不良地基土、處理與加固的方法及施工工藝

1、不良地基土、處理與加固的方法及施工工藝摘要： 在建造建筑物之前，用臨時(shí)堆載 (砂石料、土料、其他建筑材料、貨物等 ) 的方法對(duì)地基施加荷 載，給予一定的預(yù)壓期。使地基預(yù)先壓縮完成大部分沉降并使地基承載力得到提高后，卸除荷載再建造建 筑物。關(guān)鍵詞： 地基處理 施工工藝一、置換法(1) 換填法 就是將表層不良地基土挖除， 然后回填有較好壓密特性的土進(jìn)行壓實(shí)或夯實(shí)， 形成良好 的持力層。從而改變地基的承載力特性，提高抗變形和穩(wěn)定能力。施工要點(diǎn)：將要轉(zhuǎn)換的土層挖盡、注意坑邊穩(wěn)定；保證填料的質(zhì)量；填料應(yīng)分層夯實(shí)。(2) 振沖置換法 利用專門的振沖機(jī)具， 在高壓水射流下邊振邊沖， 在地基中成孔， 再在孔中

2、分批填入碎 石或卵石等粗粒料形成樁體。 該樁體與原地基土組成復(fù)合地基， 達(dá)到提高地基承載力減小壓 縮性的目的。施工注意事項(xiàng)：碎石樁的承載力和沉降量很大程度取決于原地基土對(duì)其的側(cè)向約束作 用，該約束作用越弱， 碎石樁的作用效果越差， 因而該方法用于強(qiáng)度很低的軟粘土地基時(shí)必 須慎重行事。(3) 夯( 擠)置換法 利用沉管或夯錘的辦法將管 (錘)置入土中，使土體向側(cè)邊擠開， 并在管內(nèi) (或夯坑 )放人 碎石或砂等填料。 該樁體與原地基土組成復(fù)合地基， 由于擠、 夯使土體側(cè)向擠壓， 地面隆起， 土體超靜孔隙水壓力提高，當(dāng)超靜孔隙水壓力消散后土體強(qiáng)度也有相應(yīng)的提高。施工注意事項(xiàng)：當(dāng)填料為透水性好的砂及碎

3、石料時(shí)，是良好的豎向排水通道。二、預(yù)壓法(1) 堆載預(yù)壓法 在建造建筑物之前， 用臨時(shí)堆載 (砂石料、 土料、其他建筑材料、貨物等 ) 的方法對(duì)地基 施加荷載，給予一定的預(yù)壓期。 使地基預(yù)先壓縮完成大部分沉降并使地基承載力得到提高后， 卸除荷載再建造建筑物。施工工藝與要點(diǎn)：a、預(yù)壓荷載一般宜取等于或大于設(shè)計(jì)荷載；b、大面積堆載可采用自卸汽車與推土機(jī)聯(lián)合作業(yè)，對(duì)超軟土地基的第一級(jí)堆載用輕型機(jī)械 或人工作業(yè)；c、堆載的頂面寬度應(yīng)小于建筑物的底面寬度，底面應(yīng)適當(dāng)放大；d、作用于地基上的荷載不得超過(guò)地基的極限荷載。(2) 真空預(yù)壓法 在軟粘土地基表面鋪設(shè)砂墊層，用土工薄膜覆蓋且周圍密封。用真空泵對(duì)砂墊

4、層抽氣， 使薄膜下的地基形成負(fù)壓。隨著地基中氣和水的抽出，地基土得到固結(jié)。為了加速固結(jié)，也 可采用打砂井或插塑料排水板的方法，即在鋪設(shè)砂墊層和土工薄膜之前打砂井或插排水板， 達(dá)到縮短排水距離的目的。施工要點(diǎn)： 先設(shè)置豎向排水系統(tǒng)， 水平分布的濾管埋設(shè)宜采用條形或魚刺形， 砂墊層上的密封膜采用 2-3 層的聚氯乙烯薄膜，按先后順序同時(shí)鋪設(shè)。 面積大時(shí)宜分區(qū)預(yù)壓；做好真空度、 地面 沉降量，深層沉降、水平位移等觀測(cè)；預(yù)壓結(jié)束后，應(yīng)清除砂槽和腐植土層。應(yīng)注意對(duì)周邊 環(huán)境的影響。(3) 降水法 降低地下水位可減少地基的孔隙水壓力增加上覆土自重應(yīng)力， 使有效應(yīng)力增加， 從而使 地基得到預(yù)壓。這實(shí)際上是通

