1、濕軟路基處理,第一節(jié) 濕軟地基的分類,（1）濕土：地基土本身強(qiáng)度足夠，所處位置受地下水或地表水長期作用，路基處于潮濕或過濕狀態(tài)，處理的主要措施是加強(qiáng)排水。 （2）軟土：地基土本身強(qiáng)度不夠，處理的主要措施是補(bǔ)強(qiáng)。 （3）濕軟土：地基土本身強(qiáng)度不夠，又處于潮濕或過濕狀態(tài)，處理的思路是先將水，后（或同時）補(bǔ)強(qiáng)的加速排水固結(jié)與增加地基強(qiáng)度相結(jié)合的方式。,第一節(jié) 濕軟地基的分類,軟土指飽和的軟黏土,不包括飽和砂性土和液化土.按成因分海洋沿岸沉積、湖盆沉積和河灘沉積.按物理性質(zhì)分軟黏性土、淤泥質(zhì)土、淤泥、泥炭、雜填土和其他高壓縮土層。,軟土鑒別指標(biāo),淺層處理：換填法，砂墊層法、土工合成材料（土工格柵、土工

2、格室）墊層法。 排水固結(jié)法：袋裝砂井、砂井、塑料排水板 堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓、井點降水 復(fù)合地基：水泥攪拌樁、粉噴樁、旋噴樁、砂樁、碎石樁 強(qiáng)夯：強(qiáng)夯置換 輕質(zhì)路基 側(cè)向限制,第二節(jié) 各種處理方法及適用性,換填法就是將基礎(chǔ)底面下一定深度范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部挖去，然后換填強(qiáng)度較大的砂、碎石、素土、灰土、粉煤灰、干渣等性能穩(wěn)定且無侵蝕性的材料，并分層夯壓至要求的密實度。 換填法適用條件：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、暗塘等的淺層處理。 換填法處理地基時換填材料所形成的墊層，按其材料的不同，可分為砂墊層、碎石墊層、素土墊層、灰土墊層、粉煤灰墊層等。不同材料墊層上建筑

3、物沉降特點基本相似，各種材料墊層的設(shè)計都可參照砂墊層方法。,1. 換填法,換填法處理地基的作用主要有以下幾個方面： (1)提高地基承載力 地基中的剪切破壞是從基礎(chǔ)底面開始的，并隨著基底壓力的增大而逐漸向縱深發(fā)展。因此，若以強(qiáng)度較大的砂或其它填筑材料代替軟弱土層，就可提高地基承載力，從而避免地基破壞。 (2)減少地基沉降量 基礎(chǔ)下地基淺層部分的應(yīng)力較大，其沉降量一般在地基總沉降中所占的比例也較大，若以密實的砂或密實填筑材料代替淺層軟弱土，就可減少地基的大部分沉降量。另外，由于密實墊層對應(yīng)力的擴(kuò)散作用，使作用在下臥土層上的壓力較小，因此也相應(yīng)減少了下臥土層的沉降量。,一、換填法的作用和適用范圍,由

4、于粗顆粒墊層材料的孔隙較大，不易產(chǎn)生毛細(xì)管現(xiàn)象，因此可以防止寒冷地區(qū)土中結(jié)冰所造成的凍脹。,(3) 加速軟弱土層的排水固結(jié) 由于砂或碎石等墊層材料的透水性大，當(dāng)軟弱土層受壓后，墊層可作為良好的排水面，使基礎(chǔ)下面的孔隙水壓力得以迅速消散，加速墊層下軟弱土層的固結(jié)，從而提高地基土強(qiáng)度。,(4)防止地基土凍脹,在各類工程中，墊層所起的主要作用有時是不同的，如建筑物基礎(chǔ)下的墊層主要是起換土作用；而在路堤和土壩等工程，主要是利用墊層起排水固結(jié)作用。,換填法主要適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、濕陷性黃土、素填土、雜填土地基及暗溝、暗塘等的淺層處理。,二、墊層的設(shè)計與計算 換填法處理軟弱地基的設(shè)計內(nèi)容主要是確定墊層的

5、厚度和寬度。對于換土墊層，根據(jù)建筑物對地基強(qiáng)度和變形的要求，既要求墊層有足夠的厚度以置換可能被剪切破壞的軟弱土層，又要求墊層有足夠的寬度以防止墊層向兩側(cè)擠出；而對于排水墊層，則主要是在基礎(chǔ)底面下設(shè)置厚度為30cm的砂、砂石或碎石等透水性大的墊層，以形成一個排水層，從而促使軟弱土層的排水固結(jié)。,(一)墊層厚度的確定 墊層厚度(圖7-1)應(yīng)根據(jù)墊層底面下臥軟弱土層的承載力來確定，即要求作用在墊層底面處土的自重壓力與附加壓力之和不大于下臥軟弱土層頂面處的地基承載力，應(yīng)滿足下式要求：,式中 墊層底面處的附加壓力(kPa)； 墊層底面處的自重壓力(kPa)； 墊層底面處經(jīng)深度修正后的下臥土層地基承載力設(shè)

6、計值(kPa)。,墊層底面處的附加壓力，除了可用彈性理論的土中應(yīng)力公式進(jìn)行計算外，常用的是按壓力擴(kuò)散角的方法進(jìn)行簡化計算。,具體設(shè)計時，可根據(jù)下臥土層的地基承載力，先假設(shè)一個墊層的厚度，然后按式(7-1)進(jìn)行驗算，若不符合要求，則改變厚度，重新再驗算，直至滿足要求為止。,(二)墊層寬度的確定 確定墊層寬度時，應(yīng)滿足基礎(chǔ)底面壓力擴(kuò)散的要求，同時還應(yīng)考慮到墊層應(yīng)有足夠的寬度以及墊層側(cè)面土的強(qiáng)度條件，以防止墊層材料向側(cè)邊擠出而增加墊層的豎向變形量。 墊層的寬度可按式(7-4)壓力擴(kuò)散角的方法進(jìn)行計算，或根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定。 式中 墊層底面寬度(m)； 墊層壓力擴(kuò)散角，按表7-3采用，但當(dāng) 0.25時，

