第五章地基处理课件

第五章地基处理ppt课件第五章地基处理ppt课件1第一节第一节 概述概述人工地基：不能人工地基：不能满足足结构物要求的地基，需要先构物要求的地基，需要先经过人工人工处理、理、加固，再建造基加固，再建造基础，处理后的地基称理后的地基称为人工地基。人工地基。软弱地基：弱地基：软土（淤泥及淤泥土（淤泥及淤泥质土）、充填土、土）、充填土、杂填土、松散填土、松散砂土及其他高砂土及其他高压缩性土性土层构成的地基。构成的地基。软土：淤泥和淤泥土：淤泥和淤泥质土，通常指工程性土，通常指工程性质很差，接近于淤泥很差，接近于淤泥质土的土的软粘性土。粘性土。吹填土：利用水力、水利吹填土：利用水力、水利设施等方法将江河泥砂冲吹回填淤地施等方法将江河泥砂冲吹回填淤地形成的沉形成的沉积土。含粘土土。含粘土颗粒粒较多，含水量大，排水多，含水量大，排水困困难，属欠固，属欠固结软弱土。弱土。杂填土：人填土：人类活活动而堆而堆积形成的无形成的无规则堆堆积物。物。强度低，度低，压缩性高，均匀性差，有浸水湿陷性。性高，均匀性差，有浸水湿陷性。第一节 概述 人工地基：不能满足结构物要求的地基，需要先经2第五章地基处理课件3第五章地基处理课件4地基地基处理的主要方法、适用范理的主要方法、适用范围和加固原理和加固原理分分类方法方法加固原理加固原理适用范适用范围置置换换土土垫层法法采用开挖后采用开挖后换好土回填的方法；好土回填的方法；对于厚度于厚度较小的淤泥小的淤泥质土土层，亦可采，亦可采用抛石用抛石挤淤法。地基浅淤法。地基浅层性能良好的性能良好的垫层，与下卧，与下卧层形成双形成双层地基。地基。垫层可有效地可有效地扩散基底散基底压力，提高地基承力，提高地基承载力和减少沉降量。力和减少沉降量。各种浅各种浅层的的软弱土弱土地基地基振冲置振冲置换法法利用振冲器在高利用振冲器在高压水的作用下水的作用下边振、振、边冲，在地基中成孔，在孔内回填碎石冲，在地基中成孔，在孔内回填碎石料且振密成碎石料且振密成碎石桩。碎石。碎石桩柱体与柱体与桩间土形成复合地基，提高承土形成复合地基，提高承载力，减力，减少沉降量少沉降量c cu u 20kPa20kPa的粘性土、的粘性土、松散粉土和人松散粉土和人工填土、湿陷工填土、湿陷性黄土地基等性黄土地基等强夯置夯置换法法采用采用强夯夯时，夯坑内回填，夯坑内回填块石、碎石石、碎石挤淤置淤置换的方法，形成碎石墩柱体，以的方法，形成碎石墩柱体，以提高地基承提高地基承载力和减少沉降量。力和减少沉降量。浅浅层软弱土弱土层较薄薄的地基的地基地基处理的主要方法、适用范围和加固原理分类方法加固原理适用范5碎石碎石桩法法采用沉管法或其他技采用沉管法或其他技术，在，在软土中土中设置砂或置砂或碎石碎石桩柱体，置柱体，置换后形成复合地基，可提后形成复合地基，可提高地基承高地基承载力，降低地基沉降。同力，降低地基沉降。同时，砂、，砂、石柱体在石柱体在软粘土中形成排水通道，加速固粘土中形成排水通道，加速固结一般一般软土地基土地基石灰石灰桩法法在在软弱土中成孔后，填入生石灰或其他混合弱土中成孔后，填入生石灰或其他混合料，形成料，形成竖向石灰向石灰桩柱体，通柱体，通过生石灰的生石灰的吸水膨吸水膨胀、放、放热以及离子交以及离子交换作用改善作用改善桩柱体周柱体周围土体的性土体的性质，形成石灰，形成石灰桩复合地复合地基，以提高地基承基，以提高地基承载力，减少沉降量力，减少沉降量人工填土、人工填土、软土地基土地基EPSEPS轻填法填法发泡聚苯乙泡聚苯乙烯（EPSEPS）重度只有土的）重度只有土的1/501/50 1/1001/100，并具有，并具有较高的高的强度和低度和低压缩性，用于填土料，可有效减少作用于地基性，用于填土料，可有效减少作用于地基的荷的荷载，且根据需要用于地基的浅，且根据需要用于地基的浅层置置换软弱土地基上的填方弱土地基上的填方工程工程碎石桩法采用沉管法或其他技术，在软土中设置砂或碎石桩柱体，置6排排水水固固结加加载预压法法在在预压荷荷载作用下，通作用下，通过一定的一定的预压时间，天然地基被，天然地基被压缩、固、固结，地基土，地基土的的强度提高，度提高，压缩性降低。在达到性降低。在达到设计要求后，卸去要求后，卸去预压荷荷载，再建造上，再建造上部部结构，以保构，以保证地基地基稳定和定和变形形满足足要求。