5、過(guò)降低地下水位，靠地基土自重來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)壓目的。施工要點(diǎn)：一般采用輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)或深井井點(diǎn)；當(dāng)土層為飽和粘土、粉土、淤泥 和淤泥質(zhì)粘性土?xí)r，此時(shí)宜輔以電極相結(jié)合。(4) 電滲法 在地基中插入金屬電極并通以直流電， 在直流電場(chǎng)作用下， 土中水將從陽(yáng)極流向陰極形 成電滲。 不讓水在陽(yáng)極補(bǔ)充而從陰極的井點(diǎn)用真空抽水， 這樣就使地下水位降低， 土中含水 量減少。 從而地基得到固結(jié)壓密， 強(qiáng)度提高。 電滲法還可以配合堆載預(yù)壓用于加速飽和粘性 土地基的固結(jié)。三、壓實(shí)與夯實(shí)法1、表層壓實(shí)法 采用人工夯， 低能夯實(shí)機(jī)械、 碾壓或振動(dòng)碾壓機(jī)械對(duì)比較疏松的表層土進(jìn)行壓實(shí)。 也可對(duì)分層填筑土進(jìn)行壓實(shí)。當(dāng)表層土含水量

6、較高時(shí)或填筑土層含水量較高時(shí)可分層鋪墊石灰、 水泥進(jìn)行壓實(shí)，使土體得到加固。2、重錘夯實(shí)法 重錘夯實(shí)就是利用重錘自由下落所產(chǎn)生的較大夯擊能來(lái)夯實(shí)淺層地基， 使其表面形成一 層較為均勻的硬殼層，獲得一定厚度的持力層。施工要點(diǎn)：施工前應(yīng)試夯，確定有關(guān)技術(shù)參數(shù)，如夯錘的重量、底面直徑及落距、最后 下沉量及相應(yīng)的夯擊遍數(shù)和總下沉量； 夯實(shí)前槽、 坑底面的標(biāo)高應(yīng)高出設(shè)計(jì)標(biāo)高； 夯實(shí)時(shí)地 基土的含水量應(yīng)控制在最優(yōu)含水量范圍內(nèi)； 大面積夯時(shí)應(yīng)按順序； 基底標(biāo)高不同時(shí)應(yīng)先深后 淺；冬季施工時(shí)，對(duì)土已凍結(jié)時(shí)，應(yīng)將凍土層挖去或通過(guò)燒熱法將土層融解；結(jié)束后，應(yīng)及 時(shí)將夯松的表土清除或?qū)⒏⊥猎诮咏?m的落距夯實(shí)至設(shè)計(jì)

7、標(biāo)高。3、強(qiáng)夯 強(qiáng)夯是強(qiáng)力夯實(shí)的簡(jiǎn)稱。 將很重的錘從高處自由下落， 對(duì)地基施加很高的沖擊能， 反復(fù) 多次夯擊地面， 地基土中的顆粒結(jié)構(gòu)發(fā)生調(diào)整， 土體變?yōu)槊軐?shí)， 從而能較大限度提高地基強(qiáng) 度和降低壓縮性。其施工工藝流程：1) 平整場(chǎng)地；2) 鋪級(jí)配碎石墊層；3) 強(qiáng)夯置換設(shè)置碎石墩；4) 平整并填級(jí)配碎石墊層；5) 滿夯一遍；6) 找平，并鋪土工布；7) 回填風(fēng)化石渣墊層，用振動(dòng)碾碾壓八遍。一般在大型強(qiáng)夯施土前，都應(yīng)選擇面積不大于 400m2的場(chǎng)地進(jìn)行典型試驗(yàn)， 以便取得數(shù)據(jù)，指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工。四、擠密法1、振沖密實(shí)法利用專門的振沖器械產(chǎn)生的重復(fù)水平振動(dòng)和側(cè)向擠壓作用，使土體的結(jié)構(gòu)逐步破 壞，孔

