軟土地基處理施工技術(shù)振沖法 旋噴樁 換填墊層

軟弱土地基處理§9.1概述軟弱土是指淤泥、淤泥質(zhì)土和部分沖填土、雜填土及其他高壓縮性土。由軟弱土組成的地基稱(chēng)為軟弱土地基。淤泥和淤泥質(zhì)土一般是第四紀(jì)后期在濱海、湖泊、河灘、三角洲、冰磧等地質(zhì)沉積環(huán)境下沉積形成的，還有部分沖填土和雜填土。這類(lèi)土的物理特性大部分是飽和的，含有機(jī)質(zhì)，天然含水量大于液限，孔隙比大于1。當(dāng)天然孔隙比大于1.5時(shí)，稱(chēng)為淤泥，天然孔隙比大于1而小于1.5時(shí)，則稱(chēng)為淤泥質(zhì)土。這類(lèi)土工程特性甚為軟弱，抗剪強(qiáng)度很低，壓縮性較高，滲透性很小，并具有結(jié)構(gòu)性，廣泛分布于我國(guó)東南沿海地區(qū)和內(nèi)陸江河湖泊的周?chē)?，是軟弱土的主要土?lèi)，通稱(chēng)軟土，一般具有下列工程特性：(1)含水量較高，孔隙比較大。因?yàn)檐浲恋某煞葜饕怯烧惩亮＝M和粉土粒組組成，并含少量的有機(jī)質(zhì)。粘粒的礦物成份為蒙脫石、高嶺石和伊利石。這些礦物晶粒很細(xì)，呈薄片狀，表面帶負(fù)電荷，它與周?chē)橘|(zhì)的水和陽(yáng)離子相互作用，形成偶極水分子，并吸附于表面形成水膜。在不同的地質(zhì)環(huán)境下沉積形成各種絮狀結(jié)構(gòu)。因此，這類(lèi)土的含水量和孔隙比都比較高。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般含水量為35～80%，孔隙比為1～2。軟土的高含水量和大孔隙比不但反映土中的礦物成份與介質(zhì)相互作用的性質(zhì)，同時(shí)也反映軟土的抗剪強(qiáng)度和壓縮性的大小。含水量愈大，土的抗剪強(qiáng)度愈小，壓縮性愈大。反之，強(qiáng)度愈大，壓縮性愈小?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》利用這一特性按含水量確定軟土地基的承載力基本值。許多學(xué)者把軟土的天然含水量與土的壓縮指數(shù)建立相關(guān)關(guān)系，推算土的壓縮指數(shù)。由此可見(jiàn)：從軟土的天然含水量可以略知其強(qiáng)度和壓縮性的大小，欲要改善地基軟土的強(qiáng)度和變形特性，那么首先應(yīng)考慮采用何種地基處理的方法，降低軟土的含水量。(2)抗剪強(qiáng)度很低。根據(jù)土工試驗(yàn)的結(jié)果，我國(guó)軟土的天然不排水抗剪強(qiáng)度一般小于20kPa，其變化范圍約在5～25kPa。有效內(nèi)摩擦角約為=20°～35°。固結(jié)不排水剪內(nèi)摩擦角=12°～17°。正常固結(jié)的軟土層的不排水剪切強(qiáng)度往往是隨離地表深度的增加而增大，每米的增長(zhǎng)率約為1～2kPa。在荷載的作用下，如果地基能夠排水固結(jié)，軟土的強(qiáng)度將產(chǎn)生顯著的變化，土層的固結(jié)速率愈快，軟土的強(qiáng)度增加愈大。加速軟土層的固結(jié)速率是改善軟土強(qiáng)度特性的一項(xiàng)有效途徑。(3)壓縮性較高。一般正常固結(jié)的軟土層的壓縮系數(shù)約為：，最大可達(dá)到；壓縮指數(shù)約為=0.35～0.75，它與天然含水量的關(guān)系為=0.0147－0.213。天然狀態(tài)的軟土層大多數(shù)屬于正常固結(jié)狀態(tài)，但也有部分是屬于超固結(jié)狀態(tài)，近代海岸灘涂沉積為欠固結(jié)狀態(tài)。欠固結(jié)狀態(tài)土在荷重作用下產(chǎn)生較大沉降。超固結(jié)狀態(tài)土，當(dāng)應(yīng)力未超過(guò)先期固結(jié)壓力時(shí)，地基的沉降很小。因此研究軟土的變形特性時(shí)應(yīng)注意考慮軟土的天然固結(jié)狀態(tài)。先期固結(jié)壓力和超固結(jié)比OCR是表示土層固結(jié)狀態(tài)的一個(gè)重要參數(shù)。它不但影響土的變形特性，同時(shí)也影響土的強(qiáng)度變化。(4)滲透性很小。軟土的滲透系數(shù)一般約為。所以在荷載作用下固結(jié)速率很慢。若軟土層的厚度超過(guò)l0cm，要使土層達(dá)到較大的固結(jié)度(如=90%)往往需要5～10年之久。所以在軟土層上的建筑物基礎(chǔ)的沉降往往拖延很長(zhǎng)時(shí)間才能穩(wěn)定，同樣在荷載作用下地基土的強(qiáng)度增長(zhǎng)也是很緩慢的。這對(duì)于改善地基土的工程特性是十分不利的。軟土層的滲透性有明顯的各向異性，水平向的滲透系數(shù)往往要比垂直向的滲透系數(shù)大，特別含有水平夾砂層的軟土層更為顯著，這是改善軟土層工程特性的一個(gè)有利因素。(5)具有明顯的結(jié)構(gòu)性。軟土一般為絮狀結(jié)構(gòu)，尤以海相粘土更為明顯。這種土一旦受到擾動(dòng)(振動(dòng)、攪拌、擠壓等)，土的強(qiáng)度顯著降低，甚至呈流動(dòng)狀態(tài)。土的結(jié)構(gòu)性常用靈敏度St表示。我國(guó)沿海軟土的靈敏度一般為4～10，屬于高靈敏土。因此，在軟土層中進(jìn)行地基處理和基坑開(kāi)挖，若不注意避免擾動(dòng)土的結(jié)構(gòu)，就會(huì)加劇土體的變形，降低地基土的強(qiáng)度，影響地基處理的效果。(6)具有明顯的流變性。在荷載的作用下，軟土承受剪應(yīng)力的作用產(chǎn)生緩慢的剪切變形，并可能導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度的衰減，在主固結(jié)沉降完畢之后還可能繼續(xù)產(chǎn)生可觀的次固結(jié)沉降。根據(jù)上述軟土的特點(diǎn)，以軟土作為建筑物的地基是十分不利的。由于軟土的強(qiáng)度很低，天然地基上淺基礎(chǔ)的承載力基本值一般為50～80kPa，這就不能承受較大的建筑物荷載，否則就可能出現(xiàn)地基的局部破壞乃至整體滑動(dòng)，在開(kāi)挖較深的基坑時(shí)，就可能出現(xiàn)基坑的隆起和坑壁的失穩(wěn)現(xiàn)象。由于軟土的壓縮性較高，建筑物基礎(chǔ)的沉降和不均勻沉降是比較大的，對(duì)于一般四層至七層的砌體承重結(jié)構(gòu)房屋，最終沉降約為0.2～0.5m，對(duì)于荷載較大的構(gòu)筑物(貯罐、糧倉(cāng)、水池)基礎(chǔ)的沉降一般達(dá)0.5m以上，有些達(dá)到2m以上。如果建筑物各部位荷載差異較大，體形又比較復(fù)雜，那就要產(chǎn)生較大的不均勻沉降。沉降和不均勻沉降過(guò)大將引起建筑物基礎(chǔ)標(biāo)高的降低，影響建筑物的使用條件，或者造成傾斜、開(kāi)裂破壞。由于滲透性很小，固結(jié)速率很慢，沉降延續(xù)的時(shí)間很長(zhǎng)，使建筑物內(nèi)部設(shè)備的安裝和與外部的連接帶來(lái)許多困難，同時(shí)，軟土的強(qiáng)度增長(zhǎng)比較緩慢，長(zhǎng)期處于軟弱狀態(tài)，影響地基加固的效果。由于軟土具有比較高的靈敏度，若在地基施工中采取振動(dòng)、擠壓和攪拌等作用，就可能引起軟土結(jié)構(gòu)的破壞，降低軟土的強(qiáng)度。因此，在軟土地基上建造建筑物，則要求對(duì)軟土地基進(jìn)行處理。地基處理的目的主要是改善地基土的工程性質(zhì)，達(dá)到滿(mǎn)足建筑物對(duì)地基穩(wěn)定和變形的要求，包括改善地基土的變形特性和滲透性，提高其抗剪強(qiáng)度和抗液化能力，消除其他不利的影響。近年來(lái)許多重要的工程和復(fù)雜的工業(yè)廠房在軟弱土地基上興建，工程實(shí)踐的要求推動(dòng)了軟弱土地基處理技術(shù)的迅速發(fā)展，地基處理的途徑愈來(lái)愈多，考慮問(wèn)題的思路日益新穎，老的方法不斷改進(jìn)完善，新的方法不斷涌現(xiàn)。根據(jù)地基處理方法的原理，基本上分為如表9-1所示的幾類(lèi)。表中各種地基處理方法都有各自的特點(diǎn)和作用機(jī)理，在不同的土類(lèi)中產(chǎn)生不同的加固效果和局限性。沒(méi)有哪一種方法是萬(wàn)能的。具體的工程地質(zhì)條件是千變?nèi)f化的，工程對(duì)地基的要求也是不相同的，而且材料的來(lái)源、施工機(jī)具和施工條件也因工程地點(diǎn)的不同又有較大的差別。因此，對(duì)于每一工程必須進(jìn)行綜合考慮，通過(guò)幾種可能采用的地基處理方案的比較，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，也可以是多種地基處理方法的綜合處理。軟弱土地基處理方法分類(lèi)表達(dá)式表9-1表9-1雖已列出多種地基處理方法，但仍有些方法來(lái)納入表內(nèi)，而且目前又有新的發(fā)展，不能一一闡述。本章簡(jiǎn)要介紹幾種常用地基處理方法的作用原理、設(shè)計(jì)方法和施工質(zhì)量要求。§9.2碾壓法及夯實(shí)法建筑物地基表層的松散填土、雜填土或其他松軟土層，常常要求壓實(shí)后才能作為地基的持力層。夯硪或蛙夯的夯擊功能很小，影響深度很淺，只能應(yīng)用于整平基槽或局部壓實(shí)。一般建筑物地基要求增大壓實(shí)的影響深度，常用壓實(shí)功能較大的重錘夯實(shí)、機(jī)械碾壓和振動(dòng)壓實(shí)等方法處理。近年來(lái)夯實(shí)技術(shù)的發(fā)展突破了原來(lái)壓實(shí)的原理，出現(xiàn)了強(qiáng)夯法。這已不屬于一般的壓實(shí)范圍了，而是一種通過(guò)夯擊產(chǎn)生振動(dòng)波處理地基的方法。因?yàn)樗€是用錘夯擊，所以在這里一并介紹。9.2.1重錘夯實(shí)法圖9-1重錘重錘夯實(shí)法是利用起重機(jī)將重錘提到一定高度，然后使其自由落下，重復(fù)夯打，把地基表層夯實(shí)。這種方法可用于處理非飽和粘性土或雜填土，提高其強(qiáng)度，減少其壓縮性和不均勻性，也可用于處理濕陷性黃土，消除其濕陷性。重錘夯實(shí)法的主要機(jī)具是起重機(jī)和重錘。重錘為一截頭的圓錐體(見(jiàn)圖9-1)，錘重不小于15kN，錘底的直徑約為0.7～1.5m。重錘夯實(shí)的效果與錘重、錘底的直徑、落距、夯擊的遍數(shù)、夯實(shí)土的種類(lèi)和含水量有密切關(guān)系。合理選定上述參數(shù)和控制土的含水量，才能達(dá)到較好的夯實(shí)效果，因此在施工時(shí)，一方面控制含水量，使土在最優(yōu)含水量條件下夯實(shí)，另一方面，若夯實(shí)土的含水量發(fā)生變化，則可以調(diào)節(jié)夯實(shí)功的大小，使夯實(shí)功適應(yīng)土的實(shí)際含水量。一般情況，增大夯實(shí)功或增加夯擊的遍數(shù)可以提高夯實(shí)的效果。但是當(dāng)土夯實(shí)到達(dá)某一密實(shí)度時(shí)，再增大夯實(shí)功和夯擊遍數(shù)，土的密度卻不再增大了，甚至有時(shí)會(huì)使土的密實(shí)度降低。夯實(shí)功和夯擊的遍數(shù)一般通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，夯實(shí)的影響深度約為重錘底直徑的一倍左右；夯實(shí)后雜填土地基的承載力基本值一般可以達(dá)到100～150kPa。