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第六章 地基处理 第六章 地基处理第一节 概 述 地基处理的目的：是针对软土地基上建造建筑物可能是针对软土地基上建造建筑物可能产生的问题，采取人工的方法改善地基土的工程性质，达产生的问题，采取人工的方法改善地基土的工程性质，达到满足上部结构对地基稳定和变形的要求。到满足上部结构对地基稳定和变形的要求。人工地基：土木工程建设中，有时不可避免地遇到工程土木工程建设中，有时不可避免地遇到工程地质条件不良的软弱土地基，不能满足建筑物要求，需要先地质条件不良的软弱土地基，不能满足建筑物要求，需要先经过人工处理加固，再建造基础，处理后的地基称为人工地经过人工处理加固，再建造基础，处理后的地基称为人工地基。基。地基处理方法的分类物理处理物理处理化学处理化学处理热学处理热学处理置换置换排水排水挤密挤密加筋加筋搅拌搅拌灌浆灌浆热加固热加固冻结冻结6-1 概述 第六章 地基处理6-1 概述 第六章 地基处理 公路工程地基处理方法分类及其适用范围公路工程地基处理方法分类及其适用范围 表表6-16-1类别类别方法方法简要原理简要原理适用范围适用范围置置换换换土垫层法换土垫层法将软弱土或不良土开挖至一定深度，回填抗剪强度将软弱土或不良土开挖至一定深度，回填抗剪强度较高、压缩性较小的材料，如砂、砾、石渣等，并较高、压缩性较小的材料，如砂、砾、石渣等，并分层夯实，形成双层地基。垫层能有效扩散基底压分层夯实，形成双层地基。垫层能有效扩散基底压力，提高地基承载力、减少沉降力，提高地基承载力、减少沉降各种软弱土地各种软弱土地基基膨胀土掺灰膨胀土掺灰改性换土法改性换土法掺灰改性换土法是将原地膨胀土翻松，掺加一定比掺灰改性换土法是将原地膨胀土翻松，掺加一定比例的石灰后，分层压实。经过一段时间的养护，可例的石灰后，分层压实。经过一段时间的养护，可以很好地消除或减小膨胀性，提高土体强度，降低以很好地消除或减小膨胀性，提高土体强度，降低土中的含水量土中的含水量膨胀土地基膨胀土地基挤淤置换法挤淤置换法通过抛石或夯击回填碎石置换淤泥达到加固地基的通过抛石或夯击回填碎石置换淤泥达到加固地基的目的，也可采用爆破挤淤置换目的，也可采用爆破挤淤置换淤泥或淤泥质淤泥或淤泥质黏土地基黏土地基强夯置换法强夯置换法采用边填碎石边强夯的方法在地基中形成碎石墩体，采用边填碎石边强夯的方法在地基中形成碎石墩体，由碎石墩、墩间土以及碎石垫层形成复合地基，以由碎石墩、墩间土以及碎石垫层形成复合地基，以提高承载力，减小沉降提高承载力，减小沉降粉砂土和软黏粉砂土和软黏土地基等土地基等6-1 概述 第六章 地基处理 公路工程地基处理方法分类及其适用范围公路工程地基处理方法分类及其适用范围 表表6-16-1类别类别方法方法简要原理简要原理适用范围适用范围置置换换石灰桩法石灰桩法通过机械或人工成孔，在软弱地基中填入生石灰块通过机械或人工成孔，在软弱地基中填入生石灰块或生石灰块加其他掺和料，通过石灰的吸水膨胀、或生石灰块加其他掺和料，通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用来改善桩与土的物理力学性放热以及离子交换作用来改善桩与土的物理力学性质，并形成石灰桩复合地基，可提高地基承载力，质，并形成石灰桩复合地基，可提高地基承载力，减少沉降减少沉降杂填土、软黏杂填土、软黏土地基土地基气泡混合轻气泡混合轻质料填土法质料填土法气泡混合轻质料的重度为气泡混合轻质料的重度为5-12kN/m5-12kN/m3 3，具有较好的强，具有较好的强度和压缩性能，用作路堤填料可有效减小作用在地度和压缩性能，用作路堤填料可有效减小作用在地基上的荷载，也可减小作用在挡土结构上的侧压力基上的荷载，也可减小作用在挡土结构上的侧压力软弱地基上的软弱地基上的填方工程填方工程EPSEPS超轻质超轻质料填土法料填土法发泡聚苯乙烯（发泡聚苯乙烯（EPSEPS）重度只有土的）重度只有土的1/50-1/100,1/50-1/100,并并具有较好的强度和压缩性能，用作填料，可有效减具有较好的强度和压缩性能，用作填料，可有效减小作用在地基上的荷载和作用在挡土结构上的侧压小作用在地基上的荷载和作用在挡土结构上的侧压力，需要时也可置换部分地基土，以达到更好的效力，需要时也可置换部分地基土，以达到更好的效果果软弱地基上的软弱地基上的填方工程填方工程6-1 概述 第六章 地基处理类别类别方法方法简要原理简要原理适用范围适用范围排排水水固固结结加载预压加载预压法法在地基中设置排水通道在地基中设置排水通道砂垫层和竖向排水砂垫层和竖向排水系统（竖向排水系统通常有普通砂井、袋装砂系统（竖向排水系统通常有普通砂井、袋装砂井、塑料排水带等），以缩小土体固结排水距井、塑料排水带等），以缩小土体固结排水距离，地基在建筑路堤荷载作用下排水固结，地离，地基在建筑路堤荷载作用下排水固结，地基承载力提高，工后沉降小基承载力提高，工后沉降小软黏土、杂填土、软黏土、杂填土、泥炭土地基等泥炭土地基等超载预压超载预压法法原理基本上与堆载预压法相同，不同之处是其原理基本上与堆载预压法相同，不同之处是其预压荷载大于设计使用荷载。