基础工程课件第8章 地基处理.pdf

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1、8. 地基处理地基处理7/14/20212 8.地基处理 内容提要内容提要n 常用地基处理方法分类常用地基处理方法分类 n 复合地基承载力与变形计算复合地基承载力与变形计算n 地基处理技术简介地基处理技术简介换土垫层法、重锤夯实法、换土垫层法、重锤夯实法、 土工合成物法、强夯法、砂石桩法、土工合成物法、强夯法、砂石桩法、CFGCFG桩法、高压桩法、高压 喷射注浆桩法、深层搅拌桩法、排水固结法、灌浆法喷射注浆桩法、深层搅拌桩法、排水固结法、灌浆法 n 托换技术简介托换技术简介7/14/20213 8.地基处理8.1 8.1 概述概述n 概念概念也称地基加固，是人为改善土的工程性质或地基组成，也称

2、地基加固，是人为改善土的工程性质或地基组成，使之适应工程需要而采取的措施，处理后称使之适应工程需要而采取的措施，处理后称人工地基人工地基。n 目的目的 提高土的抗剪强度，使地基保持稳定提高土的抗剪强度，使地基保持稳定; ; 降低土的压缩性或改善地基组成降低土的压缩性或改善地基组成; ; 降低土的渗透性，防止或减少水的渗漏降低土的渗透性，防止或减少水的渗漏; ; 改善土的动力性能，防止地基产生震陷变形改善土的动力性能，防止地基产生震陷变形; ; 改善特殊土地基安定性，消除或减少湿陷变形。改善特殊土地基安定性，消除或减少湿陷变形。7/14/20214 8.地基处理8.1.2 8.1.2 常用地基处

3、理方法分类常用地基处理方法分类 n置换法置换法: :包括开挖置换法和振冲置换法包括开挖置换法和振冲置换法n拌入法拌入法: :高压喷射注浆、深层喷浆搅拌、深层喷粉搅拌高压喷射注浆、深层喷浆搅拌、深层喷粉搅拌n排水固结法排水固结法n振密和挤密法振密和挤密法: :重锤夯实、强夯、振冲挤密及砂桩、土重锤夯实、强夯、振冲挤密及砂桩、土 桩或灰土桩挤密法等桩或灰土桩挤密法等n灌浆法灌浆法n加筋法加筋法n托换技术托换技术 7/14/20215 8.地基处理8.2.1 8.2.1 复合地基的概念与分类复合地基的概念与分类n复合地基复合地基指天然地基在地基处理过程中部分土体指天然地基在地基处理过程中部分土体得到

4、增强或被置换，或设置加筋材料，加固区由得到增强或被置换，或设置加筋材料，加固区由基基体体( (天然地基土体天然地基土体) )和和增强体增强体两部分组成的人工地基。两部分组成的人工地基。7/14/20216 8.地基处理8.2.2 8.2.2 复合地基作用机理与破坏模式复合地基作用机理与破坏模式n 作用机理作用机理桩体作用桩体作用排水固结排水固结挤密作用挤密作用加筋作用加筋作用n 破坏模式破坏模式刺入破坏刺入破坏 鼓胀破坏鼓胀破坏 整体剪切破坏整体剪切破坏 滑动破坏滑动破坏 7/14/20217 8.地基处理8.2.3 8.2.3 复合地基的有关设计参数复合地基的有关设计参数 n 面积置换率面积

5、置换率 m定义：定义：桩体截面积桩体截面积Ap与其承担的复合地基面积与其承担的复合地基面积A之比之比 矩矩 形形布桩：布桩：梅花形梅花形布桩：布桩：其中：其中：d桩体直径；桩体直径；l桩间距。桩间距。7/14/20218 8.地基处理n 桩土应力比桩土应力比 n定义：定义：桩体竖向应力桩体竖向应力s sp p与桩间土竖向平均应力与桩间土竖向平均应力s ss s之比之比 8.2.3 8.2.3 复合地基的有关设计参数复合地基的有关设计参数 n复合模量复合模量 Eps定义：定义：将加固区视为一均质复合土体，则与原复合地基将加固区视为一均质复合土体，则与原复合地基等价的均质复合土体模量称为复合模量。

6、等价的均质复合土体模量称为复合模量。 7/14/20219 8.地基处理8.2.4 8.2.4 复合地基承载力复合地基承载力fspk确定确定 n 复合求和法复合求和法n 稳定分析法稳定分析法7/14/202110 8.地基处理n复合求和法复合求和法对散体材料桩复合地基对散体材料桩复合地基 式中：式中：fspkspk、fpk、fsk分别为复合地基、桩体和桩间土承载分别为复合地基、桩体和桩间土承载 力特征值力特征值。8.2.4 8.2.4 复合地基承载力复合地基承载力fspk确定确定 7/14/202111 8.地基处理n 复合求和法复合求和法 对柔性桩复合地基对柔性桩复合地基 式中：式中：b b

