基礎工程附動畫第六章地基處理

基礎工程附動畫第六章地基處理第1頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)概述

地基處理的目的：是針對軟土地基上建造建筑物可能產生的問題，采取人工的方法改善地基土的工程性質，達到滿足上部結構對地基穩(wěn)定和變形的要求。

人工地基：土木工程建設中，有時不可避免地遇到工程地質條件不良的軟弱土地基，不能滿足建筑物要求，需要先經過人工處理加固，再建造基礎，處理后的地基稱為人工地基。

地基處理方法的分類物理處理化學處理熱學處理置換排水擠密加筋攪拌灌漿熱加固凍結6-1概述第六章地基處理第2頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-1概述第六章地基處理

公路工程地基處理方法分類及其適用范圍表6-1類別方法簡要原理適用范圍置換換土墊層法將軟弱土或不良土開挖至一定深度，回填抗剪強度較高、壓縮性較小的材料，如砂、礫、石渣等，并分層夯實，形成雙層地基。墊層能有效擴散基底壓力，提高地基承載力、減少沉降各種軟弱土地基膨脹土摻灰改性換土法摻灰改性換土法是將原地膨脹土翻松，摻加一定比例的石灰后，分層壓實。經過一段時間的養(yǎng)護，可以很好地消除或減小膨脹性，提高土體強度，降低土中的含水量膨脹土地基擠淤置換法通過拋石或夯擊回填碎石置換淤泥達到加固地基的目的，也可采用爆破擠淤置換淤泥或淤泥質黏土地基強夯置換法采用邊填碎石邊強夯的方法在地基中形成碎石墩體，由碎石墩、墩間土以及碎石墊層形成復合地基，以提高承載力，減小沉降粉砂土和軟黏土地基等第3頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-1概述第六章地基處理公路工程地基處理方法分類及其適用范圍表6-1類別方法簡要原理適用范圍置換石灰樁法通過機械或人工成孔，在軟弱地基中填入生石灰塊或生石灰塊加其他摻和料，通過石灰的吸水膨脹、放熱以及離子交換作用來改善樁與土的物理力學性質，并形成石灰樁復合地基，可提高地基承載力，減少沉降雜填土、軟黏土地基氣泡混合輕質料填土法氣泡混合輕質料的重度為5-12kN/m3，具有較好的強度和壓縮性能，用作路堤填料可有效減小作用在地基上的荷載，也可減小作用在擋土結構上的側壓力軟弱地基上的填方工程EPS超輕質料填土法發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）重度只有土的1/50-1/100,并具有較好的強度和壓縮性能，用作填料，可有效減小作用在地基上的荷載和作用在擋土結構上的側壓力，需要時也可置換部分地基土，以達到更好的效果軟弱地基上的填方工程第4頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-1概述第六章地基處理類別方法簡要原理適用范圍排水固結加載預壓法在地基中設置排水通道——砂墊層和豎向排水系統(tǒng)（豎向排水系統(tǒng)通常有普通砂井、袋裝砂井、塑料排水帶等），以縮小土體固結排水距離，地基在建筑路堤荷載作用下排水固結，地基承載力提高，工后沉降小軟黏土、雜填土、泥炭土地基等超載預壓法原理基本上與堆載預壓法相同，不同之處是其預壓荷載大于設計使用荷載。超載預壓不僅可減少工后固結沉降，還可消除部分工后次固結沉降同上真空聯(lián)合堆載預壓法在軟黏土地基中設置排水體系（同加載預壓法），然后在上面形成一不透氣層（覆蓋不透氣密封膜，或其他措施），通過對排水體系進行長時間不斷抽氣抽水，在地基中形成負壓區(qū)，而使軟黏土地基產生排水固結，達到提高地基承載力，減小工后沉降的目的，常與堆載預壓聯(lián)合使用軟黏土地基降低地下水位法通過降低地下水位，改變地基土受力狀態(tài)，其效果如加載預壓，使地基土產生排水固結，達到加固目的砂性土或透水性較好的軟黏土層第5頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-1概述第六章地基處理類別方法簡要原理適用范圍化學加固深層攪拌法利用深層攪拌機將水泥漿或水泥粉和地基土原位攪拌形成圓柱狀、格柵狀或連續(xù)墻式的水泥土增強體，形成復合地基以提高地基承載力，減小沉降。也常用它形成水泥土防滲帷幕。深層攪拌法分噴漿攪拌法和噴粉攪拌法兩種淤泥、淤泥質土、黏性土和粉土等軟土地基，有機質含量較高時應通過試驗確定適用性高壓噴射注漿法利用高壓噴射專用機械，在地基中通過高壓噴射流沖切土體，用漿液置換部分土體，形成水泥土增強體。按噴射流組成形式，高壓噴射注漿法有單管法、二重管法、三重管法。高壓噴射注漿法可形成復合地基，以提高承載力，減少沉降淤泥、淤泥質土、黏性土、粉土、黃土、砂土、人工填土和碎石土等地基，當含有較多的大塊石，或地下水流速較快，或有機質含量較高時應通過試驗確定適用性滲入性灌漿法在灌漿壓力作用下，將漿液灌入地基中以填充原有孔隙，改善土體的物理力學性質中砂、粗砂、礫石地基第6頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-1概述第六章地基處理類別方法簡要原理適用范圍化學加固劈裂灌漿法在灌漿壓力作用下，漿液克服地基土中初始應力和土的抗拉強度，使地基土中原有的孔隙或裂隙擴張，用漿液填充新形成的裂縫和孔隙，改善土體的物理力學性質基巖或砂、砂礫石、黏性土地基擠密灌漿法在灌漿壓力作用下，向土層中壓入濃漿液，在地基土中形成漿泡，擠壓周圍土體。通過壓密和置換改善地基性能。在灌漿過程中因漿液的擠壓作用可產生輻射狀上抬力，引起地面隆起常用于可壓縮性地基、排水條件較好的黏性土地基有機大分子溶液改良法往土中摻加高價金屬鹽類物質或有機陽離子化合物，通過離子交換吸附，削弱蒙脫石晶內負電斥力和減薄雙電層的厚度，從而抑制蒙脫石晶內膨脹性和黏土微粒之間膨脹性，達到改善土的吸水性質的目的膨脹土地基第7頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-1概述第六章地基處理類別方法簡要原理適用范圍