当天然土要求。当天然土层的渗透性的渗透性较低低时，为了了缩短渗透固短渗透固结的的时间，加速固，加速固结速率，可在地基中速率，可在地基中设置置竖向排水通道向排水通道，如砂井、排水板等。加，如砂井、排水板等。加载预压的荷的荷载，一般有利用建筑物自身荷，一般有利用建筑物自身荷载、堆、堆载或真空或真空预压等等软土、粉土、土、粉土、杂填填土、冲填土等土、冲填土等超超载预压法法基本原理同加基本原理同加载预压法，但法，但预压荷荷载超超过上部上部结构的荷构的荷载。一般在保。一般在保证地基地基稳定的前提下，超定的前提下，超载预压方法的效果方法的效果更好，特更好，特别是是对降低地基次固降低地基次固结沉降沉降十分有效十分有效淤泥淤泥质粘性土和粉粘性土和粉土土排加载预压法在预压荷载作用下，通过一定的预压时间，天然地基被7振振密密挤密密强夯法夯法采用重量采用重量100100 400kN400kN的夯的夯锤，从高，从高处自由自由落下，在落下，在强烈的冲烈的冲击力和振力和振动力作用力作用下，地基土密下，地基土密实，可以提高承，可以提高承载力，力，减少沉降量减少沉降量松散碎石土、砂土，松散碎石土、砂土，低低饱和度粉土和度粉土和粘性土，湿和粘性土，湿陷性黄土、陷性黄土、杂填土和素填土填土和素填土地基地基振冲密振冲密实法法振冲器的振冲器的强力振力振动，使得，使得饱和砂和砂层发生液生液化，砂粒重新排列，孔隙率降低；同化，砂粒重新排列，孔隙率降低；同时，利用振冲器的水平振冲力，回填，利用振冲器的水平振冲力，回填碎石料使得砂碎石料使得砂层挤密，达到提高地基密，达到提高地基承承载力，降低沉降的目的力，降低沉降的目的粘粒含量少于粘粒含量少于10%10%的疏松散砂土的疏松散砂土地基地基挤密碎密碎（砂）（砂）石石桩法法施工方法与排水中的碎（砂）石施工方法与排水中的碎（砂）石桩相同，相同，但是，沉管但是，沉管过程中的排土和振程中的排土和振动作用，作用，将将桩柱体之柱体之间土体土体挤密，并形成碎密，并形成碎（砂）石（砂）石桩柱体复合地基，达到提高柱体复合地基，达到提高地基承地基承载力和减小地基沉降的目的力和减小地基沉降的目的松散砂土、松散砂土、杂填土、填土、非非饱和粘性土和粘性土地基、黄土地地基、黄土地基基土、灰土土、灰土桩法法采用沉管等技采用沉管等技术，在地基中成孔，回填土，在地基中成孔，回填土或灰土形成或灰土形成竖向加固体，施工向加固体，施工过程中程中排土和振排土和振动作用，作用，挤密土体，并形成密土体，并形成复合地基，提高地基承复合地基，提高地基承载力，减小沉力，减小沉降量降量地下水位以上的湿地下水位以上的湿陷性黄土、陷性黄土、杂填土、素填土填土、素填土地基地基振强夯法采用重量100400kN的夯锤，从高处自由落下，在8加加筋筋加筋土法加筋土法在土体中加入起抗拉作用的筋材，例在土体中加入起抗拉作用的筋材，例如土工合成材料、金属材料等，通如土工合成材料、金属材料等，通过筋土筋土间作用，达到减小或抵抗土作用，达到减小或抵抗土压力；力；调整基底接触整基底接触应力的目的。力的目的。可用于支可用于支挡结构或浅构或浅层地基地基处理理浅浅层软弱土地基弱土地基处理、理、挡土土墙结构构锚固法固法主要有土主要有土钉和土和土锚法，土法，土钉加固作用加固作用依依赖于土于土钉与其周与其周围土土间的相互作的相互作用；土用；土锚则依依赖于于锚杆另一端的杆另一端的锚固作用，两者主要功能是减少或承固作用，两者主要功能是减少或承受水平向作用力受水平向作用力边坡加固，土坡加固，土锚技技术应用中，用中，必必须有可以有可以锚固的土固的土层、岩、岩层或构筑物或构筑物竖向加固向加固体复体复合地合地基法基法在地基中在地基中设置小直径置小直径刚性性桩、低等、低等级混凝土混凝土桩等等竖向加固体，例如向加固体，例如CFGCFG桩、二灰混凝土、二灰混凝土桩等，形成复合地等，形成复合地基，提高地基承基，提高地基承载力，减少沉降量力，减少沉降量各各类软弱土地基、弱土地基、尤其是尤其是较深厚深厚的的软土地基土地基加加筋土法在土体中加入起抗拉作用的筋材，例如土工合成材料、金9化化学学固固化化深深层搅拌拌法法利用深利用深层搅拌机械，将固化拌机械，将固化剂（一般（一般的无机固化的无机固化剂为水泥、石灰、粉煤水泥、石灰、粉煤灰等）在原位与灰等）在原位与软弱土弱土搅拌成拌成桩柱柱体，可以形成体，可以形成桩柱体复合地基、格柱体复合地基、格栅状或状或连续墙支支挡结构。