7、仍按 0.25取值。,(三)地基變形計算 采用換填法對地基進(jìn)行處理后，由于墊層下軟弱土層的變形，建筑物地基往往仍將產(chǎn)生一定的沉降量及差異沉降量。因此，在墊層的厚度和寬度確定后，對于重要的建筑物或墊層下存在軟弱下臥層的建筑物，還應(yīng)進(jìn)行地基的變形計算。 換土墊層后的建筑物地基沉降由墊層自身的變形量和下臥土層的變形量兩部分所構(gòu)成，即 式中 基礎(chǔ)沉降量(cm)； 墊層自身變形量(cm)； 壓縮層厚度范圍內(nèi)，自墊層底面算起的各土層壓縮變形量之和(cm)。,三、墊層的施工 采用砂、石填料時，墊層施工應(yīng)注意以下幾方面： （1）墊層的砂料必須具有良好的壓實性。砂料的不均勻系數(shù)不能小于5，以中粗砂為好，容許在砂

8、中摻入一定數(shù)量的碎石，但要分布均勻。如果用碎石作墊層，其強(qiáng)度較高，易于夯實，還可以水下拋填；碎石的直徑一般不應(yīng)超過10cm。碎石的含泥量不應(yīng)超過3%；有機(jī)質(zhì)含量和水穩(wěn)定性都應(yīng)控制在一定范圍之內(nèi)。 （2）墊層的質(zhì)量關(guān)鍵是如何把墊層密實到設(shè)計要求的密實度。加密的方法可采用振動法、水撼法、碾壓法等。要嚴(yán)格控制墊層的松鋪厚度，一般為1520cm。分層密實，及時進(jìn)行質(zhì)量檢查。,（3）開挖基坑鋪設(shè)墊層時，必須避免對軟土層的擾動，否則由于坑底土的擾動，使土的結(jié)構(gòu)遭到破壞，強(qiáng)度降低而導(dǎo)致附加沉降增加。當(dāng)采用碎石墊層時，最好在基坑底面先鋪一層砂墊底，然后再鋪碎石。 （4）作好基坑的排水工作，必要時應(yīng)采取降低地下

9、水位的措施。采用振實時，應(yīng)保證水源補(bǔ)給與 排水暢通，水面宜保持與砂面齊平。 可用作墊層的材料很多，除砂和碎石外，還有素土、灰土墊層，以及粉煤灰墊層等。國外還在墊層中鋪設(shè)塑料網(wǎng)片（加筋）來提高墊層的強(qiáng)度。,一、淺層處理法： 1、換填法 （1）加固原理：根據(jù)土中附加應(yīng)力的分布規(guī)律、讓墊層承受上部較大的應(yīng)力，軟弱土層承受較小的應(yīng)力。 （2）作用： 提高持力層承載力；減少沉降量； 加速軟土層的排水固結(jié)； 防止凍脹； 消除膨脹土的脹縮作用。 （3）要求 寬度；填料與壓實標(biāo)準(zhǔn) （4）檢驗方法：壓實系數(shù)、地基系數(shù)。,2、拋石擠淤法: 填料要求:使用不易風(fēng)化石料擠淤，小于30CM粒徑的含量不得超過20。 拋石

10、施工: 當(dāng)軟土地層平坦時，拋投應(yīng)沿路中線向前拋填，再漸次向兩側(cè)擴(kuò)展. 片石拋出軟土面后，應(yīng)用較小石塊填塞墊平，用重型機(jī)械碾壓緊密，然后在其上設(shè)反濾層，再填土； 填圖施工應(yīng)分層填筑、分層碾壓.,3、砂墊層法（含反濾層） 砂墊層厚度,一般控制在0.51.0m之間,太厚施工困難,太薄效果較差。砂料以中粗砂為宜,要求級配良好,顆粒的不均勻系數(shù)不大于5,含泥量不超過3%5%。,4、土工合成材料墊層 搭接問題；多層鋪設(shè)；砂墊層要求；壓實問題,鋪設(shè)土工格柵時一定要把格柵拉緊，不允許有皺褶，用插釘把格柵固定在底表面上，土工格柵強(qiáng)度高的方向垂直路基軸線方向，相鄰兩幅格柵的搭接寬度為20 cm，搭接處用0.9 m

11、m的鋼筋綁扎牢固，鋪設(shè)土工材料的地表面耍平整，嚴(yán) 禁有堅硬突出物，嚴(yán)禁施工機(jī)械直接碾壓土工格柵，土工格柵鋪好后要及時填筑填料，避免陽光長時間爆曬和雨水淋泡。,1 概述,2. 預(yù)壓法,預(yù)壓法又稱排水固結(jié)法，指直接在天然地基或在設(shè)置有袋狀砂井、塑料排水帶等豎向排水體的地基上，利用建筑物本身重量分級逐漸加載或在建筑物建造前在場地先行加載預(yù)壓，使土體中孔隙水排出，提前完成土體固結(jié)沉降，逐步增加地基強(qiáng)度的一種軟土地基加固方法。 預(yù)壓法由加壓系統(tǒng)和排水系統(tǒng)兩部分組成。加壓系統(tǒng)通過預(yù)先對地基施加荷載，使地基中的孔隙水產(chǎn)生壓力差，從飽和地基中自然排出，進(jìn)而使土體固結(jié)；排水系統(tǒng)則通過改變地基原有的排水邊界條件，