超载预压不仅可预压荷载大于设计使用荷载。超载预压不仅可减少工后固结沉降，还可消除部分工后次固结减少工后固结沉降，还可消除部分工后次固结沉降沉降同上同上真空联合真空联合堆载预压堆载预压法法在软黏土地基中设置排水体系（同加载预压法）在软黏土地基中设置排水体系（同加载预压法），然后在上面形成一不透气层（覆盖不透气密，然后在上面形成一不透气层（覆盖不透气密封膜，或其他措施），通过对排水体系进行长封膜，或其他措施），通过对排水体系进行长时间不断抽气抽水，在地基中形成负压区，而时间不断抽气抽水，在地基中形成负压区，而使软黏土地基产生排水固结，达到提高地基承使软黏土地基产生排水固结，达到提高地基承载力，减小工后沉降的目的，常与堆载预压联载力，减小工后沉降的目的，常与堆载预压联合使用合使用软黏土地基软黏土地基降低地下降低地下水位法水位法通过降低地下水位，改变地基土受力状态，其通过降低地下水位，改变地基土受力状态，其效果如加载预压，使地基土产生排水固结，达效果如加载预压，使地基土产生排水固结，达到加固目的到加固目的砂性土或透水性较砂性土或透水性较好的软黏土层好的软黏土层6-1 概述 第六章 地基处理类别类别方法方法简要原理简要原理适用范围适用范围化化学学加加固固深层搅拌法深层搅拌法利用深层搅拌机将水泥浆或水泥粉和地基土原位搅拌利用深层搅拌机将水泥浆或水泥粉和地基土原位搅拌形成圆柱状、格栅状或连续墙式的水泥土增强体，形形成圆柱状、格栅状或连续墙式的水泥土增强体，形成复合地基以提高地基承载力，减小沉降。也常用它成复合地基以提高地基承载力，减小沉降。也常用它形成水泥土防渗帷幕。深层搅拌法分喷浆搅拌法和喷形成水泥土防渗帷幕。深层搅拌法分喷浆搅拌法和喷粉搅拌法两种粉搅拌法两种淤泥、淤泥质土、黏淤泥、淤泥质土、黏性土和粉土等软土地性土和粉土等软土地基，有机质含量较高基，有机质含量较高时应通过试验确定适时应通过试验确定适用性用性高压喷射注高压喷射注浆法浆法利用高压喷射专用机械，在地基中通过高压喷射流冲利用高压喷射专用机械，在地基中通过高压喷射流冲切土体，用浆液置换部分土体，形成水泥土增强体。切土体，用浆液置换部分土体，形成水泥土增强体。按喷射流组成形式，高压喷射注浆法有单管法、二重按喷射流组成形式，高压喷射注浆法有单管法、二重管法、三重管法。高压喷射注浆法可形成复合地基，管法、三重管法。高压喷射注浆法可形成复合地基，以提高承载力，减少沉降以提高承载力，减少沉降淤泥、淤泥质土、黏淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、黄土、性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎砂土、人工填土和碎石土等地基，当含有石土等地基，当含有较多的大块石，或地较多的大块石，或地下水流速较快，或有下水流速较快，或有机质含量较高时应通机质含量较高时应通过试验确定适用性过试验确定适用性渗入性灌浆渗入性灌浆法法在灌浆压力作用下，将浆液灌入地基中以填充原有孔在灌浆压力作用下，将浆液灌入地基中以填充原有孔隙，改善土体的物理力学性质隙，改善土体的物理力学性质中砂、粗砂、砾石地中砂、粗砂、砾石地基基6-1 概述 第六章 地基处理类别类别方法方法简要原理简要原理适用范围适用范围化化学学加加固固劈裂灌浆法劈裂灌浆法在灌浆压力作用下，浆液克服地基土中初始应力和土在灌浆压力作用下，浆液克服地基土中初始应力和土的抗拉强度，使地基土中原有的孔隙或裂隙扩张，用的抗拉强度，使地基土中原有的孔隙或裂隙扩张，用浆液填充新形成的裂缝和孔隙，改善土体的物理力学浆液填充新形成的裂缝和孔隙，改善土体的物理力学性质性质基岩或砂、砂砾石、基岩或砂、砂砾石、黏性土地基黏性土地基挤密灌浆法挤密灌浆法在灌浆压力作用下，向土层中压入浓浆液，在地基土在灌浆压力作用下，向土层中压入浓浆液，在地基土中形成浆泡，挤压周围土体。