作构。作为复合复合地基，可以提高地基承地基，可以提高地基承载力和减少力和减少变形；作形；作为支支挡结构或防渗，可以构或防渗，可以用作基坑开挖用作基坑开挖时，重力式支，重力式支挡结构，构，或深基坑的止水帷幕。水泥系深或深基坑的止水帷幕。水泥系深层搅拌法，一般有两大拌法，一般有两大类方法，即方法，即喷浆搅拌法和拌法和喷粉粉搅拌法拌法饱和和软粘土地基，粘土地基，对于有机于有机质较高的泥炭高的泥炭质土土或泥炭、含水或泥炭、含水量很高的淤泥量很高的淤泥和淤泥和淤泥质土，土，适用性宜通适用性宜通过试验确定确定灌灌浆或注或注浆法法有渗入灌有渗入灌浆、劈裂灌、劈裂灌浆、压密灌密灌浆以以及高及高压注注浆等多种工法，等多种工法，浆液的种液的种类较多。多。类软弱土地基，弱土地基，岩石地基基加岩石地基基加固，建筑物固，建筑物纠偏等加固偏等加固处理理化深层搅拌法利用深层搅拌机械，将固化剂（一般的无机固化剂为水10第二节第二节 换土（垫层）法换土（垫层）法1.1.垫层的的设计计算算2.2.垫层施工与施工与质量量检验适用条件：冲刷适用条件：冲刷较小的小的软土地基上修筑中小土地基上修筑中小桥梁或一般梁或一般结构物构物时，地基承地基承载力不力不够或沉降或沉降过大。大。施工方法：施工方法：软弱土弱土层不超不超过3m3m且接近地面，全部挖除；且接近地面，全部挖除；软弱土弱土层较厚，基底下一定范厚，基底下一定范围内内软弱土挖去，用弱土挖去，用强度高，度高，稳定性好的土定性好的土填填换并分并分层夯夯实。第二节 换土（垫层）法1.垫层的设计计算 适用条件：冲刷较111.1.垫层的的设计计算算11砂砂垫层厚度的确定厚度的确定1 1）按）按弹性理性理论中的土中中的土中应力分布公式力分布公式计算算将砂将砂垫层及下卧土及下卧土层视为一均一均质半无限半无限弹性体，在基底附加性体，在基底附加应力作用下，力作用下，计算不同深度的各点土中附加算不同深度的各点土中附加应力并加上土的自重力并加上土的自重应力，同力，同时计算砂算砂砾垫层下土下土层随深度随深度变化的容化的容许承承载力，两者力，两者相等相等处即即为砂砂垫层的的设计厚度。厚度。1.垫层的设计计算 1砂垫层厚度的确定1）按弹性理论122 2）按）按应力力扩散角散角进行行计算算认为砂砂垫层以以“”“”角向下角向下扩散基底散基底应力，到砂力，到砂垫层底面底面处的的压应力力h h与与垫层土的自重土的自重应力之和力之和H H应小于或等于小于或等于该处下卧下卧层顶面地基的容面地基的容许承承载力力H H(kPa)(kPa)：下卧：下卧层顶面面处地基的容地基的容许承承载力。力。H H与基底附加与基底附加应力、力、垫层厚度、材料重等有关。厚度、材料重等有关。2）按应力扩散角进行计算 认为砂垫层以“”角向下扩散13第五章地基处理课件141h1hs s3m3m1hs3m152 2砂砂垫层平面尺寸确定平面尺寸确定L：砂：砂垫层底平面的底平面的长度；度；B：砂：砂垫层底平面的底平面的宽度。度。2砂垫层平面尺寸确定L：砂垫层底平面的长度；1633基基础最最终沉降量的沉降量的计算算S=SS=SS S+S+SlS SS S:垫层本身的本身的压缩量，可忽略不量，可忽略不计；S Sl：软弱下卧弱下卧层的沉降量。的沉降量。或或S计算算值应符合符合结构物容构物容许沉降量的要求。沉降量的要求。3基础最终沉降量的计算SS:垫层本身的压缩量，可忽略不计；172.2.垫层施工与施工与质量量检验施工要求：施工要求：严格控制格控制垫层材料的材料的颗粒成分和粒成分和质量；地下水位高于量；地下水位高于基坑底面基坑底面时，排水或降低水位；，排水或降低水位；严格保格保证垫层材料密材料密实度，度，选择合理合理铺压厚度，确定最厚度，确定最优含水量。分含水量。分层压密达到密达到设计要求密要求密实度；度；基坑挖好基坑挖好检验后，迅速后，迅速铺压垫层材料。材料。质量量检验：环刀取刀取样法或法或贯入入测定法定法控制指控制指标：应达到的干容重和达到的干容重和贯入度入度可可选材料：石灰土、二灰土、加筋土等。材料：石灰土、二灰土、加筋土等。