12、增加孔隙水排出的途徑，縮短排水距離，使地基在預(yù)壓期間盡快地完成設(shè)計要求的沉降量，并及時提高地基土強(qiáng)度。,預(yù)壓法適用于處理各類淤泥質(zhì)土、淤泥及沖填土等飽和粘性土地基。預(yù)壓荷載是其中的關(guān)鍵問題，因為施加預(yù)壓荷載后才能引起地基土的排水固結(jié)。,2 預(yù)壓法加固機(jī)理,土在某一荷載作用下，孔隙水逐漸排出，土體隨之壓縮，土體的密實度和強(qiáng)度隨時間逐步增長，這一過程稱之為土的固結(jié)過程。亦即孔隙水壓力消散、有效應(yīng)力增長的過程。,(1)堆載預(yù)壓加固機(jī)理 堆載預(yù)壓是指先在地基中設(shè)置砂井、塑料排水帶等豎向排水體，后利用建筑物本身重量分級逐漸加載，或建筑物建造前，在場地先行加載預(yù)壓，使土體中的孔隙水緩慢排出，土層逐漸固結(jié)，

13、地基發(fā)生沉降，同時強(qiáng)度逐步提高的過程。,砂井堆載預(yù)壓法,基本方法：砂井堆載預(yù)壓法系在軟弱地基中通過采用鋼管打孔、灌砂，設(shè)置砂井作為豎向排水通道，并在砂井頂部設(shè)置砂墊層作為水平排水通道，形成排水系統(tǒng)；在砂墊層上部堆載，以增加軟弱土中附加應(yīng)力，使土體中孔隙水在較短的時間內(nèi)通過豎向砂井和水平砂墊層排出，達(dá)到加速土體固結(jié)、提高軟弱地基土承載力之目的 。 主要用于道路路堤、土壩、機(jī)場跑道、工業(yè)建筑油罐、碼頭、岸坡等工程的地基處理，對于泥炭等有機(jī)沉積地基則不適用。,塑料排水板 材料： 1、芯板采用聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)混合摻配制，其具聚丙烯的剛性和聚乙烯的柔性及耐候性； 2、濾膜采用長纖熱扎無紡布

14、，具耐水浸性，滲水性能極為優(yōu)良； 施工機(jī)具 包括導(dǎo)架、套管、驅(qū)動套管下沉的振動錘， 鉸車及裝排水板的卷筒和防風(fēng)裝置等， 也可使用插板機(jī)。 功能 塑料排水板可以為提供淤泥、淤質(zhì)土、 沖填土等飽和粘性及雜填土運用排水 固結(jié)法進(jìn)行軟基處理的良好垂直通道， 大大縮短軟土固結(jié)時間。,塑料排水板 施工順序： 裝靴 定位 插設(shè) 上拔 切斷 移位,施工方法 1. 袋 裝 砂 井 ： 設(shè)備：履帶式雙管砂井機(jī)；門架式袋裝砂井機(jī)； 井架式袋裝砂井機(jī) 材料：砂袋聚乙烯、聚丙烯、聚酯 施工順序： 清理場地：開挖排水溝，清表 填筑土拱坡：設(shè)計路幅寬度范圍內(nèi)回填至高出原地面20cm，以4%橫坡形成拱，碾壓密實。 填筑砂墊層

15、：均勻、等厚,施工步驟： 機(jī)具定位 打設(shè)套管 孔口檢查 起吊，下砂袋 拔套管 檢查砂井入土深度 質(zhì)量控制： 砂料質(zhì)量及含泥量 套管長度與直徑，樁尖活門開啟情況 灌砂的飽滿度 垂直度 砂袋的外露長度,2)操作要點 (1)排水坡及排水砂墊層的設(shè)置 首先清除加固范圍內(nèi)地表的草皮及其它雜物，再將地表構(gòu)筑成坡度不少于3%的路拱，并滿足密實度要求。 嚴(yán)格把握砂子進(jìn)料關(guān)，按設(shè)計要求鋪設(shè)均勻等厚的排水砂墊層。 (2)主要材料選定 砂袋:采用透水性、耐水性、韌性強(qiáng)的聚丙烯編織布制作，長度比設(shè)計井深長200cm。 砂料:選用滲水率高的干燥中粗砂，含泥量3% .,(2)真空預(yù)壓加固機(jī)理 真空預(yù)壓指在軟土地基中打設(shè)豎

16、向排水體后，在地面鋪設(shè)排水用砂墊層和抽氣管線，然后在砂墊層上鋪設(shè)不透氣的封閉膜使其與大氣隔絕，再用真空泵抽氣，使排水系統(tǒng)維持較高的真空度，利用大氣壓力作為預(yù)壓荷載，增加地基的有效應(yīng)力，以利于土體排水固結(jié)。 真空預(yù)壓適用于均質(zhì)粘性土及含薄粉砂夾層粘性土等，尤其適用于新吹填土地基的加固。對于在加固范圍內(nèi)有足夠補(bǔ)給水源的透水層，而又沒有采取隔斷措施時，不宜采用該法。,(3) 降水預(yù)壓加固機(jī)理 降水預(yù)壓法是借助于井點抽水降低地下水位，以增加土的有效自重應(yīng)力，從而達(dá)到預(yù)壓的目的。,(4) 電滲預(yù)壓加固機(jī)理 電滲預(yù)壓是在土中插入金屬電極并通以直流電，由于直流電場作用，土中的水分從陽極流向陰極，將水在陰極排

17、除且無補(bǔ)充水源的情況下，引起土層的壓縮固結(jié)。電滲預(yù)壓與降水預(yù)壓一樣，是在總應(yīng)力不變的情況下，通過減小孔隙水壓力來增加土的有效應(yīng)力作為固結(jié)壓力的，所以不需要用堆載作為預(yù)壓荷載，也不會使土體發(fā)生破壞。,預(yù)壓法的設(shè)計，實質(zhì)上是根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載的大小、地基土的性質(zhì)及工期要求合理安排加壓系統(tǒng)與排水系統(tǒng)，使地基在預(yù)壓過程中快速排水固結(jié)，縮短預(yù)壓時間，從而減小建筑物在使用期間的沉降量和不均勻沉降，同時增加一部分強(qiáng)度，以滿足逐級加荷條件下地基的穩(wěn)定性。,三、復(fù)合地基,1、定義 由兩種剛度（模量）不同的材料（樁體與樁間土）所組成，在相對剛性基礎(chǔ)上兩者共同分擔(dān)上部荷載，并協(xié)調(diào)變形的地基。 2、分類 樁體按成樁采用