振密、擠密表層原位壓實法采用人工或機械夯實、碾壓或振動，使土體密實。密實范圍較淺，常用于分層填筑雜填土、疏松無粘性土、非飽和黏性土、濕陷性黃土等地基的淺層處理強夯法采用質量為10~40t的夯錘從高處自由落下，地基土體在強夯的沖擊力和振動力作用下密實，可提高地基承載力，減少沉降碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基振沖密實法一方面依靠振沖器的振動使飽和砂層發(fā)生液化，砂顆粒重新排列，孔隙減小；另一方面依靠振沖器的水平振動力，加回填料使砂層擠密，從而達到提高地基承載力、減小沉降，并提高地基土體抗液化能力。振沖密實法可加回填料也可不加回填料。加回填料，又稱為振沖擠密碎石樁法黏粒含量小于10%的疏松砂性土地基第8頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-1概述第六章地基處理類別方法簡要原理適用范圍振密、擠密擠密砂石樁法采用振動沉管法等在地基中設置碎石樁，在制樁過程中對周圍土體產生擠密作用。被擠密的樁間土和密實的砂石樁形成砂石樁復合地基，達到提高地基承載力、減小沉降的目的砂土地基、非飽和黏性土地基爆破擠密法利用爆破在地基中產生的擠壓力和振動力使地基土密實以提高土體的抗剪強度，提高地基承載力和減小沉降飽和凈砂、非飽和但經灌水飽和的砂、粉土、濕陷性黃土地基土樁、灰土樁法采用沉管法、爆擴法和沖擊法在地基中設置土樁或灰土樁，在成樁過程中擠密樁間土，由擠密的樁間土和密實的土樁或灰土樁形成土樁復合地基或灰土樁復合地基，以提高地基承載力和減小沉降，有時用于消除濕陷性黃土的濕陷性地下水位以上的濕陷性黃土、雜填土、素填土等地基第9頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-1概述第六章地基處理類別方法簡要原理適用范圍加筋加筋土墊層法在地基中鋪設加筋材料（如土工織物、土工格柵、金屬板條等）形成加筋土墊層，以增大壓力擴散角，提高地基穩(wěn)定性筋條間用無黏性土，加筋土墊層可適用各種軟弱地基隔水封閉法隔水封閉法是采用土工膜或其他隔水材料進行隔水封閉，達到割斷地下水的流通或阻止氣候干濕循環(huán)對地基或坡面土體的影響，達到穩(wěn)定路基或邊坡的目的膨脹土地基和鹽漬土地基加筋土擋墻法利用在填土中分層鋪設加筋材料以提高填土的穩(wěn)定性，形成加筋土擋墻。擋墻外側可采用側面板形式，也可采用加筋材料包裹形式用于填土擋墻結構土釘墻法通常采用鉆孔、插筋、注漿在土層中設置土釘，也可直接將桿件插入土層中，通過土釘和土形成加筋土擋墻以維持和提高土坡穩(wěn)定性用于維持和提高土坡穩(wěn)定性第10頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-1概述第六章地基處理類別方法簡要原理適用范圍加筋錨桿支護法錨桿通常由錨固段、非錨固段和錨頭三部分組成。錨固段用于穩(wěn)定土層，可對錨桿施加預應力。用于維持邊坡穩(wěn)定用于維持和提高土坡穩(wěn)定性錨碇板擋土結構由墻面、鋼拉桿、錨碇板和填土組成。錨碇板處在填土層，可提供較大的錨固力。錨碇板擋土結構用于填土支擋結構用于填土支擋結構樹根樁法在地基中設置如樹根狀的微型灌注樁（直徑70~250mm），提高地基承載力或土坡的穩(wěn)定性各類地基低強度混凝土樁復合地基法在地基中設置低強度混凝土樁，與樁間土形成復合地基，提高地基承載力，減小沉降各類深厚軟弱地基鋼筋混凝土樁復合地基法在地基中設置鋼筋混凝土樁，與樁間土形成復合地基，提高地基承載力，減小沉降各類深厚軟弱地基長短樁復合地基由長樁和短樁與樁間土形成復合地基，提高地基承載力和減小沉降。長樁和短樁可采用同一樁型，也可采用不同樁型。通常長樁采用剛度較大的型樁，短樁采用柔性樁或散體材料樁深厚軟弱地基第11頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一

注意：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。

因此：對于每一工程必須進行綜合考慮，通過方案的比選，選擇一種技術可靠、經濟合理、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。6-1概述第六章地基處理第12頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)軟土地基