通过压密和置换改善地中形成浆泡，挤压周围土体。通过压密和置换改善地基性能。在灌浆过程中因浆液的挤压作用可产生辐射基性能。在灌浆过程中因浆液的挤压作用可产生辐射状上抬力，引起地面隆起状上抬力，引起地面隆起常用于可压缩性地基、常用于可压缩性地基、排水条件较好的黏性排水条件较好的黏性土地基土地基有机大分子有机大分子溶液改良法溶液改良法往土中掺加高价金属盐类物质或有机阳离子化合物，往土中掺加高价金属盐类物质或有机阳离子化合物，通过离子交换吸附，削弱蒙脱石晶内负电斥力和减薄通过离子交换吸附，削弱蒙脱石晶内负电斥力和减薄双电层的厚度，从而抑制蒙脱石晶内膨胀性和黏土微双电层的厚度，从而抑制蒙脱石晶内膨胀性和黏土微粒之间膨胀性，达到改善土的吸水性质的目的粒之间膨胀性，达到改善土的吸水性质的目的膨胀土地基膨胀土地基6-1 概述 第六章 地基处理类别类别方法方法简要原理简要原理适用范围适用范围 振振密密、挤挤密密表层原位压实表层原位压实法法采用人工或机械夯实、碾压或振动，使土体密实。密采用人工或机械夯实、碾压或振动，使土体密实。密实范围较浅，常用于分层填筑实范围较浅，常用于分层填筑杂填土、疏松无粘性杂填土、疏松无粘性土、非饱和黏性土、土、非饱和黏性土、湿陷性黄土等地基的湿陷性黄土等地基的浅层处理浅层处理强夯法强夯法采用质量为采用质量为1040t t的夯锤从高处自由落下，地基土体的夯锤从高处自由落下，地基土体在强夯的冲击力和振动力作用下密实，可提高地基承在强夯的冲击力和振动力作用下密实，可提高地基承载力，减少沉降载力，减少沉降碎石土、砂土、低饱碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基和素填土等地基振冲密实法振冲密实法一方面依靠振冲器的振动使饱和砂层发生液化，砂颗一方面依靠振冲器的振动使饱和砂层发生液化，砂颗粒重新排列，孔隙减小；另一方面依靠振冲器的水平粒重新排列，孔隙减小；另一方面依靠振冲器的水平振动力，加回填料使砂层挤密，从而达到提高地基承振动力，加回填料使砂层挤密，从而达到提高地基承载力、减小沉降，并提高地基土体抗液化能力。振冲载力、减小沉降，并提高地基土体抗液化能力。振冲密实法可加回填料也可不加回填料。加回填料，又称密实法可加回填料也可不加回填料。加回填料，又称为振冲挤密碎石桩法为振冲挤密碎石桩法黏粒含量小于黏粒含量小于10%的的疏松砂性土地基疏松砂性土地基6-1 概述 第六章 地基处理类别类别方法方法简要原理简要原理适用范围适用范围振振密密、挤挤密密挤密砂石桩法挤密砂石桩法采用振动沉管法等在地基中设置碎石桩，在制桩过程采用振动沉管法等在地基中设置碎石桩，在制桩过程中对周围土体产生挤密作用。被挤密的桩间土和密实中对周围土体产生挤密作用。被挤密的桩间土和密实的砂石桩形成砂石桩复合地基，达到提高地基承载力、的砂石桩形成砂石桩复合地基，达到提高地基承载力、减小沉降的目的减小沉降的目的砂土地基、非饱和黏砂土地基、非饱和黏性土地基性土地基爆破挤密法爆破挤密法利用爆破在地基中产生的挤压力和振动力使地基土密利用爆破在地基中产生的挤压力和振动力使地基土密实以提高土体的抗剪强度，提高地基承载力和减小沉实以提高土体的抗剪强度，提高地基承载力和减小沉降降饱和净砂、非饱和但饱和净砂、非饱和但经灌水饱和的砂、粉经灌水饱和的砂、粉土、湿陷性黄土地基土、湿陷性黄土地基土桩、灰土桩土桩、灰土桩法法采用沉管法、爆扩法和冲击法在地基中设置土桩或灰采用沉管法、爆扩法和冲击法在地基中设置土桩或灰土桩，在成桩过程中挤密桩间土，由挤密的桩间土和土桩，在成桩过程中挤密桩间土，由挤密的桩间土和密实的土桩或灰土桩形成土桩复合地基或灰土桩复合密实的土桩或灰土桩形成土桩复合地基或灰土桩复合地基，以提高地基承载力和减小沉降，有时用于消除地基，以提高地基承载力和减小沉降，有时用于消除湿陷性黄土的湿陷性湿陷性黄土的湿陷性地下水位以上的湿陷地下水位以上的湿陷性黄土、杂填土、素性黄土、杂填土、素填土等地基填土等地基6-1 概述 第六章 地基处理类别类别方法方法简要原理简要原理适用范围适用范围加加筋筋加筋土垫层法加筋土垫层法在地基中铺设加筋材料（如土工织物、土工格栅、金在地基中铺设加筋材料（如土工织物、土工格栅、金属板条等）形成加筋土垫层，以增大压力扩散角，提属板条等）形成加筋土垫层，以增大压力扩散角，提高地基稳定性高地基稳定性筋条间用无黏性土，筋条间用无黏性土，加筋土垫层可适用各加筋土垫层可适用各种软弱地基种软弱地基隔水封闭法隔水封闭法隔水封闭法是采用土工膜或其他隔水材料进行隔水封隔水封闭法是采用土工膜或其他隔水材料进行隔水封闭，达到割断地下水的流通或阻止气候干湿循环对地闭，达到割断地下水的流通或阻止气候干湿循环对地基或坡面土体的影响，达到稳定路基或边坡的目的基或坡面土体的影响，达到稳定路基或边坡的目的膨胀土地基和盐渍土膨胀土地基和盐渍土地基地基加筋土挡墙法加筋土挡墙法利用在填土中分层铺设加筋材料以提高填土的稳定性，利用在填土中分层铺设加筋材料以提高填土的稳定性，形成加筋土挡墙。