7、 桩间土承载力折减系数，对摩擦型桩取桩间土承载力折减系数，对摩擦型桩取 0.51.0，对摩擦支承型桩取，对摩擦支承型桩取0.10.4。8.2.4 8.2.4 复合地基承载力复合地基承载力fspk确定确定 7/14/202112 8.地基处理n 复合求和法复合求和法对刚性桩复合地基对刚性桩复合地基 式中：式中：N 基础下桩数；基础下桩数； 单桩承载力特征值；单桩承载力特征值； A 基础面积；基础面积； As 桩间土面积；桩间土面积； b b 桩间土承载力折减系数，取桩间土承载力折减系数，取0.80.81.01.0。8.2.4 8.2.4 复合地基承载力复合地基承载力fspk确定确定 7/14/2

8、02113 8.地基处理n 稳定分析法稳定分析法稳定分析方法很多，常采用稳定分析方法很多，常采用圆弧分析法圆弧分析法。假假设设圆圆弧弧滑滑动动面面经经过过加加固固区区和和未未加加固固区区，取取不不同同滑滑动动面面进进行行计计算算，找找出出最最小小安安全全系系数数，即即可可根根据据要要求求的的安安全系数计算地基承载力。全系数计算地基承载力。地地基基土土强强度度应应分分区区计计算算：未未加加固固区区采采用用天天然然地地基基土土的的强强度度指指标标，加加固固区区土土体体强强度度指指标标可可分分别别采采用用桩桩体体和和桩桩间土的强度指标，也可采用复合土体综合强度指标。间土的强度指标，也可采用复合土体综

9、合强度指标。8.2.4 8.2.4 复合地基承载力复合地基承载力fspk确定确定 7/14/202114 8.地基处理n 稳定分析法稳定分析法 按分别强度指标计算按分别强度指标计算 式中式中： 分别为复合地基、桩体和桩间土抗分别为复合地基、桩体和桩间土抗 剪强度。剪强度。8.2.4 8.2.4 复合地基承载力复合地基承载力fspk确定确定 7/14/202115 8.地基处理n 稳定分析法稳定分析法按综合强度指标计算按综合强度指标计算 复合土体复合土体粘聚力粘聚力cc和内摩擦和内摩擦j jc c可按以下两公式计算：可按以下两公式计算： 式中：式中： 桩体与桩间土相对的应力分布，桩体与桩间土相对

10、的应力分布， 8.2.4 8.2.4 复合地基承载力复合地基承载力fspk确定确定 7/14/202116 8.地基处理8.2.4 8.2.4 复合地基变形复合地基变形s计算计算 复合地基的沉降复合地基的沉降; ; 复合地基加固区的压缩量复合地基加固区的压缩量; ; 地基压缩层厚度内加固区下卧层的压缩量。地基压缩层厚度内加固区下卧层的压缩量。7/14/202117 8.地基处理8.2.4 8.2.4 复合地基变形计算复合地基变形计算n总沉降量：总沉降量：复合地基加固区变形量和加固区下卧层变形量复合地基加固区变形量和加固区下卧层变形量。n加固区下卧层的变形计算一般采用加固区下卧层的变形计算一般采

11、用分层总和法分层总和法。n加固区的变形计算可采用复合法模量。加固区的变形计算可采用复合法模量。n采用分层总和法计算加固区变形量采用分层总和法计算加固区变形量s： 式中：式中：s加固区土层变形量加固区土层变形量； 第第i 层复合层复合土体上附加应力增量土体上附加应力增量； 第第i 层复合地基的压缩模量层复合地基的压缩模量；Hi 第第i 层复合土体的厚度层复合土体的厚度；n 复合土体分层总数复合土体分层总数。7/14/202118 8.地基处理8.3.1 8.3.1 换土垫层法换土垫层法n定定义义当当软软弱弱地地基基土土层层承承载载力力和和变变形形不不能能满满足足要要求求，且且层层厚厚不不很很大大

12、时时，可可将将基基底底下下一一定定范范围围内内的的软软弱弱土土部部分分或或全全部部挖挖去去后后分分层层换换填填并并压压实实强强度度大大、性性能稳定、无侵蚀性的材料。能稳定、无侵蚀性的材料。n分类：分类：砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层等。砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层等。n适用土层适用土层淤淤泥泥、淤淤泥泥质质土土、湿湿陷陷性性黄黄土土、素素填填土土、杂杂填填土土地地基及暗沟、暗塘等的不良地基的浅层处理。基及暗沟、暗塘等的不良地基的浅层处理。7/14/202119 8.地基处理8.3.1 8.3.1 换土垫层法换土垫层法n 垫层的主要作用垫层的主要作用 提高地基承载力；提高地基承载力

13、； 减少地基沉降量；减少地基沉降量； 加速排水固结；加速排水固结； 消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性；消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性； 防止土的冻胀作用；防止土的冻胀作用； 改善土的抗液化性能。改善土的抗液化性能。7/14/202120 8.地基处理8.3.1 8.3.1 换土垫层法换土垫层法n 垫层设计垫层设计 垫垫层层厚厚度度z：根根据据垫垫层层底底面面自自重重压压力力与与附附加加压压力力之之和和小小于于或或等等于于该该处处下下卧卧土土层的承载力要求确定，即层的承载力要求确定，即 矩形基础：矩形基础：条形基础：条形基础：0.5z3 m7/14/202121 8.地基处理8.3.1 8.3