軟土的分布：指沿海的濱海相、三角洲相、內陸平原或山區(qū)的河流相、湖泊相、沼澤相等主要由細粒土組成的土。

軟土的特點：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（a1-2>0.5MPa-1）和強度低的特點，多數(shù)還具有高靈敏度的結構性。

軟土的分類：主要包括淤泥、淤泥質黏性土、淤泥質粉土、泥炭、泥炭質土等。6-2軟土處理第六章地基處理第13頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一一．軟土的成因及劃分（一）濱海沉積

1.濱海相：

常與海浪岸流及潮汐的水動力作用形成較粗的顆粒(粗、中、細砂)相摻雜，使其不均勻和極松軟，增強了淤泥的透水性能，易于壓縮固結。

2.瀉湖相：

顆粒微細、孔隙比大、強度低、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0.3～2.0m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、結構松軟、含水量高，有時甚于瀉湖相。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雜交替作用，而使淤泥與薄層砂交錯沉積，受海流與波浪的破壞，分選程度差，結構不穩(wěn)定，多交錯成不規(guī)則的尖滅層或透鏡體夾層，結構疏松軟，顆粒細小。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。6-2軟土處理第六章地基處理第14頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一（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。淤泥結構松軟，呈暗灰、灰綠或暗黑色，厚度一般為10m左右，最厚者可達25m。（三）河灘沉積

主要包括河漫灘相和牛軛湖相。成層情況較為復雜，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。6-2軟土處理第六章地基處理第15頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一（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，使工程性質有所不同。不同沉積類型的軟土，有時其物理性質指標雖較相似，但工程性質并不很接近，不應借用。軟土的力學性質參數(shù)宜盡可能通過現(xiàn)場原位測試取得。6-2軟土處理第六章地基處理第16頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一二、軟土的工程特性含水量較高，孔隙比較大抗剪強度低壓縮性較高滲透性很小結構性明顯流變性顯著6-2軟土處理第六章地基處理五大特性第17頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一三、軟土地基的承載力、沉降和穩(wěn)定性的計算(一)軟土地基的承載力

軟土地基承載力應根據(jù)地區(qū)建筑經驗，并結合下列因素綜合確定：①軟土成層條件、應力歷史、力學特性及排水條件；②上部結構的類型、剛度、荷載性質、大小和分布，對不均勻沉降的敏感性；③基礎的類型、尺寸、埋深、剛度等；④施工方法和程序；⑤采用預壓排水處理的地基，應考慮軟土固結排水后強度的增長。6-2軟土處理第六章地基處理第18頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一1．根據(jù)極限承載力理論公式確定

《公橋基規(guī)》提出軟土地基承載力容許值(kPa)為2．根據(jù)土的物理性質指標確定

一般情況，地基承載力是與其天然含水量密切相關的，根據(jù)統(tǒng)計資料w與軟土的承載力基本容許值關系如下表所示。天然含水量w（%）36404550556575

(kPa)1009080706050406-2軟土處理第六章地基處理第19頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一3．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pcr公式估算，以控制沉降在一般建筑物容許范圍。條形基礎臨塑荷載pcr

(kPa)計算式為飽和軟土時，Nq=1，Nc=則6-2軟土處理第六章地基處理第20頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一4．用原位測試方法確定

由于室內試驗測定土的物理力學指標(如cu等)常受土被擾動影響使結果不正確；而一般土的承載力理論公式用于軟土也會有偏差，因此采用現(xiàn)場原位測試的方法往往能克服以上缺點。

軟土地基常用的原位測試方法：

載荷試驗、旁壓試驗十字板剪切試驗按標準貫入試驗靜力觸探試驗6-2軟土處理第六章地基處理第21頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一（二）軟土地基的沉降計算

軟土地基在荷載下沉降變形的主要部分為固結沉降Sc，此外還包括瞬時沉降Sd與次固結沉降Ss，如圖所示。軟土地基的總沉降量S為Sd、Sc、Ss之和。6-2軟土處理第六章地基處理圖6-1軟土地基沉降的組成第22頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一

1．固結沉降Sc

在荷載作用下，軟土地基緩慢地排水固結發(fā)生的沉降稱為（主）固結沉降，常用的計算方法如下。（1）采用e—p曲線計算（2）采用壓縮模量計算(3)采用e—logp曲線計算6-2軟土處理第六章地基處理第23頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一2．瞬時沉降Sd

瞬時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，因而土體產生剪切變形，此時沉降是由軟土側向剪切變形引起。前一部分可用彈性理論公式計算有時也用Sd＝(0.2～0.3)Sc對瞬時沉降進行估算。

6-2軟土處理第六章地基處理第24頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一3．次固結沉降Ss

長期現(xiàn)場觀測表明，在理論計算的固結過程結束后，軟土地基因土骨架的蠕動而繼續(xù)發(fā)生長期(長達數(shù)年以上)的、緩慢的壓縮，稱為次固結沉降。6-2軟土處理第六章地基處理計算公式：圖6-2次固結沉降圖第25頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一(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，由于地基土抗剪強度低，發(fā)生基礎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、擋土墻等承受側向推力的建筑物在保證其地基承載力、沉降驗算。同時，應進行穩(wěn)定性的分析。6-2軟土處理第六章地基處理第26頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一四、軟土地基基礎工程應注意的事項6-2軟土處理第六章地基處理（一）要取得代表性很好的地質資料（二）軟土地基路堤地基處理設計應注意的事項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．觀測和試驗（三）軟土地區(qū)的橋涵基礎設計應注意的事項（四）軟土地基橋臺及橋頭路堤的穩(wěn)定設計應注意的事項第27頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)換土墊層法