18、的材料分為： 散體土類樁：碎石樁、砂樁； 水泥土類樁：水泥攪拌樁、粉噴樁、旋噴樁 混凝土類樁：CFG樁,按成樁后樁體的強(qiáng)度分： 柔性樁：散體土類樁 半剛性樁：水泥土類樁 剛性樁：混凝土類樁 3、復(fù)合地基的作用機(jī)理 樁體作用 墊層作用：樁土復(fù)合地基墊層 加速固結(jié)作用 碎石樁，砂樁具有良好的透水性，加速地基固結(jié)。水泥土類樁與混凝土類樁也可加速地基固結(jié)。 擠密作用 砂樁、碎石樁施工過程中由于振動，擠壓，排土作用等原因，使樁間土起到一定的密實作用。 加筋作用 復(fù)合地基提高土體的抗剪強(qiáng)度，增加土坡的抗滑能力。,復(fù)合地基,4、復(fù)合地基的破壞模式 刺入破壞混凝土類樁 鼓脹破壞碎石樁 整體剪切破壞 滑動破壞

19、5、應(yīng)力特性、承載力與變形特性 樁土應(yīng)力比 復(fù)合地基承載力 復(fù)合地基,復(fù)合地基,1、粉噴樁 特點 通過特殊裝置將壓縮空氣和粉體固化材料，經(jīng)過高壓軟管和攪拌軸送到攪拌葉片的噴嘴噴出。借助葉片的旋轉(zhuǎn)，在葉片的背后產(chǎn)生孔隙，安裝在葉片背后的噴嘴將壓縮空氣連同粉體固化材料一起噴出，混合氣體在孔隙中壓力急劇降低，使固化材料黏附在旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生孔隙的土中，轉(zhuǎn)到半周另一葉片將土和粉體固化材料攪拌混合在一起。,粉體噴射攪拌(Dry Jet Mixing Method，簡稱DJM法)最早由瑞典人Kjeld Paus于1967年提出了使用石灰攪拌樁加固15m深度范圍內(nèi)軟土地基的設(shè)想，并于1971年LindenAlima

20、k公司在現(xiàn)場制成第一根用石灰粉和軟土攪拌成的樁，1974年獲得粉噴技術(shù)專利，生產(chǎn)出的專用機(jī)械其樁徑可達(dá)500mm，加固深度15m。鐵道部第四勘測設(shè)計院于1983年用DDP-100型汽車改裝成國內(nèi)第一臺粉體噴射攪拌機(jī)，并使用石灰作固化劑，應(yīng)用于鐵路涵洞加固。1986年開始使用水泥作為固化劑，應(yīng)用于房屋建筑的軟土地基加固。1987年鐵四院和上海探礦機(jī)械廠制成GPP-5型步履式粉體噴射攪拌機(jī)，成樁直徑500mm，加固深度12.5m。當(dāng)前國內(nèi)粉體噴射攪拌機(jī)的成樁直徑一般在500700mm范圍，深度可達(dá)15m。,復(fù)合地基,6.2 施工工具 攪拌主機(jī)，粉體固化材料供給機(jī)，空氣壓縮機(jī)，攪拌翼，動力部分。 6

21、.3 施工工序 開工 鉆孔對位 鉆孔至設(shè)計深度 打開送料閥門，關(guān)閉送氣閥門，噴粉。 確認(rèn)粉到達(dá)樁底，提升鉆頭，繼續(xù)噴粉。 提升至設(shè)計標(biāo)高，停止噴粉。 打開送氣閥，關(guān)閉送料閥，空壓機(jī)不停，攪拌鉆頭升至樁頂，停止提升，轉(zhuǎn)2min。 再鉆至復(fù)攪深度，反鉆提升，復(fù)攪。 提升至地面，停主電機(jī)，空壓機(jī),復(fù)合地基,2、水泥攪拌樁 水泥土是通過機(jī)械強(qiáng)力將水泥與土攪拌形成具有較好物理力學(xué)性質(zhì)的水泥加固土。 7.1 施工程序 鉆機(jī)就位 預(yù)攪下沉 按設(shè)計配合比，制備水泥漿 提升、噴漿、攪拌 重復(fù)上、下攪拌 清洗 移位,水泥土攪拌法,1.概述 水泥土攪拌法是利用水泥或石灰等材料作為固化劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械，在地

22、基深處就地將固化劑和地基土強(qiáng)制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的樁體的地基處理方法。根據(jù)施工方法的不同，水泥土攪拌法分為水泥漿攪拌（以下簡稱濕法）和粉體噴射攪拌（以下簡稱干法）兩種。 水泥土攪拌法最早在美國研制成功，稱為Mixed-in-Place-Pile(簡稱MIP法)。國內(nèi)1977年由冶金部建筑研究總院和交通部水運規(guī)劃設(shè)計院進(jìn)行了室內(nèi)試驗和機(jī)械研制工作，于1978年底制造出我國第一臺SJB1型雙攪拌軸中心管輸漿陸上型的深層攪拌機(jī)械，并由江陰市江陰振沖器廠成批生產(chǎn)（目前SJB2型加固深度可達(dá)18m）。1980年初首次在上海寶山鋼鐵總廠由第五冶金建設(shè)公司在三座卷管設(shè)備基礎(chǔ)的軟

23、土地基加固工程中正式開始應(yīng)用并獲得成功。,2 水泥土攪拌法加固軟土技術(shù)，具有以下獨特的優(yōu)點： 水泥土攪拌法由于將固化劑和原地基軟土就地攪拌混合，因而最大限度地利用了原土； 攪拌時無振動、無噪音和無污染，可在市區(qū)內(nèi)和密集建筑群中進(jìn)行施工； 攪拌時不會使地基側(cè)向擠出，所以對周圍原有建筑物及地下溝管影響很?。?水泥土攪拌法形成的水泥土加固體，可作為豎向承載的復(fù)合地基、基坑工程圍護(hù)擋墻、基坑被動區(qū)加固、防滲帷幕、大體積水泥穩(wěn)定土等，其設(shè)計靈活，可按不同地基土的性質(zhì)及工程設(shè)計要求，合理選擇固化劑及其配方； 根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的需要，可靈活地采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等加固形式； 與鋼筋混凝土樁基相比，可節(jié)約