14、.1 换土垫层法换土垫层法 垫层底面尺寸垫层底面尺寸b 垫层底面宽度及长度垫层底面宽度及长度b和和 l需满足应力扩散需满足应力扩散要求：要求：n 垫层设计垫层设计7/14/202122 8.地基处理8.3.2 8.3.2 重锤夯实法重锤夯实法 n方法和原理方法和原理方法：方法：用起重机将夯锤提升到一定高度，然后自由下用起重机将夯锤提升到一定高度，然后自由下落产生冲击能挤密地基，经不断重复夯击，使地基得落产生冲击能挤密地基，经不断重复夯击，使地基得以加固，满足强度和变形要求。以加固，满足强度和变形要求。原理：原理：经重锤夯击后，地基表面形成一层比较密实的经重锤夯击后，地基表面形成一层比较密实的土

15、层（硬壳），使地基表层强度得以提高。土层（硬壳），使地基表层强度得以提高。n 适用土类适用土类 一一般般适适用用于于地地下下水水距距地地表表0.8m以以上上稍稍湿湿粘粘性性土土、砂砂土土、湿湿陷陷性性黄黄土土、杂杂填填和和分分层层填填土土，但但在在有有效效夯夯实实深度内存在软粘土层时不宜采用。深度内存在软粘土层时不宜采用。7/14/202123 8.地基处理8.3.3 8.3.3 土工合成物法土工合成物法 n土工聚合物土工聚合物又称又称土工织物土工织物，是土工用合成纤维材料的总，是土工用合成纤维材料的总称。具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、滤水、不称。具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、

16、滤水、不霉烂、不缩水、不怕虫蛀等性能。其造价低廉、施工简便、霉烂、不缩水、不怕虫蛀等性能。其造价低廉、施工简便、整体性好，能明显改善和增强岩土工程性质，其整体性好，能明显改善和增强岩土工程性质，其作用：作用： 反滤作用；反滤作用； 排水作用；排水作用； 隔离作用；隔离作用； 加固和补强作用；加固和补强作用； 其它作用如隔水、防护、保湿防冻、减小应力集中等。其它作用如隔水、防护、保湿防冻、减小应力集中等。 7/14/202124 8.地基处理8.4.1 8.4.1 强夯法强夯法n 定定义义：法法国国人人Menard首首创创的的地地基基加加固固法法，亦亦称称动动力力固固结结法法：将将80400kN

17、重重锤锤起起吊吊到到一一定定高高度度(830m)后后自自由由下下落，强力夯实地基，以提高其强度、降低压缩性。落，强力夯实地基，以提高其强度、降低压缩性。n加加固固机机理理：与与重重锤锤夯夯实实法法不不同同，其其利利用用重重锤锤下下落落产产生生的的强强大大夯夯击击能能量量，在在土土中中形形成成冲冲击击波波和和冲冲击击应应力力，除除挤挤密密土土粒粒外外，还还产产生生较较大大孔孔隙隙水水压压力力，甚甚至至导导致致土土体体暂暂时时液液化化。同同时时，巨巨大大冲冲击击能能使使夯夯点点周周围围产产生生裂裂缝缝，形形成成良良好好的排水通道，加速孔隙水压力消散，使土体进一步加密。的排水通道，加速孔隙水压力消散

18、，使土体进一步加密。n 适适用用性性：可可用用于于加加固固各各种种填填土土、湿湿陷陷性性黄黄土土、碎碎石石、低低饱和度的粘性土与粉土。饱和度的粘性土与粉土。7/14/202125 8.地基处理8.4.2 8.4.2 砂石桩法砂石桩法n定义定义用用振动、冲击及水冲振动、冲击及水冲等方法在软弱地基中成孔后，将碎等方法在软弱地基中成孔后，将碎石或砂挤压入已成孔中，形成大直径密实桩体。石或砂挤压入已成孔中，形成大直径密实桩体。碎石桩碎石桩和砂桩总称为碎和砂桩总称为碎( (砂砂) )石桩，又称粗颗粒土桩或粒料桩石桩，又称粗颗粒土桩或粒料桩。振动成桩法振动成桩法冲击成桩法冲击成桩法n适用条件适用条件对砂土

19、、填土加固效果较好对砂土、填土加固效果较好对饱和软粘土，有争议对饱和软粘土，有争议n施工方法施工方法7/14/202126 8.地基处理8.4.2 8.4.2 砂石桩法砂石桩法n碎石桩法碎石桩法分类分类 施工方法施工方法 适用土类适用土类 挤密法挤密法 振冲挤密法、沉管法、干振法振冲挤密法、沉管法、干振法 砂土，非饱和粘土，杂填土等砂土，非饱和粘土，杂填土等 置换法置换法 振冲置换法、钻孔锤击法振冲置换法、钻孔锤击法 饱和软粘土饱和软粘土 排土法排土法 振动气冲法、沉管法、强夯置换法振动气冲法、沉管法、强夯置换法 饱和软粘土饱和软粘土 其它法其它法 水泥碎石桩法、裙围、袋装水泥碎石桩法、裙围、

