1第5章地基處置5.1概述5.2墊層法5.3排水固結(jié)法5.4深層水泥攪拌法5.5高壓放射注漿法5.6強(qiáng)夯法5.7振沖法<根底工程>早在二千年前就已采用了軟土中夯入碎石等壓密土層的夯實(shí)法；灰土和三合土的墊層法，也是我國(guó)古代傳統(tǒng)的建筑技術(shù)之一；我國(guó)古代在沿海地域極其脆弱的地基上建筑海塘?xí)r，采用每年農(nóng)閑時(shí)逐年填筑，即現(xiàn)代堆載預(yù)壓法中稱為分期填筑的方法，利用前期荷載使地基逐年固結(jié)，從而提高土的抗剪強(qiáng)度，以順應(yīng)下一期荷載的施加，這就是我國(guó)古代勞動(dòng)人民在軟土地基上從實(shí)際中積累的珍貴閱歷。一、地基常見問題二、地基處置對(duì)象三、地基處置目的四、地基處置定義五、地基處置方法5.1概述一、地基常見問題包括以下五個(gè)方面：1．地基強(qiáng)度及穩(wěn)定性問題：地基的抗剪強(qiáng)度缺乏引起部分或整體剪切破壞。2．緊縮及不均勻沉降問題：引起開裂。3．滲漏問題：大壩地基，基坑開挖降水，防洪…4．液化問題：地震、機(jī)器、車輛的振動(dòng)以及波浪作用和爆破等動(dòng)力荷載能夠引起地基土，特別是飽和無粘性土的液化、失穩(wěn)和震陷等危害。5.特殊土地基問題：比如黃土濕陷、膨脹土漲縮、巖溶塌陷等。加拿大特朗斯康谷倉(cāng)，建于1913年。高31m，寬23m，片筏根底。由于事前未探明有厚達(dá)16m的軟土層，建成儲(chǔ)存谷物后，西側(cè)忽然墮入土中8.8米，東側(cè)抬高1.5m，倉(cāng)身傾斜27o。地基強(qiáng)度不夠失事的谷倉(cāng)路基滑坡由于路基下伏軟土地基，因其強(qiáng)度不夠而導(dǎo)致路基滑坡。因地基不均勻沉降導(dǎo)致墻體開裂地基沉降變形因其路面開裂大壩滲漏滲漏產(chǎn)生的問題：1〕蓄水水位下降；2〕產(chǎn)生流土、管涌，大壩失事地面塌陷路基路面塌陷巖溶塌陷引起樁基折斷1.脆弱地基淤泥及淤泥質(zhì)土地基，即軟土地基沖填土地基人工填土地基高緊縮性土地基2.不良地基濕陷性黃土地基、膨脹土地基、季節(jié)性凍土地基、巖溶地基、松砂土地基二、地基處置對(duì)象脆弱與不良地基軟土雜填土沖填土飽和松砂濕陷黃土膨脹土有機(jī)質(zhì)土山區(qū)土巖溶脆弱地基在附加應(yīng)力影響范圍內(nèi)主要受力層由軟土組成，那么為脆弱地基。普通由脆弱土組成，脆弱土指淤泥、淤泥質(zhì)土、某些沖填土以及其他高緊縮性土。1〕淤泥和淤泥質(zhì)土是在靜水或緩慢流水的環(huán)境中堆積，并經(jīng)生物化學(xué)作用而構(gòu)成，是具有特殊性質(zhì)的粘性土。具有高含水率，高孔隙比，高緊縮性、抗剪強(qiáng)度低，觸變性和流變性等不良特征。2〕沖填土沖填土是在疏浚河流或港口航道時(shí)，以為地由水力沖填泥砂構(gòu)成的填土。它的顆粒組成隨泥砂來源而變，多為粘粒和粉粒，其次為砂粒。沖填土當(dāng)粘粒含量較多時(shí)往往是欠固結(jié)的，其強(qiáng)度和緊縮性都比天然堆積的同類土差。