挡墙外侧可采用侧面板形式，也可形成加筋土挡墙。挡墙外侧可采用侧面板形式，也可采用加筋材料包裹形式采用加筋材料包裹形式用于填土挡墙结构用于填土挡墙结构土钉墙法土钉墙法通常采用钻孔、插筋、注浆在土层中设置土钉，也可通常采用钻孔、插筋、注浆在土层中设置土钉，也可直接将杆件插入土层中，通过土钉和土形成加筋土挡直接将杆件插入土层中，通过土钉和土形成加筋土挡墙以维持和提高土坡稳定性墙以维持和提高土坡稳定性用于维持和提高土坡用于维持和提高土坡稳定性稳定性6-1 概述 第六章 地基处理类别类别方法方法简要原理简要原理适用范围适用范围加加筋筋锚杆支护法锚杆支护法锚杆通常由锚固段、非锚固段和锚头三部分组成。锚锚杆通常由锚固段、非锚固段和锚头三部分组成。锚固段用于稳定土层，可对锚杆施加预应力。用于维持固段用于稳定土层，可对锚杆施加预应力。用于维持边坡稳定边坡稳定用于维持和提高土坡用于维持和提高土坡稳定性稳定性锚碇板挡土结锚碇板挡土结构构由墙面、钢拉杆、锚碇板和填土组成。锚碇板处在填由墙面、钢拉杆、锚碇板和填土组成。锚碇板处在填土层，可提供较大的锚固力。锚碇板挡土结构用于填土层，可提供较大的锚固力。锚碇板挡土结构用于填土支挡结构土支挡结构用于填土支挡结构用于填土支挡结构树根桩法树根桩法在地基中设置如树根状的微型灌注桩（直径在地基中设置如树根状的微型灌注桩（直径70250mm），提高地基承载力或土坡的稳定性），提高地基承载力或土坡的稳定性各类地基各类地基低强度混凝土低强度混凝土桩复合地基法桩复合地基法在地基中设置低强度混凝土桩，与桩间土形成复合地在地基中设置低强度混凝土桩，与桩间土形成复合地基，提高地基承载力，减小沉降基，提高地基承载力，减小沉降各类深厚软弱地基各类深厚软弱地基钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩复合地基法复合地基法在地基中设置钢筋混凝土桩，与桩间土形成复合地基，在地基中设置钢筋混凝土桩，与桩间土形成复合地基，提高地基承载力，减小沉降提高地基承载力，减小沉降各类深厚软弱地基各类深厚软弱地基长短桩复合地长短桩复合地基基由长桩和短桩与桩间土形成复合地基，提高地基承载由长桩和短桩与桩间土形成复合地基，提高地基承载力和减小沉降。长桩和短桩可采用同一桩型，也可采力和减小沉降。长桩和短桩可采用同一桩型，也可采用不同桩型。通常长桩采用刚度较大的型桩，短桩采用不同桩型。通常长桩采用刚度较大的型桩，短桩采用柔性桩或散体材料桩用柔性桩或散体材料桩深厚软弱地基深厚软弱地基 注意：很多地基处理方法具有多重加固处理的功能，例如很多地基处理方法具有多重加固处理的功能，例如碎石桩具有置换、挤密、排水和加筋的多重功能；而石灰桩则碎石桩具有置换、挤密、排水和加筋的多重功能；而石灰桩则具有挤密、吸水和置换等功能。具有挤密、吸水和置换等功能。因此：对于每一工程必须进行综合考虑，通过方案的比对于每一工程必须进行综合考虑，通过方案的比选，选择一种技术可靠、经济合理、施工可行的方案，既可以选，选择一种技术可靠、经济合理、施工可行的方案，既可以是单一的地基处理方法，也可以是多种方法的综合处理。是单一的地基处理方法，也可以是多种方法的综合处理。6-1 概述 第六章 地基处理第二节 软土地基 软土的分布：指沿海的滨海相、三角洲相、内陆平指沿海的滨海相、三角洲相、内陆平原或山区的河流相、湖泊相、沼泽相等主要由细粒土组成原或山区的河流相、湖泊相、沼泽相等主要由细粒土组成的土。的土。软土的特点：具有孔隙比大（一般大于具有孔隙比大（一般大于1）、）、天然含天然含水量水量高（接近或大于高（接近或大于液限液限）、压缩性高（）、压缩性高（a1-2a-1）和强度）和强度低的特点，多数还具有高灵敏度的结构性。低的特点，多数还具有高灵敏度的结构性。软土的分类：主要包括淤泥、淤泥质黏性土、淤泥主要包括淤泥、淤泥质黏性土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等。质粉土、泥炭、泥炭质土等。6-2 软土处理 第六章 地基处理一软土的成因及划分（一）滨海沉积 1.1.