20、袋装 饱和软粘土饱和软粘土 建筑地基处理技术规范建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)规定：规定： 振冲法要求地基土振冲法要求地基土 cu20kPa；公路地基路堤设计与施工技术规范公路地基路堤设计与施工技术规范(JTJ017-96)规定：规定： 湿法湿法(水冲法水冲法)： cu15kPa；干法；干法(沉管法沉管法)： cu10kPa。7/14/202127 8.地基处理8.4.2 8.4.2 砂石桩法砂石桩法n碎碎( (砂砂) )石桩一般设计石桩一般设计砂桩材料砂桩材料 砂桩直径砂桩直径 砂桩长度砂桩长度 砂桩平面布置砂桩平面布置 砂桩桩间距砂桩桩间距 7/14/202128 8.地基处

21、理n碎碎( (砂砂) )石桩一般设计石桩一般设计砂桩材料砂桩材料 材料材料材料材料就地取材，中、粗混合砂、碎石等，含泥量就地取材，中、粗混合砂、碎石等，含泥量5%，d粒粒8cm垫层垫层垫层垫层基础底面应铺设基础底面应铺设3050cm厚度的砂（碎）石厚度的砂（碎）石垫层，分层铺设。垫层，分层铺设。8.4.2 8.4.2 砂石桩法砂石桩法7/14/202129 8.地基处理n碎碎( (砂砂) )石桩一般设计石桩一般设计砂桩直径砂桩直径 根据设备和地质土质情况确定。根据设备和地质土质情况确定。如采用如采用30kN振冲器成桩：振冲器成桩：d桩桩0.801.2m；采用沉管法成桩：采用沉管法成桩： d桩桩

22、0.30.70m。砂桩长度砂桩长度 下卧的较硬层埋深不大时，按此埋深确定；下卧的较硬层埋深不大时，按此埋深确定；下卧的较硬层埋深较大时：下卧的较硬层埋深较大时： 对按变形控制的工程，复合地基变形对按变形控制的工程，复合地基变形s； 对按稳定性控制工程，加固深度最危险滑动面深度。对按稳定性控制工程，加固深度最危险滑动面深度。 可液化地基中，加固深度按要求的抗震处理深度确定。可液化地基中，加固深度按要求的抗震处理深度确定。8.4.2 8.4.2 砂石桩法砂石桩法7/14/202130 8.地基处理n碎碎( (砂砂) )石桩一般设计石桩一般设计 砂桩平面布置砂桩平面布置 均匀受力地基均匀受力地基(

23、(路基路基) )：满堂布置，宜用等边三角形布桩；满堂布置，宜用等边三角形布桩； 独立或条形基础：独立或条形基础：宜用正方形、矩形和等腰三角形布桩；宜用正方形、矩形和等腰三角形布桩； 圆形或环形基础圆形或环形基础( (如油罐基础如油罐基础) )：放射形布桩。放射形布桩。8.4.2 8.4.2 砂石桩法砂石桩法7/14/202131 8.地基处理8.4.3 8.4.3 土桩、灰土桩和石灰桩法土桩、灰土桩和石灰桩法 n 定义定义 利利用用打打入入钢钢套套管管( (或或振振动动沉沉管管、炸炸药药爆爆破破) )在在地地基基中中成成孔孔，通通过过“挤挤压压” ” 使使地地基基土土得得到到加加“密密”，然然

24、后后在在孔孔中中分分层层填填入入素素土土（或或灰灰土土、粉粉煤煤灰灰加加石石灰灰）后后夯夯实实而而成成土土桩桩( (或或灰灰土土桩、双灰桩桩、双灰桩) )，属，属柔性桩柔性桩，与桩间土共同组成复合地基。，与桩间土共同组成复合地基。n主要特征主要特征 横向挤密；横向挤密；无需开挖和回填；无需开挖和回填；处理深度大，可达处理深度大，可达1215m；就地取材，造价低；利用粉煤灰，还可变废为宝。就地取材，造价低；利用粉煤灰，还可变废为宝。 7/14/202132 8.地基处理8.4.3 8.4.3 土桩、灰土桩和石灰桩法土桩、灰土桩和石灰桩法 n适用情况适用情况 适用适用 处理处理515m、地下水位以