环刀取刀取样法法:用一定容用一定容积的的环刀（一般刀（一般为100cm3）切割未）切割未搅动搅动的自然的自然状状态态土土样样，使土，使土样样充充满满其中，称量后其中，称量后计计算算单单位容位容积积的烘干土的烘干土质质量。量。b=m/（1+m）V式中：式中：b为为土壤容重（土壤容重（gcm3）；）；m为环为环刀内湿刀内湿样质样质量（量（g）；）；V为环为环刀容刀容积积（cm3），一般），一般为为100cm3；m为样为样品含水量（品含水量（质质量含水量）（量含水量）（%）。）。2.垫层施工与质量检验 施工要求：严格控制垫层材料的颗粒18 水撼法撼水撼法撼实土方的原理土方的原理利用粉土、砂土利用粉土、砂土“振振动液化液化”的特点，把粉土、砂土等填入挖开的排的特点，把粉土、砂土等填入挖开的排水管槽内，加水使之水管槽内，加水使之饱和，再用插人式振和，再用插人式振动器插入土中器插入土中进行振撼振到一定行振撼振到一定时间，能使粉土、砂土中，能使粉土、砂土中产生一定的孔隙水生一定的孔隙水压力。力。当插入式振当插入式振动器在土中器在土中连续重复振重复振动一段一段时间后，超静孔隙水后，超静孔隙水压力不力不断增断增长，逐，逐渐趋向于正向于正应力力;当相等当相等时，导致粉土、砂土的抗剪致粉土、砂土的抗剪强度度为零。零。这时粉土、砂土粉土、砂土结构遭到破坏，出构遭到破坏，出现粉土、砂土的液化粉土、砂土的液化现象。粉、砂土液象。粉、砂土液化后，在上覆土荷重和振化后，在上覆土荷重和振动作用下，土作用下，土颗粒重新排列，并得到振粒重新排列，并得到振挤作用，作用，使粉土、砂土的孔隙比大大减少，相使粉土、砂土的孔隙比大大减少，相对密度密度显著提高。而且粉土、砂土的著提高。而且粉土、砂土的透水性透水性强，经撼撼实后，再用后，再用轻型井点型井点(因地下水位高，排水管道施工都采因地下水位高，排水管道施工都采用井点降水用井点降水)降水，迅速促使粉土、砂土的渗透固降水，迅速促使粉土、砂土的渗透固结。同同时根据根据试验，插人式振，插人式振动器的振器的振动，将迫使上，将迫使上质点点产生振生振动。粉上、。粉上、砂上砂上质点的自振点的自振频率率为1717一一25Hz25Hz，插入式振，插入式振动器的振器的振动频率率为21-26Hz21-26Hz之之间，振，振动频率十分相近，因此插入式振率十分相近，因此插入式振动器的振器的振动，将促使土，将促使土质点点产生共生共振，促使土体液化、极快地振，促使土体液化、极快地产生最有效的振密效果。生最有效的振密效果。水撼法撼实土方的原理19第三节第三节 挤（压）密法挤（压）密法适用范适用范围：不：不发生冲刷或冲刷深度不大的松散土地基，厚度生冲刷或冲刷深度不大的松散土地基，厚度较大。大。1.1.砂砂桩挤密法密法2.2.夯夯实法法3.3.振振动水冲法（振冲法）水冲法（振冲法）第三节 挤（压）密法适用范围：不发生冲刷或冲刷深度不大的松20加固原理：用振加固原理：用振动、冲、冲击或打入套管等方法在地基中成孔（孔径或打入套管等方法在地基中成孔（孔径30-60cm30-60cm），向孔中填入含泥量不大于），向孔中填入含泥量不大于5 5的中、粗砂，加以夯的中、粗砂，加以夯挤密密实形成土中形成土中桩体，从而加固地基。体，从而加固地基。1.1.砂砂桩挤密法密法砂砂桩作用：作用：松散砂松散砂质土土层：使地基土：使地基土挤密，容重增加、孔隙比减小，密，容重增加、孔隙比减小，增加地基土抗剪增加地基土抗剪强度，减少沉降。度，减少沉降。松松软粘性土：砂粘性土：砂桩和土体和土体组成复合地基，提高整体承成复合地基，提高整体承载力和力和稳定性。定性。加固原理：用振动、冲击或打入套管等方法在地基中成孔（孔径21设计内容：内容：11）砂）砂桩加固范加固范围；22）加固范）加固范围内需要砂内需要砂桩的的总截面截面积；33）砂）砂桩桩数及数及桩的排列；的排列；44）砂）砂桩长度及灌砂量估算。度及灌砂量估算。设计内容：2211砂砂桩加固范加固范围的确定的确定1 砂桩加固范围的确定2322挤密砂密砂桩的的总截面截面积A A1 1相关因素：加固范相关因素：加固范围A A，土，土层加固后所需达到地基容加固后所需达到地基容许承承载力力对应孔隙比。孔隙比。2 挤密砂桩的总截面积A1相关因素：加固范围A，土层加固后2433砂砂桩数及其排列数及其排列 砂砂桩直径：直径：0.3-0.6m0.3-0.6m。