基礎(chǔ)工程第二版地基處理精選課件

1、 第一節(jié) 概 述 第二節(jié) 復(fù)合地基概論 第三節(jié) 換填墊層法 第四節(jié) 排水固結(jié)法 第五節(jié) 密實(shí)法 第六節(jié) 化學(xué)加固法 第七節(jié) 土工合成材料第七章 地基處理 8/20/20221第七章 地基處理 地基處理的對(duì)象主要是軟弱地基和特殊土地基。 軟弱地基系指主要由軟土（淤泥、淤泥質(zhì)土）、沖填土、雜填土或其它高壓縮性土層構(gòu)成的地基。 第一節(jié) 概 述一. 地基處理的對(duì)象和目的 軟土的特性是含水率高、孔隙比大、滲透系數(shù)小、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低。軟土地基承載力低，在外荷載作用下，地基變形大，不均勻變形也大，且變形穩(wěn)定歷時(shí)較長(zhǎng)，在比較深厚的軟土層上，建筑物基礎(chǔ)的沉降往往持續(xù)數(shù)年甚至數(shù)十年之久。軟土地基是在工程實(shí)踐

2、中最需要人工處理的地基。 1. 軟土：淤泥及淤泥質(zhì)土的總稱為軟土。8/20/20222 雜填土主要特性是強(qiáng)度低、壓縮性高和均勻性差，即使在同一建筑場(chǎng)地的不同位置，其地基承載力和壓縮性也有較大差異。雜填土未經(jīng)人工處理一般不宜作為持力層。 2. 雜填土：由人類活動(dòng)所形成的建筑垃圾、工業(yè)廢棄物和生活垃圾等無(wú)規(guī)則堆填物。 3. 沖填土：在整治和疏浚江河航道時(shí)，用挖泥船通過(guò)泥漿泵將夾大量水分的泥砂吹到江河兩岸而形成的沉積土。 沖填土的工程性質(zhì)主要取決于顆粒組成、均勻性和排水固結(jié)條件，如以粘性土為主的沖填土往往是欠固結(jié)的，其強(qiáng)度較低且壓縮性較高，一般需經(jīng)過(guò)人工處理才能作為建筑物地基；如以砂性土或其它粗顆粒

3、土所組成的沖填土，其性質(zhì)基本上與砂性土相類似，可按砂性土考慮是否需要進(jìn)行地基處理。 8/20/20223 對(duì)軟弱土和特殊土進(jìn)行地基處理，其目的就是為了提高地基的強(qiáng)度和保證地基的穩(wěn)定、降低地基的壓縮性、減少地基的沉降和不均勻沉降、防止地震時(shí)地基土的振動(dòng)液化以及消除特殊性土的濕陷性、脹縮性和凍脹性。 4. 其它高壓縮土: 飽和松散粉細(xì)砂及部分粉土，在機(jī)械振動(dòng)、地震等動(dòng)力荷載的重復(fù)作用下，有可能會(huì)產(chǎn)生液化或震陷變形。另外，在基坑開(kāi)挖時(shí)，也可能會(huì)產(chǎn)生流砂或管涌。因此，對(duì)于這類地基土，往往需要進(jìn)行地基處理。5. 特殊土地基：大部分帶有地區(qū)性特點(diǎn)，包括濕陷性黃土、膨脹土和凍土等。8/20/20224二、地

4、基處理方法的分類 地基處理方法的分類可有多種多樣。如：按時(shí)間可分為臨時(shí)處理和永久處理； 按處理深度可分為淺層處理和深層處理； 按處理土性對(duì)象可分為砂性土處理和粘性土處理，飽和土處理和非飽和土處理； 按地基處理作用機(jī)理可分為置換、固結(jié)、密實(shí)、膠結(jié)、加筋和冷熱等處理方法 。 其中最本質(zhì)的是根據(jù)地基處理作用機(jī)理進(jìn)行分類，其具體分類以及加固原理、適用范圍見(jiàn)表7-1。 五大類：置換法、排水固結(jié)法、深層密實(shí)法、化學(xué)加固法、加筋法。8/20/20225三 、地基處理的原則及其注意事項(xiàng) 地基處理是一門技術(shù)性和經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)的應(yīng)用學(xué)科。在選擇地基處理方法之前，必須認(rèn)真研究上部結(jié)構(gòu)和地基兩方面的特點(diǎn)，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗(yàn)

