nèi)部則則沒(méi)有水泥。只只有經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的的時(shí)間，土團(tuán)內(nèi)內(nèi)的土顆粒在水水泥水解產(chǎn)物滲滲透作用下，才才逐漸改變其性性質(zhì)。因此，在在水泥土中不可可避免地會(huì)產(chǎn)生生強(qiáng)度較大和水水穩(wěn)性較好的水水泥石區(qū)和強(qiáng)度度較低的土塊區(qū)區(qū)。兩者在空間間相互交替，從從而形成一種獨(dú)獨(dú)特的水泥土結(jié)結(jié)構(gòu)?？梢?jiàn)，攪攪拌越充分，土土塊被粉碎得越越小，水泥分布布到土中越均勻勻，則水泥土結(jié)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的離散散性越小，其宏宏觀的總體強(qiáng)度度也越高。2、水泥土的工工程特性物理性質(zhì)(1)含水量：由于水水泥水化等反應(yīng)應(yīng)，部分自由水水成為結(jié)晶水。。故水泥土的含含水量略低于原原土樣的含水量量(2)重度：與天然軟軟土重度相差不不大。故采用水水泥土攪拌法加加固厚層軟土地地基時(shí)，其加固固部分對(duì)于下部部未加固部分不不致產(chǎn)生過(guò)大的的附加荷重。(3)滲透系數(shù)：水泥泥土的滲透系數(shù)數(shù)隨水泥摻入比比的增大和養(yǎng)護(hù)護(hù)齡期的增長(zhǎng)而而減小，一般可可達(dá)10-8～10-5cm/s數(shù)量級(jí)級(jí)。力學(xué)性質(zhì)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度度：水泥土的無(wú)側(cè)限限抗壓強(qiáng)度一般般為300~4000kPa，比天然軟土大幾幾十倍至數(shù)百倍倍?？估瓘?qiáng)度：100~700kPa。為抗壓強(qiáng)度的的(0.15~0.25)倍。壓縮系數(shù)和壓縮縮模量：試件的壓縮系數(shù)數(shù)為a1~2=(2.0-3.5)×10-5(kPa)-1，其相應(yīng)的壓縮模模量為60~100MPa。6.2.2水水泥土攪拌法的的設(shè)計(jì)計(jì)算1、設(shè)計(jì)：步驟：(1)根據(jù)地層結(jié)構(gòu)采采用適當(dāng)?shù)姆椒ǚㄟM(jìn)行沉降計(jì)算算，由建筑物對(duì)對(duì)變形的要求確確定加固深度，，即選擇施工樁樁長(zhǎng)；(2)根據(jù)土質(zhì)條件、、固化劑摻量、、室內(nèi)配比試驗(yàn)驗(yàn)資料和現(xiàn)場(chǎng)工工程經(jīng)驗(yàn)選擇樁樁身強(qiáng)度和水泥泥摻入量及有關(guān)關(guān)施工參數(shù)；(3)根據(jù)樁身強(qiáng)度的的大小及樁的斷斷面尺寸，計(jì)算算單樁承載力；；(4)根據(jù)單樁承載力力、有效樁長(zhǎng)和和上部結(jié)構(gòu)要求求達(dá)到的復(fù)合地地基承載力，計(jì)計(jì)算樁土面積置置換率；(5)根據(jù)樁土面積置置換率和基礎(chǔ)形形式進(jìn)行布樁，，樁可在基礎(chǔ)平平面范圍內(nèi)布置置；(6)根據(jù)樁在基礎(chǔ)平平面范圍內(nèi)的布布置，進(jìn)行承載載力和沉降驗(yàn)算算。布樁：主要有柱狀、壁狀和塊塊狀三種形式。。