3 砂桩数及其排列 2544砂砂桩长度及灌砂量度及灌砂量4砂桩长度及灌砂量26砂砂桩施工方法施工方法振振动式成孔：靠振式成孔：靠振动机的垂直上下振机的垂直上下振动作用，把作用，把带桩靴或靴或底盖的底盖的钢套管打入土中成孔，填入砂料振套管打入土中成孔，填入砂料振动密密实成成桩（边振振动边拔套管）。拔套管）。锤击式成孔：将式成孔：将钢套管打入土中，其它同振套管打入土中，其它同振动式，灌砂成式，灌砂成桩和和扩大用内管向下冲大用内管向下冲击而成。而成。砂桩施工方法 振动式成孔：靠振动机的垂直上下振动作用，把27砂砂桩质量要求：量要求：上下上下连续，确保，确保设计长度；度；保保证单位位长度砂度砂桩投砂量；投砂量；砂砂桩位置允位置允许偏差不超偏差不超过一个砂一个砂桩直径；直径；垂直度允垂直度允许偏差不大于偏差不大于1.51.5；加固后地基承加固后地基承载力静力静载试验确定，确定，桩体体强度和度和桩间土土质量用量用标准准贯入法或触探法入法或触探法检验。其他加固材料：其他加固材料：碎石、石灰、二灰（石灰、粉煤灰）、素土等。碎石、石灰、二灰（石灰、粉煤灰）、素土等。砂桩质量要求：其他加固材料：282.2.夯夯实法法适用范适用范围：砂土地基，含水量在一定范：砂土地基，含水量在一定范围内的内的软弱粘性土，弱粘性土，杂填土，黄土。填土，黄土。方法方法机械碾机械碾压法法振振动压实法法分分层锤击法法重重锤夯夯实法法强夯法夯法2.夯实法适用范围：砂土地基，含水量在一定范围内的软弱粘性土2911重重锤夯夯实法法适用范适用范围：砂土、稍湿的粘性土、部分：砂土、稍湿的粘性土、部分杂填土、湿陷性黄土等。填土、湿陷性黄土等。方法：用起重机械将重方法：用起重机械将重锤（15kN15kN以上）提到一定高度（以上）提到一定高度（3-4m3-4m），），锤自由下落，重复夯自由下落，重复夯击地基，使它表地基，使它表层夯夯击密密实提高提高强度。属于度。属于浅浅层地基加固方法。地基加固方法。1重锤夯实法适用范围：砂土、稍湿的粘性土、部分杂填土、湿陷302强夯法（夯法（动力固力固结法）法）适用范适用范围：砂土、碎石土、：砂土、碎石土、杂填土、砂填土、砂类土、粘土土、粘土类土、土、湿陷性湿陷性 黄土等。黄土等。方法：将方法：将较大重大重锤（80-400kN）从）从8-20m高高处自由落下。自由落下。特点：夯特点：夯击能量大，影响深度大。能量大，影响深度大。优点：工点：工艺简单、施工速度快、施工速度快、费用低、适用范用低、适用范围广、效果好广、效果好缺点：无完整缺点：无完整设计计算方法、大量算方法、大量测试工作、噪声大、振工作、噪声大、振动大、不大、不 宜在建筑物或人口密集宜在建筑物或人口密集处使用；加固范使用；加固范围较小（小（500m2）不不经济等有待等有待经验累累积。2强夯法（动力固结法）适用范围：砂土、碎石土、杂填土、砂类31加固机理加固机理：重大夯重大夯锤下落下落对土土层施加巨大冲施加巨大冲击能量在地基土中能量在地基土中产生很大生很大的的应力和冲力和冲击波。波。当作用于非当作用于非饱和土和土时，随着夯，随着夯击能量的能量的转化土化土层发生生强制性制性压缩和振密；在和振密；在饱和无粘性土和无粘性土时，随着孔隙水，随着孔隙水压力的增大，使土力的增大，使土体体产生不同程度的液化而密生不同程度的液化而密实压缩，压缩机理同振机理同振动压密相似；密相似；对饱和和细粒土在夯粒土在夯击能量作用下土体能量作用下土体产生超孔隙水生超孔隙水压力如土体力如土体结构被破坏、土构被破坏、土颗粒粒间出出现裂隙，形成排水通道，渗透性改裂隙，形成排水通道，渗透性改变，随，随着孔隙水着孔隙水压力消散土开始密力消散土开始密实，抗剪，抗剪强度、度、变形模量增大。形模量增大。加固机理：32巨大的冲巨大的冲击力力远超超过土的土的强度，使土体度，使土体产生冲生冲击破坏，土体破坏，土体产生生较大的瞬大的瞬时沉降，沉降，锤底形成土塞向下运底形成土塞向下运动，因，因锤底下的土底下的土压力超力超过土的土的强度，土度，土结构破坏。构破坏。土土结构破坏，土构破坏，土软化，化，侧压力增大，土被力增大，土被竖向向压密，密，侧向向挤密，密，这一主一主压实区区为土的破坏土的破坏压实区。区。这一区土一区土应力超力超过土的极限土的极限强度，度，土被破坏后土被破坏后压实。