1、第5章 地 基 处 理 本 章 提 要掌握换土垫层法、堆载预压与真空预压法、深层搅拌法、砂石桩法、强夯法、土工合成材料及托换技术等各类地基处理方法的加固原理、适用条件和设计计算，并要求了解这些地基处理方法的施工工艺和加固效果检验。5.1 概述5.1.1 地基处理的目的与意义 5.1.2 地基处理的对象(1)软弱地基,1)软弱土的特性 2)软弱土的分布 (2)不良地基 湿陷性黄土地基 膨胀土地基 泥炭土地基 多年冻土地基 岩溶与土洞地基 山区地基 饱和粉细砂与粉土地基 5.1.3 地基处理方案的确定 (1)准备工作,(2)地基处理方法确定的步骤 5.1.4 地基处理施工注意事项 (1)技术交底与
2、质量监理 (2)做好监测工作 (3)处理效果检验 5.2 地基处理原理和方法分类 (1)排水固结法 排水固结法是由排水系统和加压系统组成。根据排水系统和加压系统的不同，排水固结法可分为下述几种方法。 1)堆载预压法 2)真空预压法,3)砂井法 4)降水预压法 5)电渗排水法 (2)振密、挤密法 振密、挤密法的原理是采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小，强度提高，达到地基处理的目的。根据采用的手段可分为下述几种方法。 1)表层压实法 2)重锤夯实法 3)强夯法 4)振冲挤密法,5)砂桩、土桩与灰土桩 6)爆破法 (3)置换及拌入法 1)垫层法 2)开挖换填法 3)高压喷射注浆法 4
3、)深层搅拌法 5)石灰桩 6)褥垫法 (4)灌浆法 (5)加筋法 1)土工合成材料 2)锚固技术,3)加筋土 (6)冷热处理法 1)冻结法 2)烧结法 (7)托换技术 5.3 换 填 法 (1)换土垫层法 (2)换土垫层的作用 1)提高地基承载力 2)减小地基沉降量 3)加速软土的排水固结,4)防止冻胀 5)消除膨胀土的胀缩作用 (3)换土垫层法的适用范围 5.3.2 垫层设计 (1)垫层的厚度条形基础： 矩形基础：,(2)垫层的宽度 垫层的顶宽 垫层的底宽 (3)垫层的承载力 (4)沉降量验算 垫层自身变形可按式(5.5)进行计算：下卧层变形可用分层总和法按式(5.6)计算1：,表5.2 垫
4、层的承载力注：压实系数c为土的控制干密度d与最大干密度dmax的比值，土的最大干密度宜采用击实试验确定，碎石或卵石的最大干密度可取(2.02.2)t/m3。,图5.1 垫层设计,5.3.3 垫层的施工 (1)材料要求 (2)含水量要求 (3)分层厚度 (4)分层质量检验 5.4 排水固结法 (1)排水固结法 (2)排水固结法的组成与分类 (3)排水固结法的推广应用,5.4.2 排水固结法的原理 此时固结度U表示为：,(a)竖向排水情况 (b)砂井排水情况 图5.2 排水法的原理,5.4.3 预压法 预压法是在建筑物建造以前，在建筑场地进行加载预压，使地基的固结沉降基本完成和提高地基土强度的方法
5、。 (1)堆载预压 1)预压荷载的大小 2)堆载的平面范围 3)加载的速率 4)堆载预压固结度计算,5)堆载预压抗剪强度计算6)堆载预压最终竖向变形量计算(2)真空预压法 1)基本原理 2)真空预压面积 3)膜内真空度,4)真空预压设备 5)密封膜 6)加固区要求达到的平均固结度 7)竖向排水体 8)沉降计算 (3)降低地下水位法 (4)电渗法土层的压缩量为：,5.4.4 砂井排水法 1)砂井的直径2)砂井的平面布置 等边三角形布置 正方形布置 3)砂井的间距 4)砂井的深度 5)砂井的砂料 6)砂井的施工要求,7)排水砂垫层图5.4 砂井的平面布置形式,5.4.5 质量检验 1)地基强度的检
6、验 2)地基变形的检验 3)真空度量测 5.5 深层搅拌法 (1)深层搅拌法的定义 深层搅拌法是用于加固饱和软粘土地基的一种新方法，它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂。 (2)深层搅拌法的适用范围 (3)深层搅拌法的优点 5.5.2 水泥系深层搅拌法,(1)水泥加固土的原理 1)水泥的水解和水化反应 2)离子交换和团粒化作用 3)硬凝反应 4)碳酸化作用 (2)水泥土室内配比试验 1)水泥土的重度 2)水泥土的相对密度 3)无侧限抗压强度及其影响因素 4)抗拉强度t 5)抗剪强度,6)变形模量 7)水泥土的抗冻性能 (3)搅拌桩的加固型式和范围 根据深层搅拌法的施工工艺，搅拌桩分为三种加
7、固型式： 柱(桩)状。 壁状。 块状。 (4)搅拌桩的单桩竖向承载力计算,或 (5)搅拌桩复合地基的计算,(6)下卧层地基的验算图5.5 搅拌桩下卧层强度验算,(7)地基沉降计算5.5.3 施工技术 (1)施工机具及配套机械 (2)施工工艺 1)定位 2)预搅下沉 3)制备水泥浆 4)提升喷浆搅拌 5)重复上、下搅拌 6)清洗 7)移位,(3)施工注意事项 表5.5 施工中常见问题和处理方法,5.5.4 加固效果检验 (1)质量控制 (2)质量检验 (3)工程实例 5.6 砂 石 桩 法 (1)砂石桩法的定义 砂石桩是一种散体材料桩，它是指用振动和冲击等方法在松软地基中成孔后，再将砂或碎石挤入