換土墊層法是挖去地表淺層軟弱土層或不均勻土層，回填堅硬、較粗料徑的材料，并夯壓密實，形成墊層的地基處理方法。

換填的材料主要有砂、碎石、高爐干渣和粉煤灰等，應具有強度高、壓縮性低、穩(wěn)定性好和無侵蝕性等良好的工程特性。

換填墊層法設計的主要指標是墊層厚度和寬度，一般可將各種材料的墊層設計都近似地按砂墊層的計算方法進行設計。6-3換土墊層法第六章地基處理第28頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一砂墊層6-3換土墊層法第六章地基處理第29頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一一、砂墊層的設計計算

(一)砂墊層厚度的確定

6-3換土墊層法第六章地基處理

砂墊層厚度計算實質上是軟弱下臥層頂面承載力的驗算，根據(jù)需要置換的軟弱下臥層頂面承載力確定墊層厚度，應滿足下式要求，通過試算求得：

（6-12）第30頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-3換土墊層法第六章地基處理

設計時，一般采用試算法，即先根據(jù)上部結構、基礎的荷載情況以及軟弱下臥層的承載力情況初步取定墊層的厚度，然后驗算承載力是否滿足要求。不滿足時調整初選值再進行驗算直至符合要求。墊層的厚度通常不宜小于0.5m，也不宜大于3m。第31頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一(二)砂墊層的寬度

6-3換土墊層法第六章地基處理（1）墊層的頂寬

為防止墊層向兩側擠出，墊層頂面每邊宜超出基礎底邊不小于300mm，或從墊層底面兩側向上，按當?shù)亻_挖基坑經驗要求的坡度延伸到地面。（2）墊層的底寬

墊層的寬度應滿足基底壓應力擴散的要求，可按下式或根據(jù)當?shù)亟涷灤_定：

b1=b+2ztanθ

（6-15）第32頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一(三)墊層的承載力

6-3換土墊層法第六章地基處理

墊層承載力容許值[fcu]宜通過現(xiàn)場確定，當無試驗資料時，可按表6-4參考采用。

各種墊層承載力容許值[fcu]表6-4

施工方法墊層材料壓實系數(shù)λc承載力容許值（kPa）碾壓、振密或夯實碎石、卵石0.94~0.97200~300砂夾石（其中碎石、卵石占總質量30~50%）200~250土夾石（其中碎石、卵石占總質量30~50%）150~200中砂、粗砂、礫砂150~200第33頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一

(四)沉降驗算

墊層地基的變形包括墊層自身變形及壓縮層范圍內下臥層的變形。墊層地基的沉降量按下式計算：

6-3換土墊層法第六章地基處理

（6-16）

（6-17）第34頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一二、墊層施工與質量檢驗

軟土地區(qū)采用換填地基時，其填筑、壓實的施工及檢測應符合《公路路基施工技術規(guī)范》（JTGF10-2006

）規(guī)定。墊層施工應嚴格控制墊層材料的顆粒成分和質量。在地下水位高于基坑底面時，應采取排水或降低水位措施。在基坑挖好經檢驗后，應迅速進行鋪壓墊層材料，避免坑底暴露過久，或被踐踏、浸水使土結構遭到破壞，強度降低。施工時應嚴格保證墊層材料的密實度，應選擇合格的鋪壓厚度，確定最優(yōu)含水量。分層壓實可采用機械碾壓、重錘夯實、振動壓實等。要求分層壓實達到設計要求的壓實度(應在90%以上)。砂墊層的質量檢驗，可選用環(huán)刀取樣法或貫入測定法進行，采用應達到的干重度或貫入度作為控制指標。墊層材料除砂、砂礫外，也可考慮用石灰土、二灰土(石灰加粉煤灰)、加筋土等，可根據(jù)具體情況因地制宜、就地取材選擇，并正確選用有關設計參數(shù)。6-3換土墊層法第六章地基處理第35頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一第四節(jié)排水固結法

排水固結法是使天然地基在建筑物投入使用之前完成大部分固結沉降，從而減少建筑物或構筑物使用期的沉降，保證建筑物的沉降和沉降差在允許的范圍內。

圖6-5室內壓縮試驗說明排水固結法原理a)e-曲線b)τ-曲線6-4排水固結法第六章地基處理第36頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一一、砂井堆載預壓法6-4排水固結法第六章地基處理圖6-6砂井堆載預壓

砂井堆載預壓法適用于處理淤泥質土、淤泥和沖填土等飽和黏土地基。飽和黏土滲透系數(shù)很低，為了縮短加載預壓后排水固結的歷時，對較厚的軟土層，常在地基中設置排水通道，使土中孔隙較快排出水。

第37頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-4排水固結法第六章地基處理1．排水豎井設計（1）砂井的直徑和間距：

以“細而密”為佳，普通砂井的直徑為300~500mm，間距可按為直徑的6~8倍選用。（2）砂井深度：

當軟土不厚（一般為10~20m）時，盡量要穿過軟土層達到砂層；當軟土過厚（超過20m）,不必打穿黏土，可根據(jù)建筑物對地基的穩(wěn)定性和變形的要求確定。對以地基抗滑穩(wěn)定性控制的工程，豎井深度應超過最危險滑動面2.0m以上。第38頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一（3）砂井排列：

砂井的平面布置可采取正方形或等邊三角形，每個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l(xiāng)的關系按下式考慮：等邊三角形布置正方形布置