滨海相：滨海相：常与海浪岸流及潮汐的水动力作用形成较粗的常与海浪岸流及潮汐的水动力作用形成较粗的颗粒颗粒(粗、中、细砂粗、中、细砂)相掺杂，使其不均匀和极松软，增强了淤相掺杂，使其不均匀和极松软，增强了淤泥的透水性能，易于压缩固结。泥的透水性能，易于压缩固结。2.2.泻湖相泻湖相：颗粒微细、孔隙比大、强度低、分布范围较宽颗粒微细、孔隙比大、强度低、分布范围较宽阔，常形成海滨平原。在泻湖边缘，表层常有厚约阔，常形成海滨平原。在泻湖边缘，表层常有厚约的泥炭堆的泥炭堆积。底部含有贝壳和生物残骸碎屑。积。底部含有贝壳和生物残骸碎屑。3.3.溺谷相：溺谷相：孔隙比大、结构松软、含水量高，有时甚于泻孔隙比大、结构松软、含水量高，有时甚于泻湖相。分布范围略窄，在其边缘表层也常有泥炭沉积。湖相。分布范围略窄，在其边缘表层也常有泥炭沉积。4.4.三角洲相：三角洲相：由于河流及海潮的复杂交替作用，而使淤泥由于河流及海潮的复杂交替作用，而使淤泥与薄层砂交错沉积，受海流与波浪的破坏，分选程度差，结构与薄层砂交错沉积，受海流与波浪的破坏，分选程度差，结构不稳定，多交错成不规则的尖灭层或透镜体夹层，结构疏松软，不稳定，多交错成不规则的尖灭层或透镜体夹层，结构疏松软，颗粒细小。如上海地区深厚的软土层中央有无数的极薄的粉砂颗粒细小。如上海地区深厚的软土层中央有无数的极薄的粉砂层，为水平渗流提供了良好条件。层，为水平渗流提供了良好条件。6-2 软土处理 第六章 地基处理（二）湖泊沉积 湖泊沉积是近代淡水盆地和咸水盆地的沉积。沉积物中湖泊沉积是近代淡水盆地和咸水盆地的沉积。沉积物中夹有粉砂颗粒，呈现明显的层理。淤泥结构松软，呈暗灰、夹有粉砂颗粒，呈现明显的层理。淤泥结构松软，呈暗灰、灰绿或暗黑色，厚度一般为灰绿或暗黑色，厚度一般为10m左右，最厚者可达左右，最厚者可达25m。（三）河滩沉积 主要包括河漫滩相和牛轭湖相。成层情况较为复杂，成主要包括河漫滩相和牛轭湖相。成层情况较为复杂，成分不均一，走向和厚度变化大，平面分布不规则。一般常呈分不均一，走向和厚度变化大，平面分布不规则。一般常呈带状或透镜状，间与砂或泥炭互层，其厚度不大，一般小于带状或透镜状，间与砂或泥炭互层，其厚度不大，一般小于10m。6-2 软土处理 第六章 地基处理（四）沼泽沉积 分布在地下水、地表水排泄不畅的低洼地带，多以泥炭分布在地下水、地表水排泄不畅的低洼地带，多以泥炭为主，且常出露于地表。下部分布有淤泥层或底部与泥炭互为主，且常出露于地表。下部分布有淤泥层或底部与泥炭互层。层。软土由于沉积年代、环境的差异，成因的不同，它们的软土由于沉积年代、环境的差异，成因的不同，它们的成层情况，粒度组成，矿物成分有所差别，使工程性质有所成层情况，粒度组成，矿物成分有所差别，使工程性质有所不同。不同沉积类型的软土，有时其物理性质指标虽较相似，不同。不同沉积类型的软土，有时其物理性质指标虽较相似，但工程性质并不很接近，不应借用。软土的力学性质参数宜但工程性质并不很接近，不应借用。软土的力学性质参数宜尽可能通过现场原位测试取得。尽可能通过现场原位测试取得。6-2 软土处理 第六章 地基处理二、软土的工程特性含水量较高，孔隙比较大含水量较高，孔隙比较大抗剪强度低压缩性较高抗剪强度低压缩性较高渗透性很小渗透性很小结构性明显结构性明显流变性显著流变性显著6-2 软土处理 第六章 地基处理五大特性五大特性三、软土地基的承载力、沉降和稳定性的计算(一)软土地基的承载力 软土地基承载力应根据地区建筑经验，并结合下列因软土地基承载力应根据地区建筑经验，并结合下列因素综合确定：素综合确定：软土成层条件、软土成层条件、应力历史、力学特性及排水条件；应力历史、力学特性及排水条件；上部结构的类型、刚度、荷载性质、大小和分布，对不上部结构的类型、刚度、荷载性质、大小和分布，对不均匀沉降的敏感性；均匀沉降的敏感性；基础的类型、尺寸、埋深、刚度等；基础的类型、尺寸、埋深、刚度等；施工方法和程序；施工方法和程序；采用预压排水处理的地基，应考虑软土固结排水后强度采用预压排水处理的地基，应考虑软土固结排水后强度的增长。的增长。6-2 软土处理 第六章 地基处理1 1根据极限承载力理论公式确定根据极限承载力理论公式确定 公桥基规公桥基规提出软土地基承载力容许值提出软土地基承载力容许值 (kPa)为为 2 2根据土的物理性质指标确定根据土的物理性质指标确定 一般情况，地基承载力是与其天然含水量密切相关的，根一般情况，地基承载力是与其天然含水量密切相关的，根据统计资料据统计资料w与软土的承载力基本容许值与软土的承载力基本容许值 关系如下表所关系如下表所示。