土被破坏，土被破坏，侧挤作用加大，水平方向加固区作用加大，水平方向加固区宽度加大，加固区度加大，加固区变为水平水平宽度大的苹果形。度大的苹果形。该区外区外为次次压实区。区。该区土区土应力小于土的极限力小于土的极限强度而大于土的度而大于土的弹性极限，性极限，该区土可能被破坏，但未被充分区土可能被破坏，但未被充分压实，或被破坏而未，或被破坏而未压实，此区可成，此区可成为破坏削弱区。破坏削弱区。次次压实区外区外侧为振振动影响区。影响区。由于由于动应力力远大于自重大于自重应力，力，坑底土向外坑底土向外挤出出时，坑，坑侧土在土在侧向分力作用下将隆起，形成被向分力作用下将隆起，形成被动破破坏区。夯坑越深，土固化内聚力越大。被坏区。夯坑越深，土固化内聚力越大。被动土土压力越大，土不易破力越大，土不易破坏隆起，反之易隆起。坏隆起，反之易隆起。巨大的冲击力远超过土的强度，使土体产生冲击破坏，土体33主压实区（破坏压实区）次压实区（破坏削弱区）振动影响区（被动34第五章地基处理课件35第五章地基处理课件36第五章地基处理课件37影响有效深度因素影响有效深度因素:锤重、落距、地基土性重、落距、地基土性质、土、土层分布、地下水位、其它相关分布、地下水位、其它相关设计参数等。参数等。我国采用的估算公式我国采用的估算公式 影响有效深度因素:38 施工前，先施工前，先进行行现场原位原位试验，取原状土，取原状土样测定含水量、塑限定含水量、塑限液限、粒度成分等，在液限、粒度成分等，在实验室室进行行动力固力固结试验或或现场进行行试验性性施工，取得有关数据。施工，取得有关数据。为按按设计要求确定施工要求确定施工时每一遍夯每一遍夯击的夯的夯击能，每一点的最佳夯能，每一点的最佳夯击数、各夯数、各夯击点点间的的间距、前后两遍距、前后两遍锤击之之间的的间歇歇时间等提供依据。等提供依据。施工前后施工前后对现场地基土地基土层进行一系列行一系列对比的比的观测工作：地面工作：地面沉降沉降测定；孔隙水定；孔隙水压力力测定；定；侧向向压力、振力、振动加速度等。加速度等。加固后效果加固后效果须进行行检验。强夯法置夯法置换软弱土：将碎石弱土：将碎石挤入入软土形成碎石土形成碎石垫层或或间隔夯入隔夯入形成碎石墩（形成碎石墩（桩），构成复合地基。），构成复合地基。施工前，先进行现场原位试验，取原状土样测定含水39旁旁压试验包括预钻式式和自自钻式式两类预钻式是在式是在预先先钻好的好的钻孔内放入旁孔内放入旁压器器自自钻式是用自式是用自钻钻头钻进将旁将旁压器放入器放入预定位置定位置 然后通过压力一体积控制装置使旁压器径向扩张对孔壁施加压力使土体产生相应变形的一种原位测试方法。由预钻旁压试验所得的旁压曲线的特征值、初始压力、临塑压力和极限压力可用来确定地基承载力标准值和旁压模量等指标。自钻旁压试验尚可用于测求土的水平向压力、静止侧压力系数、孔隙压力和消散特征以及估算土的不排水强度等。旁压试验包括预钻式和自钻式两类403.3.振振动水冲法（振冲法）水冲法（振冲法）振冲器作用：振冲器作用：1）产生水平向振生水平向振动力作用于周力作用于周围土体，振土体，振动力是加固地基的力是加固地基的 主要因素；主要因素；2）从端部和）从端部和侧部部进行射水和行射水和补给水，射水水，射水协助振助振动力在土中力在土中 使振冲器使振冲器钻进成孔，在成孔后清孔、成孔，在成孔后清孔、实现护壁作用。壁作用。3.振动水冲法（振冲法）振冲器作用：41 施工方法：振冲器就位，打开下施工方法：振冲器就位，打开下喷水口，启水口，启动振冲器，在振冲器，在振振动力和水冲作用下，土力和水冲作用下，土层中形成孔洞，直至中形成孔洞，直至设计标高。清孔，高。清孔，循循环水水带出孔中稠泥出孔中稠泥浆后，向后，向桩孔逐段加填料，每段填料在振冲孔逐段加填料，每段填料在振冲器振器振动作用下振作用下振挤密密实，达到要求密，达到要求密实度后上提，重复操作直至度后上提，重复操作直至地面，地基土中形成密地面，地基土中形成密实桩体，孔周体，孔周围土被土被挤密。密。施工方法：振冲器就位，打开下喷水口，启动振冲器，42作用：作用：砂性土地基：将砂砂性土地基：将砂层挤压密密实，砂土振，砂土振动液化，提高地基液化，提高地基 承承载力和抗震力。力和抗震力。加固半月后加固半月后检验效果。效果。