24、大量的鋼材，并降低造價。,3 水泥土攪拌法可用于增加軟土地基的承載能力，減少沉降量，提高邊坡的穩(wěn)定性，適用于以下情況： 作為建筑物或構(gòu)筑物的地基、廠房內(nèi)具有地面荷載的地坪、高填方路堤下基層等； 進(jìn)行大面積地基加固、以防止碼頭岸壁的滑動、深基坑開挖時坍塌、坑底隆起和減少軟土中地下構(gòu)筑物的沉降； 作為地下防滲墻以阻止地下滲透水流，對樁側(cè)或板樁背后的軟土加固以增加側(cè)向承載能力。,4 加固機(jī)理 (1)水泥的水解和水化反應(yīng) 普通硅酸鹽水泥主要是由氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵及三氧化硫等組成，由這些不同的氧化物分別組成了不同的水泥礦物：硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣、硫酸鈣等。用水泥

25、加固軟土?xí)r，水泥顆粒表面的礦物很快與軟土中的水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，生成氫氧化鈣、含水硅酸鈣、含水鋁酸鈣及含水鐵酸鈣等化合物。 (2)土顆粒與水泥水化物的作用 當(dāng)水泥的各種水化物生成后，有的自身繼續(xù)硬化，形成水泥石骨架；有的則與其周圍具有一定活性的粘土顆粒發(fā)生反應(yīng)。,離子交換和團(tuán)?；饔?粘土和水結(jié)合時就表現(xiàn)出一種膠體特征，如土中含量最多的氧化硅遇水后，形成硅酸膠體微粒，其表面帶有鈉離子Na或鉀離子K，它們能和水泥水化生成的氫氧化鈣中鈣離子ca2進(jìn)行當(dāng)量吸附交換，使較小的土顆粒形成較大的土團(tuán)粒，從而使土體強(qiáng)度提高。 硬凝反應(yīng) 隨著水泥水化反應(yīng)的深入，溶液中析出大量的鈣離子，當(dāng)其數(shù)量超過離子交換的

26、需要量后，在堿性環(huán)境中，能使組成粘土礦物的二氧化硅及三氧化二鋁的部分或大部分與鈣離子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，逐漸生成不溶于水的穩(wěn)定結(jié)晶化合物，增大了水泥土的強(qiáng)度 。,(3)碳酸化作用 水泥水化物中游離的氫氧化鈣能吸收水中和空氣中的二氧化碳，發(fā)生碳酸化反應(yīng)，生成不溶于水的碳酸鈣，這種反應(yīng)也能使水泥土增加強(qiáng)度，但增長的速度較慢，幅度也較小。 由于攪拌機(jī)械的切削攪拌作用，實際上不可避免地會留下一些未被粉碎的大小土團(tuán)。在拌入水泥后將出現(xiàn)水泥漿包裹土團(tuán)的現(xiàn)象，而土團(tuán)間的大孔隙基本上已被水泥顆粒填滿。所以，加固后的水泥土中形成一些水泥較多的微區(qū)，而在大小土團(tuán)內(nèi)部則沒有水泥。只有經(jīng)過較長的時間，土團(tuán)內(nèi)的土顆粒在水泥水

27、解產(chǎn)物滲透作用下，才逐漸改變其性質(zhì)。因此在水泥土中不可避免地會產(chǎn)生強(qiáng)度較大和水穩(wěn)性較好的水泥石區(qū)和強(qiáng)度較低的土塊區(qū)?？梢?，攪拌越充分，土塊被粉碎得越小，水泥分布到土中越均勻，則水泥土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的離散性越小，其宏觀的總體強(qiáng)度也越高。,水泥攪拌樁操作要點 試樁不少于2根，確定施工參數(shù)：鉆進(jìn)速度，提升速度，攪拌速度，其流量，空氣壓力。 必須鉆到設(shè)計深度。 復(fù)攪時（停止噴粉），重疊長度不小于1米。,3. 擠密樁法,擠密樁法是以振動、沖擊或帶套管等方法成孔，然后向孔中填入砂、石、土（或灰土、二灰、水泥土）、石灰或其它材料，再加以振實而成為直徑較大樁體的方法。 擠密樁屬于柔性樁，而木樁、鋼筋混凝土樁和鋼樁屬

28、于剛性樁，兩者的區(qū)別如表5-1所示。與后者不同，擠密樁主要靠樁管打入地基時對地基土的橫向擠密作用，在一定的擠密功能作用下土粒彼此移動，小顆粒填入大顆粒的孔隙，顆粒間彼此緊靠，孔隙減小，此時土的骨架作用隨之增強(qiáng)，從而使土的壓縮性減小、抗剪強(qiáng)度提高。由于樁身本身具有較高的承載能力和較大的變形模量，且樁體斷面較大，約占松軟土加固面積的20%30%左右，故在粘性土地基加固時，樁體與樁周土組成復(fù)合地基，可共同承擔(dān)建筑物的荷載。,3.1 砂石樁法,1.概述 碎石樁、砂樁和砂石樁總稱為砂石樁，又稱粗顆粒土樁，是指采用振動、沖擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔后，再將碎石、砂或砂石擠壓入已成的孔中，形成砂石所構(gòu)成

29、的密實樁體，并和原樁周土組成復(fù)合地基的地基處理方法。 砂石樁適用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土地基。對飽和粘土地基上對變形控制要求不嚴(yán)的工程也可采用砂石樁置換。砂石樁也可用于處理可液化地基。,2.施工 砂石樁施工可以采用振沖法、沉管法、沖擊法、振動法等。下面主要介紹以下兩種施工方法：振沖法和沉管法。 (1)振沖法 振沖法是指在振沖器和高壓水的共同作用下，使松砂土層振密，或在軟弱土層中成孔，然后回填碎石等粗粒料形成樁柱，并和原地基組成復(fù)合地基的處理方法。 振沖法適用于處理砂土、粉土、粉質(zhì)粘土、素填土和雜填土等地基。對于處理不排水抗剪強(qiáng)度不小于20kPa的飽和粘性土和飽和黃土地基，應(yīng)