塊狀布樁壁狀布樁柱狀布樁2、計(jì)算：?jiǎn)螛敦Q向承載力力：初步設(shè)計(jì)時(shí)可按按式（1）估算算，并應(yīng)同時(shí)滿滿足式（2）的的要求，即應(yīng)使使由樁身材料強(qiáng)強(qiáng)度確定的單樁樁承載力不小于于由樁周土和樁樁端土的抵抗力力所提供的單樁樁承載力：（1）（2）式(1)中：up為樁周長(zhǎng)；qsi為樁周第i層土土的側(cè)阻力特征征值；li為第i層土厚度；qp樁端土未經(jīng)修正正的承載力特征征值；Ap為樁截面積；為為樁端天然地地基土的承載力力折減系數(shù)，可可取0.4～0.6；(2)式為樁身身強(qiáng)度確定的單單樁承載力。水泥土攪拌樁復(fù)復(fù)合地基的設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算參見(jiàn)第二二章復(fù)合地基相相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算。。沉降驗(yàn)算：水泥土攪拌樁復(fù)復(fù)合地基變形s的計(jì)算，包括括攪拌樁復(fù)合土土層的平均壓縮縮變形s1和樁端下未加固固土層的壓縮變變形s2之和。6.2.3施施工及質(zhì)量檢驗(yàn)驗(yàn)1、施工工藝重復(fù)如圖步驟(1)~(6)，進(jìn)行下一根樁的的施工?？紤]到攪拌樁頂頂部與上部結(jié)構(gòu)構(gòu)的基礎(chǔ)或承臺(tái)臺(tái)接觸部分受力力較大，因此通通常還可對(duì)樁頂頂1.0~1.5m范圍內(nèi)再增加一一次輸漿，以提提高其強(qiáng)度。2、質(zhì)量檢驗(yàn)主要有下述方法施工原始記錄。。應(yīng)詳盡、完善善、如實(shí)記錄并并及時(shí)匯總分析析，發(fā)現(xiàn)不符要要求的立即糾正正。開(kāi)挖檢驗(yàn)?？筛鶕?jù)工程設(shè)計(jì)要要求，選取一定定數(shù)量的樁體進(jìn)進(jìn)行開(kāi)挖、檢查查加固柱體的外外觀質(zhì)量、搭接接質(zhì)量、整體性性等。取樣檢驗(yàn)。應(yīng)從從開(kāi)挖外露樁柱柱體中鑿取試塊塊或采用巖芯鉆鉆孔取祥制成試試件。與室內(nèi)制制作的試塊進(jìn)行行強(qiáng)度比較。采用標(biāo)準(zhǔn)貫入或或輕便觸探等動(dòng)動(dòng)力觸探方法檢檢查樁體的均勻勻性和現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)度度。用現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)驗(yàn)方法進(jìn)行工程程加固效果檢驗(yàn)驗(yàn)。對(duì)采用攪拌加固固地基的工程投投入使用后，定定期進(jìn)行沉降、、側(cè)向位移等觀觀測(cè)，這是檢驗(yàn)驗(yàn)加固效果的最最直觀方法。返回6.3高壓噴噴射注漿法6.3.1概述述高壓噴射注漿法法是利用鉆機(jī)把帶帶有噴嘴的注漿漿管鉆進(jìn)至土層層的預(yù)定位置后后，以高壓設(shè)備備使?jié){液或水成成為20~40MPa的高壓射流從噴噴嘴中噴射出來(lái)來(lái)，沖擊破壞土土體，同時(shí)鉆桿桿以一定速度漸漸漸向上提升，，將漿液與土粒粒強(qiáng)制攪拌混合合，漿液凝固后后，在土中形成成一個(gè)固結(jié)體。。