25、下、含水量、地下水位以下、含水量w1423的湿陷性黄的湿陷性黄 土、新近堆积黄土、素填土、杂填土土、新近堆积黄土、素填土、杂填土以及其他非饱和粘土、粉土等。以及其他非饱和粘土、粉土等。不适用不适用 w23%、Sr0.65的土；的土；碎碎(卵卵)石含量石含量15%的土；的土；有厚度有厚度40cm以上的砂土和碎土夹层的土。以上的砂土和碎土夹层的土。7/14/202133 8.地基处理8.4.3 8.4.3 土桩、灰土桩和石灰桩法土桩、灰土桩和石灰桩法 n加固原理加固原理 土的侧向挤密作用土的侧向挤密作用 桩体材料作用桩体材料作用 桩体作用桩体作用 7/14/202134 8.地基处理8.4.4 C

26、FG8.4.4 CFG桩桩( (水泥粉煤灰碎石桩水泥粉煤灰碎石桩) )法法 n定定 义义 在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥，在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和制成的一种具有一定粘结强度加水拌和制成的一种具有一定粘结强度(C5C20)的桩，的桩，是新开发的一种地基处理技术。是新开发的一种地基处理技术。n特特 点点施工：施工：与振动沉管桩一样简单，比振冲碎石桩污染少。与振动沉管桩一样简单，比振冲碎石桩污染少。用材：用材：利用工业废料，水泥用料少，优于水泥搅拌桩。利用工业废料，水泥用料少，优于水泥搅拌桩。受力特性：受力特性：介于碎石桩（散体桩）和钢筋混凝土（刚介于碎石

27、桩（散体桩）和钢筋混凝土（刚性桩）之间，与水泥搅拌桩类似。性桩）之间，与水泥搅拌桩类似。7/14/202135 8.地基处理8.4.4 CFG8.4.4 CFG桩桩( (水泥粉煤灰碎石桩水泥粉煤灰碎石桩) )法法 n适用范围适用范围 可用于加固填土、饱和及非饱和粘性土、松散的砂土、可用于加固填土、饱和及非饱和粘性土、松散的砂土、粉土等。对塑性指数高的饱和软粘土使用要慎重。粉土等。对塑性指数高的饱和软粘土使用要慎重。n 加固机理加固机理 CFGCFG桩复合地基由桩、桩间土和褥垫层形成。其中褥垫桩复合地基由桩、桩间土和褥垫层形成。其中褥垫层为粒状散体材料，是层为粒状散体材料，是CFGCFG桩复合地

28、基不可缺少的部分。桩复合地基不可缺少的部分。 CFGCFG加固软弱地基，主要有三种作用：加固软弱地基，主要有三种作用： 桩体作用桩体作用 挤密与置换作用挤密与置换作用 褥垫层的作用褥垫层的作用7/14/202136 8.地基处理8.4.4 CFG8.4.4 CFG桩桩( (水泥粉煤灰碎石桩水泥粉煤灰碎石桩) )法法 n桩身材料桩身材料一般采用一般采用425#普通水泥，碎石粒径普通水泥，碎石粒径20-50mm，石屑粒，石屑粒径径2.5-10mm，混合料密度，混合料密度2.1-2.2 t/m3。桩体材料强度一般控制在桩体材料强度一般控制在10MPa左右，从而达到既提左右，从而达到既提高复合地基承载

29、力又降低沉降的目的。高复合地基承载力又降低沉降的目的。为使桩土共同工作、变形协调，基础下面要设置一定为使桩土共同工作、变形协调，基础下面要设置一定厚度的砂石料垫层，使地基土能有效地分担外荷载。厚度的砂石料垫层，使地基土能有效地分担外荷载。 7/14/202137 8.地基处理8.4.5 8.4.5 高压喷射注浆桩法高压喷射注浆桩法 n定定 义义 用高压将气、水和水泥浆液，经沉入土层中的特用高压将气、水和水泥浆液，经沉入土层中的特制喷射管送到旋喷头，并从开口于旋喷头侧面的制喷射管送到旋喷头，并从开口于旋喷头侧面的喷咀高速喷射出来喷咀高速喷射出来, ,形成能量高度集中的液流，直形成能量高度集中的液

30、流，直接冲击破坏土体，使土颗粒在冲击力、离心力和接冲击破坏土体，使土颗粒在冲击力、离心力和重力共同作用下与浆液搅拌混合，经一定时间后重力共同作用下与浆液搅拌混合，经一定时间后凝固成强度甚高、渗透性较低的加固土体。凝固成强度甚高、渗透性较低的加固土体。 7/14/202138 8.地基处理8.4.5 8.4.5 高压喷射注浆桩法高压喷射注浆桩法 n高压喷射注浆分类高压喷射注浆分类 按固化剂分按固化剂分浆喷法；干喷法。浆喷法；干喷法。按喷浆的形式按喷浆的形式旋转喷射（旋喷）：圆柱状旋转喷射（旋喷）：圆柱状定向喷射（定喷）：板状定向喷射（定喷）：板状摆动喷射（摆喷）：扇形墙状摆动喷射（摆喷）：扇形墙