對(duì)于地下水位離地表很近或軟弱土層埋置很淺的情況，重錘夯實(shí)可能產(chǎn)生橡皮土的不良的效果，所以要求重錘夯實(shí)的影響深度高出地下水位0.8m以上，且不宜存在飽和軟土層。9.2.2機(jī)械碾壓法機(jī)械碾壓法是一種采用平碾、羊足碾、壓路機(jī)、推土機(jī)或其他壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)松軟土的方法。這種方法常用于大面積填土的壓實(shí)和雜填土地基的處理，碾壓的效果主要決定于被壓實(shí)土的含水量和壓實(shí)機(jī)械的壓實(shí)能量。在實(shí)際工程中若要求獲得較好的壓實(shí)效果，應(yīng)根據(jù)碾壓機(jī)械的壓實(shí)能量，控制碾壓土的含水量，選擇適合的分層碾壓厚度和遍數(shù)，一般可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)確定。關(guān)于粘性土的碾壓，通常用80～100kN的平碾或120kN的羊足碾，每層鋪土厚度約為200～300mm，碾壓8～12遍，碾壓后填土地基的質(zhì)量常以壓實(shí)系數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)含水量控制，壓實(shí)系數(shù)為控制的干密度與最大干密度的比值，在主要受力層范圍內(nèi)一般要求>0.96。9.2.3振動(dòng)壓實(shí)法振動(dòng)壓實(shí)法是一種在地基表面施加振動(dòng)把淺層松散土振實(shí)的方法。振動(dòng)壓實(shí)機(jī)是這種方法的主要機(jī)具，自重為20kN，振動(dòng)力為50～100kN，頻率為1160～1180轉(zhuǎn)／分，振幅為3.5mm。這種方法主要應(yīng)用于處理砂土、爐碴、碎石等無(wú)粘性土為主的填土，振動(dòng)壓實(shí)的效果主要決定于被壓實(shí)土的成分和振動(dòng)的時(shí)間，振動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)，效果越好。但超過(guò)一定時(shí)間后，振動(dòng)的效果就趨于穩(wěn)定。所以在施工之前先進(jìn)行試振，確定振動(dòng)所需的時(shí)間和產(chǎn)生的下沉量，例如爐灰和細(xì)粒填土，振實(shí)的時(shí)間約為3～5分鐘，有效的振實(shí)深度約為1.2～1.5m。一般雜填土經(jīng)過(guò)振實(shí)后，地基承載力基本值可以達(dá)到100～120kPa。如地下水位太高，則將影響振實(shí)的效果。另外應(yīng)注意振動(dòng)對(duì)周?chē)ㄖ锏挠绊?，振源與建筑物的距離應(yīng)大于3m。9.2.4強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法是法國(guó)L．梅納(Menard，1969)首創(chuàng)的一種地基加固的方法，即用幾十噸重錘從高處落下，反復(fù)多次夯擊地面，對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)。這種強(qiáng)大的夯擊力在地基中產(chǎn)生應(yīng)力和振動(dòng)，從地面夯擊點(diǎn)發(fā)出的縱波和橫波可以傳至土層深處，從而使淺層和深層得到不同程度的加固作用。實(shí)踐證明,效果顯著。如圖9-2所示，經(jīng)強(qiáng)夯后的地基承載力可提高2～5倍，壓縮性可降低200～500%，影響深度在10m以上。而且這種方法具有施工簡(jiǎn)單、速度快、節(jié)省材料等特點(diǎn)，因而受到工程界的廣泛重視。9.2.4.1強(qiáng)夯法的作用機(jī)理關(guān)于強(qiáng)夯法加固地基的作用機(jī)理，目前尚未完全了解。然而通過(guò)大量工程實(shí)踐和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料分析，對(duì)強(qiáng)夯作用機(jī)理的認(rèn)識(shí)逐步明朗。強(qiáng)夯加固地基主要是由于強(qiáng)大的夯擊能在地基中產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波和動(dòng)應(yīng)力對(duì)土體作用的結(jié)果。由強(qiáng)夯產(chǎn)生的沖擊波，按其在土中的傳播和對(duì)土作用的特性可分為體波和面波兩類(lèi)(詳見(jiàn)第十一章)。體波包括縱波和橫波(或分別稱(chēng)為壓縮波和剪切波)，從夯擊點(diǎn)向地基深處傳播，對(duì)地基土起壓縮和剪切作用，可能引起地基土的壓密固結(jié)。面波從夯擊點(diǎn)沿地表面?zhèn)鞑?，?duì)地基不起加固作用，而使地基表面松動(dòng)。因此，強(qiáng)夯的結(jié)果，在地基中沿深度常形成性質(zhì)不同的三個(gè)作用區(qū)。在地基表層受到面波和剪切波的干擾形成松動(dòng)區(qū)；在松動(dòng)區(qū)下面某一深度，受到壓縮波的作用，使土層產(chǎn)生沉降和土體的壓密，形成加固區(qū)；在加固區(qū)下面，沖擊波逐漸衰減，不足以使土產(chǎn)生塑性變形，對(duì)地基不起加固作用，稱(chēng)為彈性區(qū)。圖9-2夯實(shí)前后的旁壓儀試驗(yàn)結(jié)果在強(qiáng)夯的過(guò)程中，根據(jù)土體中的孔隙水壓力、動(dòng)應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系，加固區(qū)內(nèi)波對(duì)土體的作用可分為三個(gè)階段，如圖9-3所示：(1)加載階段(或段)，即夯擊的一瞬間，夯錘的沖擊使地基土體產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和動(dòng)應(yīng)力，在波動(dòng)的影響帶內(nèi)，動(dòng)應(yīng)力和孔隙水壓力急劇上升(和)，而動(dòng)應(yīng)力往往大于孔隙水壓力()，動(dòng)的有效應(yīng)力使土體產(chǎn)生塑性變形，破壞土的結(jié)構(gòu)。對(duì)于砂土，迫使土的顆粒重新排列而密實(shí)。對(duì)于粘性土，土骨架被迫壓縮，同時(shí)由于土體中的水和土顆粒兩種介質(zhì)引起不同的振動(dòng)效應(yīng)，兩者的動(dòng)應(yīng)力差大于土顆粒的吸附能時(shí)，土中部分結(jié)合水和毛細(xì)水從顆粒間析出，產(chǎn)生動(dòng)力水聚結(jié)，形成排水通道，制造動(dòng)力排水條件。(2)卸載階段(或段)，即夯擊動(dòng)能卸去的一瞬間，動(dòng)的總應(yīng)力瞬息即逝，然而土中孔隙水壓力仍然保持較高的水平，此時(shí)孔隙水壓力大于有效應(yīng)力，因此土體中存在較大的負(fù)有效應(yīng)力，引起砂土的液化。在粘性土地基中，當(dāng)最大孔隙水壓力大于小主應(yīng)力、靜止側(cè)壓力及土的抗拉強(qiáng)度之和時(shí)，土體開(kāi)裂，滲透性迅速增大，孔隙水壓力迅速下降。(3)動(dòng)力固結(jié)階段(或段)，在卸載之后，土體中仍然保持一定的孔隙水壓力，土體就在此壓力作用下排水固結(jié)。在砂土中，孔隙水壓力消散甚快，約3～5分鐘，使砂土進(jìn)一步密實(shí)：在粘性土中，孔隙水壓力消散較慢，可能要延續(xù)2～4周。如果有條件排水固結(jié)，土顆粒進(jìn)一步靠近，重新形成新的水膜和結(jié)構(gòu)連接，土的強(qiáng)度逐漸恢復(fù)和提高，達(dá)到加固地基的目的。上述三個(gè)過(guò)程稱(chēng)為動(dòng)力固結(jié)。如果在加載和卸載階段所形成的最大孔隙水壓力不能使土體開(kāi)裂，也不能使土顆粒的水膜和毛細(xì)水析出，動(dòng)荷載卸去后，孔隙中水未能迅速排走，則孔隙水壓力很大，土的結(jié)構(gòu)已被擾動(dòng)破壞，又沒(méi)有條件排水固結(jié)；土顆粒間的觸變恢復(fù)條件又較慢，在這種情況下，不但不能使粘性土加固，反而使土擾動(dòng)，降低了地基土的抗剪強(qiáng)度，增大土的壓縮性。因此對(duì)飽和粘性土進(jìn)行強(qiáng)夯，應(yīng)根據(jù)波在土中傳播的特性，按照地基土的性質(zhì)選擇適合的強(qiáng)夯能量，同時(shí)又要注意設(shè)置排水條件和觸變恢復(fù)條件，才能使強(qiáng)夯獲得良好的加固效果。在施工前，事先必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力固結(jié)試驗(yàn)，探討強(qiáng)夯加固土體的規(guī)律，選擇強(qiáng)夯能量和方法，檢驗(yàn)是否能產(chǎn)生動(dòng)力排水固結(jié)和觸變恢復(fù)。否則就不易在飽和粘性土地基中獲得良好的效果，有些工程在飽和軟土中進(jìn)行強(qiáng)夯未能獲得預(yù)期的效果，甚至破壞了土的結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)樵陲柡驼承酝林袕?qiáng)夯不易控制達(dá)到動(dòng)力固結(jié)的緣故。所以應(yīng)持慎重態(tài)度。圖9-3強(qiáng)夯沖擊波對(duì)土體的作用過(guò)程關(guān)于非飽和土的強(qiáng)夯機(jī)理，可以認(rèn)為：夯擊能量產(chǎn)生的波和動(dòng)應(yīng)力的反復(fù)作用，迫使土骨架產(chǎn)生塑性變形，由夯擊能轉(zhuǎn)化為土骨架的變形能，使土密實(shí)，提高土的抗剪強(qiáng)度,改善土的變形特性。9.2.4.2強(qiáng)夯實(shí)施要點(diǎn)為了使強(qiáng)夯加固達(dá)到預(yù)期的效果，首先根據(jù)建筑物對(duì)地基加固深度的要求，確定所需的夯擊能量，然后根據(jù)被加固地基的土類(lèi)，按其強(qiáng)夯的機(jī)理選擇錘重、落高、夯擊點(diǎn)間距、排列、夯擊遍數(shù)、每遍夯擊點(diǎn)的擊數(shù)和每遍間歇的時(shí)間等。夯擊的能量與加固深度的關(guān)系，可用經(jīng)驗(yàn)公式估算：（9-1）式中—錘重，—落高，—經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，它與波在土中傳播的速度及土吸收能量的能力有關(guān)。根據(jù)我國(guó)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，值約為0.4～0.8之間，碎石土、砂土等為0.45～0.5，粉土、粘性土、濕陷性黃土等為0.4～0.45。錘重和落高決定于加固深度所需的能量，錘重有100kN、150kN、200kN、300kN等，落高則由起重設(shè)備來(lái)決定。當(dāng)夯擊的能量確定后，便可根據(jù)施工設(shè)備的條件選擇錘重和落高，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試夯確定。強(qiáng)夯時(shí)，一般按一定的間距和排列布置夯點(diǎn)，然后在每一夯擊點(diǎn)連續(xù)夯擊，開(kāi)始夯擊時(shí)形成一個(gè)夯坑，第一擊下沉較大，連續(xù)多次夯擊后，下沉逐漸減少，待最后二擊平均下沉量不大于50mm時(shí)，停止夯擊，完成全部夯擊點(diǎn)稱(chēng)為第一遍。