第六章地基處理

1、第一節(jié) 概 述6-1 概述 第六章 地基處理砂墊層砂墊層cdmaxdmaxddc6-3 排水固結(jié)預(yù)壓法 第六章 地基處理圖圖6-6 6-6 砂井堆載預(yù)壓砂井堆載預(yù)壓 用砂井法處理軟土地基如地基土變形較大或用砂井法處理軟土地基如地基土變形較大或施工質(zhì)量稍差常會出現(xiàn)施工質(zhì)量稍差常會出現(xiàn)砂井被擠壓截?cái)嗌熬粩D壓截?cái)?，不能保，不能保持砂井在軟土中排水通道的暢通，影響加固效果。持砂井在軟土中排水通道的暢通，影響加固效果。近年來普通在砂井的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了以近年來普通在砂井的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了以袋裝砂井袋裝砂井和塑料排水板代替普通砂井的方法和塑料排水板代替普通砂井的方法，避免了砂井，避免了砂井不連續(xù)缺點(diǎn)，而且施

2、工簡便、加快了地基的固結(jié)，不連續(xù)缺點(diǎn)，而且施工簡便、加快了地基的固結(jié)，節(jié)約用砂，在工程中得到日益廣泛的應(yīng)用。節(jié)約用砂，在工程中得到日益廣泛的應(yīng)用。 塑料排水板預(yù)壓法 塑料排水板預(yù)壓法是將塑料排水板用插板機(jī)插入塑料排水板預(yù)壓法是將塑料排水板用插板機(jī)插入加固的軟土中，然后在地面加載預(yù)壓，使土中水沿塑加固的軟土中，然后在地面加載預(yù)壓，使土中水沿塑料板的通道逸出，經(jīng)砂墊層排除，從而使地基加速固料板的通道逸出，經(jīng)砂墊層排除，從而使地基加速固結(jié)。結(jié)。 塑料板排水與砂井比較具有如下優(yōu)點(diǎn)：塑料板排水與砂井比較具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1，塑料板由工廠生產(chǎn)，材料質(zhì)地均勻可靠，排水，塑料板由工廠生產(chǎn)，材料質(zhì)地均勻可靠，排水

3、效果穩(wěn)定；效果穩(wěn)定； 2塑料板重量輕，便于施工操作；塑料板重量輕，便于施工操作； 3施工機(jī)械輕便，能在超軟弱地基上施工；施工施工機(jī)械輕便，能在超軟弱地基上施工；施工速度快，工程費(fèi)用便宜。速度快，工程費(fèi)用便宜。塑料排水板塑料排水板真空預(yù)壓法和降水位預(yù)壓法 真空預(yù)壓法真空預(yù)壓法實(shí)質(zhì)上是以實(shí)質(zhì)上是以大氣壓作為預(yù)壓荷重大氣壓作為預(yù)壓荷重的一種預(yù)壓固結(jié)法。在需要加固的軟土地基表面鋪的一種預(yù)壓固結(jié)法。在需要加固的軟土地基表面鋪設(shè)砂墊層，然后埋設(shè)垂直排水通道設(shè)砂墊層，然后埋設(shè)垂直排水通道( (普通砂井、袋裝普通砂井、袋裝砂井或塑料排水板砂井或塑料排水板) )，再用不透氣的封閉，再用不透氣的封閉薄膜覆蓋薄膜覆

4、蓋軟軟土地基，使其與大氣隔絕，薄膜四周埋入土中，通土地基，使其與大氣隔絕，薄膜四周埋入土中，通過砂墊層內(nèi)埋設(shè)的吸水管道，用過砂墊層內(nèi)埋設(shè)的吸水管道，用真空泵進(jìn)行抽氣真空泵進(jìn)行抽氣，使其形成真空，當(dāng)真空泵抽氣時，先后在地表砂墊使其形成真空，當(dāng)真空泵抽氣時，先后在地表砂墊層及豎向排水通道內(nèi)逐漸形成負(fù)壓，使土體內(nèi)部與層及豎向排水通道內(nèi)逐漸形成負(fù)壓，使土體內(nèi)部與排水通道、墊層之間排水通道、墊層之間形成壓力差形成壓力差，在此壓力差作用，在此壓力差作用下，土體中的孔隙水不斷排水，從而使土體固結(jié)。下，土體中的孔隙水不斷排水，從而使土體固結(jié)。 降低水位預(yù)壓法降低水位預(yù)壓法 是是借井點(diǎn)抽水降低地下水位，以增加土