5、，選擇經(jīng)濟(jì)有效的處理方法。地基處理的幾條原則。1. 針對(duì)地質(zhì)條件和工程特點(diǎn)選用合適的地基處理方法；2. 所選用的處理方法必須符合土力學(xué)的基本原理;3. 根據(jù)地基處理的時(shí)效特點(diǎn)進(jìn)行工程驗(yàn)算與控制;4.加強(qiáng)管理、嚴(yán)格計(jì)量、及時(shí)檢測(cè)、減少人為因素影響 ；5. 重視地基處理的工程經(jīng)驗(yàn)。 在眾多的地基處理方法中，加固機(jī)理、理論分析和計(jì)算方法等都尚需進(jìn)一步研究，因此，經(jīng)驗(yàn)具有相當(dāng)重要的作用。巖土工程師必須不斷的研究和總結(jié)。因地制宜，切忌機(jī)械地搬用。8/20/20226 復(fù)合地基是指天然地基在地基處理過(guò)程中部分土體得到增強(qiáng)，或被置換，或在天然地基中設(shè)置加筋材料，加固區(qū)是由基體(天然地基土體)和增強(qiáng)體兩部分組

6、成的人工地基。在荷載作用下，該地基中的基體和增強(qiáng)體協(xié)同工作共同承擔(dān)荷載的作用。 根據(jù)地基中增強(qiáng)體的性質(zhì)和布置方向，復(fù)合地基可以進(jìn)一步分為：第二節(jié) 復(fù)合地基概論 復(fù)合地基中人工增強(qiáng)體的存在，使其區(qū)別于相對(duì)均勻的天然地基；而增強(qiáng)體與基體共同承擔(dān)荷載的特性，又使其不同于樁基礎(chǔ)。 8/20/20227 一、復(fù)合地基的承載力計(jì)算 豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基的承載力特征值，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合地基載荷試驗(yàn)確定，初步設(shè)計(jì)時(shí)也可根據(jù)以下兩種思路進(jìn)行估算：第一種思路是將增強(qiáng)體和基體分開(kāi)考慮，分別確定各自的承載力，再根據(jù)一定原理進(jìn)行疊加，從而得到復(fù)合地基承載力。第二種思路是將增強(qiáng)體和基體組成的復(fù)合體作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮，采用穩(wěn)

7、定分析法進(jìn)行計(jì)算。如通過(guò)地基滑弧穩(wěn)定分析法確定復(fù)合地基承載力，在穩(wěn)定分析中采用復(fù)合體的綜合指標(biāo)。8/20/20228 1.將增強(qiáng)體和基體分開(kāi)考慮 根據(jù)第一種思路，樁體和樁間土共同承擔(dān)上部荷載，則復(fù)合地基的承載力特征值一般可按下式估算：(7-1) 式中 fspk復(fù)合地基承載力特征值(kPa)； fpk樁體單位截面積承載力特征值(kPa)，宜通過(guò)單樁載荷試驗(yàn)確定； fsk處理后樁間土承載力特征值(kPa)，宜按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)取值，如無(wú)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可取天然地基承載力特征值； m復(fù)合地基樁土面積置換率，m=Ap/A，其中Ap為樁體截面積，為單樁對(duì)應(yīng)的加固面積； 樁間土承載力折減系數(shù)，宜按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值，如無(wú)經(jīng)驗(yàn)時(shí)