6-4排水固結法第六章地基處理圖6-7砂井的平面布置及固結滲透途徑第39頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一（4）砂井的布置范圍：

由于在基礎以外一定的范圍內仍然存在壓應力和剪應力，所以砂井的布置范圍應比基礎范圍大為好，一般由基礎的輪廓線向外增加2~4m。

（5）砂料：

砂料宜用中、粗砂，必須保證良好的透水性，含泥量不應超過3%，滲透系數(shù)應大于10~3cm/s。（6）砂墊層：

為了使砂井有良好的排水通道，砂井頂部應鋪設砂墊層，墊層砂料粒度和砂井砂料相同，厚度一般為0.5m~1m。

6-4排水固結法第六章地基處理第40頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一2．預壓荷載6-4排水固結法第六章地基處理

對于沉降有嚴格限制的建筑，應采用超載預壓法處理，超載量大小應根據(jù)預壓時間內要求完成的變形量通過計算確定，并宜使預壓荷載下受壓土層各點的有效豎向應力大于建筑物荷載引起的相應點的附加應力。在公路工程中，預壓分欠載預壓、等載預壓和超載預壓。預壓高度應根據(jù)軟土性質、路堤設計高度、填料情況及施工工期等確定，并考慮路面結構層材料重度與填料重度不同的因素。第41頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一3．砂井地基的固結度計算。6-4排水固結法第六章地基處理

一級或多級等速加載條件下，當固結時間為t時，對應總荷載的地基平均固結度可按下式計算：

（6-18）第42頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一4．預壓荷載下地基土體的抗剪強度驗算6-4排水固結法第六章地基處理

計算預壓荷載下飽和黏性土地基中某點的抗剪強度時，應考慮土體原來的固結狀態(tài)，對正常固結飽和黏性土地基，某點某一時間的抗剪強度可按下式計算：

（6-24）第43頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一5．預壓荷載下地基的最終豎向變形量計算6-4排水固結法第六章地基處理預壓荷載下地基的最終豎向變形量可按下式計算：

（6-25）第44頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一二、袋裝砂井和塑料排水板預壓法

用砂井法處理軟土地基如地基土變形較大或施工質量稍差常會出現(xiàn)砂井被擠壓截斷，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，而且施工簡便、加快了地基的固結，節(jié)約用砂，在工程中得到日益廣泛的應用。6-4排水固結法第六章地基處理第45頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一(一)袋裝砂井預壓法

目前國內應用的袋裝砂井直徑一般為70~120mm，間距為1.0m~2.0m(井徑比n約取15~20)。砂袋可采用聚丙烯或聚乙烯等長鏈聚合物編織制成，應具有足夠的抗拉強度、耐腐蝕、對人體無害等特點。裝砂后砂袋的滲透系數(shù)不應小于砂的滲透系數(shù)。灌入砂袋的砂應為中、粗砂并振搗密實。砂袋留出孔口長度應保證伸入砂墊層至少300mm，并不得臥倒。6-4排水固結法第六章地基處理

袋裝砂井的設計理論、計算方法基本與普通砂井相同，它的施工已有相應的定型埋設機械，與普通砂井相比，優(yōu)點是：施工工藝和機具簡單、用砂量少；間距較小，排水固結效率高，井徑小，成孔時對軟土擾動也小，有利于地基土的穩(wěn)定，有利于保持其連續(xù)性。第46頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一

(二)塑料排水板預壓法

塑料排水板預壓法是將塑料排水板用插板機插入加固的軟土中，然后在地面加載預壓，使土中水沿塑料板的通道逸出，經砂墊層排除，從而使地基加速固結。塑料板排水與砂井比較具有如下優(yōu)點：

1，塑料板由工廠生產，材料質地均勻可靠，排水效果穩(wěn)定；

2．塑料板重量輕，便于施工操作；

3．施工機械輕便，能在超軟弱地基上施工；施工速度快，工程費用便宜。6-4排水固結法第六章地基處理第47頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一多孔單一結構型塑料排水板復合結構塑料排水板6-4排水固結法第六章地基處理第48頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一塑料排水板6-4排水固結法第六章地基處理第49頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一三、天然地基堆載預壓法

天然地基堆載預壓法是在建筑物施工前，用與設計荷載相等(或略大)的預壓荷載(如砂、土、石等重物)堆壓在天然地基上使地基軟土得到壓縮固結以提高其強度(也可以利用建筑物本身的重量分級緩慢施工)，減少工后的沉降量，待地基承載力、變形達到設計預期要求后，將預壓荷載撤除，在經預壓的地基上修建建筑物。此方法費用較少，但工期較長。如軟土層不太厚，或軟土中夾有多層細、粉砂夾層滲透性能較好，不需很長時間就可獲得較好預壓效果時可考慮采用，否則排水固結時間很長，應用就受到限制。此法設計計算可用一維固結理論。6-4排水固結法第六章地基處理第50頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一四、真空預壓法和降水位預壓法

真空預壓法實質上是以大氣壓作為預壓荷重的一種預壓固結法。在需要加固的軟土地基表面鋪設砂墊層，然后埋設垂直排水通道(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，通過砂墊層內埋設的吸水管道，用真空泵進行抽氣，使其形成真空，當真空泵抽氣時，先后在地表砂墊層及豎向排水通道內逐漸形成負壓，使土體內部與排水通道、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。6-4排水固結法第六章地基處理第51頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一