間歇一段時(shí)間后，待夯擊引起的孔隙水壓力消散后，繼續(xù)夯擊第二、第三遍。夯擊點(diǎn)的布置一般按方格布置，間距約5～9m。第一遍夯點(diǎn)距離不宜太小，約為夯錘直徑的3～4倍，第二、三遍的距離逐漸減小，完成全部夯擊遍數(shù)，最后用低能量滿(mǎn)夯，每遍夯擊數(shù)一般約5～10擊，夯擊遍數(shù)和要求與土的種類(lèi)有關(guān)，一般約為2～4遍，每遍間歇時(shí)間決定孔隙水壓力消散的速率，對(duì)于砂土地基間歇時(shí)間很短，甚至可以連續(xù)夯擊，對(duì)于粘性土一般為15～30天。強(qiáng)夯法適用于處理砂土，碎石土，低飽和度的粘性土，粉土，濕陷性黃土等。在飽和軟弱土地基采用強(qiáng)夯法時(shí)，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲得效果后才宜采用。這種方法不足之處是施工振動(dòng)大，噪音大，影響附近建筑物，所以在城市中不宜采用。§9.3換土墊層法9.3.1換土墊層及其作用當(dāng)建筑物基礎(chǔ)下的持力層比較軟弱，不能滿(mǎn)足上部荷載對(duì)地基的要求時(shí)，常采用換土墊層來(lái)處理軟弱土地基，即將基礎(chǔ)下一定范圍內(nèi)的土層挖去，然后回填以強(qiáng)度較大的砂、碎石或灰土等，并夯至密實(shí)。實(shí)踐證明：換土墊層可以有效地處理某些荷載不大的建筑物地基問(wèn)題，例如：一般的三、四層房屋、路堤、油罐和水閘等的地基。換土墊層按其回填的材料可分為砂墊層、碎石墊層、素土墊層、灰土墊層等。下面僅以砂墊層為例討論換土墊層的作用和原理。砂墊層的主要作用是：（1）提高淺基礎(chǔ)下地基的承載力。一般來(lái)說(shuō)，地基中的剪切破壞是從基礎(chǔ)底面開(kāi)始的，并隨著應(yīng)力的增大逐漸向縱深發(fā)展。因此，若以強(qiáng)度較大的砂代替可能產(chǎn)生剪切破壞的軟弱土，就可以避免地基的破壞。（2）減少沉降量。一般情況下，基礎(chǔ)下淺層地基的沉降量在總沉降量中所占的比例是比較大的。以條形基礎(chǔ)為例，在相當(dāng)于基礎(chǔ)寬度的深度范圍內(nèi)沉降量約占總沉降量的50%左右，同時(shí)由側(cè)向變形而引起的沉降，理論上也是淺層部分占的比例較大，若以密實(shí)的砂代替了淺層軟弱土，那么就可以減少大部分的沉降量。由于砂墊層對(duì)應(yīng)力的擴(kuò)散作用，作用在下臥土層上的壓力較小，這樣也會(huì)相應(yīng)減少下臥土層的沉降量。（3）加速軟弱土層的排水固結(jié)。建筑物的不透水基礎(chǔ)直接與軟弱土層接觸時(shí)，在荷載的作用下，軟弱土地基中的水被迫繞基礎(chǔ)兩側(cè)排出，因而使基底下的軟弱土不易固結(jié)，形成較大的孔隙水壓力，還可能導(dǎo)致由于地基土強(qiáng)度降低而產(chǎn)生塑性破壞的危險(xiǎn)。砂墊層提供了基底下的排水面，不但可以使基礎(chǔ)下面的孔隙水壓力迅速消散，避免地基土的塑性破壞，還可以加速砂墊層下軟弱土層的固結(jié)及其強(qiáng)度的提高，但是固結(jié)的效果只限于表層，深部的影響就不顯著了。在各類(lèi)工程中，砂墊層的作用是不同的，房屋建筑物基礎(chǔ)下的砂墊層主要起置換的作用，對(duì)路堤和土壩等，則主要是利用其排水固結(jié)作用。9.3.2砂墊層(或碎石墊層)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)砂墊層設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是確定斷面的合理寬度。根據(jù)建筑物對(duì)地基變形及穩(wěn)定的要求，對(duì)于換土墊層，既要求有足夠的厚度置換可能被剪切破壞的軟弱土層，又要有足夠的寬度以防止砂墊層向兩側(cè)擠動(dòng)。對(duì)于排水墊層，一方面要求有一定的厚度和寬度防止加荷過(guò)程中產(chǎn)生局部剪切破壞，另一方面要求形成一個(gè)排水層，促進(jìn)軟弱土層的固結(jié)。砂墊層設(shè)計(jì)的方法有多種，本節(jié)只介紹一種常用的方法。1．砂墊層厚度的確定：根據(jù)墊層作用的原理，砂墊層厚度必須滿(mǎn)足在建筑物荷載作用下墊層地基不應(yīng)產(chǎn)生剪切破壞，同時(shí)通過(guò)墊層傳遞至下臥軟弱土層的應(yīng)力也不產(chǎn)生局部剪切破壞，即應(yīng)滿(mǎn)足節(jié)6-6式(6-24)對(duì)軟弱下臥層驗(yàn)算的要求(但其中地基壓力擴(kuò)散角的取值方法不同)：≤（9-2）式中—砂墊層底面處軟弱土層的承載力設(shè)計(jì)值，kPa(應(yīng)按墊層底面的深度考慮深度修正)；—二砂墊層底面處土的自重應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；—砂墊層底面處的附加應(yīng)力設(shè)計(jì)值，kPa，按圖9-4中的應(yīng)力擴(kuò)散圖形計(jì)算，對(duì)條形基礎(chǔ)為：(9-3a)對(duì)矩形基礎(chǔ)為：（9-3b）—基礎(chǔ)的長(zhǎng)度和寬度，m；—砂墊層的厚度，m；—基底壓力設(shè)計(jì)值，kh，—基礎(chǔ)底面標(biāo)高處土的自重應(yīng)力，kPa，—砂墊層的壓力擴(kuò)散角，可按表9-2采用。圖9-4砂墊層剖面圖壓力擴(kuò)散角(度)表9-2換填材料中、粗、礫、碎碎石土、石石屑粉質(zhì)粘土和粉土土（8＜＜14）灰土0.25≥0.50203062330注：1、當(dāng)<0.25時(shí)，除灰土外，其余材料均取=0°；2、當(dāng)0.25<<0.50時(shí)，可內(nèi)插求得。計(jì)算時(shí)，先假設(shè)一個(gè)墊層的厚度，然后用式(9-2)驗(yàn)算。如不合要求，則改變厚度，重新驗(yàn)算，直至滿(mǎn)足為止，一般砂墊層的厚度為1～2m左右，過(guò)薄的墊層(<0.5m)的作用不顯著，墊層太厚(>3m)則施工較困難。2.砂墊層寬度的決定：砂墊層的寬度一方面要滿(mǎn)足應(yīng)力擴(kuò)散的要求，另一方面防止墊層向兩邊擠動(dòng)。關(guān)于寬度的計(jì)算，目前還缺乏可靠的理論方法，在實(shí)踐中常常按照當(dāng)?shù)啬承┙?jīng)驗(yàn)數(shù)(考慮墊層兩側(cè)土的性質(zhì))或按經(jīng)驗(yàn)方法確定，常用的經(jīng)驗(yàn)方法是擴(kuò)散角法，如圖9-4，設(shè)墊層厚度為z，墊層底寬按基礎(chǔ)底面每邊向外擴(kuò)出考慮，那么條形基礎(chǔ)下砂墊層底寬應(yīng)不小于。擴(kuò)散角仍按表(9-2)的規(guī)定采用。底寬確定以后，然后根據(jù)開(kāi)挖基坑所要求的坡度延伸至地面，即得砂墊層的設(shè)計(jì)斷面。砂墊層斷面確定之后，對(duì)于比較重要的建筑物還要求驗(yàn)算基礎(chǔ)的沉降，以便使建筑物基礎(chǔ)的最終沉降值小于建筑物的允許沉降值。驗(yàn)算時(shí)不考慮砂墊層本身的變形。以上按應(yīng)力擴(kuò)散設(shè)計(jì)砂墊層的方法比較簡(jiǎn)單，故常被設(shè)計(jì)人員所采用。但是必須注意，應(yīng)用此法驗(yàn)算砂墊層的厚度時(shí)，往往得不到接近實(shí)際的結(jié)果。因?yàn)樵黾由皦|層的厚度時(shí)，式(9-2)中的雖可減少，但卻增大了，因而兩者之和()的減少并不明顯，所以這樣設(shè)計(jì)的砂墊層往往較厚(偏于安全)。【例題9-1】某四層磚混結(jié)構(gòu)的住宅建筑，承重墻下為條形基礎(chǔ)，寬1.2m，埋深1m，上部建筑物作用于基礎(chǔ)的荷載每米120kN，基礎(chǔ)的平均重度為20kN/m3。地基土表，層為粉質(zhì)粘土，厚1m，重度為17.5kN/m3，第二層為淤泥質(zhì)粘土，厚15m，重度為17.8kN/m3，含水量65%，第三層為密實(shí)的砂礫石。地下水距地表為1m。因?yàn)榈鼗凛^軟弱，不能承受建筑物的荷載，試設(shè)計(jì)砂墊層?！窘狻?1)先假設(shè)砂墊層的厚度為1m，并要求分層碾壓夯實(shí)，干密度達(dá)到>1.5t/m3。(2)砂墊層厚度的驗(yàn)算：根據(jù)題意，基礎(chǔ)底面平均壓力設(shè)計(jì)值為：砂墊層底面的附加應(yīng)力由式(9-3a)得例圖9-1砂墊層剖面圖根據(jù)持力層淤泥的含水量65%，查表6-7得地基承載力基本值=50kPa，從地基勘察報(bào)告查得回歸修正系數(shù)=0.90，則計(jì)算地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值=50×0.9=45kPa。再經(jīng)深度修正得地基承載力設(shè)計(jì)值。則這說(shuō)明所設(shè)計(jì)的墊層厚度不夠，再假設(shè)墊層厚度為1.7m，同理可得(3)確定砂墊層的底寬為(4)繪制砂墊層剖面圖，如例圖9-1所示。9.3.3砂墊層(或碎石墊層)的施工要點(diǎn)(1)砂墊層的砂料必須具有良好的壓實(shí)性，以中、粗砂為好，也可使用碎石；細(xì)砂雖然也可以作墊層，但不易壓實(shí)，且強(qiáng)度不高。墊層用料雖然要求不高，但不均勻系數(shù)不能小于5，有機(jī)質(zhì)含量、含泥量和水穩(wěn)性不良的物質(zhì)不宜超過(guò)2%，且不希望摻有大石塊。(2)砂墊層施工的關(guān)鍵是如何將砂加密至設(shè)計(jì)的要求。加密的方法常用的有加水振動(dòng)、水撼法、碾壓法等。這些方法都要求控制一定的含水量，分層鋪砂，逐層振密或壓實(shí)。含水量太低或飽和砂都不易密實(shí)。以濕潤(rùn)到接近飽和狀態(tài)時(shí)為好。(3)開(kāi)挖基坑鋪設(shè)砂墊層時(shí)，必須避免擾動(dòng)軟土層的表面和破壞坑底土的結(jié)構(gòu)。因此基坑開(kāi)挖后，應(yīng)立即回填，不能暴露過(guò)久或浸水，更不得任意踐踏坑底。(4)當(dāng)采用碎石墊層時(shí)，為了避免碎石擠入土中，應(yīng)在坑底先鋪一層砂，然后再鋪碎石墊層。墊層的種類(lèi)很多，除了砂和碎石墊層外，還有素土和灰土墊層等，近年來(lái)又發(fā)展了類(lèi)似墊層的土工聚合物加筋墊層?！?.4排水固結(jié)法9.4.1排水固結(jié)法的原理排水固結(jié)法就是利用地基排水固結(jié)規(guī)律，采用各種排水技術(shù)措施處理飽和軟弱土的一種方法。它的基本原理可用圖9-5來(lái)說(shuō)明。在壓縮曲線中，當(dāng)試樣的天然壓力為時(shí)，對(duì)應(yīng)的孔隙比為，如圖中的點(diǎn)，當(dāng)壓力增加至固結(jié)完成時(shí)，孔隙比變化至點(diǎn)，孔隙比減少了；與此同時(shí)，在抗剪強(qiáng)度與固結(jié)壓力的變化曲線中，抗剪強(qiáng)度隨固結(jié)壓力的增大也由點(diǎn)提高至點(diǎn)，增長(zhǎng)了。如果從點(diǎn)卸除壓力，則土樣產(chǎn)生膨脹，曲線由返回到點(diǎn)，然后又從點(diǎn)再加壓力至完全固結(jié)，土樣再壓縮沿虛線至點(diǎn)，相應(yīng)的強(qiáng)度也從點(diǎn)增大至點(diǎn)。