8、隙水壓力迅速增大。由于結(jié)構(gòu)破壞，土粒有可能向低勢(shì)能位置轉(zhuǎn)移， 這樣土體由 松變密。施工工藝：（1）平整施工場(chǎng)地，布置樁位；（2）施工車就位，振沖器對(duì)準(zhǔn)樁位；（3）啟動(dòng)振沖器，使之徐徐沉人土層，直至加固深度以上3050cm,記錄振沖器經(jīng)過(guò)各深度的電流值和時(shí)間，提升振沖器至孔口。再重復(fù)以上步驟 12次，使孔內(nèi)泥漿變稀。（4）向孔內(nèi)倒人一批填料, 將振沖器沉人填料中進(jìn)行振實(shí)并擴(kuò)大樁徑。 重復(fù)這一步驟 直至該深度電流達(dá)到規(guī)定的密實(shí)電流為止,并記錄填料量。（5）將振沖器提出孔口, 繼續(xù)施工上節(jié)樁段, 一直完成整個(gè)樁體振動(dòng)施工, 再將振沖 器及機(jī)具移至另一樁位。（6）在制樁過(guò)程中, 各段樁體均應(yīng)符合密實(shí)電

9、流、 填料量和留振時(shí)間等三方面的要求, 基本參數(shù)應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)制樁試驗(yàn)確定。（7）施工場(chǎng)地應(yīng)預(yù)先開設(shè)排泥水溝系, 將制樁過(guò)程中產(chǎn)生的泥水集中引入沉淀池, 池 底部厚泥漿可定期挖出送至預(yù)先安排的存放地點(diǎn),沉淀池上部比較清的水可重復(fù)使用。（8）最后應(yīng)挖去樁頂部 lm 厚的樁體,或用碾壓、強(qiáng)夯 （遍夯 ）等方法壓實(shí)、夯實(shí),鋪 設(shè)并壓實(shí)墊層。2、沉管砂石樁（碎石樁、灰土樁、 OG樁、低標(biāo)號(hào)樁等）利用沉管制樁機(jī)械在地基中錘擊、振動(dòng)沉管成孔或靜壓沉管成孔后,在管內(nèi)投料, 邊投料邊上提 （振動(dòng)）沉管形成密實(shí)樁體,與原地基組成復(fù)合地基。3、夯擊碎石樁 （ 塊石墩 ）利用重錘夯擊或者強(qiáng)夯方法將碎石 （ 塊石 ） 夯

10、人地基, 在夯坑里逐步填人碎石 （ 塊石 ） 反復(fù)夯擊以形成碎石樁或塊石墩。五、拌和法1 、高壓噴射注漿法 （ 高壓旋噴法 ）以高壓力使水泥漿液通過(guò)管路從噴射孔噴出, 直接切割破壞土體的同時(shí)與土拌和并 起部分置換作用。凝固后成為拌和樁 （柱）體,這種樁 （柱）體與地基一起形成復(fù)合地基。 也可以用這種方法形成擋土結(jié)構(gòu)或防滲結(jié)構(gòu)。2、深層攪拌法深層攪拌法主要用于加固飽和軟粘土。 它利用水泥漿體、 水泥（或石灰粉體 ）作為主 固化劑,應(yīng)用特制的深層攪拌機(jī)械將固化劑送人地基土中與土強(qiáng)制攪拌,形成水泥（石灰）土的樁 （柱）體,與原地基組成復(fù)合地基。 水泥土樁 （柱）的物理力學(xué)性質(zhì)取決于固化劑與土之間所產(chǎn)

11、生的一系列物理 - 化學(xué)反應(yīng)。固化劑的摻人量及攪拌均勻性和土的性質(zhì) 是影響水泥土樁 （ 柱） 性質(zhì)以至復(fù)合地基強(qiáng)度和壓縮性的主要因素。施工工藝： 定位 漿液配制 送漿 鉆進(jìn)噴漿攪拌 提升攪拌噴漿 重復(fù)鉆進(jìn)噴漿攪拌 重復(fù)提升攪拌 當(dāng)攪拌軸鉆進(jìn)、提升速度為時(shí)，應(yīng)重復(fù)攪拌一次。 成樁完畢，清理攪拌葉片上包裹的土塊及噴漿口，樁機(jī)移至另一樁位施工。六、加筋法(1) 土工合成材料土工合成材料是一種新型的巖土工程材料。 它以人工合成的聚合物， 如塑料、 化纖、 合成橡膠等為原料， 制成各種類型的產(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面或各層土體之間，發(fā)揮加強(qiáng)或保護(hù)土體的作用。 土工合成材料可分為土工織物、 土工膜、 特種土