示。天然含水量天然含水量w（%）36404550556575 (kPa)1009080706050406-2 软土处理 第六章 地基处理3 3按临塑荷载估算按临塑荷载估算 软土地基承载力，考虑变形因素可按临塑荷载软土地基承载力，考虑变形因素可按临塑荷载pcr公式估公式估算，以控制沉降在一般建筑物容许范围。条形基础临塑荷载算，以控制沉降在一般建筑物容许范围。条形基础临塑荷载pcr(kPa)计算式为计算式为 饱和软土饱和软土 时，时，Nq=1，Nc=则则 6-2 软土处理 第六章 地基处理4用原位测试方法确定 由于室内试验测定土的物理力学指标由于室内试验测定土的物理力学指标(如如cu等等)常受土被扰常受土被扰动影响使结果不正确；而一般土的承载力理论公式用于软土动影响使结果不正确；而一般土的承载力理论公式用于软土也会有偏差，因此采用现场原位测试的方法往往能克服以上也会有偏差，因此采用现场原位测试的方法往往能克服以上缺点。缺点。软土地基常用的原位测试方法：软土地基常用的原位测试方法：载荷试验、旁压试验载荷试验、旁压试验 十字板剪切试验十字板剪切试验 按标准贯入试验按标准贯入试验 静力触探试验静力触探试验6-2 软土处理 第六章 地基处理（二）软土地基的沉降计算 软土地基在荷载下沉软土地基在荷载下沉降变形的主要部分为固结降变形的主要部分为固结沉降沉降Sc，此外还包括瞬时，此外还包括瞬时沉降沉降Sd与次固结沉降与次固结沉降Ss，如图所示。软土地基的总如图所示。软土地基的总沉降量沉降量S为为Sd、Sc、Ss之之和。和。6-2 软土处理 第六章 地基处理图6-1 软土地基沉降的组成 1 1固结沉降固结沉降Sc 在荷载作用下，软土地基缓慢地排水固结发生的沉降称在荷载作用下，软土地基缓慢地排水固结发生的沉降称为（主）固结沉降，常用的计算方法如下。为（主）固结沉降，常用的计算方法如下。（1）采用）采用ep曲线计算曲线计算（2）采用压缩模量计算）采用压缩模量计算(3)采用采用elogp曲线计算曲线计算 6-2 软土处理 第六章 地基处理2 2瞬时沉降瞬时沉降Sd d 瞬时沉降包括土的两种沉降，一种由地基土弹性变形瞬时沉降包括土的两种沉降，一种由地基土弹性变形引起；另一部分是由于软土渗透系数低，加荷后初期不能引起；另一部分是由于软土渗透系数低，加荷后初期不能排水固结，因而土体产生剪切变形，此时沉降是由软土侧排水固结，因而土体产生剪切变形，此时沉降是由软土侧向剪切变形引起。前一部分可用弹性理论公式计算向剪切变形引起。前一部分可用弹性理论公式计算 有时也用有时也用Sd0.3)Sc对瞬时沉降进行估算。对瞬时沉降进行估算。6-2 软土处理 第六章 地基处理3 3次固结沉降次固结沉降Ss s 长期现场观测表明，在长期现场观测表明，在理论计算的固结过程结束后，理论计算的固结过程结束后，软土地基因土骨架的蠕动而软土地基因土骨架的蠕动而继续发生长期继续发生长期(长达数年以长达数年以上上)的、缓慢的压缩，称为的、缓慢的压缩，称为次固结沉降。次固结沉降。6-2 软土处理 第六章 地基处理计算公式：计算公式：图图6-2 6-2 次固结沉降图次固结沉降图(三)软土地基的稳定性分析 分析软土地基上建筑物承受水平推力后，由于地基土分析软土地基上建筑物承受水平推力后，由于地基土抗剪强度低，发生基础连同部分地基土在土中剪切滑移失抗剪强度低，发生基础连同部分地基土在土中剪切滑移失稳的可能性。在软土地基上桥台、挡土墙等承受侧向推力稳的可能性。在软土地基上桥台、挡土墙等承受侧向推力的建筑物在保证其地基承载力、沉降验算。同时，应进行的建筑物在保证其地基承载力、沉降验算。同时，应进行稳定性的分析。稳定性的分析。6-2 软土处理 第六章 地基处理四、软土地基基础工程应注意的事项6-2 软土处理 第六章 地基处理 （一）要取得代表性很好的地质资料 （二）软土地基路堤地基处理设计应注意的事项1 1软土路堤的稳定性分析软土路堤的稳定性分析2 2软土路堤的变形分析软土路堤的变形分析3 3软土地基处理方案的合理选择软土地基处理方案的合理选择4 4观测和试验观测和试验 （三）软土地区的桥涵基础设计应注意的事项（四）软土地基桥台及桥头路堤的稳定设计应注意的事项第三节 换土垫层法 换土垫层法换土垫层法是挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，回是挖去地表浅层软弱土层或不均匀土层，回填坚硬、较粗料径的材料，并夯压密实，形成垫层的地基处填坚硬、较粗料径的材料，并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。