3〕雜填土主要是人類在消費(fèi)和生活活動(dòng)中，堆填建筑垃圾、工業(yè)廢料、生活渣滓等雜物構(gòu)成的填土。這些土的組成物質(zhì)中，建筑渣滓性能較為穩(wěn)定，工業(yè)垃圾遇水會(huì)發(fā)生變化；生活渣滓成分極為復(fù)雜，混合不均勻。雜填土性質(zhì)與堆填年齡有關(guān)，填齡較短者往往是欠固結(jié)，普通填齡到達(dá)五年左右的雜填土，性質(zhì)才逐漸趨于穩(wěn)定。雜填土大多疏松且不均勻，在同一場(chǎng)地的不同位置，其承載力和緊縮性往往有較大差別。4〕其他高緊縮性土飽和松散粉細(xì)砂(包括部分粉土)也應(yīng)屬于脆弱地基范疇。其在動(dòng)力荷載(機(jī)械振動(dòng)、地震等)反復(fù)作用下將產(chǎn)生液化；基坑開挖時(shí)也會(huì)產(chǎn)生管涌。不良地基主要受力層由具有特殊工程性質(zhì)的土層組成，這些土層包括：濕陷性黃土、膨脹土。1〕濕陷性黃土在我國(guó)西北和華北地域分布很廣，其顆粒以粉粒為主，顆粒間主要由碳酸鹽、硫酸鹽和氯化物等可溶性鹽逐漸濃縮、沉淀構(gòu)成的膠結(jié)物所膠結(jié)，孔隙比在1.0左右。天然黃土強(qiáng)度普通很高，能直立成壁，緊縮性也較低。但遇水后，由于水膜增厚和顆粒間鹽類膠結(jié)物質(zhì)溶于水而使土的構(gòu)造破壞，從而忽然發(fā)生顯著的沉陷，強(qiáng)度也迅速降低。2〕膨脹土天然形狀下強(qiáng)度很高，緊縮性較低。但由于其粘粒含量很高，且礦物成分主要為蒙脫石和伊利石，脹縮性顯著，吸水膨脹失水收縮，反復(fù)作用強(qiáng)度降低，不均勻變形較大，引起上部建筑物開裂。3〕山區(qū)土巖組合地基三、地基處置目的1．添加地基土的剪切強(qiáng)度；2．降低地基土的緊縮性；3．改善地基的透水特性；4．改善動(dòng)力特性〔抗液化，抗震〕；5．改善特殊土的不良地基的特性；主要是指消除或減少黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮性等特殊土的不良地基特性。對(duì)于不能滿足強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性等要求的問題地基，必需經(jīng)過人工改良或加固后才干運(yùn)用，這種改良和加固，就稱地基處置。四、地基處置定義換土墊層法：密實(shí)法：表層密實(shí)法、重錘夯實(shí)法、強(qiáng)夯法、陣沖擠密樁法、土〔灰土、二灰土)樁法、夯實(shí)水泥土樁法等置換法：碎石樁法、石灰樁法、CFG樁法膠結(jié)法：靜壓注漿法、高壓放射注漿法、水泥土攪拌法排水固結(jié)法：堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、降低地下水法等加筋法：土工織物法、加筋土法、土錨、土釘、樹根樁法五、地基處置方法密實(shí)法是借助于機(jī)械、夯錘或爆破產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊使土的孔隙比減小，或在地基內(nèi)打砂樁、碎石樁、土樁或灰土樁，擠密樁間土體而到達(dá)處置目的。其中主要有重錘夯實(shí)法、強(qiáng)夯法、振沖擠密法以及砂樁、土樁或灰土樁擠密法等，可用于處置無粘性土、雜填土、非飽和粘性土及濕陷性黃土等地基，但振沖擠密法的適用范圍普通只限于砂土和粘粒含量較低的粘性土。