5、的自重借井點(diǎn)抽水降低地下水位，以增加土的自重應(yīng)力，達(dá)到預(yù)壓目的。應(yīng)力，達(dá)到預(yù)壓目的。其降低地下水位原理、方法其降低地下水位原理、方法和需要設(shè)備基本與井點(diǎn)法基坑排水相同。地下水位和需要設(shè)備基本與井點(diǎn)法基坑排水相同。地下水位降低使地基中的軟弱土層承受了相當(dāng)于水位下降高降低使地基中的軟弱土層承受了相當(dāng)于水位下降高度水柱的重量而固結(jié)，增加了土中的有效應(yīng)力。這度水柱的重量而固結(jié)，增加了土中的有效應(yīng)力。這一方法最適用于滲透性較好的砂土或粉土或在軟粘一方法最適用于滲透性較好的砂土或粉土或在軟粘土層中存在砂土層的情況，使用前應(yīng)摸清土層分布土層中存在砂土層的情況，使用前應(yīng)摸清土層分布及地下水位情況等。及地下水位

6、情況等。 第四節(jié) 擠(振)密法一、擠密砂樁法3.3.砂樁樁長砂樁樁長5 5砂樁孔內(nèi)的填料和填砂量砂樁孔內(nèi)的填料和填砂量 砂樁內(nèi)填料宜用礫砂、粗砂、中砂、圓粒、角礫、砂樁內(nèi)填料宜用礫砂、粗砂、中砂、圓粒、角礫、卵石、碎石等，填料中含泥量不應(yīng)大于卵石、碎石等，填料中含泥量不應(yīng)大于5%，并不宜，并不宜含有粒徑大于含有粒徑大于50mm的粒料。的粒料。6 6墊層墊層 砂樁施工完成后，樁頂部分的樁體比較松散，砂樁施工完成后，樁頂部分的樁體比較松散，密實(shí)度較小，應(yīng)采用碾壓或夯實(shí)的方法將其壓密，密實(shí)度較小，應(yīng)采用碾壓或夯實(shí)的方法將其壓密，然后在砂樁頂部宜鋪設(shè)一層厚度為然后在砂樁頂部宜鋪設(shè)一層厚度為300500

7、mm的砂的砂石墊層。必要時可在墊層中增設(shè)加筋織物，加大地石墊層。必要時可在墊層中增設(shè)加筋織物，加大地基抗剪強(qiáng)度?；辜魪?qiáng)度。7.砂樁施工 可采用可采用振動沉管、錘擊沉管或沖擊成孔振動沉管、錘擊沉管或沖擊成孔等成樁法。等成樁法。 當(dāng)用于消除粉細(xì)砂及粉土液化時，宜用當(dāng)用于消除粉細(xì)砂及粉土液化時，宜用振動沉管振動沉管成成樁法。振動式是靠振動機(jī)的垂直上下振動作用，把帶樁樁法。振動式是靠振動機(jī)的垂直上下振動作用，把帶樁靴或底蓋的鋼套管打入土中成孔，填入砂料振動密實(shí)成靴或底蓋的鋼套管打入土中成孔，填入砂料振動密實(shí)成樁樁(一面振動一面拔出套管一面振動一面拔出套管)； 錘擊式錘擊式是將鋼套管打入土中，其他工藝

8、與振動式基是將鋼套管打入土中，其他工藝與振動式基本相同，但灌砂成樁和擴(kuò)大是用內(nèi)管向下沖擊而成。本相同，但灌砂成樁和擴(kuò)大是用內(nèi)管向下沖擊而成。8.質(zhì)量檢驗(yàn) 二、振沖法1.概念概念 利用振沖器利用振沖器在土層中振動和水流噴射在土層中振動和水流噴射的聯(lián)合的聯(lián)合作用作用成孔成孔，然后，然后填入碎石料填入碎石料并提拔振沖器逐段振并提拔振沖器逐段振實(shí)形成剛度較大的碎石樁的地基處理方法。實(shí)形成剛度較大的碎石樁的地基處理方法。 2.適用范圍：適用范圍： 適用于適用于處理砂土、粉土、粉質(zhì)黏土、素填土和雜處理砂土、粉土、粉質(zhì)黏土、素填土和雜填土等地基。填土等地基。 對于處理不排水對于處理不排水抗剪強(qiáng)度不小于抗剪強(qiáng)