理方法。换填的材料换填的材料主要有砂、碎石、高炉干渣和粉煤灰等，应主要有砂、碎石、高炉干渣和粉煤灰等，应具有强度高、压缩性低、稳定性好和无侵蚀性等良好的工程具有强度高、压缩性低、稳定性好和无侵蚀性等良好的工程特性。特性。换填垫层法设计的主要指标换填垫层法设计的主要指标是垫层厚度和宽度，一般可是垫层厚度和宽度，一般可将各种材料的垫层设计都近似地按砂垫层的计算方法进行设将各种材料的垫层设计都近似地按砂垫层的计算方法进行设计。计。6-3 换土垫层法 第六章 地基处理砂垫层砂垫层6-3 换土垫层法 第六章 地基处理一、砂垫层的设计计算(一)砂垫层厚度的确定 6-3 换土垫层法 第六章 地基处理 砂垫层厚度计算实质上是软弱下卧层顶面承载力的验算，砂垫层厚度计算实质上是软弱下卧层顶面承载力的验算，根据需要置换的软弱下卧层顶面承载力确定垫层厚度，应满根据需要置换的软弱下卧层顶面承载力确定垫层厚度，应满足下式要求，通过试算求得：足下式要求，通过试算求得：（6-12）6-3 换土垫层法 第六章 地基处理 设计时，一般采用设计时，一般采用试算法试算法，即先根据上部结构、基础的，即先根据上部结构、基础的荷载情况以及软弱下卧层的承载力情况初步取定垫层的厚度，荷载情况以及软弱下卧层的承载力情况初步取定垫层的厚度，然后验算承载力是否满足要求。不满足时调整初选值再进行然后验算承载力是否满足要求。不满足时调整初选值再进行验算直至符合要求。垫层的厚度通常不宜小于，也不宜大于验算直至符合要求。垫层的厚度通常不宜小于，也不宜大于3m。(二)砂垫层的宽度 6-3 换土垫层法 第六章 地基处理（1 1）垫层的顶宽）垫层的顶宽 为防止垫层向两侧挤出，垫层顶面每边宜超出基础底边为防止垫层向两侧挤出，垫层顶面每边宜超出基础底边不小于不小于300mm，或从垫层底面两侧向上，按当地开挖基坑经，或从垫层底面两侧向上，按当地开挖基坑经验要求的坡度延伸到地面。验要求的坡度延伸到地面。（2 2）垫层的底宽）垫层的底宽 垫层的宽度应满足基底压应力扩散的要求，可按下式垫层的宽度应满足基底压应力扩散的要求，可按下式或根据当地经验确定：或根据当地经验确定：b1=b+2ztan （6-15）(三)垫层的承载力 6-3 换土垫层法 第六章 地基处理 垫层承载力容许值垫层承载力容许值fcu宜通过现场确定，当无试验资料宜通过现场确定，当无试验资料时，可按表时，可按表6-4参考采用。参考采用。各种垫层承载力容许值各种垫层承载力容许值 f fcucu 表表6-46-4 施工方法施工方法垫层材料垫层材料压实系数压实系数c承载力容许承载力容许值值（kPa）碾压、振碾压、振密或夯实密或夯实碎石、卵石碎石、卵石0.940.97200300砂夹石（其中碎石、砂夹石（其中碎石、卵石占总质量卵石占总质量3050%）200250土夹石（其中碎石、土夹石（其中碎石、卵石占总质量卵石占总质量3050%）150200中砂、粗砂、砾砂中砂、粗砂、砾砂150200(四)沉降验算 垫层地基的变形包括垫层自身变形及压缩层范围内下卧垫层地基的变形包括垫层自身变形及压缩层范围内下卧层的变形。垫层地基的沉降量按下式计算：层的变形。垫层地基的沉降量按下式计算：6-3 换土垫层法 第六章 地基处理（6-16）（6-17）二、垫层施工与质量检验 软土地区采用换填地基时，其填筑、压实的施工及检测应软土地区采用换填地基时，其填筑、压实的施工及检测应符合符合公路路基施工技术规范公路路基施工技术规范（JTG F10-2006）规定。垫层施）规定。垫层施工应严格控制垫层材料的颗粒成分和质量。在地下水位高于基坑工应严格控制垫层材料的颗粒成分和质量。在地下水位高于基坑底面时，应采取排水或降低水位措施。在基坑挖好经检验后，应底面时，应采取排水或降低水位措施。在基坑挖好经检验后，应迅速进行铺压垫层材料，避免坑底暴露过久，或被践踏、浸水使迅速进行铺压垫层材料，避免坑底暴露过久，或被践踏、浸水使土结构遭到破坏，强度降低。施工时应严格保证垫层材料的密实土结构遭到破坏，强度降低。施工时应严格保证垫层材料的密实度，应选择合格的铺压厚度，确定最优含水量。分层压实可采用度，应选择合格的铺压厚度，确定最优含水量。分层压实可采用机械碾压、重锤夯实、振动压实等。要求分层压实达到设计要求机械碾压、重锤夯实、振动压实等。要求分层压实达到设计要求的压实度的压实度(应在应在90%以上以上)。