置換法是用砂、碎石、礦渣或其它適宜的資料置換地基中的脆弱或不良土層，夯壓密實(shí)后作為基底墊層，或用上述資料填筑成一根根樁體，由樁群和樁間土組成復(fù)合地基，從而到達(dá)處置目的。常用于處置脆弱地基。從經(jīng)濟(jì)合理思索，開挖置換法普通適用于處置淺層地基〔深度通常不超越3m〕。膠結(jié)法是靠壓力傳送或利用電滲原理，把含有膠結(jié)物質(zhì)并能固化的漿液灌入土層，使其滲入土的孔隙或充填土巖中的裂痕和洞穴中，或者把很稠的漿體壓入事先打好的鉆孔中，借助于漿體傳送的壓力擠密土體并使其上抬，到達(dá)加固或處置目的。其適用性與灌漿方法和漿液性能有關(guān)，普通可用于處置砂土、砂礫石、濕陷性黃土及粘性土等地基。排水固結(jié)法是采用預(yù)壓、降低地下水位、電滲等方法促使土層排水固結(jié)，以減少地基的沉降和不均勻沉降，提高承載力。主要用于處置脆弱粘性土地基。加筋法是在土中埋設(shè)土工聚合物〔即土工織物〕或拉筋，構(gòu)成加筋土或各種復(fù)合土工構(gòu)造，或沿不同方向設(shè)置直徑為75mm-250mm的樁，構(gòu)成樹根狀樁群，即所謂樹根樁，以減小地基沉降，提高地基承載力或加強(qiáng)土體穩(wěn)定性。土工聚合物還可起到排水、反濾和隔離作用。在地基處置中，加筋法可用于處置脆弱地基。換填法墊層設(shè)計(jì)墊層資料工藝控制適用范圍淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土墊層厚度，墊層寬度砂石、粉質(zhì)粘土、灰土、粉煤灰、礦渣、工業(yè)廢渣、土工合成資料分層夯實(shí)，控制含水量5.2墊層法一、墊層法的概念當(dāng)建筑物根底下持力土層比較脆弱，不能滿足設(shè)計(jì)荷載或變形的要求時(shí)，常在地基外表鋪設(shè)一定厚度的墊層，或者把外表部分脆弱土層挖去，置換成強(qiáng)度較大的砂石素土等，處置地基表層，這類方法稱為墊層法。二、墊層法的分類按其組成資料分為：砂墊層、碎石墊層、灰土墊層和加筋土墊層。按墊層在地基中的主要作用又分為：換土墊層、排水墊層和加筋土墊層。

5.2.1墊層的作用1．提高地基承載力。地基中的剪切破壞是從根底底面開場(chǎng)，隨著基底壓力的增大，逐漸向縱深開展。故強(qiáng)度較大的砂石等資料替代能夠產(chǎn)生剪切破壞的脆弱土，就可防止地基的破壞。2．減少地基沉降量。3．墊層用透水資料可加速脆弱土層的排水固結(jié)。固結(jié)效果僅限于表層，對(duì)深部的影響并不顯著。4.防止凍脹。5.消除膨脹土的脹縮性。三、墊層法的作用換填法適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基及暗溝、暗塘等淺層處置。常用于輕型建筑、地坪、堆料場(chǎng)地和道路工程等地基處置。當(dāng)建筑物荷載不大，脆弱土層厚度較小時(shí)，采用換填墊層法能獲得較好的效果。四、墊層法的適用范圍墊層設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是確定斷面的合理寬度和厚度。設(shè)計(jì)的墊層不但要求滿足建筑物對(duì)地基變形及穩(wěn)定的要求，而且應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)合理的原那么。