12、工合成材料和 復(fù)合型土工合成材料等類型。(2) 土釘墻技術(shù)土釘一般是通過(guò)鉆孔、 插筋、注漿來(lái)設(shè)置， 但也有通過(guò)直接打人較粗的鋼筋和型鋼、鋼管形成土釘。 土釘沿通長(zhǎng)與周圍土體接觸， 依靠接觸界面上的粘結(jié)摩阻力， 與其周圍 土體形成復(fù)合土體， 土釘在土體發(fā)生變形的條件下被動(dòng)受力。 并主要通過(guò)其受剪工作對(duì) 土體進(jìn)行加固， 土釘一般與平面形成一定的角度， 故稱之為斜向加固體。 土釘適用于地 下水位以上或經(jīng)降水后的人工填土、粘性土、弱膠結(jié)砂土的基坑支護(hù)和邊坡加固。(3) 加筋土加筋土是將抗拉能力很強(qiáng)的拉筋埋置于土層中， 利用土顆粒位移與拉筋產(chǎn)生的摩擦 力使土與加筋材料形成整體， 減少整體變形和增強(qiáng)整體穩(wěn)

13、定。 拉筋是一種水平向增強(qiáng)體。 一般使用抗拉能力強(qiáng)、摩擦系數(shù)大而耐腐蝕的條帶狀、網(wǎng)狀、絲狀材料，例如，鍍鋅鋼 片；鋁合金、合成材料等。七、灌漿法 是利用氣壓、 液壓或電化學(xué)原理將能夠固化的某些漿液注入地基介質(zhì)中或建筑物與地基的縫隙部位。灌漿的漿液可以是水泥漿、水泥砂漿、粘土水泥漿、粘土漿、石灰漿 及各種化學(xué)漿材如聚氨酯類、 木質(zhì)素類、 硅酸鹽類等。 根據(jù)灌漿的目的可分為防滲灌漿、 堵漏灌漿、 加固灌漿和結(jié)構(gòu)糾傾灌漿等。 按灌漿方法可分為壓密灌漿、 滲入灌漿、 劈裂 灌漿和電化學(xué)灌漿。灌漿法在水利、建筑、道橋及各種工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。八、常見不良地基土及其特點(diǎn)1. 軟粘土 軟粘土也稱軟土，是

14、軟弱粘性土的簡(jiǎn)稱。它形成于第四紀(jì)晚期，屬于海相、瀉湖相、河 谷相、湖沼相、溺谷相、三角洲相等的粘性沉積物或河流沖積物。多分布于沿海、河流中下 游或湖泊附近地區(qū)。 常見的軟弱粘性土是淤泥和淤泥質(zhì)土。 軟土的物理力學(xué)性質(zhì)包括如下幾 個(gè)方面：(1) 物理性質(zhì)粘粒含量較多，塑性指數(shù) Ip 一般大于 17，屬粘性土。軟粘土多呈深灰、暗綠色，有臭 味，含有機(jī)質(zhì)，含水量較高、一般大于40%，而淤泥也有大于 80%的情況?？紫侗纫话銥?，其中孔隙比為1.01.5稱為淤泥質(zhì)粘土，孔隙比大于1.5時(shí)稱為淤泥。由于其高 粘粒含量、高含水量、大孔隙比，因而其力學(xué)性質(zhì)也就呈現(xiàn)與之對(duì)應(yīng)的特點(diǎn)- 低強(qiáng)度、高 壓縮性、低滲透性

15、、高靈敏度。(2) 力學(xué)性質(zhì)軟粘土的強(qiáng)度極低，不排水強(qiáng)度通常僅為530kPa,表現(xiàn)為承載力基本值很低，一般不超過(guò)70kPa,有的甚至只有20kPa。軟粘土尤其是淤泥靈敏度較高，這也是區(qū)別于一般粘 土的重要指標(biāo)。軟粘土的壓縮性很大。壓縮系數(shù)大于0.5MPa-1，最大可達(dá) 45MPa-1,壓縮指數(shù)約為0.35-0.75 。通常情況下，軟粘土層屬于正常固結(jié)土或微超固結(jié)土，但有些土層特別是新近 沉積的土層有可能屬于欠固結(jié)土。滲透系數(shù)很小是軟粘土的又一重要特點(diǎn)， 一般在 10-5-10-8cm/s 之間， 滲透系數(shù)小則固 結(jié)速率就很慢， 有效應(yīng)力增長(zhǎng)緩慢， 從而沉降穩(wěn)定慢，地基強(qiáng)度增長(zhǎng)也十分緩慢。 這一