9、度不小于20kPa的飽和黏性的飽和黏性土和飽和黃土地基，應(yīng)在施工前通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定其土和飽和黃土地基，應(yīng)在施工前通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定其適用性。適用性。 2.振沖法對砂性土地基的加固原理：振沖法對砂性土地基的加固原理： 振動力除振動力除直接將砂層擠壓密實(shí)直接將砂層擠壓密實(shí)外，還向飽和砂外，還向飽和砂土傳播加速度，因此在振沖器周圍一定范圍內(nèi)砂土土傳播加速度，因此在振沖器周圍一定范圍內(nèi)砂土產(chǎn)生振動液化，液化后的土顆粒在重力、上覆土壓產(chǎn)生振動液化，液化后的土顆粒在重力、上覆土壓力及外添填料的擠壓下力及外添填料的擠壓下重新排列變得密實(shí)重新排列變得密實(shí)，孔隙比，孔隙比大為減小，從而大為減小，從而提高地基承載力

10、及抗振能力提高地基承載力及抗振能力；另一；另一方面，依靠振沖器的重復(fù)水平振動力，在加回填料方面，依靠振沖器的重復(fù)水平振動力，在加回填料情況下，情況下，通過填料使砂層擠壓加密通過填料使砂層擠壓加密。圖圖6-15 6-15 振沖器構(gòu)造示意圖振沖器構(gòu)造示意圖 圖圖6-16 6-16 振沖施工過程振沖施工過程3.振沖法主要的施工機(jī)具和施工工藝振沖法主要的施工機(jī)具和施工工藝 ：振沖樁方法振沖樁方法振沖樁方法振沖樁方法振沖樁方法振沖樁方法振沖樁方法振沖樁方法振沖樁方法振沖樁方法振沖樁方法振沖樁方法振沖樁方法振沖樁方法1.1.定義：定義： 通過夯錘或機(jī)械，夯擊或碾壓填土、疏松土層，通過夯錘或機(jī)械，夯擊或碾壓

11、填土、疏松土層，使其孔隙體積減少、密實(shí)程度提高，這種作用使其孔隙體積減少、密實(shí)程度提高，這種作用稱為壓稱為壓實(shí)。實(shí)。2.2.作用作用 壓實(shí)能降低土的壓實(shí)能降低土的壓縮性、提高其抗剪強(qiáng)度、減弱壓縮性、提高其抗剪強(qiáng)度、減弱土的透水性，土的透水性，使經(jīng)過處理的表層弱土成為能承擔(dān)較大使經(jīng)過處理的表層弱土成為能承擔(dān)較大荷載的地基持力層。荷載的地基持力層。3.3.適用性適用性 適用于適用于雜填土、疏松無粘性土、非飽和粘性土、雜填土、疏松無粘性土、非飽和粘性土、濕陷性黃土等濕陷性黃土等地基的淺層處理。地基的淺層處理。 (一)重錘夯實(shí)法 重錘夯實(shí)法是運(yùn)用起重機(jī)械將重錘重錘夯實(shí)法是運(yùn)用起重機(jī)械將重錘(一般不輕于

12、一般不輕于15kN)提提到一定高度到一定高度(34m)然后錘自由落下，這樣重復(fù)夯擊地基，使它然后錘自由落下，這樣重復(fù)夯擊地基，使它表層表層(在一定深度內(nèi)在一定深度內(nèi))夯擊密實(shí)而提高強(qiáng)度。它夯擊密實(shí)而提高強(qiáng)度。它適用于砂土、稍適用于砂土、稍濕的黏性土，部分雜填土、濕陷性黃土濕的黏性土，部分雜填土、濕陷性黃土等，是一種淺層的地基等，是一種淺層的地基加固方法。加固方法。 重錘的樣式重錘的樣式：常為一截頭圓錐體，重為常為一截頭圓錐體，重為1530kN，錘底直，錘底直徑徑0.7m1.5m，錘底面自重靜壓力約為，錘底面自重靜壓力約為1525kPa，落距一般采，落距一般采用用2.54.0m。 有效影響深度：