由此可見(jiàn)，地基受壓固結(jié)時(shí)，一方面孔隙比減少，土體被壓縮，抗剪強(qiáng)度也相應(yīng)提高，另一方面，卸荷再壓縮時(shí)，固結(jié)壓力同樣從增加，而孔隙比僅減少，因?yàn)橥馏w己變?yōu)槌探Y(jié)狀態(tài)的壓縮，所以比小得多，抗剪強(qiáng)度也相應(yīng)有所提高。圖9-5排水固結(jié)增大地基土密度的原理圖9-6排水水法原理(a)豎向排水情情況；((b)砂井井地基排水水情況排水固結(jié)法就是是利用這一一變化規(guī)律律來(lái)處理軟軟弱土地基基，主要有有兩方面問(wèn)問(wèn)題。1.沉降問(wèn)題題：預(yù)先在在擬建的建建筑物場(chǎng)地地上施加一一預(yù)壓荷載載，使土層層固結(jié)，然然后卸去頂頂壓荷載建建造建筑物物，稱(chēng)為預(yù)預(yù)壓法，這這樣由建筑筑荷載引起起的沉降和和沉降差就就大大地減減少了。2.穩(wěn)定問(wèn)題題：利用建建筑物荷載載作用，促促使地基土土排水固結(jié)結(jié)引起抗剪剪強(qiáng)度的增增長(zhǎng)，提高高地基的承承載力，控控制施工加加荷速率，滿(mǎn)滿(mǎn)足建筑物物荷載對(duì)地地基穩(wěn)定性性的要求。地基土層的排水水固結(jié)效果果與它的排排水邊界有有關(guān)。根據(jù)據(jù)固結(jié)理論論，在達(dá)到到同一固結(jié)結(jié)度時(shí)，固固結(jié)所需的的時(shí)間與排排水距離的的長(zhǎng)短的平平方成正比比。如圖99-6所示示，軟弱土土層越厚，一一維固結(jié)所所需的時(shí)間間越長(zhǎng)，如如果淤泥質(zhì)質(zhì)土層厚度度大于100～20m，要要達(dá)到較大大固結(jié)度((U>800%)，所所需的時(shí)間間要幾年至至十幾年之之久。為了了加速固結(jié)結(jié)，最有效效的辦法就就是在天然然土層中增增加排水途途徑，縮短短排水距離離。在天然然地基中設(shè)設(shè)置垂直向向排水體((砂井或塑塑料排水帶帶)，如圖9--6所示，這這就是縮短短排水距離離的最好措措施。所以以砂井或塑塑料排水帶帶的作用就就是增加排排水條件，縮縮短排水距距離，加速速地基的固固結(jié)，加速速抗剪強(qiáng)度度的增長(zhǎng)，加加速沉降的的發(fā)展。在在地基處理理中，主要要是利用這這些加速作作用，縮短短預(yù)壓工程程的預(yù)壓期期，在短期期內(nèi)達(dá)到較較好的固結(jié)結(jié)效果，使使沉降提前前完成，加加速地基土土強(qiáng)度的增增長(zhǎng)，使地地基承載力力提高的速速率始終大大于施工荷荷載增長(zhǎng)的的速率，以以保證地基基的穩(wěn)定性性。這一點(diǎn)點(diǎn)無(wú)論從理理論和實(shí)踐踐都得到證證實(shí)。例如如浙江省寧寧波機(jī)場(chǎng)和和溫州機(jī)場(chǎng)場(chǎng)，在厚220～40m的淤淤泥質(zhì)粘土土地基上，采采用砂井堆堆載預(yù)壓建建造跑道，效效果良好。又又如慈溪市市杜湖水庫(kù)庫(kù)軟基土壩壩工程，如如圖9-77所示。土土壩下為淤淤泥質(zhì)粘土土，平均厚厚度為155.5m，其其下為砂礫礫石層，軟軟土層的天天然十字板板試驗(yàn)強(qiáng)度度平均為117.8kkPa，土土壩的設(shè)計(jì)計(jì)高度為117.5mm。壩基用用砂井處理理，砂井的的直徑為4420mmm，間距為為3m，井深深為14mm(來(lái)打穿軟軟土層)。在開(kāi)始始施工以后后，隨著土土壩的填筑筑，荷載逐逐漸增大，地地基逐漸固固結(jié)，土層層的抗剪強(qiáng)強(qiáng)度也逐漸漸增大。當(dāng)當(dāng)壩填筑至至14m時(shí)，歷歷時(shí)約二年年，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)實(shí)測(cè)十字板板試驗(yàn)強(qiáng)度度平均達(dá)到到57.22kPa，如如圖9-88所示，相相當(dāng)于天然然地基土的的強(qiáng)度的33.2倍。當(dāng)當(dāng)填筑到118m時(shí)，現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)十字板板強(qiáng)度平均均到達(dá)699.0kPPa，相當(dāng)當(dāng)天然地基基強(qiáng)度的44倍。由于于地基土強(qiáng)強(qiáng)度的增長(zhǎng)長(zhǎng)，使原來(lái)來(lái)只能填筑筑4～5m土堤的的地基可以以順利地填填筑至壩高高17.55m。當(dāng)土土壩填筑至至17.55m時(shí)，平平均沉降達(dá)達(dá)2.5mm，相應(yīng)的的固結(jié)度為為80%。圖9-7杜湖水水庫(kù)砂井地地基剖面圖圖必須指出：排水水固結(jié)法的的應(yīng)用條件件，除了設(shè)設(shè)置砂井或或塑料排水水帶的施工工機(jī)械和外外，必須要要有：(1)預(yù)壓荷荷載；(2)預(yù)壓時(shí)時(shí)間和(3)適用的的土類(lèi)等條條件。預(yù)壓壓荷載是個(gè)個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題題，因?yàn)槭┦┘宇A(yù)壓荷荷載后才能能引起地基基的排水固固結(jié)，然而而施加一個(gè)個(gè)與建筑物物相等的荷荷載，這并并非輕而易易舉之事，少少則幾千噸噸，大則數(shù)數(shù)十萬(wàn)噸。許許多工程因因無(wú)條件施施加預(yù)壓荷荷載而不宜宜采用砂井井處理地基基。為了解解決這一問(wèn)問(wèn)題，發(fā)展展了各種排排水固結(jié)法法，如：((1)真空預(yù)預(yù)壓法；((2)降水預(yù)預(yù)壓法；((3)電滲排排水等等。堆堆載預(yù)壓是是在地基中中形成超靜靜水壓力條條件下排水水固結(jié)，稱(chēng)稱(chēng)為正壓固固結(jié)，真空空預(yù)壓和降降水預(yù)壓是是在負(fù)超靜靜水壓力下下排水固結(jié)結(jié)，稱(chēng)為負(fù)負(fù)壓固結(jié)，兩兩者的原理理是類(lèi)似的的。預(yù)壓時(shí)間是通過(guò)過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)確確定，如果果實(shí)際工程程有充裕的的時(shí)間條件件，可考慮慮用天然地地基排水條條件進(jìn)行排排水固結(jié)，反反之，則采采用不同間間距和深度度的砂井，加加速地基的的固結(jié)以滿(mǎn)滿(mǎn)足工程的的要求。圖9-8壩基基實(shí)測(cè)十字字板強(qiáng)度分分布圖排水固結(jié)法適用用于處理各各類(lèi)淤泥、淤淤泥質(zhì)土及及其他類(lèi)飽飽和軟粘土土。對(duì)于砂砂土和粉上上，因透水水性良好，無(wú)無(wú)需用砂井井排水固結(jié)結(jié)處理地基基；含水平平夾砂或粉粉砂層的飽飽和軟土，因因?yàn)樗较蛳蛲杆粤剂己?，不用用砂井處理理地基也可可獲得良好好的固結(jié)效效果。對(duì)于于泥炭及透透水性極小小的流塑狀狀態(tài)飽和軟軟土，在很很小的荷載載作用下，地地基土就出出現(xiàn)較大的的剪切蠕變變，排水固固結(jié)效果很很差。圖9-9砂井井布置圖(a)剖面圖;(b))正方形布布置;(cc)梅花形形布置;((d)砂井井的排水途途徑9.4.2砂砂井固結(jié)理理論隨著排水砂井法法的廣泛應(yīng)應(yīng)用，逐步步發(fā)展了砂砂井地基固固結(jié)理論。一一般砂井的的平面布置置有梅花形形(正三角形形)和正方形形兩種，如如圖9-99所示。在在大面積荷荷載作用下下，假設(shè)每每根砂井為為一獨(dú)立排排水系統(tǒng)。正正方形排列列時(shí)，每根根砂井的影影響范圍為為一正方形形，而梅花花形布置時(shí)時(shí)，則為一一正六邊形形(如圖中直直線所示)。為了簡(jiǎn)簡(jiǎn)化起見(jiàn)，每每根砂井的的影響范圍圍都化作一一個(gè)等面積積圓。因此此梅花形排排列時(shí)的影影響直徑為為：=；正方形排列的情情況則為：：。式中—砂井的間間距。如果軟弱土層是是單面排水水的，每個(gè)個(gè)砂井的滲滲透途徑如如圖[9--9(d))]所示，它它既有豎向向分量，亦亦有徑向分分量。如果果假定：((1)每個(gè)砂砂井的影響響范圍在平平面上為一一個(gè)圓，整整個(gè)砂井為為一個(gè)圓柱柱；(22)砂井地地基表面上上荷載是均均勻分布的的，而且附附加應(yīng)力的的分布不隨隨深度而變變化；(3)地基土土只能產(chǎn)生生豎向壓密密變形；((4)施加瞬瞬時(shí)荷載后后，全部荷荷載立即由由孔隙水來(lái)來(lái)承擔(dān)；((5)不考慮慮固結(jié)過(guò)程程中固結(jié)系系數(shù)的變化化和砂井施施工過(guò)程中中涂抹作用用的影響，則則根據(jù)第二二章中的一一維固結(jié)理理論原理，砂砂井的三維維固結(jié)微分分方程可以以表示為：：（9-4）若改為、圓柱坐坐標(biāo)，則三三維固結(jié)微微分方程則則為：（9-5）當(dāng)土層的水平向向的滲透系系數(shù)不等于于豎向的滲滲透系數(shù)時(shí)時(shí)上式應(yīng)改改寫(xiě)為：式中為豎向固結(jié)結(jié)系數(shù)，為為水平向固固結(jié)系數(shù)，分分別為：。式(9-5)可以用用分離變量量法分為：：（9-5a）(99-5b))式(9-5)表示在在每個(gè)砂井井影響范圍圍內(nèi)任意一一點(diǎn)()在任意時(shí)時(shí)間的孔隙隙水壓力的的微分方程程。它可以以分解為徑徑向向內(nèi)排排水固結(jié)[[式(9-5a)]]和豎向排排水固結(jié)[[式(9-5bb)]兩兩部分，從從而根據(jù)起起始條件和和邊界條件件分別解得得徑向向內(nèi)內(nèi)排水固結(jié)結(jié)的孔隙水水壓力分量量和豎向排排水的孔隙隙水壓力分分量。N.卡里諾諾(Carrrilloo)從理論論上證明：：任意一點(diǎn)點(diǎn)的孔隙水水壓力有如如下關(guān)系：：（99-6a）式中為起始的孔孔隙水壓力力。整個(gè)砂砂井影響范范圍內(nèi)土柱柱體的平均均孔隙水壓壓力也有同同樣的關(guān)系系：（9-6bb）或以固結(jié)度表達(dá)達(dá)為：（9-7）式中—每一個(gè)砂砂井影響范范圍內(nèi)圓柱柱的平均固固結(jié)度；—徑向排水的平均均固結(jié)度，—豎向排水的平均均固結(jié)度。在雙面排水條件件下或者固固結(jié)土層中中的應(yīng)力分分布均勻時(shí)時(shí)，可由第第2-9節(jié)三三的一維固固結(jié)理論解解得如下：：（22-1088）式中為正奇整數(shù)數(shù)（1，3，5……）。當(dāng)>30%時(shí)（2-1009）R.A.巴?。˙aarronn）曾分別別在自由應(yīng)應(yīng)變和等應(yīng)應(yīng)變兩種條條件下求得得的解答，但但以等應(yīng)變變求解比較較簡(jiǎn)單，其其結(jié)果如下下：（9-8）式中；；—水平向固結(jié)系數(shù)數(shù)；—每一個(gè)砂井有效效影響范圍圍的直徑；；，稱(chēng)為井徑比；；—砂井直徑；—水平向固結(jié)時(shí)間間因數(shù)。將式（2-1009）和（9--8）代入入（9-77）后則得得到砂井的的平均固結(jié)結(jié)度為：（9-99）式中為正奇整數(shù)數(shù)（1，3，5……）。