1．墊層厚度確實(shí)定墊層的厚度必需滿足如下要求：當(dāng)上部荷載通過墊層按一定的分散角傳至下臥脆弱土層時(shí)，該下臥脆弱土層頂面所受的自重力與附加應(yīng)力之和不大于同一標(biāo)高處脆弱土層的地基承載力設(shè)計(jì)值，如圖5-1所示。其表達(dá)式為：5.2.2換土墊層的設(shè)計(jì)圖5-1砂墊層剖面圖對(duì)于條形根底：對(duì)于矩形根底：b——矩形根底或條形根底底面的寬度〔m〕；l——矩形根底底面的長(zhǎng)度〔m〕;pk——根底底面壓力〔kPa〕；z——根底底面下墊層的厚度〔m〕；θ——墊層的壓力分散角〔°〕;——根底底面處土的自重壓力。普通砂墊層的厚度約為1-2m左右。砂墊層厚度普通不宜大于3m，太厚施工困難，也不宜小于0.5m，太薄那么換土墊層的作用不顯著。關(guān)于墊層寬度的計(jì)算，目前還缺乏可行的實(shí)際方法，在實(shí)際中經(jīng)常按照當(dāng)?shù)啬承╅啔v數(shù)〔思索砂墊層兩側(cè)土的性質(zhì)〕或按閱歷方法確定。常用的閱歷方法是分散角法。此時(shí)矩形根底的墊層底面的長(zhǎng)度l′及寬度b′為：l′≥l+2ztgθb′≥b+2ztgθ式中b′、l′——墊層底面寬度及長(zhǎng)度；θ——墊層的壓力分散角，仍按表5-2取值。條形根底那么只計(jì)算墊層底面寬度b′。2．砂墊層底面尺寸確實(shí)定砂墊層法需留意的問題：思索到工程質(zhì)量，不應(yīng)該用淺的墊層來處理加固上部荷載較大、深沉軟土的地基問題，在地震區(qū)運(yùn)用砂墊層也應(yīng)慎重思索，另外砂墊層法不能處理由于上部荷載不均勻而產(chǎn)生的不均勻沉降。墊層頂面每邊最好比根底底面大300mm，或從墊層底面兩側(cè)向上按當(dāng)?shù)亻_挖基坑閱歷的要求放坡延伸至地面。整片墊層的寬度可根據(jù)施工的要求適當(dāng)加寬。當(dāng)墊層的厚度、寬度和放坡線確定后，即得砂墊層的設(shè)計(jì)斷面。3.砂石墊層的施工及質(zhì)量檢驗(yàn)1〕砂石墊層施工資料要求：普通采用級(jí)配良好、質(zhì)地鞏固的粒料，顆粒的不均勻系數(shù)不能小于5，以中粗砂為好，可摻入一定量的碎石，但要分布均勻。細(xì)沙也可作為墊層資料，但不易壓實(shí)且強(qiáng)度不高，運(yùn)用時(shí)普通摻入一定數(shù)量的碎卵石。含泥量和水穩(wěn)定性不良的砂料必需限制在一定范圍之內(nèi)。在滿足墊層資料要求后，尚應(yīng)留意以下墊層施工要點(diǎn)：〔1〕應(yīng)留意將砂加密到要求的密實(shí)度，這是保證砂墊層質(zhì)量和承載力的關(guān)鍵。要求采用適宜的加密方法，采用分層鋪砂，然后逐層振密。分層厚度視振動(dòng)力的大小而定，普通為15-20cm之間?！?〕鋪筑墊層前，應(yīng)先行驗(yàn)槽，去除浮土，堅(jiān)持邊坡穩(wěn)定。假設(shè)基坑或基槽兩側(cè)有低于地基的孔洞、溝、井和墓穴等，應(yīng)在未做墊層前加以填實(shí)?！?〕當(dāng)采用碎石墊層時(shí)，為防止基坑底部的表層軟土發(fā)生部分破壞而使建筑物根底產(chǎn)生附加沉降，最好在基坑底部先鋪一層砂墊底，然后再鋪碎石墊