30、在施工前通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。 施工機(jī)具 振沖器是振沖法施工的主要機(jī)具., 施工步驟 a.清理平整場地，布置樁位； b.施工機(jī)具就位，使振沖器對準(zhǔn)樁位； c.啟動水泵和振沖器，水壓可用200600kPa，水量可用200400L/min，將振沖器徐徐沉入土中，造孔速度宜為0.52.0m/min，直至達(dá)到設(shè)計深度。記錄振沖器經(jīng)各深度的水壓、電流和留振時間。 d.造孔后邊提升振沖器邊沖水至孔口，再放至孔底，重復(fù)23次擴(kuò)大孔徑并使孔內(nèi)泥漿變稀，開始填料制樁。,e.大功率振沖器投料不提出孔口，小功率振沖器下料困難時，可將振沖器提出孔口投料，每次填料厚度不宜大于50cm。將振沖器沉入填料中進(jìn)行振密制樁

31、，當(dāng)電流達(dá)到規(guī)定的密實電流值和規(guī)定的留振時間后，將振沖器提升3050cm。 f.重復(fù)以上步驟，自上而下逐段制作樁體直至孔口，記錄各段深度的填料量、最終電流和留振時間，并均應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定。 g.關(guān)閉振沖器和水泵。,3.2 石灰樁法,1.概述 (1) 石灰樁法（又稱塊灰灌入法） 石灰樁法是采用鋼套管成孔，然后在孔中灌入新鮮生石灰塊，或在生石灰塊中摻入適量的水硬性摻和料和火山灰，一般的經(jīng)驗配合比為8:2或7:3。在拔管的同時進(jìn)行振密或搗密，利用生石灰吸取樁周土體中水分進(jìn)行水化反應(yīng)，此時生石灰的吸水、膨脹、發(fā)熱以及離子交換作用，使樁四周土體的含水量降低、孔隙比減小，使土體擠密和樁體硬化。樁和樁間土共同

32、承受荷載，成為一種復(fù)合地基。 (2) 石灰柱法（也叫粉灰攪拌法） 粉灰攪拌法是粉體噴射攪拌法的一種。所用的原材料是石灰粉，通過特制的攪拌機(jī)將石灰粉加固料與原位軟土攪拌均勻，促使軟土硬結(jié)，形成石灰（土）柱。,(3)石灰漿壓力噴注法 石灰漿壓力噴注法是壓力注漿法的一種，它是采用壓力將石灰漿或石灰粉煤灰漿噴注于地基的孔隙內(nèi)或預(yù)先鉆好的鉆孔內(nèi)，使灰漿在地基土中擴(kuò)散和硬凝，形成不透水的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層，從而達(dá)到加固目的。此法可用于處理膨脹土，借以減少膨脹潛勢和隆起；加固破壞的堤岸岸坡；整治易松動下沉的鐵路路基等，此法在國內(nèi)很少應(yīng)用。,2 施工 (1)成樁 成孔 石灰樁施工可采用洛陽鏟或機(jī)械成孔。機(jī)械成孔方法分

33、為沉管法、沖擊法及螺旋鉆進(jìn)法。 填夯 成樁時可采用人工夯實、機(jī)械夯實、沉管反插、螺旋反壓等工藝。填料時必須分段壓（夯）實，人工夯實時，每段填料厚度不應(yīng)大于400mm。管外投料或人工成孔填料時應(yīng)采取措施減少地下水滲入孔內(nèi)的速度，成孔后填料前應(yīng)排除孔底積水。, 封頂 石灰樁宜留500mm以上的孔口高度，并用含水量適當(dāng)?shù)恼承酝练饪?，封口材料必須夯實，封口?biāo)高應(yīng)略高于原地面。石灰樁樁頂施工標(biāo)高應(yīng)高出設(shè)計樁頂標(biāo)高100mm以上。 (2)施工順序 石灰樁一般是在加固范圍內(nèi)施工時，先外排后內(nèi)排；先周邊后中間；單排樁應(yīng)先施工兩端后中間，并按每間隔12孔的施工順序進(jìn)行，不允許由一邊向另一邊平行推移。 如對原建筑

34、物地基加固，其施工順序應(yīng)由外及里地進(jìn)行；如臨近建筑物或緊貼水源邊，可先施工部分“隔斷樁”將其施工區(qū)隔開；對很軟的粘性土地基，應(yīng)先在較大間距打石灰樁，過四個星期后再按設(shè)計間距補(bǔ)樁。,3.3 土擠密樁法和灰土擠密樁法,土擠密樁法或灰土擠密樁法是指利用橫向擠壓成孔設(shè)備，使樁間土得以擠密。用素土或灰土填入樁孔內(nèi)分層夯實形成土樁或灰土樁，并與樁間土組成復(fù)合地基的地基處理方法。 土擠密樁法1934年首創(chuàng)于前蘇聯(lián)，主要用以消除黃土地基的濕陷性，至今仍為俄羅斯及東歐一些國家處理濕陷性黃土地基的主要方法。我國自20世紀(jì)50年代中期在西北黃土地區(qū)開始土擠密樁法的試驗和應(yīng)用，并于上世紀(jì)60年代中期在土擠密樁法的基礎(chǔ)