粘土地基：粘土地基：桩柱与柱与软粘土形成复合地基，地基承粘土形成复合地基，地基承载力提高。力提高。加固一月后加固一月后检验效果。效果。适用范适用范围：砂土和粘粒含量砂土和粘粒含量5袋装砂井袋装砂井预压法法直径：直径：7cm;间距：距：1.2-2m；砂袋材料：透水性和耐水性好，砂袋材料：透水性和耐水性好，韧性性较强的麻布、再生布、的麻布、再生布、聚丙聚丙烯编制布等。制布等。砂料：中、粗砂；砂料：中、粗砂；砂袋砂袋长度：比砂井度：比砂井长50cm；优点：施工工点：施工工艺、机具、机具简单，用砂量少；，用砂量少；间距小，排水固距小，排水固结 效率高，井径小，成孔效率高，井径小，成孔时对软土土扰动小，利于地基小，利于地基稳定，定，利于保持其利于保持其连续性。性。2.袋装砂井和塑料排水板预压法1袋装砂井预压法552塑料排水板塑料排水板预压法法 将塑料排水板用插板机插入加固的将塑料排水板用插板机插入加固的软土中，在地面加土中，在地面加载预压，使土中水沿塑料板通道溢出，使土中水沿塑料板通道溢出，经砂砂垫层排除，加速地基固排除，加速地基固结。优点：点：塑料板才料塑料板才料质地均匀可靠，排水效果地均匀可靠，排水效果稳定；定；塑料板重量塑料板重量轻，便于施工操作；，便于施工操作；施工机械施工机械轻便，速度快，便，速度快，费用便宜。用便宜。2塑料排水板预压法 将塑料排水板用插板机插入加固的56第五章地基处理课件573.3.天然地基堆天然地基堆载预压法法 施工前，用施工前，用预压荷荷载堆堆压在天然地基上使地基在天然地基上使地基软土固土固结压缩以提高以提高强度（或自重度（或自重预压），减少以后沉降量，地基），减少以后沉降量，地基强度、沉降量达到度、沉降量达到设计要求后，撤除要求后，撤除预压荷荷载，修建，修建结构物。构物。优点：点：费用少；用少；缺点：工期缺点：工期长。3.天然地基堆载预压法 施工前，用预压荷载堆压在584.4.真空真空预压法和降水位法和降水位预压法法 真空真空预压法：地基表面法：地基表面铺设砂砂垫层，埋，埋设垂直排水通道，用垂直排水通道，用不透气的封不透气的封闭薄膜覆盖薄膜覆盖软土地基，使其与大气隔土地基，使其与大气隔绝，薄膜四周，薄膜四周埋入土中，通埋入土中，通过砂砂垫层中的吸水管道，用真空中的吸水管道，用真空泵抽气，形成抽气，形成真空。真空真空。真空泵抽气抽气时，在地表砂，在地表砂垫层及及竖向排水通道内逐向排水通道内逐渐形成形成负压，使土体内部与排水通道、，使土体内部与排水通道、垫层间形成形成压差，孔隙水差，孔隙水不断由排水通道排出，使土体固不断由排水通道排出，使土体固结。4.真空预压法和降水位预压法 真空预压法：地基表59降水位降水位预压法法 借井点抽水降低地下水位，以增加土的自重借井点抽水降低地下水位，以增加土的自重应力，达到力，达到预压目的。目的。适用范适用范围：渗透性：渗透性较好的砂或砂好的砂或砂质土，或土，或软粘土粘土层上存在砂土上存在砂土层。轻型井点：型井点：人工降低地下水位的一种方法，沿基坑四周或一人工降低地下水位的一种方法，沿基坑四周或一侧将直径将直径较细的井管沉入深于基底的含水的井管沉入深于基底的含水层内，井管上部与集水管内，井管上部与集水管连接，通接，通过集集水管利用抽水水管利用抽水设备将地下水从井管内不断抽出，使原有地下水位降将地下水从井管内不断抽出，使原有地下水位降低到基底以下低到基底以下。降水位预压法轻型井点：60第五节第五节 搅拌桩法（深层搅拌桩）与灌浆胶结法搅拌桩法（深层搅拌桩）与灌浆胶结法 在在软土地基土中土地基土中掺入水泥、石灰等，用入水泥、石灰等，用喷射、射、搅拌等方法使土拌等方法使土体充分混合固化；或把能固化的化学体充分混合固化；或把能固化的化学浆液注入地基土孔隙，改善液注入地基土孔隙，改善地基土物理力学性地基土物理力学性质，达到加固目的。，达到加固目的。1.1.粉体粉体喷射射搅拌（拌（桩）法和水泥）法和水泥浆搅拌（拌（桩）法）法2.2.高高压喷射注射注浆法法3.3.灌灌浆胶胶结法法第五节 搅拌桩法（深层搅拌桩）与灌浆胶结法 在611.1.粉体粉体喷射射搅拌（拌（桩）法和水泥）法和水泥浆搅拌（拌（桩）法）法1）粉体）粉体喷射射搅拌法（粉拌法（粉喷桩）将石灰或水泥粉末通将石灰或水泥粉末通过特制的粉体特制的粉体喷搅施工机械施工机械喷入需要加入需要加固的固的软土地基中，土地基中，经过由下而上逐步由下而上逐步喷搅使使软土中形成土中形成结硬的硬的桩柱而得到加固。