8、土孔中，形成大直径的由砂石所构成的密实桩体。 (2)砂石桩法的发展概述,(3)砂石桩法的特点和适用范围 5.6.2 砂石桩的作用原理 (1)在松散砂土中的作用 1)挤密作用 2)挤密和振密作用 (2)在粘性土中的作用 1)置换作用 2)排水作用 5.6.3 砂石桩的设计计算4 (1)砂石桩填料 (2)砂石桩直径与平面布置 (3)砂石桩长度,(4)砂石桩挤密地基的宽度 (5)垫层 (6)砂石桩的间距 1)松散砂土地基 等边三角形布置 正方形布置,2)粘性土地基 等边三角形布置 正方形布置(7)砂石桩孔内砂石的填量,(8)砂石桩地基的承载力对小型工程的粘性土地基如无现场载荷试验资料，复合地基的承载
9、力标准值可按下式计算：或,(9)砂石桩地基的变形计算5.6.4 砂石桩的施工方法 (1)振动式成桩法 (2)冲击式成桩法 (3)施工注意事项 5.6.5 质量检验 5.7 强 夯 法 (1)强夯法的创立与推广,强夯法是1969年法国Mnard技术公司首创的一种崭新的地基加固方法。它用巨锤、高落距，对地基施加强大的冲击能，强制压实地基。 (2)国内的强夯技术发展 由于强夯法所需设备简单、工艺方便、不消耗水泥、钢材，并且施工速度快，加固效果好，因此，该法在我国发展迅速。 (3)强夯法的适用范围 土体渗透性的减小，强夯效果将减弱6。,(4)强夯加固地基的效果 5.7.2 强夯法的加固机理 (1)动力
10、密实 (2)动力固结 (3)动力置换 5.7.3 强夯法的设计计算 (1)有效加固深度 公式计算(2)强夯的单位夯击能 (3)选用夯锤与落距,(4) 确定每个夯点重复夯击次数 (5)夯点平面布置 (6)两遍夯击之间的时间间隔 (7)现场试验测试调整 5.7.4 强夯法的施工 (1)强夯法的机具设备 (2)强夯法的施工工艺 5.7.5 质量检验 (1)检验内容 (2)检验时间 (3)检验方法 (4) 检验数量,(5)强夯法处理地基的工程实例9 5.8 土工合成材料在工程中的应用 (1)土工合成材料的定义 土工合成材料是以合成纤维、塑料、合成橡胶等聚合物为原料制成的用于岩土工程的新型材料。 (2)
11、土工合成材料的发展与应用 土工合成材料是在20世纪50年代末兴起的，它首次被应用于海岸护坡工程中。 5.8.2 土工合成材料的分类 土工织物 土工膜 特种土工合成材料,复合型土工合成材料 5.8.3 土工合成材料的特性 (1)物理特性 (2)力学特性 5.8.4土工合成材料的作用 (1)反滤作用 (2)排水作用 (3)隔离作用 (4)加筋作用 (5)防渗作用,5.8.5 土工合成材料的设计要点 (1)设计的一般原则 (2)土工合成材料的反滤设计 1)反滤作用机理 2)反滤设计准则 防止发生管涌。 保证水流通畅。 为防止管涌：,为保证透水性： 为保证均匀性：或 为防止管涌： 为保证透水性： 为保
12、证均匀性：,对于粘性土，土工织物的孔隙应为：(3)关于土工织物加固堤坝软基时的设计要点 5.8.6 施工要点 (1)接缝的连接 1)搭接法 2)缝合法 3)钉接法 4)粘接法 (2)施工中应注意的问题 (3)土工织物作为滤层的工程实例,5.9 既有建筑物的地基加固 5.9.1 概述 (1)托换技术的原理和分类 1)补救性托换 2)预防性托换 3)维持性托换 (2)托换技术的发展 (3)地基加固前的准备工作 5.9.2 坑式托换 (1)适用范围 坑式托换适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土和人工填土等，且地下水位较低的情况。,(2)施工步骤 (3)设计要点图5.18 间断的或连续的混凝土坑式托换
13、1横向挡板；2侧向支撑；3原有基础； 4混凝土墩；5开挖底面,5.9.3 桩式托换 (1)顶承式静压桩图5.19 顶承式静压桩托换,(2)锚杆静压桩 图5.20 锚杆静压桩装置示意图 1桩；2压桩孔；3锚杆；4反力架 5千斤顶；6电动葫芦；7基础,(3)树根桩 1)托换原理和发展(a)意大利钟楼 (b)土坡 (c)挡土墙 (d)地下室基础 图5.21 树根桩托换工程,2)适用范围 3)托换的优点 4)设计要求 5)施工要点 6)工程实例 5.10 既有建筑物的纠倾 建筑物纠倾(纠偏)是指建筑物偏离垂直位置发生倾斜而影响正常使用时所采取的托换措施。 (1)影响既有建筑物倾斜的因素 (2)纠倾方法的分类 1)迫降纠倾 2)顶升纠倾,3)综合纠倾 (3)纠倾的原则 一定要遵循由浅到深、由小到大、由稀到密的原则。 5.10.2 迫降纠倾 (1)堆载加压纠倾 (2)锚桩加压纠倾 (3)掏土纠倾 掏土纠倾是指在倾斜建筑物基础沉降小的部分采取掏土的迫降措施，形成基底下土体部分临空，使这部分基础的接触面积减少，接触应力增加，产生一定侧向挤出变形，迫使基础下沉，使不均匀沉降得到调整和达到纠倾目的。,图5.22 锚桩加压纠偏装置示意图,(4)降水掏土纠倾 (5)压桩掏土纠倾 (6)浸水纠倾 5.10.3 顶升纠倾 (1)适用范围 (2)顶升纠倾的分类 (3)顶升纠倾的设计要求,