如果>30%，則則（9-99）式可以以近似表達(dá)達(dá)為：（99-10）令（9-111）則（9-122）砂井地基的平均均固結(jié)度常常用式(9-7))計(jì)算，式式中的和分別為了了、及的函數(shù)。如如果和已知，則則可以由式式(2-1009)和式式(9-8))分別計(jì)算算及為了方便便起見(jiàn)，可可以從圖99-10中中查得固結(jié)結(jié)度。當(dāng)>>30%時(shí)時(shí)，可以直直接應(yīng)用式式(9-100)計(jì)算。當(dāng)當(dāng)豎向排水水影響很小小時(shí)(如軟土層層很厚)，可以直直接應(yīng)用水水平向固結(jié)結(jié)度計(jì)算式式(9-8))計(jì)算砂井井地基的固固結(jié)度?！纠}9-2】設(shè)有一飽飽和軟土層層，厚度為為16m，其其下臥層為為透水性良良好的砂礫礫石層。現(xiàn)在此此軟土層中中打砂井貫貫穿至砂礫礫石層，砂砂井的直徑徑為0.33m，砂井的的間距=2.5mm，以梅花花形布置，經(jīng)經(jīng)勘探試驗(yàn)驗(yàn)得到，豎豎向固結(jié)系系數(shù)=1..5×10cm2/secc，水平向向固結(jié)系數(shù)數(shù)為=2..94×10cm2/secc。試求在在大面積均均布荷載==120kkPa的作作用下，歷歷時(shí)90天的固固結(jié)度。若若最終荷載載為2000kPa，則則對(duì)最終荷荷載而言，此此時(shí)的固結(jié)結(jié)度應(yīng)是多多少?圖9-10和與與時(shí)間因數(shù)數(shù)關(guān)系曲線線圖【解】已知=2250cmm，根據(jù)上述數(shù)據(jù)查查圖9-110得。所以對(duì)最終荷載而言言的固結(jié)度度由本例可以看出出：所設(shè)計(jì)計(jì)的砂井，其其效果是顯顯著的，砂砂井地基以以徑向固結(jié)結(jié)為主(本例徑向向固結(jié)度與與總固結(jié)度度只差2..5％)。由此可可見(jiàn)，對(duì)于于軟土層較較厚或?的情況，為為了簡(jiǎn)化計(jì)計(jì)算，可忽忽略由豎向向排水引起起的固結(jié)度度，根據(jù)砂砂井固結(jié)理理論分析，砂砂井的井徑徑與間距的的合理關(guān)系系應(yīng)以細(xì)而而密為原則則。因此，砂砂井逐漸從從普通砂井井向細(xì)而密密型的袋裝裝砂井及塑塑料排水帶帶發(fā)展。隨隨著它們的的廣泛應(yīng)用用，人們逐逐漸意識(shí)到到井阻和涂涂抹作對(duì)固固結(jié)效果的的影響是不不可忽視的的。R．A．巴隆(Barrron)，S.漢斯堡堡(Hanssbo)、吉吉國(guó)洋(Yoshhikummi)和謝謝康和等人人先后給出出了考慮井井阻和涂抹抹作用的砂砂井固結(jié)理理論解。前前兩作者的的結(jié)果系近近似解，吉吉國(guó)洋的結(jié)結(jié)果系精確確解，但計(jì)計(jì)算復(fù)雜．．謝康和的的解比較簡(jiǎn)簡(jiǎn)明，并有有簡(jiǎn)化解，其其結(jié)果如下下：地基的的豎向和徑徑向排水平平均固結(jié)度度為：（9-113）式中整數(shù)地基平均固結(jié)度度的簡(jiǎn)化解解為：（9-144）式中式中—井阻因子子；—涂抹比，砂井涂涂抹后的直直徑與砂井井直徑之比比；—井徑比；—砂井砂，地基土土和砂井涂涂抹土層的的滲透系數(shù)數(shù)；—砂井的長(zhǎng)度。簡(jiǎn)化式與精確解解比較誤差差小于是110%。上述各式均假設(shè)設(shè)荷載是一一次瞬時(shí)施施加的，而而實(shí)際工程程多為分級(jí)級(jí)逐漸施加加的，對(duì)于于多級(jí)等速速加荷的情情況，如圖圖9-111所示。理理論證明，理理論解的簡(jiǎn)簡(jiǎn)化式為：：（9-155）式中—與多級(jí)加加荷歷時(shí)對(duì)對(duì)應(yīng)的荷載載，固結(jié)度度對(duì)此荷載載而言；—第級(jí)荷載的加荷速速率；—第級(jí)荷載的終點(diǎn)和和始點(diǎn)的歷歷時(shí)（從零零點(diǎn)計(jì)起）；；—所求固結(jié)度的歷歷時(shí)，應(yīng)大大于，當(dāng)≤＜時(shí)，則=，=1，2，3……。當(dāng)軟土層比較厚厚時(shí)，常常常砂井沒(méi)有有打穿整個(gè)個(gè)軟土層，如如圖9-112所示。因因此不能把把砂井部分分的固結(jié)度度代表整個(gè)個(gè)受壓層的的固結(jié)度。對(duì)對(duì)于砂井未未完全打穿穿整個(gè)受壓壓層情況，地地基的平均均固結(jié)度按按下式計(jì)算算：（9-166）式中—地基的平平均固結(jié)度度；—砂井部分土層平平均固結(jié)度度，按砂井井固結(jié)理論論計(jì)算；—砂井以下部分土土層的固結(jié)結(jié)度，按照照一維固結(jié)結(jié)理論計(jì)算算。計(jì)算時(shí)時(shí)可以將砂砂井底面視視作排水面面；—砂井打入深度與與整個(gè)壓縮縮層的厚度度的比值，即即：式中—砂井長(zhǎng)度度；—砂井下壓縮層范范圍內(nèi)土層層的厚度。圖9-11多級(jí)級(jí)加荷圖圖9-122砂井未未打穿整個(gè)個(gè)受壓土層層的情況9.4.3砂砂井的應(yīng)用用和設(shè)計(jì)砂井在工程上的的應(yīng)用主要要有兩方面面：(11)對(duì)于以以變形控制制設(shè)計(jì)的建建筑物，例例如：房屋屋建筑、機(jī)機(jī)場(chǎng)跑道和和高速公路路，利用砂砂井加速固固結(jié)進(jìn)行堆堆載預(yù)壓，減減少沉降和和不均勻沉沉降；((2)對(duì)于于以穩(wěn)定性性控制的建建筑物，例例如堤壩、油油罐(同時(shí)也要要控制變形形)等，利用用砂井加速速軟弱土強(qiáng)強(qiáng)度的增長(zhǎng)長(zhǎng)，提高地地基的承載載力，控制制加荷速率率，滿(mǎn)足施施加建筑物物荷載對(duì)地地基的要求求。此外，也也可利用砂砂井消散打打樁引起的的孔隙水壓壓力，提高高單樁承載載力。因此此，砂井地地基設(shè)計(jì)方方法分為兩兩類(lèi)，預(yù)壓壓設(shè)計(jì)和穩(wěn)穩(wěn)定控制設(shè)設(shè)計(jì)。兩者者的設(shè)計(jì)既既有共同的的問(wèn)題，又又有各自的的要求，現(xiàn)現(xiàn)分別討論論如下：9.4.3.11砂井類(lèi)類(lèi)型和砂井井布置尺寸寸的選擇1.砂井類(lèi)型型：常用的的有三種：：(1))普通砂井井，指用沉沉管法或高高壓射水法法施打的砂砂井，直徑徑>300mmm；(2))袋裝砂井井，用土工工編織布制制成的袋，內(nèi)內(nèi)裝中、粗粗砂的長(zhǎng)條條形砂袋，然然后打入地地基中形成成砂井，直直徑=(770～100))mm；(3)塑料排排水帶，這這是由塑料料制成的通通水芯片外外包土工無(wú)無(wú)紡?fù)杆疄V濾膜制成，寬寬100mmm，厚3.55～6mm，長(zhǎng)長(zhǎng)100～300mm。實(shí)踐證證明：三種種砂井都能能獲得良好好的固結(jié)效效果。普通通砂井井徑徑較大，排排水性能良良好，長(zhǎng)細(xì)細(xì)比較小，井井阻和涂抹抹作用不明明顯。但是是，施工速速度較慢，工工程量較大大，質(zhì)量不不易控制。袋袋裝砂井井井徑較小，施施工簡(jiǎn)便，價(jià)價(jià)格低廉，質(zhì)質(zhì)量易于保保證，但是是，長(zhǎng)細(xì)比比較大，隨隨砂井長(zhǎng)度度增大，井井阻對(duì)固結(jié)結(jié)度的影響響越來(lái)越明明顯。因此此，對(duì)于長(zhǎng)長(zhǎng)度較大的的砂井，必必須采用透透水性良好好的中、粗粗砂為井料料，否則就就降低其排排水固結(jié)作作用。排水水帶是近年年來(lái)發(fā)展的的一種土工工復(fù)合排水水材料，透透水性好，排排通量大，質(zhì)質(zhì)輕價(jià)廉，施施工簡(jiǎn)便，工工效快，而而且質(zhì)量易易于保證。雖雖然，隨著著砂井的長(zhǎng)長(zhǎng)度增大，相相應(yīng)井阻增增大，但可可以按砂井井的長(zhǎng)度選選擇較大的的排通量，可可減少井阻阻對(duì)固結(jié)的的影響。所所以在選擇擇砂井類(lèi)型型時(shí)，應(yīng)考考慮設(shè)計(jì)建建筑物地基基軟弱土層層的透水性性、厚度、施施工條件、材材料的來(lái)源源、造價(jià)、工工程對(duì)固結(jié)結(jié)時(shí)間和效效果等因素素后選用。相相對(duì)來(lái)說(shuō)，排排水帶的性性能優(yōu)于其其他兩種材材料，但也也要比較材材料的來(lái)源源和造價(jià)等等因素以確確定砂井類(lèi)類(lèi)型。2.砂井間距距的選擇：：當(dāng)砂井類(lèi)類(lèi)型選定后后，砂井的的直徑也基基本確定了了。因?yàn)樗鼈兊某叽绱缁旧鲜鞘嵌ㄐ偷?，普普通砂井的的直徑約為為400mmm；袋裝裝砂井的直直徑約為770mm或或l00mmm；塑料排排水帶的寬寬度和厚度度約為1000×4mm或100×4.5mmm，當(dāng)量量直徑約為為65mmm～68mmm。需要認(rèn)真選定的的砂井尺寸寸是砂井的的間距和長(zhǎng)長(zhǎng)度(或深度)。根據(jù)砂井固結(jié)理理論，砂井井間距越小小和井徑越越大，固結(jié)結(jié)的效果越越好，反之之，固結(jié)效效果越差。相相對(duì)而言縮縮短間距比比增大井徑徑的固結(jié)效效果好，因因而得到一一個(gè)優(yōu)選砂砂井井徑與與間距的原原則，即細(xì)細(xì)而密原則則。但是也也不是越細(xì)細(xì)越密固結(jié)結(jié)效果越好好，因?yàn)樘?xì)太密就就無(wú)法保證證砂井的質(zhì)質(zhì)量。具體體來(lái)說(shuō)，砂砂井的間距距是根據(jù)工工程對(duì)地基基固結(jié)度大大小的要求求和容許固固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)長(zhǎng)短決定的的，根據(jù)固固結(jié)理論，可可按下式確確定：（99-17）式中：為系數(shù)，梅梅花型布置置=0.995，正正方形布置置=0.889；為井徑比比，若不考考慮井阻作作用，可用用下式試算算求解，即即：(9-188)考慮井阻時(shí)則為為（9-199）式中：為水平向向固結(jié)系數(shù)數(shù)；和為工程容容許的固結(jié)結(jié)時(shí)間和要要求達(dá)到的的固結(jié)度；；為井阻因因子?！纠}9-33】設(shè)某工工程地基土土的固結(jié)系系數(shù)，要求求歷時(shí)1000天，固固結(jié)度達(dá)到到90%，試試求袋裝砂砂井長(zhǎng)度為為15m時(shí)，砂井井的合理的的間距。【解】設(shè)袋裝砂砂井的井徑徑=70mmm，長(zhǎng)度=15m砂井地基土與砂砂井中砂料料的滲透系系數(shù)比值則并阻因子將值代入式(9--18)式式和式(9-199)，分別別求解得：：不考慮井井阻影響，，則砂井間距；考慮井阻影響，，則砂井間距。若固結(jié)系數(shù)，，考慮井阻影響求得的井徑比為，則間距。工程實(shí)踐證明：：普通砂井井一般用井井徑比=66~9；袋袋裝砂井用用=15~~25，均均可取得良良好的效果果。砂井打入深度，一一般按下列列原則確定定，如果軟軟土層不厚厚(10~155m)，砂井應(yīng)應(yīng)貫穿軟土土層；如果果軟土層很很厚，則根根據(jù)建筑受受壓層深度度來(lái)確定。