13、有效影響深度：重錘夯實(shí)的有效影響深度與錘重、錘底重錘夯實(shí)的有效影響深度與錘重、錘底直徑、落距及地質(zhì)條件有關(guān)。國內(nèi)某地經(jīng)驗(yàn)，一般砂質(zhì)土，直徑、落距及地質(zhì)條件有關(guān)。國內(nèi)某地經(jīng)驗(yàn)，一般砂質(zhì)土，當(dāng)錘重為當(dāng)錘重為15kN，錘底直徑，錘底直徑1.15m，落距，落距34m時，夯擊時，夯擊68遍，遍，夯擊有效深度約為夯擊有效深度約為1.101.20m，為達(dá)到預(yù)期加固密實(shí)度和深，為達(dá)到預(yù)期加固密實(shí)度和深度，應(yīng)在現(xiàn)場進(jìn)行試夯，確定需要的落距、夯擊遍數(shù)等。度，應(yīng)在現(xiàn)場進(jìn)行試夯，確定需要的落距、夯擊遍數(shù)等。 重錘的式樣常為一截頭圓錐體重錘的式樣常為一截頭圓錐體(圖圖6-13)，重為，重為1530kN，錘底直徑錘底直徑

14、0.7m1.5m，錘底面自重靜壓力約為，錘底面自重靜壓力約為1530kPa，落，落距一般采用距一般采用2.54.0m。 圖圖6-13 6-13 夯錘夯錘(二二)強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法1.強(qiáng)夯法概念：強(qiáng)夯法概念：用質(zhì)量達(dá)數(shù)十噸的重錘自數(shù)米高處自由下落，給地用質(zhì)量達(dá)數(shù)十噸的重錘自數(shù)米高處自由下落，給地基以沖擊（圖基以沖擊（圖6-14），從而提高一定深度內(nèi)地基土），從而提高一定深度內(nèi)地基土的密度、強(qiáng)度并降低其壓縮性的方法。的密度、強(qiáng)度并降低其壓縮性的方法。 3.特點(diǎn)：特點(diǎn)：夯擊能量大，因此影響深度也大。并具有工藝簡單，施夯擊能量大，因此影響深度也大。并具有工藝簡單，施工速度快、費(fèi)用低、適用范圍廣、效果好等優(yōu)點(diǎn)

15、。工速度快、費(fèi)用低、適用范圍廣、效果好等優(yōu)點(diǎn)。 2.強(qiáng)夯法適用范圍：強(qiáng)夯法適用范圍：處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。對飽和軟黏土地基性黃土、素填土和雜填土等地基。對飽和軟黏土地基中夾有多層粉砂可采用在夯坑中回填塊石、碎礫石、中夾有多層粉砂可采用在夯坑中回填塊石、碎礫石、卵石等粒料進(jìn)行強(qiáng)夯置換處理，卵石等粒料進(jìn)行強(qiáng)夯置換處理， 4強(qiáng)夯法加固的機(jī)理圖圖6-14 6-14 強(qiáng)夯法示意圖強(qiáng)夯法示意圖（1）動力密實(shí)）動力密實(shí)（2）動力固結(jié)）動力固結(jié)（3）動力置換）動力置換強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法強(qiáng)

16、夯法王曲電廠王曲電廠8000KN.M8000KN.M強(qiáng)夯強(qiáng)夯2 2榆次大乘寺榆次大乘寺2000KN.M2000KN.M強(qiáng)夯強(qiáng)夯1.1.概念概念： 在軟土地基土中摻入在軟土地基土中摻入水泥、石灰水泥、石灰等，采用等，采用噴射、噴射、攪拌攪拌等方法使其與原土體充分等方法使其與原土體充分混合混合，產(chǎn)生，產(chǎn)生固化固化作用；作用；或把一些具有固化作用的化學(xué)漿液或把一些具有固化作用的化學(xué)漿液( (如水泥漿、水玻璃、如水泥漿、水玻璃、氯化鈣溶液等氯化鈣溶液等) )灌入地基土體中，以灌入地基土體中，以改善地基土改善地基土的物理的物理力學(xué)性質(zhì)，達(dá)到加固目的。力學(xué)性質(zhì)，達(dá)到加固目的。2.2.分類：分類： 按按加固

17、材料加固材料的狀態(tài)可分為的狀態(tài)可分為粉體類粉體類( (水泥、石灰粉末水泥、石灰粉末等等) )和和漿液類漿液類( (水泥漿及其他化學(xué)漿液水泥漿及其他化學(xué)漿液) )。按。按施工工藝施工工藝可可分為分為低壓低壓攪拌法攪拌法( (如粉體噴射攪拌樁、水泥漿攪拌樁如粉體噴射攪拌樁、水泥漿攪拌樁等等) )、高壓高壓噴射注漿法（如高壓旋噴樁等）和噴射注漿法（如高壓旋噴樁等）和膠結(jié)膠結(jié)法法( (如灌漿法、硅化法如灌漿法、硅化法) )三類。三類。3.水泥土攪拌施工 1.1.概念：概念：高壓噴射注漿法是采用注漿管和噴嘴，高壓噴射注漿法是采用注漿管和噴嘴，借高借高壓壓將水泥漿等從噴嘴射出，直接將水泥漿等從噴嘴射出，直