35、上試驗成功灰土擠密樁法。自70年代初期以來，土擠密樁法和灰土擠密樁法逐步在陜、甘、晉和豫西等省區(qū)推廣應(yīng)用，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。,土（或灰土）擠密樁適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，可處理地基的深度為515m。當(dāng)以消除地基土的濕陷性為主要目的時，宜選用土擠密樁法。當(dāng)以提高地基土的承載力或增強(qiáng)水穩(wěn)性為主要目的時，宜選用灰土擠密樁法。當(dāng)?shù)鼗恋暮看笥?4%，飽和度大于65%時，不宜選用土擠密樁法和灰土擠密樁法。,3.4 夯實水泥土樁法,夯實水泥土樁法是指將水泥和土按設(shè)計的比例拌和均勻，在孔內(nèi)夯實至設(shè)計要求的密實度而形成的加固體，并與樁間土組成復(fù)合地基的處理方法。它是

36、中國建筑科學(xué)研究院地基基礎(chǔ)研究所與河北省建筑科學(xué)研究院在北京、河北等舊城區(qū)危改小區(qū)工程中，為了解決施工場地條件限制和滿足住宅產(chǎn)業(yè)化的需求而開發(fā)出的一種施工周期短，造價低、施工文明、質(zhì)量容易控制的地基處理方法。該技術(shù)經(jīng)過大量的室內(nèi)試驗、原位試驗和工程實踐，已日臻完善。目前，夯實水泥土樁法已在北京、河北等地1200多項工程中應(yīng)用，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 由于施工機(jī)械的限制，夯實水泥土樁法適用于處理地下水位以上的粉土、素填土、雜填土、粘性土等地基。處理深度不宜超過10m。,3.5 水泥粉煤灰碎石樁法,1.概述 水泥粉煤灰碎石樁法又稱CFG樁法，是指由水泥、粉煤灰、石屑或砂等混合料加水拌和形

37、成高粘結(jié)強(qiáng)度樁，并由樁、樁間土和褥墊層一起組成復(fù)合地基的地基處理方法。 水泥粉煤灰碎石樁法于1988年開始立項研究，1994年開始推廣應(yīng)用，目前已在23個省市，1000多項工程中使用。近年逐漸開始在高層建筑中應(yīng)用。它吸取了振沖碎石樁和水泥攪拌樁的優(yōu)點。第一，施工工藝與普通振動沉管灌注樁一樣，工藝簡單，與振沖碎石樁相比，無場地污染，振動影響也較小。第二，所用材料僅需少量水泥，便于就地取材，基礎(chǔ)工程不會與上部結(jié)構(gòu)爭“三材”，這也是比水泥攪拌樁優(yōu)越之處。第三，受力特性與水泥攪拌樁類似。,水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）法適用于處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結(jié)的素填土等地基。對淤泥質(zhì)土應(yīng)按地區(qū)經(jīng)驗或通過

38、現(xiàn)場試驗確定其適用性。,2.加固機(jī)理 CFG樁加固軟弱地基，樁和樁間土一起通過褥墊層形成CFG樁復(fù)合地基。其加固軟弱地基主要有三種作用： 樁體作用； 擠密作用； 褥墊層作用。,(1)樁體作用 CFG樁不同于碎石樁，是具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的混合料。在荷載作用下CFG樁的壓縮性明顯比其周圍軟土小，因此基礎(chǔ)傳給復(fù)合地基的附加應(yīng)力隨地基的變形逐漸集中到樁體上，出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，復(fù)合地基的CFG樁起到了樁體作用。 (2)擠密作用 CFG樁采用振動沉管法施工，由于振動和擠壓作用使樁間土得到擠密。 (3)褥墊層作用 保證樁、土共同承擔(dān)荷載 減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中 調(diào)整樁土荷載分擔(dān)比,3.施工 1) 成樁 水泥粉

39、煤灰碎石樁的施工，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件選用下列施工工藝： 長螺旋鉆孔灌注成樁，適用于地下水位以下的粘性土、粉土、素填土、中等密實以上的砂土。 長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁，適用于粘性土、粉土、砂土，以及對噪聲或泥漿污染要求嚴(yán)格的場地。 振動沉管灌注成樁，適用于粉土、粘性土及素填土地基。,長螺旋鉆孔施工,(2)施工順序 連續(xù)施打可能造成的缺陷是樁徑被擠扁或縮頸，但很少發(fā)生樁完全斷開；跳打一般很少發(fā)生已打樁樁徑被擠小或縮頸現(xiàn)象，但土質(zhì)較硬時，在已打樁中間補(bǔ)打新樁時，已打樁可能被振斷或振裂。 在軟土中，樁距較大可采用隔樁跳打；在飽和的松散粉土中施打，如樁距較小，不宜采用隔樁跳打方案；滿堂布樁，無論樁

40、距大小，均不宜從四周向內(nèi)推進(jìn)施工。施打新樁時與已打樁間隔時間不應(yīng)少于7天。,(3)樁頭處理 CFG樁施工完畢待樁體達(dá)到一定強(qiáng)度（一般為7天左右），方可進(jìn)行基槽開挖。在基槽開挖中，如果設(shè)計樁頂標(biāo)高距地面不深（一般不大于1.5m），宜考慮采用人工開挖，不僅可防止對樁體和樁間土產(chǎn)生不良影響，而且經(jīng)濟(jì)可行；如果基槽開挖較深，開挖面積大，采用人工開挖不經(jīng)濟(jì)，可考慮采用機(jī)械和人工聯(lián)合開挖，但人工開挖留置厚度一般不宜小于700mm；樁頭鑿平，并適當(dāng)高出樁間土12cm。清土和截樁時，不得造成樁頂標(biāo)高以下樁身斷裂和擾動樁間土。 (4) 褥墊鋪設(shè) 褥墊層鋪設(shè)宜采用靜力壓實法，當(dāng)基礎(chǔ)底面下樁間土含水量較小時亦可采用