9.4.3.22砂井地地基土強(qiáng)度度增長(zhǎng)的預(yù)預(yù)測(cè)為了保證地基穩(wěn)穩(wěn)定，控制制施工加荷荷速率，必必須認(rèn)真估估算地基土土強(qiáng)度的增增長(zhǎng)。這也也是利用砂砂井加速固固結(jié)的主要要效果。在在荷載作用用下，由于于砂井地基基的排水固固結(jié)，地基基土強(qiáng)度相相應(yīng)提高，同同時(shí)由于荷荷載產(chǎn)生的的剪應(yīng)變和和剪切速率率的減緩，又又引起地基基土強(qiáng)度衰衰減。因此此，用下式式表達(dá)和計(jì)計(jì)算，即(9--20)式中：為荷載作作用下歷時(shí)時(shí)地基土的的抗剪強(qiáng)度度；為天然然地基土的的抗剪強(qiáng)度度，為地基基固結(jié)引起起的強(qiáng)度增增長(zhǎng)；為由由于剪切蠕蠕變和剪切切速率減慢慢引起強(qiáng)度度衰減的衰衰減系數(shù)。從從理論分析析地基土強(qiáng)強(qiáng)度增長(zhǎng)值值可按下式式計(jì)算：(9-221)式中：為計(jì)算點(diǎn)點(diǎn)的最大有有效主應(yīng)力力；為孔隙隙水壓力系系數(shù)；為大大小主應(yīng)力力比；為有有效抗剪角角。由工程程實(shí)測(cè)結(jié)果果證明：可可簡(jiǎn)化為下下式(9--22)式中：為天然地地基土的不不排水剪切切強(qiáng)度；為為由荷載引引起的大主主應(yīng)力增量量；為固結(jié)結(jié)度；系數(shù)數(shù)，可用下下式計(jì)算：：(9--23)式中：為不排水水剪切試驗(yàn)驗(yàn)剪損的歷歷時(shí)，一般般約10分鐘，為建建筑物荷載載持續(xù)的時(shí)時(shí)間；為每每一對(duì)數(shù)周周期的強(qiáng)度度衰減系數(shù)數(shù)，=0..04~00.06。工工程實(shí)測(cè)結(jié)結(jié)果=0..7~0..9。為了了簡(jiǎn)化計(jì)算算，由如下下經(jīng)驗(yàn)公式式也能得到到接近實(shí)際際的結(jié)果，即即（9-244）和（9-255）為固結(jié)不排水剪剪內(nèi)摩擦角角。9.4.3.33堆載預(yù)預(yù)壓設(shè)計(jì)堆載預(yù)壓的目的的是使地基基在預(yù)壓荷荷載作用下下基本固結(jié)結(jié)完成，然然后卸去預(yù)預(yù)壓荷載建建造建筑物物，以消除除建筑物基基礎(chǔ)的部分分固結(jié)沉降降和不均勻勻沉降。因因此預(yù)壓設(shè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容容包括：((1)確定預(yù)預(yù)壓荷載的的大?。?2)確確定預(yù)壓的的時(shí)間；(3)預(yù)壓后后地基沉降降的估算等等。預(yù)壓荷荷載的大小小決定于軟軟弱土層的的厚薄和壓壓縮性、預(yù)預(yù)壓的時(shí)間間和建筑物物的允許沉沉降等。如如果軟弱土土層不太厚厚，允許預(yù)預(yù)壓的時(shí)間間比較長(zhǎng)，可可以不用超超載：反之之則需要超超載。一般般超載的大大小約為建建筑物荷載載的1.330倍。特特殊情況則則根據(jù)工程程具體要求求來(lái)決定。超載預(yù)壓的時(shí)間間決定于建建筑物的允允許沉降，(如圖9-13所示)，要求滿(mǎn)足如下標(biāo)準(zhǔn)：圖9-13超載載預(yù)壓消除除主固結(jié)沉沉降≤（9-266）而式中為建筑物荷荷載作用下下基礎(chǔ)的最最終沉降；；為預(yù)壓荷荷載作用下下歷時(shí)的沉沉降；為建建筑物的允允許沉降值值。，，分別為在在荷載作用用下的瞬時(shí)時(shí)沉降/主固結(jié)沉沉降和次固固結(jié)沉降。固固結(jié)度為(9-227)則式中：（無(wú)砂井井情況）；；（有砂井井情況）預(yù)壓后沉降的計(jì)計(jì)算則根據(jù)據(jù)地基的固固結(jié)狀態(tài)，參考相應(yīng)應(yīng)的沉降計(jì)計(jì)算公式計(jì)計(jì)算。9.4.3.44地基穩(wěn)穩(wěn)定性控制制設(shè)計(jì)在施加預(yù)壓荷載載的過(guò)程中中，砂井地地基中各部部位立即產(chǎn)產(chǎn)生剪應(yīng)力力，同時(shí)地地基土的抗抗剪強(qiáng)度相相應(yīng)增長(zhǎng)((有時(shí)減少少)。如果地地基土的強(qiáng)強(qiáng)度增長(zhǎng)速速率大于荷荷載引起的的剪應(yīng)力的的增大，地地基就穩(wěn)定定，反之，如如果加荷速速率控制不不當(dāng)，地基基中剪應(yīng)力力的增大超超過(guò)了由固固結(jié)引起強(qiáng)強(qiáng)度的增長(zhǎng)長(zhǎng)，地基就就會(huì)產(chǎn)生局局部剪切破破壞，乃至至整體破壞壞。因此，砂砂井地基必必須控制加加荷速率，控控制剪應(yīng)力力的增大始始終小于強(qiáng)強(qiáng)度的增大大，以保證證地基的穩(wěn)穩(wěn)定。因此此，在施工工加荷前，應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)合理的加荷計(jì)劃和加荷速率控制圖，設(shè)計(jì)的步驟如下：(1)估計(jì)第第一級(jí)允許許施加的荷荷載(見(jiàn)圖9-111所示中中的)。這級(jí)荷荷載就是天天然地基的的容許荷載載。對(duì)于矩矩形基礎(chǔ)可可以用下式式估算：。式中：為安全系系數(shù)。(2)估計(jì)加加荷速率及及間歇期。第第一級(jí)荷載載可以快一一些，但對(duì)對(duì)于軟土也也不宜過(guò)快快，根據(jù)經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，每天天加荷速率率控制在：：2-3kkPa(為為加荷速率率)，由此可可得第一級(jí)級(jí)荷載所需需的時(shí)間((天)為：。在第第一級(jí)荷載載施加之后后；如果繼繼續(xù)施加第第二級(jí)荷載載，很容易易使地基達(dá)達(dá)到極限荷荷載而破壞壞，所以要要有一段間間歇期，如如圖9-111中的了了至段，使地地基在第一一級(jí)荷載作作用下排水水固結(jié)，地地基土的強(qiáng)強(qiáng)度增大后后，然后施施加第二級(jí)級(jí)荷載。間間歇期可按按下式估算算：（9-28）式中：為瞬時(shí)加加荷達(dá)到所所需的時(shí)間間；為系數(shù)數(shù)，按式((9-111)計(jì)算，為固固結(jié)度，一一般要求＞＞70%后才才施加下一一級(jí)荷載，則則間歇期(3)計(jì)算地基土土的強(qiáng)度增增長(zhǎng)。在施施加第一級(jí)級(jí)荷載后，并并經(jīng)過(guò)一段段間歇期，地地基土的強(qiáng)強(qiáng)度增長(zhǎng)可可按式(9-222)估算值。(4)估算施加第第二級(jí)荷載載的大小。這這一級(jí)荷載載的大小主主要決定于于前一級(jí)荷荷載作用下下固結(jié)強(qiáng)度度的增長(zhǎng)值值。計(jì)算方方法和第一一步驟相同同，但計(jì)算算式中的天天然地基土土的強(qiáng)度改改用固結(jié)后后的強(qiáng)度。如果第二級(jí)荷載載還未達(dá)到到設(shè)計(jì)的最最終荷載，可可依此類(lèi)推推，重復(fù)前前述步驟，繼繼續(xù)計(jì)算到到達(dá)設(shè)計(jì)的的總荷載。上述步驟僅是估估算求得控控制加荷速速率的進(jìn)程程，實(shí)際的的加荷進(jìn)程程還要考慮慮施工條件件并通過(guò)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)加加以修正。對(duì)對(duì)于比較重重要的工程程要求對(duì)初初步擬訂的的加荷進(jìn)程程進(jìn)行固結(jié)結(jié)計(jì)算，強(qiáng)強(qiáng)度增長(zhǎng)的的計(jì)算、穩(wěn)穩(wěn)定分析和和沉降計(jì)算算，校核是是否能滿(mǎn)足足工程的要要求。如果果發(fā)現(xiàn)不能能滿(mǎn)足地基基穩(wěn)定及沉沉降的要求求，那么就就要修改加加荷進(jìn)程或或采取其他他措施。9.4.4砂砂井施工簡(jiǎn)簡(jiǎn)介砂井地基施工一一般都有專(zhuān)專(zhuān)用的施工工機(jī)械，普普通砂井通通常用打入入式的打樁樁機(jī)或用射射水砂井機(jī)機(jī)施打，袋袋裝砂井和和排水帶則則分別用袋袋裝砂井機(jī)機(jī)和插板機(jī)機(jī)施工。施施工中主要要的技術(shù)問(wèn)問(wèn)題是控制制砂井材料料的質(zhì)量，對(duì)對(duì)于砂井的的砂料必須須采用中、粗粗砂，不宜宜用細(xì)砂或或摻細(xì)砂，含含泥量必須須小于3%%，滲透系系數(shù)>100cm／s。袋裝砂砂井除砂料料滿(mǎn)足以上上質(zhì)量要求求外，外包包織物袋必必須要有足足夠的強(qiáng)度度、透水性性及防淤堵堵性。排水水帶的質(zhì)量量要求，必必須保證足足夠的豎向向通水量，一一般要求單單位梯度通通水量大于于25cmm3／s。另外濾濾膜要求滲滲透系數(shù)>>103cm/ss和滿(mǎn)足防防淤堵的要要求。§9.5擠密密法和振沖沖法9.5.1擠擠密及振沖沖作用機(jī)理理眾所周知：在砂砂土中，通通過(guò)機(jī)械振振動(dòng)擠壓或或加水振動(dòng)動(dòng)可以使土土密實(shí)。擠擠密法和振振沖法就是是利用這個(gè)個(gè)原理發(fā)展展起來(lái)的兩兩種地基加加固方法。9.5.1.11擠密法法擠密法是以振動(dòng)動(dòng)或沖擊的的方法成孔孔，然后在在孔中填入入砂、石、土土、石灰、灰灰土或其他他材料，并并加以搗實(shí)實(shí)成為樁體體，按其填填入的材料料分別稱(chēng)為為砂樁、砂砂石樁、石石灰樁、灰灰土樁等。擠擠密法一般般采用打樁樁機(jī)或振動(dòng)動(dòng)打樁機(jī)施施工的，也也有用爆破破成孔的。擠擠密樁的加加固機(jī)理主主要靠樁管管打入地基基中，對(duì)土土產(chǎn)生橫向向擠密作用用，在一定定擠密功能能作用下，土土粒彼此移移動(dòng)，小顆顆粒填入大大顆粒的空空隙，顆粒粒間彼此靠靠近，空隙隙減少，使使土密實(shí)，地地基土的強(qiáng)強(qiáng)度也隨之之增強(qiáng)。所所以擠密法法主要是使使松軟土地地基擠密，改改善土的強(qiáng)強(qiáng)度和變形形特性。由由于樁體本本身具有較較大的強(qiáng)度度和變形模模量，樁的的斷面也較較大，故樁樁體與土組組成復(fù)合地地基，共同同承擔(dān)建筑筑物荷載。必須指出：擠密密砂樁與排排水砂井都都是以砂為為填料的樁樁體，但兩兩者的作用用是不同的的。砂樁的的作用主要要是擠密，故故樁徑較大大，樁距較較小，而砂砂井的作用用主要是排排水固結(jié)，故故井徑小而而間距大。擠密樁主要應(yīng)用用于處理松松軟砂類(lèi)土土、素填土土、濕陷性性黃土等，將將土擠密或或消除濕陷陷性，其效效果是顯著著的。9.5.1.22振沖法法振沖法是利用一一個(gè)振沖器器(見(jiàn)圖9-114)，在在高壓水流流的幫助下下邊振邊沖沖，使松砂砂地基變密密；或在粘粘性土地基基中成孔，在在孔中填入入碎石制成成一根根的的樁體，這這樣的樁體體和原來(lái)的的土構(gòu)成比比原來(lái)抗剪剪強(qiáng)度高和和壓縮性小小的復(fù)合地地基。