降低水位預壓法是借井點抽水降低地下水位，以增加土的自重應力，達到預壓目的。其降低地下水位原理、方法和需要設備基本與井點法基坑排水相同。地下水位降低使地基中的軟弱土層承受了相當于水位下降高度水柱的重量而固結，增加了土中的有效應力。這一方法最適用于滲透性較好的砂土或粉土或在軟粘土層中存在砂土層的情況，使用前應摸清土層分布及地下水位情況等。6-4排水固結法第六章地基處理第52頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一第五節(jié)擠(振)密法一、擠密砂樁法概念：

是用振動、沖擊或打入套管等方法在地基中成孔(孔徑一段為300mm～600mm)然后向孔中填入含泥量不大于5%的中、粗砂、粉、細砂料應同時摻入25%~35%碎石或卵石，再加以夯擠密實形成土中樁體從而加固地基的方法。作用：

對松散的砂土層，砂樁的加固機理有擠密作用、排水減壓作用和砂土地基預振作用，對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，并形成復合地基，提高地基的承載力和穩(wěn)定性，改善地基土的力學性質。6-5擠密法第六章地基處理第53頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一（一）砂樁的設計6-5擠密法第六章地基處理1．加固范圍

通常砂樁擠密地基的面積應超出基礎的面積，每邊放寬不應少于1~3排；用于防止砂層液化時，每邊放寬不宜小于處理深度的1/2，且不宜小于5m；對高速公路，一般應處理至邊緣外1~3m。2．樁直徑及樁位布置圖6-12砂樁的布置及中距第54頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-5擠密法第六章地基處理3．砂樁的間距

一般對粉土和砂土地基，不宜大于砂樁直徑的4倍；對黏性土地基不宜大于砂樁直徑的3倍。初步設計時，砂樁的中距也可按下列公式估算。(1)松散粉士和砂土地基可根據(jù)擠密后要求達到的孔隙比e1來確定。等邊三角形布置：

（6-27）正方形布置：

（6-28）第55頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-5擠密法第六章地基處理（2）黏性土地基等邊三角形布置：

（6-30）正方形布置：

（6-31）第56頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-5擠密法第六章地基處理4．砂樁樁長砂樁樁長不宜小于4m當軟弱土層厚度不大時，砂樁樁長宜穿過松軟土層；當松軟土層厚度較大時，對按穩(wěn)定性控制的工程，砂石樁樁長不應小于最危險滑動面以下2m的深度；對按變形控制的工程，砂樁樁長應滿足處理后地基變形量不超過建筑物的地基變形允許值并滿足軟弱下臥層承載力的要求；對可液化的地基，砂石樁樁長應按現(xiàn)行相關國家標準中的有關規(guī)定采用。第57頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-5擠密法第六章地基處理5．砂樁孔內的填料和填砂量

砂樁內填料宜用礫砂、粗砂、中砂、圓粒、角礫、卵石、碎石等，填料中含泥量不應大于5%，并不宜含有粒徑大于50mm的粒料。6．墊層

砂樁施工完成后，樁頂部分的樁體比較松散，密實度較小，應采用碾壓或夯實的方法將其壓密，然后在砂樁頂部宜鋪設一層厚度為300～500mm的砂石墊層。必要時可在墊層中增設加筋織物，加大地基抗剪強度。第58頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-5擠密法第六章地基處理7．強度驗算

計算中設有砂樁的復合地基的路堤整體抗剪穩(wěn)定安全系數(shù)時，復合地基內滑動面上的抗剪強度采用復合地基抗剪強度，該強度可按下式計算：

（6-34）

（6-35）

（6-36）

（6-37）第59頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-5擠密法第六章地基處理8．沉降計算在砂樁樁長深度內地基的沉降按下式計算：

（6-38）

（6-39）第60頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-5擠密法第六章地基處理（二）砂樁施工

可采用振動沉管、錘擊沉管或沖擊成孔等成樁法。當用于消除粉細砂及粉土液化時，宜用振動沉管成樁法。振動式是靠振動機的垂直上下振動作用，把帶樁靴或底蓋的鋼套管打入土中成孔，填入砂料振動密實成樁(一面振動一面拔出套管)；錘擊式是將鋼套管打入土中，其他工藝與振動式基本相同，但灌砂成樁和擴大是用內管向下沖擊而成。第61頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-5擠密法第六章地基處理（三）質量檢驗

應在施工期間及施工結束后，檢查砂樁的施工記錄。對沉管法，尚應檢查套管往復擠壓振動次數(shù)與時間、套管升降幅度和速度、每次填砂石料量等施工記錄。施工后應間隔一定時間方可進行質量檢驗。對飽和黏性土地基應待孔隙水壓力消散后進行，間隔時間不宜少于28d；對粉土、砂土和雜填土地基，不宜少于7d。砂樁的施工質量檢驗可采用單樁載荷試驗，對樁體可采用動力觸探試驗檢測，對樁間土可采用標準貫入、靜力觸探、動力觸探或其他原位測試等方法進行檢測。第62頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一二、夯（壓）實法

夯（壓）實法對砂土地基及含水率在一定范圍內的軟弱黏性土可提高其密實度和強度，減少沉降量。此法也適用于加固雜填土和黃土等。填方或地面淺表層常用的壓實方法是碾壓法、夯實法和振動壓實法，而淺層處理可采用重錘夯實法，深層處理可選擇強夯法。6-5擠密法第六章地基處理第63頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一(一)重錘夯實法