高壓噴射注漿法法一般分為旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)噴射(簡(jiǎn)稱旋噴)、定向噴射(簡(jiǎn)稱定噴)和擺動(dòng)噴射(簡(jiǎn)稱擺噴)三種形式。定噴及擺噴兩種種方法通常用于于基坑防滲、改改善地基土的水水流性質(zhì)和穩(wěn)定定邊坡等工程。。高壓噴射注漿法法的主要特征如下：1.適用的范圍較廣廣。2.施工簡(jiǎn)便。3.固結(jié)體形狀可以以控制。4.既可垂直噴射也也可傾斜和水平平噴射。5.有較好的耐久性性。6.料源廣闊價(jià)格低低廉。7.漿液集中中，流失較少。。8.設(shè)備簡(jiǎn)單單，管理方便。。高壓旋噴注漿法法主要適用于軟弱土層，如第第四紀(jì)的沖(洪)積層、殘積層及及人工填土等。。對(duì)于地下水流流速過(guò)大噴射漿漿液無(wú)法在注漿漿管周?chē)?、、無(wú)填充物的巖巖溶地段、永凍凍土和對(duì)水泥有有嚴(yán)重腐蝕的地地基，均不宜采采用高壓噴射注注漿法。加固土的基本形形狀粉質(zhì)黏土、砂土土、黃土、淤泥泥及雜填土經(jīng)過(guò)過(guò)噴射注漿后，，由松散的土固固化為體積大、質(zhì)量較輕、滲透系數(shù)小和堅(jiān)硬耐久久固結(jié)體體。6.3.2設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算算1、設(shè)計(jì)計(jì)前的調(diào)調(diào)查準(zhǔn)備備，如：：a工工程地質(zhì)質(zhì)勘測(cè)和和土質(zhì)調(diào)調(diào)查。b水文地質(zhì)質(zhì)情況。。c環(huán)境調(diào)查查。d室內(nèi)配方方與現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)噴射試試驗(yàn)。2、噴射射參數(shù)的的選擇，，包括：：a根據(jù)估計(jì)計(jì)直徑來(lái)來(lái)選用噴噴射注漿漿的種類(lèi)類(lèi)和噴射射方式。。b經(jīng)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)確定單單樁承載載力。c根據(jù)據(jù)設(shè)計(jì)直直徑和總總樁數(shù)來(lái)來(lái)確定固固結(jié)土的的強(qiáng)度。。一般情情況下，，黏性土土固結(jié)強(qiáng)強(qiáng)度為5MPa，砂性土固固結(jié)強(qiáng)度度為10MPa。3、布樁形形式用作堵水水防滲時(shí)時(shí)，最好好按雙排排或三排排布孔，，旋噴樁樁形成帷帷幕。定噴也是是一種常常用的堵堵水防滲滲方法，由于噴射射出的板板墻薄而而長(zhǎng)，不不但成本本較旋噴噴低，而而且整體體連續(xù)性性也高。。定噴帷幕幕形式示示意圖(a)為單噴嘴嘴單墻首首尾連接接；(b)為雙噴嘴嘴單墻前前后對(duì)接接；(c)為雙噴嘴嘴單墻折折線連接接；(d)為雙噴嘴嘴雙墻折折線連接接；(e)為雙噴嘴嘴夾角單單墻連接接；(f)為單噴嘴嘴扇形單單墻首尾尾連接；；(g)為雙噴嘴嘴扇形單單墻前后后對(duì)接；；(h)為雙噴嘴嘴扇形單單墻折線線連接。。4、注漿材材料及漿漿量計(jì)算算水泥是最便宜宜的注漿漿材料，，種類(lèi)也也較多，，是旋噴噴注漿的的基本漿漿液。漿量計(jì)算算方法有有體積法法和噴量量法兩種種，取其其大者作作為噴射射漿量。。