31、状按工艺类型分按工艺类型分单管法单管法二重管法二重管法三重管法三重管法多重管法多重管法7/14/202139 8.地基处理8.4.5 8.4.5 高压喷射注浆桩法高压喷射注浆桩法 n高压喷射注浆特征高压喷射注浆特征 适用范围广适用范围广施工简便施工简便固结体形状可控固结体形状可控可垂直、倾斜和水平喷射可垂直、倾斜和水平喷射n高压喷射注浆适用范围高压喷射注浆适用范围 适用：适用：淤泥质土、粘土、粉土、黄土、砂土、人工淤泥质土、粘土、粉土、黄土、砂土、人工 填土、碎石土。填土、碎石土。慎用：慎用：含块石、坚硬粘土、大量植物根茎或过多有含块石、坚硬粘土、大量植物根茎或过多有 机质的土。机质的土。不宜

32、：不宜：岩溶区、永冻土、地下水活动区。岩溶区、永冻土、地下水活动区。7/14/202140 8.地基处理8.4.5 8.4.5 高压喷射注浆桩法高压喷射注浆桩法 n加固机理加固机理高压喷射流高压喷射流对土体的破坏作用对土体的破坏作用水水( (浆浆) )、气同轴喷射流对土的破坏作用、气同轴喷射流对土的破坏作用固结体状况固结体状况水泥与土的固结机理水泥与土的固结机理旋旋喷喷定定喷喷固结体状况固结体状况7/14/202141 8.地基处理8.4.6 8.4.6 深层搅拌桩法深层搅拌桩法 n定义定义 利用水泥（或石灰）等材料作为固化剂，通过利用水泥（或石灰）等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基

33、深处就地将软土和固特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，在产生一系列的物理、化学反化剂强制搅拌，在产生一系列的物理、化学反应后形成具有整体性、水稳定性和一定强度的应后形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土。水泥土。7/14/202142 8.地基处理8.4.5 8.4.5 深层搅拌桩法深层搅拌桩法 n分类分类 按注入固化剂的状态按注入固化剂的状态粉喷法：粉喷法：w60；浆喷法：浆喷法：w4060。按搅拌头的数目按搅拌头的数目单头：圆形；单头：圆形； 双头：双头：字型；字型； 多头。多头。按是否配加劲材料按是否配加劲材料 加劲搅拌桩：加劲搅拌桩：SMW法；法； 不加劲搅拌桩。

34、不加劲搅拌桩。7/14/202143 8.地基处理8.4.5 8.4.5 深层搅拌桩法深层搅拌桩法 n适用范围适用范围 适适 用：用：淤泥及淤泥质土；淤泥及淤泥质土；fk40cm，平面上每边超出砂井区域的宽度一般应不小于平面上每边超出砂井区域的宽度一般应不小于2dw。7/14/202150 8.地基处理8.5.2 8.5.2 砂井堆载预压法设计计算砂井堆载预压法设计计算 n制定预加荷载计划制定预加荷载计划任何情况下所加荷载均不得超过当时软土层承载力。任何情况下所加荷载均不得超过当时软土层承载力。加载计划可按以下步骤初步：加载计划可按以下步骤初步：利用地基的天然抗剪强度计算第一级容许施加的荷载；

35、利用地基的天然抗剪强度计算第一级容许施加的荷载；计算第一级荷载下地基强度增长值，并确定第二级所计算第一级荷载下地基强度增长值，并确定第二级所能施加的荷载；能施加的荷载；计算第一级荷载作用下达到指定固结度所需的时间；计算第一级荷载作用下达到指定固结度所需的时间；以此类推完成整个加载过程。以此类推完成整个加载过程。7/14/202151 8.地基处理8.5.2 8.5.2 砂井堆载预压法设计计算砂井堆载预压法设计计算 n砂井地基平均固结度的计算砂井地基平均固结度的计算按按土土力力学学中中的的渗渗透透固固结结理理论论计计算算，因因该该理理论论假假设设荷荷载载为为瞬瞬间间施施加加，而而实实际际加加载载

36、则则需需要要一一个个过过程程，故故先先按按瞬瞬时时加加载载条条件件计计算算固固结结度度，然后再按实际加载过程对固结度进行修正。然后再按实际加载过程对固结度进行修正。7/14/202152 8.地基处理n 排水过程中地基强度增长值的推算排水过程中地基强度增长值的推算 在预压荷载作用下，地基土在某一时刻在预压荷载作用下，地基土在某一时刻t的抗剪强度为：的抗剪强度为： 地基中某点在加荷前的天然土抗剪强度；地基中某点在加荷前的天然土抗剪强度； 在加荷后在加荷后t t时刻地基土由固结引起的强度增量；时刻地基土由固结引起的强度增量； 考虑土体由于剪切蠕变的综合性折减系数。考虑土体由于剪切蠕变的综合性折减系

37、数。 抗剪强度增长量常用有效固结压力法计算：抗剪强度增长量常用有效固结压力法计算： 预压荷载引起的该点附加竖向压力；预压荷载引起的该点附加竖向压力； 该点土的固结度。该点土的固结度。8.5.2 8.5.2 砂井堆载预压法设计计算砂井堆载预压法设计计算 7/14/202153 8.地基处理8.5.2 8.5.2 砂井堆载预压法设计计算砂井堆载预压法设计计算 n稳定性分析稳定性分析采用圆弧条分法进行采用圆弧条分法进行预预压压加加载载过过程程中中必必须须验验算算每每级级荷荷载载下下地地基的稳定性。基的稳定性。 7/14/202154 8.地基处理8.5.3 8.5.3 排水固结法施工简介与现场观测排

