地基處理新技術龔曉南著第一章緒論1.1地基處理的目的和意義1.2地基處理原理和分類1.3地基處理規(guī)劃程序1.4復合地基理論概要1.5地基處理技術新發(fā)展土木工程建設中，當天然地基不能滿足建設對地基的要求時，需要對天然地基進行地基處理，形成人工地基，以滿足建筑物對地基的要求，保證建筑物對地基的正常使用。1.1地基處理的目的和意義1.地基承載力或穩(wěn)定性問題2.沉降、水平位移及不均勻沉降3.滲透問題

滲透問題主要分為兩類：一類是堤壩蓄水構筑物地基滲流量超過允許值時，其后果是造成較大的水量損失，甚至蓄水失敗。另一類是地基中水力比降超過其允許值。水力比降是單位流徑上的水頭差損失。建筑物對地基的要求主要包括以下方面軟弱地基或不良地基：不能滿足建筑物對地基要求的天然地基稱為軟弱地基或不良地基。軟弱地基主要有：軟粘土、人工填土、濕陷性土、有機質土、泥炭土、膨脹土、多年凍土、巖溶、土洞和山區(qū)地基等。1.1地基處理的目的和意義根據(jù)地基處理原理，可對地基處理進行分類，將各方法歸納如下：（1）置換：置換是用物理學性質較好的巖土材料置換天然地基中的軟弱土或不良土，形成雙層地基或復合地基。主要包括：換土墊層法、擠淤置換法、振沖置換法、沉管碎石樁法、強夯置換法、砂樁置換法、石灰樁法、EPS超輕材料填土法。1.2地基處理分類（2）排水固結法：是指土體在一定荷載作用下固結、孔隙比減小、強度提高，以達到提高地基承載力、減小工后沉降的目的。（3）灌入固化物：是向土體中灌入或拌入水泥、石灰或其他化學材料，在地基中形成增強體，以達到處理地基的目的。主要有：深層攪拌法、高壓噴射注漿法和電動化學灌漿法。1.2地基處理分類（4）振密、擠密法：是采用振動或擠密的方法使未飽和土密實，以達到提高地基承載力和減少沉降的目的。

主要有：原位壓密法、強夯法、振沖壓密法、擠密砂樁法、爆破擠密法、石灰樁法。1.2地基處理分類（5）加筋：在地基中設置強度高、模量大的筋材，以達到提高地基承載力，減少沉降的目的。主要有：加筋土法、土釘墻法、錨固法、樹根樁法、低強度混凝土復合樁法、鋼筋混凝土復合樁法。1.2地基處理分類（6）冷熱處理：是通過凍結土體或培燒地基土體，改變土體物理力學性質，以達到地基處理目的。主要有：凍結法和燒結法。1.2地基處理分類（7）托換換：是對原原有建筑物物和基礎進進行處理和和加固。主要包括：：基礎加寬寬法、墩式式托換法、、樁式托換換法、地基基加固法和和綜合加固固法。（8）糾偏偏：是指對對于沉降不不均勻造成成傾斜的建建筑物進行行矯正的手手段。主要有：加加載糾偏法法、掏土糾糾偏法、頂頂升糾偏法法和綜合糾糾偏法。1.2地基基處理分類類選擇地基處處理方法的的總原則：：力求做到到技術先進進，經(jīng)濟合合理、安全全使用，確確保質量。。1.3地基基處理規(guī)劃劃程序111.4.1定義與分分類：經(jīng)過地基處處理形成的的人工地基基通常有三三種形式：：均質地基基（包括括多層地基基）、復合合地基和樁樁基。復合地基是是指天然地地基在地基基處理過程程中部分土土體得到增增強，或被被置換，或或在天然地地基中設置置加筋材料料，加固區(qū)區(qū)是由基體體（天然地地基土體））和增強體體兩部分組組成的人工工地基。1.4復復合地基理理論概要豎向增強體體復合地基基散體材料樁樁復合地基基復合地基柔柔性樁復復合地基剛性樁復合合地基水平向增強強體復合地地基1.4復復合地基基理論概要要復合地基由由兩個基本本特點：一、加固區(qū)區(qū)是由基體體和增強體體兩部分組組成，是非非均質和各各向異性的的。二、在荷載載作用下，，基體和增增強體共同同承擔荷載載的作用。。1.4復復合地基理理論概要計算思路：：一種是先先分別確定定樁體的承承載力和樁樁間土的承承載力，根根據(jù)一定的的原則疊加加這兩部分分承載力得得到復合地地基的承載載力；另一種是把把樁體和樁樁間土組成成的復合地地基作為整整體來考慮慮，如通過過地基滑弧弧穩(wěn)定性分分析法確定定復合地基基承載力。。在穩(wěn)定性性分析中采采用復合土土體的綜合合指標。1.4.2豎向增增強體復合合地基承載載力計算一、采用第第一種計算算思路復合地基的的極限承載載力Pcf可用下式表表示：式中——分別為樁體體、天然地地基極限承承載力，kPa；K1、k2——分別為樁體體和樁間土土實際承載載力修正系系數(shù)，與地地基土質和和成樁方法法有關，K1一般大于1；k2可能大于1，也可可能小于1?！謩e為為樁體和樁樁間土極限限強度發(fā)揮揮度；m——復合地基置置換率，為為樁樁體面積，，A為對應的加加固面積。。1.4.2豎向增增強體復合合地基承載載力計算樁體地基的的破壞方式式1.4.2豎向增增強體復合合地基承載載力計算（一）剛性樁樁和柔性樁樁復合地基基樁體極限承承載力可采采用類似摩摩擦樁極限限承載力公公式計算：：樁體極限承承載力計算算按式1.4.2計算算樁體極限限承載力外外，尚需計計算樁身材材料強度允允許的單樁樁承載力，，即Ppf=q(1.4.3)由式1.4.2和式式1.4.3計算所所得的二者者取較小值值為樁的極極限承載力力。