以下介紹紹體積法法：式中：Q—需要用的的漿量，，m3；De—旋噴體直直徑，m；Do—注漿管直直徑，m；K1—填充率，，0.75～0.9；；h1—旋噴長(zhǎng)度度，m；K2—未旋噴范范圍土的的填充率率，0.5～0.75；h2—未旋噴長(zhǎng)長(zhǎng)度，m；—損失系數(shù)數(shù)，0.1～0.2。5、承載載力及地地基變形形計(jì)算與與水泥土土攪拌樁樁相似。。6.3.3施施工及質(zhì)質(zhì)量檢驗(yàn)驗(yàn)高壓噴射射注漿施施工程序序如下：：打管旋噴漿開(kāi)開(kāi)始噴漿噴漿結(jié)束束移位重新新噴射質(zhì)量檢驗(yàn)驗(yàn)：常采用開(kāi)挖挖檢查、、取芯(常規(guī)取芯芯或軟取取芯)、標(biāo)準(zhǔn)貫入入試驗(yàn)、、載荷試試驗(yàn)或圍圍井注水水試驗(yàn)等等方法進(jìn)進(jìn)行檢驗(yàn)驗(yàn)。檢驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)應(yīng)布置在在下列部部位：(1)有代表性性的樁位位；(2)施工中出出現(xiàn)異常常情況的的部位；；(3)地基情況況復(fù)雜，，可能對(duì)對(duì)高壓噴噴射注漿漿質(zhì)量產(chǎn)產(chǎn)生影響響的部位位。返回6.4灌灌漿法法6.4.1概概述灌漿法(或稱注漿漿法)是指利用用液壓、、氣壓或或電化學(xué)學(xué)原理，，通過(guò)注注漿管把把漿液均均勻地注注入地層層中，漿漿液以填填充、滲滲透和擠擠密等方方式，趕趕走土顆顆粒間或或巖石裂裂隙中的的水分和和空氣后后占據(jù)其其位置，，經(jīng)人工工控制一一定時(shí)間間后，漿漿液將原原來(lái)松散散的土粒?；蛄严断赌z結(jié)成成一個(gè)整整體，形形成一個(gè)個(gè)結(jié)構(gòu)新新、強(qiáng)度度大、防防水性能能好和化化學(xué)穩(wěn)定定性良好好的“結(jié)結(jié)石體””。工程類(lèi)別應(yīng)用場(chǎng)所目的建筑工程

1.建筑物因地基土強(qiáng)度不足發(fā)生不均勻沉降；2.樁側(cè)或樁端注漿1.改善土的力學(xué)性質(zhì)，對(duì)地基進(jìn)行加固或糾偏處理；2.提高樁周摩阻力和樁端抗壓強(qiáng)度，或處理樁底殘?jiān)^(guò)厚引起的質(zhì)量問(wèn)題壩基工程1.基礎(chǔ)巖溶發(fā)育或受構(gòu)造斷裂切割破壞；2.帷幕灌漿；3.重力壩灌漿1.提高巖土密實(shí)度、均勻性、彈性模量和承載力；2.切斷滲流；3.提高壩體整體性、抗滑穩(wěn)定性地下工程1.在建筑物基礎(chǔ)下挖地下隧道、涵洞、管線路等;2.洞室圍巖1.防止地面沉降過(guò)大,限制地下水活動(dòng)及制止土體位移；2.提高洞室穩(wěn)定性,防滲其他1.邊坡；2.橋基；3.路基等

維護(hù)邊坡穩(wěn)定，防止支擋建筑的涌

水和鄰近建筑物沉降、橋墩防護(hù)、橋索支座加固、處理路基病害等灌漿法在工程程中的應(yīng)用6.4.2作作用機(jī)理1、漿液材料料灌漿工程中所所用的漿液成成份：主劑(原材料)、溶劑(水或其他溶劑劑)及各種外加劑劑混合而成。。通常所提的的灌漿材料是是指漿液中所所用的主劑。。外加劑可根根據(jù)在漿液中中所起的作用用，分為固化化劑、催化劑劑、速凝劑、、緩凝劑和懸懸浮劑等。灌漿材料的主主要性質(zhì)包括括：分散度、沉淀淀析水性、凝凝結(jié)性、熱學(xué)學(xué)性、收縮性性、結(jié)石強(qiáng)度度、滲透性和和耐久性。2、灌漿理論論：在地基處理中中，灌漿工藝藝所依據(jù)的理理