38、水固结法施工简介与现场观测 n施工施工铺设水平排水垫层；铺设水平排水垫层；设置竖向排水体；设置竖向排水体；埋设观测设备；埋设观测设备；实施预压；实施预压；检查预压效果；检查预压效果；若不满足设计要求，则更改设计至满足设计要求为止。若不满足设计要求，则更改设计至满足设计要求为止。从从施施工工角角度度分分析析，主主要要做做好好三三个个环环节节，即即铺铺设设水水平平排排水水垫层、设置竖向排水体、施加固结压力。垫层、设置竖向排水体、施加固结压力。7/14/202155 8.地基处理n现场监测设计现场监测设计监测项目监测项目地面沉降观测；地面沉降观测；地面水平位移观测；地面水平位移观测； 孔隙水压力。孔

39、隙水压力。监测要求监测要求地地面面沉沉降降观观测测：沿沿场场地地对对称称轴轴线线上上设设置置至至场场外外10m，1020mm/天；天；地地面面沉沉降降水水平平位位移移：堆堆载载坡坡脚脚外外加加23排排观观测测点点，4mm/天；天；孔隙水压力观测：堆载中心线和边线附近地基中。孔隙水压力观测：堆载中心线和边线附近地基中。8.5.3 8.5.3 排水固结法施工简介与现场观测排水固结法施工简介与现场观测 7/14/202156 8.地基处理8.6 8.6 灌浆法灌浆法 n定定 义义灌浆法是指利用液压、气压或电化学原理，灌浆法是指利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液（水泥、化学浆液等）注通过注浆

40、管把浆液（水泥、化学浆液等）注入地层中，以渗透、填充和挤密等方式占据入地层中，以渗透、填充和挤密等方式占据其孔隙，并与岩土体胶结或结石而形成一个其孔隙，并与岩土体胶结或结石而形成一个整体的地基处理方法。整体的地基处理方法。7/14/202157 8.地基处理8.6.1 8.6.1 灌浆的目的及应用灌浆的目的及应用 n堵漏、防渗。滑坡整治。堵漏、防渗。滑坡整治。n路基病害处理。膨胀土地基、软土地基、湿陷路基病害处理。膨胀土地基、软土地基、湿陷 性黄土地基、岩溶地基等处理。性黄土地基、岩溶地基等处理。n提高地基土的承载力，减小沉降力和差异沉降。提高地基土的承载力，减小沉降力和差异沉降。n桩基工程处

41、理与加固。桩基工程处理与加固。n用于托换工程或建筑纠偏、纠斜。用于托换工程或建筑纠偏、纠斜。7/14/202158 8.地基处理8.6.2 8.6.2 灌浆材料灌浆材料 浆浆 液液 主主 剂剂 溶溶 剂剂 外外 加加 剂剂原材料原材料水或其他溶剂水或其他溶剂固化剂、催化剂、固化剂、催化剂、速凝剂、缓凝剂、速凝剂、缓凝剂、悬浮剂等。悬浮剂等。7/14/202159 8.地基处理8.6.2 8.6.2 灌浆材料灌浆材料 通常可按通常可按浆液的状态、工艺和主剂性质浆液的状态、工艺和主剂性质分类，如下图：分类，如下图：7/14/202160 8.地基处理8.6.3 8.6.3 灌浆理论灌浆理论 n 渗

42、透灌浆。渗透灌浆。n 压密灌浆。压密灌浆。n 劈裂灌浆。劈裂灌浆。n 电动化学灌浆。电动化学灌浆。7/14/202161 8.地基处理8.6.3 8.6.3 灌浆理论灌浆理论 n 渗透灌浆渗透灌浆基本原理：基本原理：是利用有压浆液排挤出土是利用有压浆液排挤出土( (岩岩) )孔隙孔隙中存在的自由水和气体而充填土中孔隙或岩石中存在的自由水和气体而充填土中孔隙或岩石中的裂隙，并同时与土中的裂隙，并同时与土( (岩岩) )粘结结块。粘结结块。特点特点原状土体结构、体积基本不变；原状土体结构、体积基本不变；所用灌浆压力相对较小。所用灌浆压力相对较小。7/14/202162 8.地基处理8.6.3 8.