柱而得到加固。施工施工顺序：以生石灰或水泥粉体材料作序：以生石灰或水泥粉体材料作为加固料，通加固料，通过专用用的粉体的粉体喷搅施工机械，将施工机械，将搅拌拌钻头下沉到下沉到预计孔底后，用孔底后，用压缩空空气将粉体以气将粉体以雾状状喷入加固部分的地基土，凭借入加固部分的地基土，凭借钻头和叶片旋和叶片旋转使使粉体加固料与粉体加固料与软土原位土原位搅拌混和，自下而上拌混和，自下而上边搅拌拌边喷粉，同粉，同时按按约0.5m/min的速度提升的速度提升钻头，直到，直到设计停灰停灰标高。高。再次将再次将搅拌拌头下沉至孔底，重复下沉至孔底，重复搅拌。拌。1.粉体喷射搅拌（桩）法和水泥浆搅拌（桩）法1）粉体喷射搅拌62第五章地基处理课件632）水泥）水泥浆（深（深层）搅拌法拌法 利用特制的深利用特制的深层搅拌机械由下而上逐步拌机械由下而上逐步搅拌将拌将软土与土与喷射的射的水泥水泥浆强制拌和，使制拌和，使软土土结硬成硬成桩柱而得到加固。柱而得到加固。施工施工顺序：深序：深层搅拌机起吊就位，沿拌机起吊就位，沿导向架切土下沉；到向架切土下沉；到设计深度后开启灰深度后开启灰浆泵将制将制备好的水泥好的水泥浆压入地基；入地基；边喷边旋旋转搅拌拌头并按并按设计确定提升速度提升确定提升速度提升搅拌机，拌机，进行提升、行提升、喷浆、搅拌作拌作业，使使软土与水泥土与水泥浆搅拌均匀；提升到上面拌均匀；提升到上面设计标高后再次控制速度将高后再次控制速度将搅拌机拌机搅拌下沉，到拌下沉，到设计加固深度再加固深度再搅拌提升出地面。拌提升出地面。加固最大深度：加固最大深度：30m 桩柱体直径：柱体直径：60-80cm2）水泥浆（深层）搅拌法642.2.高高压喷射注射注浆法法 利用利用钻机将机将带有有喷嘴的注嘴的注浆管管钻进至土至土层的的预定位置后，以定位置后，以20MPa左右的高左右的高压将加固用将加固用浆液（水泥液（水泥浆）从）从喷嘴嘴喷射出冲射出冲击土土层，土，土层在高在高压喷射流的冲射流的冲击力、离心力、重力等作用下，力、离心力、重力等作用下，与与浆液液搅拌混合，拌混合，浆液凝固后，在土中形成固液凝固后，在土中形成固结柱体。柱体。2.高压喷射注浆法 利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻进65喷射方式射方式摆动喷射射 固固结体呈扇状体呈扇状墙定向定向喷射射 边喷边提升，提升，喷射向固定，固射向固定，固结体呈壁状体呈壁状旋旋转喷射射 边喷边旋旋转和提升，固和提升，固结体呈体呈圆柱状柱状 适用范适用范围：砂土、粘性土、湿陷性黄土、淤泥、人工填土等。：砂土、粘性土、湿陷性黄土、淤泥、人工填土等。加固直径：加固直径：0.5-1.5m喷射方式摆动喷射 固结体呈扇状墙定向喷射 边喷边提升，66标准准贯入入试验是用是用规定的定的锤重（重（63.5kg63.5kg）和落距（）和落距（76cm76cm）把）把标准准贯入器（入器（带有刃口的有刃口的对开管，外径开管，外径50mm50mm，内径，内径35mm35mm）打入土中，）打入土中，记录贯入一定深度（入一定深度（30cm30cm）所需的）所需的锤击数数N N值的原位的原位测试方法。方法。标准准贯入入试验的的贯入入锤击数反映了土数反映了土层的松密和的松密和软硬程度。硬程度。密密实度度松松 散散稍稍 密密中中 密密密密 实N N值N10N1010N1510N1515N301530N30按按标准准贯入入锤击数数N N值确定砂土密确定砂土密实度度 密实度松 散稍 密中 密密 实N值N1010加固加固桩柱体极限承柱体极限承载力的力的计算算1加固桩柱体极限承载力的计算75第五章地基处理课件762桩柱柱间土极限承土极限承载力的力的计算算通通过原位静、原位静、动荷荷载试验，原位，原位测试确定；或从确定；或从设计规范范查用。用。由极限承由极限承载力考力考虑相相应安全系数即可得容安全系数即可得容许承承载力。力。2桩柱间土极限承载力的计算通过原位静、动荷载试验，原位测试773.3.复合地基的沉降复合地基的沉降计算算47下卧层压缩量加固区压缩量3.复合地基的沉降计算47下卧层压缩量加固区压缩量78