圖9-14振振沖器構(gòu)造造圖振沖器為圓筒形形，筒內(nèi)由由一組偏心心鐵塊，潛潛水電機(jī)和和通水管三三部分組成成。潛水電電機(jī)帶動(dòng)偏偏心鐵塊使使振沖器產(chǎn)產(chǎn)生高頻振振動(dòng)，通水水管接通高高壓水流從從噴水口噴噴出，形成成振動(dòng)水沖沖作用。振振沖法的工工作過(guò)程是是用吊車(chē)或或卷?yè)P(yáng)機(jī)把把振沖器就就位后[見(jiàn)圖(9-155)中第一一步驟]，打開(kāi)噴噴水口，開(kāi)開(kāi)動(dòng)振沖器器，在振沖沖作用下使使振沖器沉沉到需要加加固的深度度(圖中第二二步驟)，然后邊邊往孔內(nèi)回回填碎石，邊邊噴水振動(dòng)動(dòng)，使碎石石密實(shí)，逐逐漸上提，振振密全孔，孔孔內(nèi)的填料料愈密，振振動(dòng)消耗的的電量愈大大，常通過(guò)過(guò)觀察電流流的變化，控控制振密的的質(zhì)量，這這樣就使孔孔內(nèi)填料及及孔周?chē)灰欢ǚ秶鷥?nèi)內(nèi)土密實(shí)((圖中第三三四步驟))。圖9-15振振沖法施工工順序圖在砂土中和粘性性土中振沖沖法的加固固機(jī)理是不不同的。在在砂土中，振振沖器對(duì)土土施加重復(fù)復(fù)水平振動(dòng)動(dòng)和側(cè)向擠擠壓作用，使使土的結(jié)構(gòu)構(gòu)逐漸破壞壞，孔隙水水壓力逐漸漸增大。由由于土的結(jié)結(jié)構(gòu)破壞，土土粒便向低低勢(shì)能位置置轉(zhuǎn)移，土土體由松變變密。當(dāng)孔孔隙水壓力力增大到大大主應(yīng)力值值時(shí)，土體體開(kāi)始液化化。所以，振振沖對(duì)砂土土的作用主主要是振動(dòng)動(dòng)密實(shí)和振振動(dòng)液化，隨隨后孔隙水水消散固結(jié)結(jié)。振動(dòng)液液化與振動(dòng)動(dòng)加速度有有關(guān)，而振振動(dòng)加速度度又隨著離離振沖器的的距離增大大而衰減。因因此，把振振沖的影響響范圍從振振沖器壁向向外，按加加速度的大大小劃分為為液化區(qū)，過(guò)過(guò)渡區(qū)和壓壓密區(qū)。壓壓密區(qū)外無(wú)無(wú)加固效果果。一般來(lái)來(lái)說(shuō)過(guò)渡區(qū)區(qū)和壓密區(qū)區(qū)愈大，加加固效果愈愈好，因?yàn)橐夯癄顟B(tài)的土土不易密實(shí)實(shí)，液化區(qū)區(qū)過(guò)大反而而降低加密密的效果。根根據(jù)工程實(shí)實(shí)踐的結(jié)果果，砂土加加固的效果果決定于土土的性質(zhì)((砂土的密密度、顆粒粒的大小、形形狀、級(jí)配配、比重、滲滲透性和上上覆壓力等等)和振沖器器的性能((如偏心力力、振動(dòng)頻頻率、振幅幅和振動(dòng)歷歷時(shí))。土的平平均有效粒粒徑=0..2～2mm時(shí)加加密的效果果較好；顆顆粒較細(xì)易易產(chǎn)生寬廣廣的液化區(qū)區(qū)，振沖加加固的效果果較差。所所以對(duì)于顆顆粒較細(xì)的的砂土地基基，需在振振沖孔中添添加碎石形形成碎石樁樁，才能獲獲得較好的的加密效果果。顆粒較較粗的中、粗粗砂土可不不必加料，也也可以得到到較好的加加密效果。在粘性土中，振振動(dòng)不能使使粘性土液液化，除了了部分非飽飽和土或粘粘粒土含量量較少的粘粘性土在振振動(dòng)擠壓作作用下可能能壓密外，對(duì)對(duì)于飽和粘粘性土，特特別是飽和和軟土，振振動(dòng)擠壓不不可能使土土密實(shí)的，甚甚至擾動(dòng)了了土的結(jié)構(gòu)構(gòu)，引起土土中孔隙水水壓力的升升高，降低低有效應(yīng)力力，使土的的強(qiáng)度降低低。所以振振沖法在粘粘性土中的的作用主要要是振沖制制成碎石柱柱，置換軟軟弱土層，碎碎石樁與周周?chē)两M成成復(fù)合地基基。在復(fù)合合地基中，碎碎石樁的變變形模量遠(yuǎn)遠(yuǎn)較粘性土土的大，因因而使應(yīng)力力集中于碎碎石樁，相相應(yīng)減少軟軟弱土中的的附加應(yīng)力力，從而改改善地基承承載能力和和變形特性性。但在軟軟弱土中形形成復(fù)合地地基是有條條件的，即即在振沖器器制成碎石石樁的過(guò)程程中，樁周周土必須具具有一定的的強(qiáng)度，以以便抵抗振振沖器對(duì)土土產(chǎn)生的振振動(dòng)擠壓力力和爾后在在荷載作用用下支撐碎碎石樁的側(cè)側(cè)向擠壓作作用。若地地基土的強(qiáng)強(qiáng)度太低，不不能承受振振沖過(guò)程的的擠壓力和和支撐碎石石樁的側(cè)向向擠壓，復(fù)復(fù)合地基的的作用就不不可能形成成了。由此此可見(jiàn)，被被加固土的的抗剪強(qiáng)度度是影響加加固效果的的關(guān)鍵。工工程實(shí)踐證證明，具有有一定的抗抗剪強(qiáng)度((>20kkPa)的的地基土采采用碎石樁樁處理地基基的效果較較好，反之之，處理效效果就不顯顯著，甚至不能能采用。許許多人認(rèn)為為：當(dāng)?shù)鼗恋牟还坦探Y(jié)不排水水抗剪強(qiáng)度度<20kkPa時(shí)，采采用振沖碎碎石樁應(yīng)該該慎重對(duì)待待。實(shí)踐證證明振動(dòng)擠擠壓可能引引起飽和軟軟土強(qiáng)度的的衰減，但但經(jīng)過(guò)一段段間歇期后后，土的抗抗剪強(qiáng)度是是可以恢復(fù)復(fù)的。所以以，在比較較軟弱的土土層中，如如能振沖制制成碎石樁樁，應(yīng)間歇歇一段時(shí)間間，待強(qiáng)度度恢復(fù)后，才才能施加上上部荷載。總之振沖法的機(jī)機(jī)理，在砂砂土中主要要是振動(dòng)擠擠密和振動(dòng)動(dòng)液化作用用，在粘性性土中主要要是振沖置置換作用，置置換的樁體體與土組成成復(fù)合地基基。近年來(lái)來(lái)振沖法已已廣泛應(yīng)用用處理各類(lèi)類(lèi)地基土，但但是主要應(yīng)應(yīng)用于處理理砂土、濕濕陷性黃土土及部分非非飽和粘性性土，提高高這些土的的地基承載載力和抗液液化性能，也也應(yīng)用于處處理不排水水剪強(qiáng)度稍稍高(>20kkPa)的的飽和粘性性土和粉土土，改善這這類(lèi)土的地地基承載力力和變形特特性。9.5.2設(shè)設(shè)計(jì)和計(jì)算算原理利用振沖法和擠擠密法處理理地基的設(shè)設(shè)計(jì)理論和和方法目前前尚不完善善，主要依依靠工程實(shí)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)進(jìn)行綜合合分析，在在工程實(shí)踐踐的基礎(chǔ)上上提出了一一些半經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)方法。由由于在砂土土和粘性土土中擠密和和振沖的加加固機(jī)理不不同，茲分分別討論如如下：9.5.2.11砂土地地基中的設(shè)設(shè)計(jì)在砂土地基中，主主要是從擠擠密的角度度出發(fā)來(lái)考考慮地基加加固的設(shè)計(jì)計(jì)問(wèn)題。首首先根據(jù)工工程對(duì)地基基加固的要要求(如提高地地基承載力力，減少沉沉降，抗地地震液化等等)，按土力力學(xué)的基本本理論，計(jì)計(jì)算出加固固后要求達(dá)達(dá)到的密度度和孔隙比比，并考慮慮建筑基礎(chǔ)礎(chǔ)的形狀，合合理布置樁樁柱(單獨(dú)基礎(chǔ)礎(chǔ)按正方形形布置，大大面積基礎(chǔ)礎(chǔ)按梅花形形布置)。如果要要把砂土從從初始孔隙隙比，加固固后達(dá)到孔孔隙比為，并并假設(shè)擠密密法和振沖沖法只產(chǎn)生生側(cè)向擠密密，那么振振沖碎石樁樁(或擠密砂砂樁)的間距可按按下式確定定，對(duì)于正正方形布置置（9--29）對(duì)于梅花形布置置則為（9-330）式中—砂樁的直徑；—地基處理前和處處理后要求求達(dá)到的孔孔隙比；和—砂土最大和最小小孔隙比，并并按現(xiàn)行規(guī)規(guī)定確定；；—擠密后要求達(dá)到到的相對(duì)密密實(shí)度，可可以取0..7～0.855。關(guān)于估算加固后后達(dá)到的承承載力標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值，可通通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)貫入試試驗(yàn)錘擊數(shù)數(shù)(修正后的的值)，按《建建筑地基基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》求得得。按照《建建筑地基處處理技術(shù)規(guī)規(guī)范》，用用現(xiàn)場(chǎng)載荷荷試驗(yàn)確定定地基承載載力標(biāo)準(zhǔn)值值。關(guān)于加固深度問(wèn)問(wèn)題，若是是為了提高高承載力和和減少沉降降，加固的的深度不需需太深，一一般不超過(guò)過(guò)8m，因?yàn)闉樯巴恋膹?qiáng)強(qiáng)度隨深度度增大很快快，沉降的的影響深度度也不大。若若為了抗地地震液化，可可按現(xiàn)行抗抗震規(guī)范確確定，也可可以用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)驗(yàn)的一些經(jīng)經(jīng)驗(yàn)公式估估算加固深深度。9.5.2.22粘性土土地基中的的設(shè)計(jì)要點(diǎn)點(diǎn)對(duì)于粘性土地基基，利用振振動(dòng)碎石樁樁加固后，復(fù)復(fù)合地基的的承載力和和變形特性性一方面決決定于被加加固土的特特性，另一一方面決定定于置換率率的大小，置置換率用截截面積比表表示，即（99-31）式中為置換率；；為碎石樁樁置換軟土土的截面積積；為被加加固范圍內(nèi)內(nèi)的土所占占的截面積積；被加固固的面積。在在荷載作用用下，應(yīng)力力分別由樁樁體和土來(lái)來(lái)承擔(dān)，常常用樁土應(yīng)應(yīng)力比表示示，即（9-322）式中：為樁體承承擔(dān)的部分分豎向荷載載；為樁周周土承擔(dān)的的部分荷載載。的大小小隨荷載水水平而變化化。當(dāng)荷載載到達(dá)極限限荷載時(shí)，根根據(jù)復(fù)合地地基的靜力力平衡原理理，復(fù)合地地基的極限限豎向承載載力可按面面積加權(quán)計(jì)計(jì)算：即(9--33)(9--34)式中—復(fù)合地基基的極限豎豎向承載力力；—樁體體單位面積積極限承載載力；—樁間間土極限承承載力。令；。為天然地基不固固結(jié)不排水水剪切強(qiáng)度度，和分別為碎碎石樁和樁樁周土的承承載力系數(shù)數(shù)，則復(fù)合合地基的承承載力系數(shù)數(shù)為：（9--35）從式(9-355)可以看看出，加固固后復(fù)合地地基的承載載力決定于于置換率的的大小及承承載力系數(shù)數(shù)和。復(fù)合地基的設(shè)計(jì)計(jì)首先根據(jù)據(jù)地基加固固的要求，選選擇一個(gè)合合理的置換換率剛。由由置換率的的大小確定定碎石樁的的樁徑和間間距。實(shí)際際工程中常常用的置換換率約=110～20％，碎碎石樁的直直徑約為00.6～lm，間距距約1.55～3m。