重錘夯實法是運用起重機械將重錘(一般不輕于15kN)提到一定高度(3~4m)然后錘自由落下，這樣重復夯擊地基，使它表層(在一定深度內)夯擊密實而提高強度。它適用于砂土、稍濕的黏性土，部分雜填土、濕陷性黃土等，是一種淺層的地基加固方法。

重錘的樣式：常為一截頭圓錐體，重為15~30kN，錘底直徑0.7m~1.5m，錘底面自重靜壓力約為15~25kPa，落距一般采用2.5~4.0m。有效影響深度：重錘夯實的有效影響深度與錘重、錘底直徑、落距及地質條件有關。國內某地經驗，一般砂質土，當錘重為15kN，錘底直徑1.15m，落距3~4m時，夯擊6~8遍，夯擊有效深度約為1.10~1.20m，為達到預期加固密實度和深度，應在現(xiàn)場進行試夯，確定需要的落距、夯擊遍數(shù)等。6-5擠密法第六章地基處理第64頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-5擠密法第六章地基處理

重錘的式樣常為一截頭圓錐體(圖6-13)，重為15~30kN，錘底直徑0.7m~1.5m，錘底面自重靜壓力約為15~30kPa，落距一般采用2.5~4.0m。

圖6-13夯錘第65頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一(二)強夯法

強夯法概念：用質量達數(shù)十噸的重錘自數(shù)米高處自由下落，給地基以沖擊（圖6-14），從而提高一定深度內地基土的密度、強度并降低其壓縮性的方法。

特點：夯擊能量大，因此影響深度也大。并具有工藝簡單，施工速度快、費用低、適用范圍廣、效果好等優(yōu)點。6-5擠密法第六章地基處理

強夯法適用范圍：處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。對飽和軟黏土地基中夾有多層粉砂可采用在夯坑中回填塊石、碎礫石、卵石等粒料進行強夯置換處理，

第66頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-5擠密法第六章地基處理1．強夯法加固的機理圖6-14強夯法示意圖（1）動力密實（2）動力固結（3）動力置換第67頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-5擠密法第六章地基處理2．強夯法設計(1)有效加固深度：(2)夯點的夯擊次數(shù)（最佳夯擊能）：

以夯坑的壓縮量最大，夯坑周圍地面隆起最小為原則，且最后兩擊或三擊的平均夯沉量不大于50~100mm。

(3)夯點可采用正方形或等邊三角形布置，間距以5~7m為宜。一般夯錘有效加固面積可以相連或重合。

(4)夯擊遍數(shù)通過試夯確定。

第68頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-5擠密法第六章地基處理(5)間歇時間：

兩遍夯擊之間留出使土中超孔隙水壓力消散的時間，可以通過試夯過程中孔隙水壓力測量確定，當缺少實測資料時，可按3~7d考慮（適用條件是：飽和軟黏土地基中夾有多層粉砂或采用在夯坑中回填塊石、碎礫石、卵石等粒料進行強夯置換時）。第69頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一強夯法6-5擠密法第六章地基處理第70頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一強夯法6-5擠密法第六章地基處理第71頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一強夯法6-5擠密法第六章地基處理第72頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一強夯法6-5擠密法第六章地基處理第73頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一王曲電廠8000KN.M強夯26-5擠密法第六章地基處理第74頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一榆次大乘寺2000KN.M強夯6-5擠密法第六章地基處理第75頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一三、振沖法6-5擠密法第六章地基處理概念：

利用振沖器在土層中振動和水流噴射的聯(lián)合作用成孔，然后填入碎石料并提拔振沖器逐段振實形成剛度較大的碎石樁的地基處理方法。

適用范圍：

適用于處理砂土、粉土、粉質黏土、素填土和雜填土等地基。對于處理不排水抗剪強度不小于20kPa的飽和黏性土和飽和黃土地基，應在施工前通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。

第76頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-5擠密法第六章地基處理振沖法對砂性土地基的加固原理：

振動力除直接將砂層擠壓密實外，還向飽和砂土傳播加速度，因此在振沖器周圍一定范圍內砂土產生振動液化，液化后的土顆粒在重力、上覆土壓力及外添填料的擠壓下重新排列變得密實，孔隙比大為減小，從而提高地基承載力及抗振能力；另一方面，依靠振沖器的重復水平振動力，在加回填料情況下，通過填料使砂層擠壓加密。第77頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一圖6-15振沖器構造示意圖圖6-16振沖施工過程6-5擠密法第六章地基處理振沖法主要的施工機具和施工工藝：第78頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一振沖樁方法6-5擠密法第六章地基處理第79頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一振沖樁方法6-5擠密法第六章地基處理第80頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一振沖樁方法6-5擠密法第六章地基處理第81頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一振沖樁方法6-5擠密法第六章地基處理第82頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一振沖樁方法6-5擠密法第六章地基處理第83頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一振沖樁方法6-5擠密法第六章地基處理第84頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一振沖樁方法6-5擠密法第六章地基處理第85頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一第六節(jié)化學固化法

概念：指在軟土地基土中摻入水泥、石灰等，采用噴射、攪拌等方法使其與原土體充分混合，產生固化作用；或把一些具有固化作用的化學漿液(如水泥漿、水玻璃、氯化鈣溶液等)灌入地基土體中，以改善地基土的物理力學性質，達到加固目的。6-6化學加固法第六章地基處理

分類：按加固材料的狀態(tài)可分為粉體類(水泥、石灰粉末等)和漿液類(水泥漿及其他化學漿液)。按施工工藝可分為低壓攪拌法(如粉體噴射攪拌樁、水泥漿攪拌樁等)、高壓噴射注漿法（如高壓旋噴樁等）和膠結法(如灌漿法、硅化法)三類。第86頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一一、粉體噴射攪拌(樁)法和水泥漿攪拌(樁)法