43、6.3 灌浆理论灌浆理论 n压密灌浆压密灌浆基本原理：基本原理：在钻孔中灌入极浓在钻孔中灌入极浓的浆液，在压力作用下使土体的浆液，在压力作用下使土体挤密（离浆泡界面挤密（离浆泡界面0.3-2.0m内内土体受明显挤密）而形成一定土体受明显挤密）而形成一定尺寸（尺寸（d1cm）的）的“浆泡浆泡”。适合：适合：中砂、非饱和土。中砂、非饱和土。压密灌浆机理示意图压密灌浆机理示意图7/14/202163 8.地基处理8.6.3 8.6.3 灌浆理论灌浆理论 n劈裂灌浆劈裂灌浆基本原理：基本原理：利用压力相对较高的浆液，克服利用压力相对较高的浆液，克服地层的初始应力和抗拉强度，引起土地层的初始应力和抗拉强

44、度，引起土( (岩岩) )的的结构破坏和扰动，使地层中原有的裂隙或孔结构破坏和扰动，使地层中原有的裂隙或孔隙张开，并形成新裂隙或孔隙，于是浆液的隙张开，并形成新裂隙或孔隙，于是浆液的可灌性和扩散距离增大，注浆效果得到提高。可灌性和扩散距离增大，注浆效果得到提高。7/14/202164 8.地基处理8.6.3 8.6.3 灌浆理论灌浆理论 n电动化学灌浆电动化学灌浆 前前提提：k 10-4cm/s 时时，一一般般静静压注浆不起作用时可采用。压注浆不起作用时可采用。原原理理：注注浆浆管管作作阳阳（正正）极极，滤滤水水管管作作阴阴（负负）极极，通通以以直直流流电电(0.31.0v/cm)，水水从从阳

45、阳极流向阴极，浆随即渗进土层。极流向阴极，浆随即渗进土层。应应用用：电电动动化化学学灌灌浆浆可可与与静静压压联合使用，使浆液注入更均匀。联合使用，使浆液注入更均匀。 (电渗排水电渗排水+灌浆法灌浆法)电动化学灌浆机理示意图电动化学灌浆机理示意图7/14/202165 8.地基处理8.7 8.7 托换技术托换技术 n 又称基础托换，内容包括：又称基础托换，内容包括： 解决原有建筑物地基处理、基础加固或改建的问题；解决原有建筑物地基处理、基础加固或改建的问题； 建筑物基础下需修建地下工程或邻近建造新建筑而影建筑物基础下需修建地下工程或邻近建造新建筑而影响原有建筑安全，需采取地基处理或基础加固措施。

46、响原有建筑安全，需采取地基处理或基础加固措施。n 基本原理和目的基本原理和目的 加强地基与基础的承载力，有效传递建筑物荷载，从加强地基与基础的承载力，有效传递建筑物荷载，从而控制沉降与差异沉降，使建（构）筑物恢复安全使用。而控制沉降与差异沉降，使建（构）筑物恢复安全使用。7/14/202166 8.地基处理8.7.1 8.7.1 基础托换基础托换 n基础加宽、加深法基础加宽、加深法 n桩式托换桩式托换压入桩压入桩树根桩树根桩灌注桩托换灌注桩托换坑式托换坑式托换 顶承式静压桩托换顶承式静压桩托换 灌注桩托换灌注桩托换 7/14/202167 8.地基处理8.7.2 8.7.2 建筑物纠偏建筑物纠

47、偏 n顶桩掏土法顶桩掏土法特点：特点：该法是将锚杆静压桩和水平向掏土技术相结合。该法是将锚杆静压桩和水平向掏土技术相结合。工工作作原原理理：是是先先在在建建筑筑物物基基础础沉沉降降多多的的一一侧侧压压桩桩，并并立立即即将将桩桩与与基基础础锚锚固固在在一一起起，迅迅速速制制止止建建筑筑物物的的下下沉沉，然然后后在在沉沉降降少少的的一一侧侧基基底底下下掏掏土土，以以减减少少基基底底受受力力面面积积，增增加加基基底底压压力力，从从而而增增大大该该处处土土中中应应力力，使使建建筑筑物缓慢而又均匀地下沉，产生回倾。物缓慢而又均匀地下沉，产生回倾。7/14/202168 8.地基处理8.7.2 8.7.2

48、 建筑物纠偏建筑物纠偏 n 排土纠偏法排土纠偏法 抽砂纠偏法抽砂纠偏法 在建筑物基底预先做一砂垫层，在预估沉降量较小在建筑物基底预先做一砂垫层，在预估沉降量较小部位，每隔一定距离（约部位，每隔一定距离（约1m1m）预留砂孔一个。当出现）预留砂孔一个。当出现不均匀沉降时，在沉降量较小的部位，用铁管在预留不均匀沉降时，在沉降量较小的部位，用铁管在预留孔中取出一定数量砂体，强迫建筑物下沉而纠偏。孔中取出一定数量砂体，强迫建筑物下沉而纠偏。钻孔取土纠偏法钻孔取土纠偏法 当基础一侧出现较大沉降而倾斜时，在沉降小的一当基础一侧出现较大沉降而倾斜时，在沉降小的一侧基础周围钻孔，并在孔中掏土，使此侧软弱地基土侧基础周围钻孔，并在孔中掏土，使此侧软弱地基土产生侧向挤出而产生较大下沉，达到纠偏目的。产生侧向挤出而产生较大下沉，达到纠偏目的。