對(duì)于于大面積加加固，樁宜宜采用梅花花形布置，對(duì)對(duì)于條形基基礎(chǔ)和單獨(dú)獨(dú)基礎(chǔ)采用用正方形布布置，樁的的長(zhǎng)度按建建筑物對(duì)地地基的要求求確定，一一般盡可能能打入堅(jiān)實(shí)實(shí)土層，如如軟土層太太厚，樁長(zhǎng)長(zhǎng)最深也不不超過(guò)155m，但一一般打至88m深度以以后，再增增加深度，對(duì)對(duì)于提高承承載力的效效果逐漸不不顯著，只只是減少沉沉降量而已已。復(fù)合地基的各項(xiàng)項(xiàng)尺寸確定定后，必須須進(jìn)一步驗(yàn)驗(yàn)算復(fù)合地地基承載力力及沉降是是否能滿(mǎn)足足所設(shè)計(jì)建建筑物的要要求。根據(jù)據(jù)我國(guó)工程程實(shí)踐的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，利用用修正的JJ.布朗斯斯(Brauuns，19800)公式可可以得到較較接近于實(shí)實(shí)際的結(jié)果果。布朗斯斯假設(shè)：(1)極極限平衡區(qū)區(qū)位于樁頂頂附近，滑滑動(dòng)面成漏漏斗形，樁樁的破壞深深度；(2))，(3))地基土和和樁體的自自重忽略不不計(jì)。其中中為碎石樁樁的半徑，，為碎石樁的抗剪角(≈30～40°)，其余符號(hào)見(jiàn)圖8-16。在這些前提下，他導(dǎo)出了碎石樁單樁豎向極限承載力公式：（9-336）或（9-337）式中—滑動(dòng)面與與水平面的的夾角，按按照下式用用計(jì)算法求求得：即（9--38）圖9-16BBraunns的計(jì)算算圖式式（9-36）是是不考慮存存在群樁影影響的承載載力計(jì)算式式，這種情情況的承載載力系數(shù)記記為。實(shí)際際上的碎石石樁都存在在群樁的影影響。若考考慮四周都都在群樁的的影響的情情況（即滿(mǎn)滿(mǎn)堂樁情況況），也可可導(dǎo)得碎石石樁的單樁樁豎向極限限承載力公公式：或式中為四周有群群樁影響的的單樁承載載力系數(shù)；；，一般情情況，當(dāng)允允許變形比比較小時(shí)，=2，否則取高值。和是兩種極端情況下的承載力系數(shù)，實(shí)際的群樁都處于這兩種情況之間，因此碎石樁的承載力系數(shù)可以根據(jù)每根樁的邊界條件，分別屬于和的情況按比例分配求得，即(99-40))式中：為總邊界界數(shù)，對(duì)于于正方形布布置每根樁樁有4個(gè)邊界，梅梅花形布置置則有6個(gè)邊界，總總邊界數(shù)為為樁數(shù)乘邊邊界數(shù)。和和分別為屬屬于和情況的邊邊界數(shù)。如如圖9-117中，=6×4=244，=10，=14，故故：那么，碎石樁與與樁間土組組成的復(fù)合合地基極限限承載力可可按（9--33）式式求得。復(fù)復(fù)合地基承承載力標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值可把極極限承載力力除以安全全系數(shù)2~~3求得。圖9-17六樁樁布置圖由于影響振沖碎碎石樁的承承載力的因因素比較復(fù)復(fù)雜，往往往不易準(zhǔn)確確計(jì)算。要要獲得比較較可靠的碎碎石樁復(fù)合合地基承載載力標(biāo)準(zhǔn)值值，請(qǐng)參閱閱《建筑地地基處理技技術(shù)規(guī)范》按按復(fù)合地基基現(xiàn)場(chǎng)荷載載試驗(yàn)要點(diǎn)點(diǎn)通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)確定。根據(jù)我國(guó)工程實(shí)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在在無(wú)荷載試試驗(yàn)的情況況下，可參參考下式估估算碎石樁樁復(fù)合地基基承載力標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值，即即（9-411）式中為樁間間土天然地地基的十字字板強(qiáng)度，復(fù)合地基的沉降降值可按下下式估算：：即（9-422）式中：—按天然然地基計(jì)算算的沉降量量；—復(fù)合地基估算沉沉降量；—折減系數(shù)：§9.6高高壓噴射注注漿法和深深層攪拌法法高壓噴射注漿法法和深層攪攪拌法是近近年來(lái)發(fā)展展起來(lái)的兩兩種地基處處理方法。兩兩者都可以以用多種化化學(xué)漿液注注入地基中中與地基土土拌和，組組成加固體體，達(dá)到加加固的目的的。由于這這些漿液中中有些帶有有毒性，有有些價(jià)格昂昂貴，目前前工程上主主要采用水水泥系漿液液。所以本本節(jié)主要介介紹以水泥泥系漿液的的高壓噴射射注漿法和和深層攪拌拌法。9.6.1高高壓噴射注注漿法加固固原理高壓噴射注漿法法是利用高高壓噴射化化學(xué)漿液與與土混合固固化處理地地基的一種種方法。它它是將帶有有特殊噴嘴嘴的注漿管管，置入預(yù)預(yù)定的深度度后，以220MPaa的高壓噴噴射沖擊破破壞土體，并并使?jié){液與與土混合，經(jīng)經(jīng)過(guò)凝結(jié)固固化形成加加固體。按按注漿的形形式分為旋旋噴注漿、定定噴注漿和和擺噴注漿漿三種類(lèi)型型。旋噴注漿法的施施工程序如如圖9-118所示。首首先用鉆機(jī)機(jī)鉆孔至設(shè)設(shè)計(jì)處理深深度，然后后用高壓脈脈沖泵，通通過(guò)安裝在在鉆桿下端端的特殊噴噴射裝置，向向四周土噴噴射化學(xué)漿漿液。在噴噴射化學(xué)漿漿液的同時(shí)時(shí)，鉆桿以以一定的速速度旋轉(zhuǎn)，并并逐漸往上上提升。高高壓射流使使一定范圍圍內(nèi)土體結(jié)結(jié)構(gòu)遭受到到破壞并與與化學(xué)漿，液液強(qiáng)制混合合，膠結(jié)硬硬化后即在在地基中形形成比較均均勻的圓柱柱體，稱(chēng)為為旋噴樁。高壓旋噴注漿法法的主要設(shè)設(shè)備是高壓壓脈沖泵((要求工作作壓力在220MPaa以上)和帶有特特殊噴嘴的的鉆頭。脈脈沖泵把旋旋噴時(shí)所需需要的漿液液，低壓吸吸入，并借借助于噴嘴嘴高壓排出出，使?jié){液液具有很大大的功能，以以達(dá)到破壞壞土體，攪攪拌漿液。裝裝在鉆頭側(cè)側(cè)面的噴嘴嘴是旋噴灌灌漿的關(guān)鍵鍵部件，一一般是由耐耐磨的鎢合合金制成。高高壓泵輸出出的漿液通通過(guò)噴嘴后后具有很大大的功能，這這種高速?lài)妵娏?，能破破壞周?chē)镣恋慕Y(jié)構(gòu)。旋旋噴時(shí)的壓壓力、噴嘴嘴的形狀和和噴嘴回旋旋的速度等等對(duì)所形成成的旋噴樁樁的質(zhì)量影影響很大。常常用的噴嘴嘴形狀如圖圖9-199，噴嘴出出口的直徑徑D取2mm左右右，圓錐角角約為13°，噴嘴的的直線段長(zhǎng)長(zhǎng)為=33～4D，而錐錐部長(zhǎng)度視視鉆頭的尺尺寸而定。噴噴射壓力一一般用200MPa，噴噴嘴的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速度約220轉(zhuǎn)/分，這樣樣的組合效效果較好。由由于單一噴噴嘴的噴射射水流破壞壞土的有效效射程較短短，因而又又發(fā)展了二二重管和三三重管旋噴噴法，大大大提高了噴噴射能力和加固效效果。圖9-18旋旋噴注漿法法施工程序序圖①開(kāi)始鉆進(jìn)；②鉆鉆進(jìn)結(jié)束；；③高壓旋噴噴開(kāi)始；④?chē)娮爝呅D(zhuǎn)邊提升升；⑤旋噴結(jié)束束圖9-19噴噴嘴構(gòu)造圖圖旋噴樁的漿液有有多種，一一般應(yīng)根據(jù)據(jù)土質(zhì)條件件和工程設(shè)設(shè)計(jì)的要求求來(lái)選擇，同同時(shí)也要考考慮材料的的來(lái)源、價(jià)價(jià)格和對(duì)環(huán)環(huán)境的污染染等因素。目目前使用的的是以水泥泥漿液為主主，當(dāng)土的的透水性較較大或地下下水流速較較大時(shí)，為為了防止?jié){漿液流失，常常在漿液中中加速凝劑劑，如三乙乙醇胺和氯氯化鈣等。在在軟弱土地地基中，所所形成的旋旋噴樁試樣樣的極限抗抗壓強(qiáng)度可可達(dá)3.00～5.0MMPa。樁樁體的直徑徑隨著地基基土的性質(zhì)質(zhì)及旋噴壓壓力的大小小而變化。在在軟土中，如如壓力為55～10MPPa，形成成旋噴樁的的直徑約00.8m。高壓噴射注漿法法—般適用于于標(biāo)準(zhǔn)貫入入試驗(yàn)擊數(shù)數(shù)N<100的砂土和和N<5的粘粘性土，超超過(guò)上述限限度，則可可能影響成成樁的直徑徑，應(yīng)慎重重考慮。這這種方法用用途廣泛，作作為旋噴柱柱可以提高高地基的承承載力，作作為連續(xù)墻墻可以防滲滲止水，還還可應(yīng)用于于深基礎(chǔ)的的開(kāi)挖，防防止基坑隆隆起，減輕輕支撐基坑坑的側(cè)壁壓壓力，特別別是對(duì)于已已建建筑物物的事故處處理，有它它獨(dú)到之處處。但對(duì)于于擬建建筑筑物基礎(chǔ)，其其作用與灌灌注樁類(lèi)似似，而強(qiáng)度度較差，造造價(jià)較貴，顯顯得遜色。如如能發(fā)展無(wú)無(wú)毒、廉價(jià)價(jià)的化學(xué)漿漿液，高壓壓噴射注漿漿法將會(huì)有有更好的前前途。9.6.2深深層攪拌法法加固作用用原理深層攪拌法系利利用水泥作作固結(jié)劑，通通過(guò)特制的的攪拌機(jī)械械，在地基基中將水泥泥和土體強(qiáng)強(qiáng)制拌和，使使軟弱土硬硬結(jié)成整體體，形成具具有水穩(wěn)性性和足夠強(qiáng)強(qiáng)度的水泥泥(或石灰)土樁或地地下連續(xù)墻墻。深層攪攪拌法可以以在軟土地地基中制成成柱狀、壁壁狀和塊狀狀等不同形形式的加固固體，這些些加固體與與天然地基基組成復(fù)合合地基，共共同承擔(dān)建建筑物的荷荷載。深層層攪拌法主主要的機(jī)具具是攪拌機(jī)機(jī)。如圖99-20所所示，為一一雙軸回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)式的深層層攪拌機(jī)，由由電機(jī)、攪攪拌軸、攪攪拌頭和輸輸漿管等組組成。電機(jī)機(jī)帶動(dòng)攪拌拌頭回轉(zhuǎn)，輸輸漿管輸入入水泥漿液液與周?chē)镣涟韬?，形形成一個(gè)平平面8字形的水水泥土柱體體。施工順順序如圖99-21所所示。這是是一種新的的地基處理理方法，主主要應(yīng)用于于處理比較較軟弱的土土層，不但但可以應(yīng)用用于陸地，也也可以用來(lái)來(lái)處理水下下軟土，既既可以用于于處理各類(lèi)類(lèi)建筑物地地基，又可可以用于加加固岸坡。但但必須指出出：如果被被加固土的的強(qiáng)度較高高，或土中中含樹(shù)根、堅(jiān)堅(jiān)硬障礙物物，攪拌就就很困難。通過(guò)機(jī)械攪拌把把水泥土和和軟土混合合形成水泥泥土是一種種物理化學(xué)學(xué)反應(yīng)的過(guò)過(guò)程，它與與混凝土硬硬化的機(jī)理理不同，混混凝土硬化化是水泥在在粗骨料中中進(jìn)行，而而水泥土硬硬化是水泥泥在具有活活性的粘土土介質(zhì)中進(jìn)進(jìn)行，作用用緩慢而復(fù)復(fù)雜。水泥泥遇水后發(fā)發(fā)生水化和和水解作用用，生成氧氧化鈣等多多種化合物物，其中鈣鈣離子與粘粘土礦物表表面吸附的的及離子進(jìn)行行當(dāng)量交換換，使粘土土顆粒形成成較大的土土團(tuán)粒，同同時(shí)水泥水水化后生成成的膠體粒粒子，把土土團(tuán)粒連接接起來(lái)形成成蜂窩狀結(jié)結(jié)構(gòu)。隨著著水泥水化化的深入，溶溶液析出大大量Ca離子與與粘土礦物物中的二氧氧化硅和三三氧化二鋁鋁