41、動力夯實。夯填度（夯實后的褥墊層厚度與虛鋪厚度的比值）不得大于0.9。,1 概述,4. 強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法,強(qiáng)夯法是法國Menard技術(shù)公司于1969年首創(chuàng)的一種地基加固方法，又名動力固結(jié)法或動力壓實法。這種方法是反復(fù)將夯錘（質(zhì)量一般為100400kN）提到一定高度使其自由落下（落距一般為1040m），給地基以沖擊和振動能量，從而提高地基的承載力，降低土的壓縮性、改善砂土的抗液化條件、消除濕陷性黃土的濕陷性等。同時，夯擊能還可提高土層的均勻強(qiáng)度，減小將來可能出現(xiàn)差異沉降。 Smoltczyk在第八屆歐洲土力學(xué)及基礎(chǔ)工程學(xué)術(shù)會議上的深層加固總報告中指出，強(qiáng)夯法只適用于塑性指數(shù) 的土。中華人民共和

42、國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(JGJ79-2002)中規(guī)定：強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。,強(qiáng)夯置換法是采用在夯坑內(nèi)回填塊石、碎石等粗顆粒材料，用夯錘夯擊形成連續(xù)的強(qiáng)夯置換墩。強(qiáng)夯置換法是20世紀(jì)80年代后期開發(fā)的方法，適用于高飽和度的粉土與軟塑流塑的粘性土等地基上對變形控制要求不嚴(yán)的工程。強(qiáng)夯置換法具有加固效果顯著、施工期短、施工費用低等特點。強(qiáng)夯置換法一般處理效果良好，個別工程因設(shè)計、施工不當(dāng)，加固后會出現(xiàn)下沉較大或墩體與墩間土下沉不等的情況。因此，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(JGJ79-2002)特別強(qiáng)調(diào)，采用強(qiáng)夯置換法前必須通過現(xiàn)場

43、試驗確定其適用性和處理效果，否則不得采用。,2 加固機(jī)理,(1) 動力密實 采用強(qiáng)夯加固多孔隙、粗顆粒、非飽和土是基于動力密實的機(jī)理，即用沖擊型動力荷載，使土體中的孔隙減小，土體變得密實，從而提高地基土強(qiáng)度。在采用強(qiáng)夯法加固多孔隙、粗顆粒、非飽和土的過程中，高能量的夯擊對土的作用不同于機(jī)械碾壓、振動壓實和重錘夯實，巨大的夯擊能量產(chǎn)生的沖擊波和動應(yīng)力在土中傳播，使顆粒破碎或使顆粒產(chǎn)生瞬間的相對運動，從而孔隙中氣泡迅速排出或壓縮，孔隙體積減少，形成較密實的結(jié)構(gòu)。,(2) 動力固結(jié) 用強(qiáng)夯法處理細(xì)顆粒飽和土?xí)r，則是借助于動力固結(jié)的理論，即巨大的沖擊能量在土中產(chǎn)生很大的應(yīng)力波，破壞了土體原有的結(jié)構(gòu)，使

44、土體局部發(fā)生液化并產(chǎn)生許多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水順利逸出，待超孔隙水壓力消散后，土體固結(jié)。由于軟土的觸變性，強(qiáng)度得到提高。,1.當(dāng)建筑物基礎(chǔ)下的持力層比較軟弱，不能滿足上部荷載對地基的要求時，常采用（ ）來處理軟弱地基。 A.換土墊層法 B.灰土墊層法C.強(qiáng)夯法 D.重錘夯實法,一、單項選擇題,選A,2.地下水位較低，基槽經(jīng)常處于較干燥狀態(tài)下的一般粘性土地基的加固可采用（ ）方法來處理地基。 A.換土墊層法 B.灰土墊層法C.強(qiáng)夯法 D.重錘夯實法,選B,3.對于高于地下水位0.8m以上稍濕的粘性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土和分層填土地基，常采用（ ）來處理軟弱地基。 A.換土墊層法

45、B.灰土墊層法C.強(qiáng)夯法 D.重錘夯實法,選D,4.用起重機(jī)械將重錘吊起從高處自由落下，對地基反復(fù)進(jìn)行強(qiáng)力夯實的地基處理方法是（ ）。 A.換土墊層法B.灰土墊層法C.強(qiáng)夯法D.重錘夯實法,選C,5.強(qiáng)夯法一般是用起重機(jī)械將重錘吊起到（ ）m高處自由落下。 A.1030 B.1040C.620 D.640,選C,6.水泥粉煤灰碎石樁簡稱（ ）。 A.CFP樁 B.CFG樁C.CFD樁 D.CPG樁,選B,7.水泥粉煤灰碎石樁是處理（ ）地基的一種新方法。 A.軟弱 B.次堅硬C.堅硬 D.松散,選A,8.深層密實法中的振沖法又稱（ ）。 A.振動沖洗法 B.振動水沖法C.振動密實法 D.震動夯

46、實法,選B,9.振沖樁適用于加固（ ）地基。 A.軟弱黏土 B.次堅硬的硬土C.堅硬的硬土 D.松散的砂土,選D,10.深層攪拌法是利用（ ）做固化劑。 A.泥漿 B.砂漿C.水泥漿 D.混凝土,選C,11以下哪些地基加固方法屬于復(fù)合地基加固（） (1)深層攪拌法 (2)換填法 (3)沉管砂石樁法(4)真空預(yù)壓法(5)強(qiáng)夯法 A 選(1)和(2)； B 選(1)和(3)； C 選(4)和(5)； D 選(1)和(5)；,12換填法不適用于如下哪幾種地基土（） A濕陷性黃土；B雜填土；C深層松砂地基；D淤泥質(zhì)土；,選C,選B,13砂井堆載預(yù)壓法不適合于（） A砂土； B雜填土；C飽和軟粘土； D沖填土；,選A,14強(qiáng)夯法不適用于如下哪種地基土（） A軟散砂土； B雜填土；C飽和軟粘土；D濕陷性黃土；,選C,15對于松砂地基最不適用的處理方法（） A強(qiáng)夯；B預(yù)壓；C擠密碎石樁；D真空預(yù)壓；,選D,16下列哪種方法不屬于化學(xué)加固法（） A砂樁擠密法；B粉噴樁法；C 深層水泥攪拌樁法；D高壓噴射注漿法；,選A,17砂井或塑料排水板的作用是（） A預(yù)壓荷載下的排水通道；