18、接破壞地基破壞地基土體，并與之土體，并與之混和混和，硬凝后形成固結(jié)體，以加固土體和降低其滲透性，硬凝后形成固結(jié)體，以加固土體和降低其滲透性的方法。的方法。 2. 2.適用范圍：適用范圍：適用于適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、軟處理淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、軟塑可塑黏性土、砂土、黃土、素填土和碎石土塑可塑黏性土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地基等地基 3.3.分類：分類：高壓噴射注漿法按噴射方向和形成固體的形狀高壓噴射注漿法按噴射方向和形成固體的形狀可分為可分為旋轉(zhuǎn)噴射旋轉(zhuǎn)噴射、定向噴射定向噴射和和擺動噴射擺動噴射三種類別。三種類別。 按注漿的基本按注漿的基本工藝工藝可分為可分為單管單管法（漿液管）

19、、法（漿液管）、二二重管重管法（漿液管和氣管）、法（漿液管和氣管）、三重管三重管法（漿液管、氣管和法（漿液管、氣管和水管）和水管）和多重管多重管法（水管、氣管、漿液管和抽泥漿管）法（水管、氣管、漿液管和抽泥漿管）等。加固等。加固形狀形狀可分為可分為柱狀柱狀、壁狀壁狀、條狀條狀和和塊狀塊狀。 對天然地基土的對天然地基土的加固硬化加固硬化機(jī)理和形成復(fù)合地機(jī)理和形成復(fù)合地基以加固地基土、提高地基土強(qiáng)度、減少沉降量?；约庸痰鼗?、提高地基土強(qiáng)度、減少沉降量。 (一)灌漿法 概念：概念：亦稱注漿法，利用壓力或電化學(xué)原理亦稱注漿法，利用壓力或電化學(xué)原理通過注漿管通過注漿管將加固漿液注入地層將加固漿液注入

20、地層中，以漿液摻入土中，以漿液摻入土粒間或巖石裂隙中的水分和氣體，經(jīng)一定時間后，粒間或巖石裂隙中的水分和氣體，經(jīng)一定時間后，漿液漿液將松散的土體或縫隙巖體膠結(jié)成整體將松散的土體或縫隙巖體膠結(jié)成整體，形成強(qiáng)，形成強(qiáng)度大、防水防滲性能好的人工地基。度大、防水防滲性能好的人工地基。 按照施工工藝和灌漿工作原理的不同，灌漿方按照施工工藝和灌漿工作原理的不同，灌漿方法可分為下列幾種：法可分為下列幾種：(1)滲透灌漿滲透灌漿(2)劈裂灌漿劈裂灌漿(3)壓密灌漿壓密灌漿(4) 電化學(xué)灌漿（或電滲法）電化學(xué)灌漿（或電滲法） 按漿液所處狀態(tài)可分為按漿液所處狀態(tài)可分為真溶液、懸浮液和乳化液真溶液、懸浮液和乳化液；

21、 按按工藝性質(zhì)工藝性質(zhì)可分為可分為單漿液和雙漿液單漿液和雙漿液； 按漿液按漿液主劑主劑分為分為無機(jī)無機(jī)系列和系列和有機(jī)有機(jī)系列；系列； 按漿液按漿液顆粒顆?？煞挚煞至盍顫{液（純水泥漿、水泥黏土漿漿液（純水泥漿、水泥黏土漿和水泥砂漿等或統(tǒng)稱為水泥基漿液）和和水泥砂漿等或統(tǒng)稱為水泥基漿液）和化學(xué)化學(xué)漿液（環(huán)氧漿液（環(huán)氧樹脂類、甲基丙烯酸酯類和聚氨酯等）兩大類。樹脂類、甲基丙烯酸酯類和聚氨酯等）兩大類。2 2漿液材料漿液材料1 1硅化法的加固機(jī)理硅化法的加固機(jī)理 硅化法按漿液成分可分為單液法和雙液法。硅化法按漿液成分可分為單液法和雙液法。單液法使用單一的水玻璃溶液，它較適用于滲透系單液法使用單一的水玻璃溶液，它較適用于滲透系數(shù)位數(shù)位0.10.10.2m/d0.2m/d的濕陷性黃土等地基的加固。此時，的濕陷性黃土等地基的加固。此時，水玻璃較易滲