概念：深層攪拌法是利用水泥、石灰或其它材料作為固化劑，通過特別的深層攪拌機械將其與地基深層土體強制攪拌，經物理——化學作用、硬化或形成整體的漿液攪拌法和粉噴攪拌法。6-6化學加固法第六章地基處理第87頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一1.加固機理：

(1)水泥的水化反應(2)陽離子交換與團?；饔?3)硬凝反應(4)碳酸化反應6-6化學加固法第六章地基處理第88頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-6化學加固法第六章地基處理2.水泥土攪拌法設計(1)對工程地質勘察的要求和適用范圍(2)布樁形式(3)樁長、樁徑和間距的確定(4)固化劑及外摻劑類型和用量(5)水泥土樁復合地基穩(wěn)定計算(6)水泥土樁復合地基沉降計算第89頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-6化學加固法第六章地基處理3.水泥土攪拌施工

水泥攪拌樁分為干噴法與濕噴法兩種方法，干噴法是把水泥粉噴入地下，與軟土攪拌成樁，俗稱粉噴樁。濕法是把水泥漿噴入地下，與軟土攪拌成樁，又稱漿噴樁或深攪樁。其主要步驟應為：攪拌機械就位、調平；預攪下沉至設計加固深度；邊噴漿（粉）、邊攪拌提升直至預定的停漿（灰）面；重復攪拌下沉至設計加固深度；根據(jù)設計要求，噴漿（粉）或僅攪拌提升直至預定的停漿（灰）面；關閉攪拌機械；在預（復）攪下沉時，也可采用噴漿（粉）的施工工藝，但必須確保全樁長上下至少再重復攪拌一次。第90頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一二、高壓噴射注漿法6-6化學加固法第六章地基處理概念：高壓噴射注漿法是采用注漿管和噴嘴，借高壓將水泥漿等從噴嘴射出，直接破壞地基土體，并與之混和，硬凝后形成固結體，以加固土體和降低其滲透性的方法。適用范圍：適用于處理淤泥、淤泥質土、流塑、軟塑可塑黏性土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地基。

分類：高壓噴射注漿法按噴射方向和形成固體的形狀可分為旋轉噴射、定向噴射和擺動噴射三種類別。按注漿的基本工藝可分為單管法（漿液管）、二重管法（漿液管和氣管）、三重管法（漿液管、氣管和水管）和多重管法（水管、氣管、漿液管和抽泥漿管）等。加固形狀可分為柱狀、壁狀、條狀和塊狀。第91頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-6化學加固法第六章地基處理1．加固機理

對天然地基土的加固硬化機理和形成復合地基以加固地基土、提高地基土強度、減少沉降量。2．高壓噴射注漿法的施工①首先進行施工前的準備；②樁機按布好的樁點就位；③開機鉆孔至設計深度；④高壓噴射注漿；⑤邊注漿邊提升；⑥成樁結束提管沖洗。第92頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一三、膠結法

(一)灌漿法

概念：亦稱注漿法，利用壓力或電化學原理通過注漿管將加固漿液注入地層中，以漿液摻入土粒間或巖石裂隙中的水分和氣體，經一定時間后，漿液將松散的土體或縫隙巖體膠結成整體，形成強度大、防水防滲性能好的人工地基。

6-6化學加固法第六章地基處理第93頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-6化學加固法第六章地基處理

按照施工工藝和灌漿工作原理的不同，灌漿方法可分為下列幾種：1．灌漿方法(1)滲透灌漿(2)劈裂灌漿(3)壓密灌漿(4)電化學灌漿（或電滲法）第94頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一6-6化學加固法第六章地基處理

按漿液所處狀態(tài)可分為真溶液、懸浮液和乳化液；按工藝性質可分為單漿液和雙漿液；按漿液主劑分為無機系列和有機系列；按漿液顆?？煞至顫{液（純水泥漿、水泥黏土漿和水泥砂漿等或統(tǒng)稱為水泥基漿液）和化學漿液（環(huán)氧樹脂類、甲基丙烯酸酯類和聚氨酯等）兩大類。2．漿液材料第95頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一(二)硅化法

利用硅酸鈉(水玻璃)為主劑的化學漿液加固方法稱為硅化法。1．硅化法的加固機理

硅化法按漿液成分可分為單液法和雙液法。單液法使用單一的水玻璃溶液，它較適用于滲透系數(shù)位0.1～0.2m/d的濕陷性黃土等地基的加固。此時，水玻璃較易滲透入土孔隙，與土中的鈣質相互作用形成凝膠，而使土顆粒膠結成整體。6-6化學加固法第六章地基處理第96頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一2．硅化法的設計計算

加固范圍及深度應根據(jù)地基承載力和要求沉降量驗算確定，一般情況加固厚度不宜小于3m，加固范圍的底面不小于由基底邊緣按30度擴散的范圍?；瘜W漿液的濃度，水玻璃溶液自重為1.35~1.44，氯化鈣為1.20~1.28，土的滲透系數(shù)高時取高值，滲透系數(shù)低時取低值。6-6化學加固法第六章地基處理第97頁，共110頁，2023年，2月20日，星期一第七節(jié)土工合成材料加筋法6-7土工合成材料加筋法第六章地基處理一、土工合成材料的發(fā)展及分類第98頁，共110頁，20