砂垫层的质量检验，可选用环刀取样法或贯入测定法进行，砂垫层的质量检验，可选用环刀取样法或贯入测定法进行，采用应达到的干重度或贯入度作为控制指标。采用应达到的干重度或贯入度作为控制指标。垫层材料除砂、砂砾外，也可考虑用石灰土、二灰土垫层材料除砂、砂砾外，也可考虑用石灰土、二灰土(石灰加石灰加粉煤灰粉煤灰)、加筋土等，可根据具体情况因地制宜、就地取材选择，、加筋土等，可根据具体情况因地制宜、就地取材选择，并正确选用有关设计参数。并正确选用有关设计参数。6-3 换土垫层法 第六章 地基处理第四节 排水固结法 排水固结法是使天然地排水固结法是使天然地基在建筑物投入使用之前完基在建筑物投入使用之前完成大部分固结沉降，从而减成大部分固结沉降，从而减少建筑物或构筑物使用期的少建筑物或构筑物使用期的沉降，保证建筑物的沉降和沉降，保证建筑物的沉降和沉降差在允许的范围内。沉降差在允许的范围内。图图6-5 6-5 室内压缩试验说明排水固结法原理室内压缩试验说明排水固结法原理a)e-a)e-曲线曲线 b)-b)-曲线曲线6-4 排水固结法 第六章 地基处理一、砂井堆载预压法6-4 排水固结法 第六章 地基处理图图6-6 6-6 砂井堆载预压砂井堆载预压 砂井堆载预压法适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填土砂井堆载预压法适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和黏土地基。饱和黏土渗透系数很低，为了缩短加载等饱和黏土地基。饱和黏土渗透系数很低，为了缩短加载预压后排水固结的历时，对较厚的软土层，常在地基中设预压后排水固结的历时，对较厚的软土层，常在地基中设置排水通道，使土中孔隙较快排出水。置排水通道，使土中孔隙较快排出水。6-4 排水固结法 第六章 地基处理1排水竖井设计（1 1）砂井的直径和间距：）砂井的直径和间距：以以“细而密细而密”为佳，普通砂井的直径为为佳，普通砂井的直径为300500mm，间，间距可按为直径的距可按为直径的68倍选用。倍选用。（2 2）砂井深度：）砂井深度：当软土不厚（一般为当软土不厚（一般为1020m）时，尽量要穿过软土层）时，尽量要穿过软土层达到砂层；当软土过厚（超过达到砂层；当软土过厚（超过20m）,不必打穿黏土，可根不必打穿黏土，可根据建筑物对地基的稳定性和变形的要求确定。对以地基抗据建筑物对地基的稳定性和变形的要求确定。对以地基抗滑稳定性控制的工程，竖井深度应超过最危险滑动面以上。滑稳定性控制的工程，竖井深度应超过最危险滑动面以上。（3 3）砂井排列：）砂井排列：砂井的平面布置可采取砂井的平面布置可采取正方形或等边三角形，每个正方形或等边三角形，每个砂井平面上的排水影响面积砂井平面上的排水影响面积以等面积的圆来代替，可得以等面积的圆来代替，可得一根砂井的有效排水圆柱体一根砂井的有效排水圆柱体的直径的直径de和砂井间距和砂井间距l的关系的关系按下式考虑：按下式考虑：等边三角形布置等边三角形布置 正方形布置正方形布置 6-4 排水固结法 第六章 地基处理图图6-7 6-7 砂井的平面布置及固结渗透砂井的平面布置及固结渗透途径途径（4 4）砂井的布置范围：）砂井的布置范围：由于在基础以外一定的范围内仍然存在压应力和剪应力，由于在基础以外一定的范围内仍然存在压应力和剪应力，所以砂井的布置范围应比基础范围大为好，一般由基础的轮所以砂井的布置范围应比基础范围大为好，一般由基础的轮廓线向外增加廓线向外增加24m。（5 5）砂料：）砂料：砂料宜用中、粗砂，必须保证良好的透水性，含泥量不砂料宜用中、粗砂，必须保证良好的透水性，含泥量不应超过应超过3%，渗透系数应大于，渗透系数应大于103cm/s。（6 6）砂垫层：）砂垫层：为了使砂井有良好的排水通道，砂井顶部应铺设砂垫层，为了使砂井有良好的排水通道，砂井顶部应铺设砂垫层，垫层砂料粒度和砂井砂料相同，厚度一般为垫层砂料粒度和砂井砂料相同，厚度一般为0.5 m1 m。6-4 排水固结法 第六章 地基处理2预压荷载6-4 排水固结法 第六章 地基处理 对于沉降有严格限制的建筑，应采用超载预压法处理，对于沉降有严格限制的建筑，应采用超载预压法处理，超载量大小应根据预压时间内要求完成的变形量通过计算确超载量大小应根据预压时间内要求完成的变形量通过计算确定，并宜使预压荷载下受压土层各点的有效竖向应力大于建定，并宜使预压荷载下受压土层各点的有效竖向应力大于建筑物荷载引起的相应点的附加应力。筑物荷载引起的相应点