樁體極限承承載力計算算柔性樁復合合地基中，，臨界樁長長是一個值值得注意的的問題，龔龔曉南和段段繼偉通過過現(xiàn)場足尺尺試驗，研研究了水泥泥土攪拌樁樁的荷載傳傳遞規(guī)律得得出：傳遞遞到樁端的的荷載占樁樁頂荷載的的比例甚少少，樁頂?shù)牡淖冃巍⑤S軸力和側摩摩阻力主要要集中在0~lc(臨界界荷荷載載)深深度度內(nèi)內(nèi)，，并并給給出出了了臨臨界界樁樁長長計計算算圖圖。。陳陳善善雄雄用用荷荷載載傳傳遞遞函函數(shù)數(shù)法法導導出出了了臨臨界界樁樁長長的的計計算算公公式式：：關于于柔柔性性地地基基的的臨臨界界樁樁長長問問題題（二二））散散體體復復合合樁樁地地基基樁體體極極限限承承載載力力主主要要取取決決于于樁樁側側土土體體所所能能提提供供的的最最大大側側限限力力。。散散體體材材料料樁樁在在荷荷載載作作用用下下，，樁樁體體發(fā)發(fā)生生鼓鼓脹脹，，樁樁周周土土進進入入塑塑性性狀狀態(tài)態(tài)，，可可通通過過計計算算樁樁周周土土側側限限極極限限應應力力計計算算單單樁樁極極限限承承載載力力。。其其一一般般表表達達式式為為：：樁體體極極限限承承載載力力計計算算計算算樁樁側側土土體體所所能能提提供供的的最最大大側側限限應應力力常常用用方方法法如如下下：：1.Brauns(1978)計算算式式該式式是是為為計計算算碎碎石石樁樁承承載載力力提提出出的的，，其其原原理理計計算算也也適適用用于于一一般般散散體體材材料料樁樁的的情情況況。。Brauns認為為，，在在荷荷載載作作用用下下，，樁樁體體產(chǎn)產(chǎn)生生鼓鼓脹脹變變形形使使樁樁周周土土進進入入被被動動極極限限平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)，，樁樁周周土土極極限限平平衡衡區(qū)區(qū)如如圖圖1-4-1（（a））所示示。。樁側側土土最最大大側側向向極極限限應應力力計計算算1fM、fK、fR分別別為為平平衡衡土土體體的的樁樁周周界界面面、、滑滑動動面面和和地地表表面面的的面面積積。。假定定：：1））樁樁周周土土極極限限平平衡衡區(qū)區(qū)位位于于樁樁頂頂附附近近，，滑滑動動面面成成漏漏斗斗形形，樁體體鼓鼓脹脹破破壞壞段段長長度度等等于于2r0tgδp，其中中r0為樁樁體體半半徑徑，，δp=45?+φ/2，，φ松散散材材料料樁樁樁樁體體內(nèi)內(nèi)摩摩擦擦角角；；2））樁樁周周土土與與樁樁體體間間摩摩擦擦力力3)不計計地地基基土土和和樁樁體體的的自自重重。。樁側側土土最最大大極極限限應應力力計計算算根據(jù)據(jù)力力的的平平衡衡，，可可得得到到在在極極限限荷荷載載作作用用下下，，樁樁周周土土上上的的極極限限應應力力為為：：樁側側土土最最大大極極限限應應力力計計算算1樁側側土土最最大大極極限限應應力力計計算算1樁側側土土最最大大極極限限應應力力計計算算12.圓圓筒筒形形孔孔擴擴張張理理論論計計算算式式根據(jù)據(jù)Vesic圓孔擴張理論論（龔曉南1990），，當土體內(nèi)摩摩擦角φ=0時，樁側土最大極極限應力計算算當土體內(nèi)摩擦擦角時時，，極限狀態(tài)下下，圓孔擴張張壓力pu表達式為:樁側土最大極極限應力計算算剛度指標Ir表達式為：樁側土最大極極限應力計算算由式1.4.10和式1.4.12可分別計算算φ=0和兩兩種情況下下樁間土所能能提供的側向向極限應力Pu值，由式1.4.4可得得散體材料樁樁極限承載力力表達式：樁體極限承載載力計算3.Haughes和Withers(1974)計算式Haughes和Withers用極限平衡理理論分析，建建議按下式計計算樁間土側側向極限應力力值：樁體極限承載載力計算Haughes和Withers根據(jù)原型觀測測資料分析，，樁體極限承載載力計算4.被動土壓壓力法通過計算樁周周土中的被動動土壓力可以以計算樁周土土對散體材料料樁的最大側側限壓力。根根據(jù)被動土壓壓力可得樁體體極限承載力力表達式為（（又超載時郎郎肯被動土壓壓力公式）：：樁體極限承載載力計算5.WongH.Y.(1975)計算式對于較小沉降降量（25mm）的樁，Wong建議采用下式式計算：樁體極限承載載力計算復合地基極限限承載力計算算式1.4.1中天然地地基極限承載載力除了直接接通過載荷試試驗，以及其其他土工試驗驗資料外，常常采用Skempton極限承載力公公式進行計算算。Skempton極限承載力公公式為：樁體極限承載載力計算已知樁體極限限承載力Ppf和樁間土極限限承載力Psf，則可根據(jù)式1.4.1得得到復合地基基極限承載力力Pcf值。復合地基的容容許承載力Pcc