16、特點(diǎn) 是嚴(yán)重制約地基處理方法和處理效果的重要方面。(3) 工程特性軟粘土地基承載力低， 強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢； 加荷后易變形且不均勻； 變形速率大且穩(wěn)定時(shí)間 長(zhǎng)；具有滲透性小、觸變性及流變性大的特點(diǎn)。常用的地基處理方法有預(yù)壓法、置換法、攪2. 雜填土雜填土主要出現(xiàn)在一些老的居民區(qū)和工礦區(qū)內(nèi)， 是人們的生活和生產(chǎn)活動(dòng)所遺留或堆放 的垃圾土。 這些垃圾土一般分為三類：即建筑垃圾土、生活垃圾土和工業(yè)生產(chǎn)垃圾土。不同類型的垃圾土、 不同時(shí)間堆放的垃圾土很難用統(tǒng)一的強(qiáng)度指標(biāo)、 壓縮指標(biāo)、 滲透性指標(biāo)加以 描述。雜填土的主要特點(diǎn)是無(wú)規(guī)劃堆積、成分復(fù)雜、性質(zhì)各異、厚薄不均、規(guī)律性差。因而同 一場(chǎng)地表現(xiàn)為壓縮性和強(qiáng)度

17、的明顯差異，極易造成不均勻沉降，通常都需要進(jìn)行地基處理。3. 沖填土沖填土是人為的用水力沖填方式而沉積的土。近年來(lái)多用于沿海灘涂開發(fā)及河漫灘造 地。西北地區(qū)常見的水墜壩 (也稱沖填壩 ) 即是沖填土堆筑的壩。 沖填土形成的地基可視為天 然地基的一種， 它的工程性質(zhì)主要取決于沖填土的性質(zhì)。 沖填土地基一般具有如下一些重要 特點(diǎn)。(1) 顆粒沉積分選性明顯，在入泥口附近， 粗顆粒較先沉積，遠(yuǎn)離入泥口處，所沉積的顆 粒變細(xì)；同時(shí)在深度方向上存在明顯的層理。(2) 沖填土的含水量較高，一般大于液限， 呈流動(dòng)狀態(tài)。停止沖填后，表面自然蒸發(fā)后常 呈龜裂狀， 含水量明顯降低， 但下部沖填土當(dāng)排水條件較差時(shí)仍

18、呈流動(dòng)狀態(tài)， 沖填土顆粒愈 細(xì)，這種現(xiàn)象愈明顯。(3) 沖填土地基早期強(qiáng)度很低， 壓縮性較高， 這是因沖填土處于欠固結(jié)狀態(tài)。 沖填土地基 隨靜置時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸達(dá)到正常固結(jié)狀態(tài)。 其工程性質(zhì)取決于顆粒組成、 均勻性、 排水固結(jié) 條件以及沖填后靜置時(shí)間。4，飽和松散砂土粉砂或細(xì)砂地基在靜荷載作用下常具有較高的強(qiáng)度。 但是當(dāng)振動(dòng)荷載 ( 地震、機(jī)械振 動(dòng) 等) 作用時(shí)，飽和松散砂土地基則有可能產(chǎn)生液化或大量震陷變形，甚至喪失承載力。這是 因?yàn)橥令w粒松散排列并在外部動(dòng)力作用下使顆粒的位置產(chǎn)生錯(cuò)位，以達(dá)到新的平衡， 瞬間產(chǎn)生較高的超靜孔隙水壓力， 有效應(yīng)力迅速降低。 對(duì)這種地基進(jìn)行處理的月的就是使它變得較 為密實(shí)，消除在動(dòng)荷載作用下產(chǎn)生液化的可能性。常用的處理方法有擠出法、振沖法等。5. 濕陷性黃土在上覆土層自重應(yīng)力作用下， 或者在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下， 因浸水后土的結(jié) 構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附加變形的土稱為濕陷性土， 屬于特殊土。 有些雜填土也具有濕陷性。 廣泛分布于我國(guó)東北、西北、華中和華東部分地區(qū)的黃土多具濕陷性。（這里所說(shuō)的黃土泛指黃土和黃土狀土。濕陷性黃土又分為自重濕陷性和非自重濕陷性黃土，也有的老黃土不具濕陷性）。在濕陷性黃土地基上進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，必須考慮因地基濕陷引起附加沉降對(duì)工程可 能造成的危害，