8、可按表7-2取值。 習(xí)題7-28/20/20229 對(duì)于小型工程的粘性土地基，如無(wú)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)資料時(shí)，散體材料樁復(fù)合地基的承載力特征值也可按下式進(jìn)行計(jì)算：(7-3) 式中，n為樁土應(yīng)力比，即復(fù)合地基受力時(shí)樁體分擔(dān)的應(yīng)力與樁間土分擔(dān)的應(yīng)力之比，在無(wú)實(shí)測(cè)資料時(shí)，可取24，原土強(qiáng)度低取大值，原土強(qiáng)度高取小值。 復(fù)合地基中樁體承載力特征值，宜通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單樁載荷試驗(yàn)確定。當(dāng)無(wú)單樁載荷試驗(yàn)資料時(shí)，對(duì)于粘結(jié)材料樁復(fù)合地基，樁體承載力特征值可按式(7-3)估算，并同時(shí)滿足式(7-4)的要求：(7-4) 8/20/202210 對(duì)于散體材料樁復(fù)合地基，在荷載作用下樁體易發(fā)生鼓脹，樁周土進(jìn)入塑性狀態(tài)，樁體極限承載力

9、主要取決于樁側(cè)土體所能提供的最大側(cè)限力。散體材料樁復(fù)合地基的樁體極限承載力可通過(guò)計(jì)算樁間土側(cè)向極限應(yīng)力來(lái)計(jì)算，其一般表達(dá)式為： 式中 ru樁間土能提供的側(cè)向極限壓力（kPa）； Kp樁體材料的被動(dòng)土壓力系數(shù)。8/20/202211 2.將增強(qiáng)體和基體組成的復(fù)合體作為一個(gè)整體考慮 根據(jù)第二種思路，通常是將增強(qiáng)體和基體作為一個(gè)整體，首先求出復(fù)合地基的綜合抗剪強(qiáng)度，然后采用常規(guī)的圓弧穩(wěn)定分析法求出最小安全系數(shù)，再利用此安全系數(shù)計(jì)算復(fù)合地基的承載力。因此，采用這種方法確定復(fù)合地基承載力的核心是確定復(fù)合地基的抗剪強(qiáng)度，一般可以假定樁體和基體均發(fā)揮抗剪強(qiáng)度，則復(fù)合地基的綜合抗剪強(qiáng)度可用下式表示：在圓弧穩(wěn)定

10、分析法計(jì)算中，假設(shè)的圓弧滑動(dòng)面往往經(jīng)過(guò)加固區(qū)和未加固區(qū)，地基土的強(qiáng)度應(yīng)分區(qū)計(jì)算。未加固區(qū)采用天然地基土體強(qiáng)度指標(biāo)，加固區(qū)采用復(fù)合土體綜合強(qiáng)度指標(biāo)。8/20/202212 二、復(fù)合地基的沉降計(jì)算 在各類復(fù)合地基沉降實(shí)用計(jì)算方法中，通常把荷載作用下復(fù)合地基總沉降量分為加固區(qū)壓縮量和加固區(qū)下臥層土體壓縮量?jī)刹糠?，即可用下式表示?s=s1+s2 （一）加固區(qū)壓縮量s1的計(jì)算 復(fù)合地基加固區(qū)壓縮量的計(jì)算方法主要有以下三種方法： 1、復(fù)合模量法 將復(fù)合地基加固區(qū)中增強(qiáng)體和基體兩部分視為一復(fù)合土體，采用復(fù)合壓縮模量來(lái)評(píng)價(jià)復(fù)合土體的壓縮性，并采用分層總和法計(jì)算加固區(qū)壓縮量，表達(dá)式為：8/20/202213

11、豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基復(fù)合壓縮模量Eps通常采用面積加權(quán)平均法計(jì)算，即 Eps=mEp+(1-m)Es式中 Ep , Es分別為樁體和樁間土體的壓縮模量(MPa)。 2、應(yīng)力修正法 在豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基中，增強(qiáng)體的存在使作用在樁間土上的應(yīng)力比作用在復(fù)合地基上的平均應(yīng)力要小，根據(jù)樁間土實(shí)際承擔(dān)的荷載，按照樁間土的壓縮模量，采用分層總和法計(jì)算加固區(qū)土層的壓縮量，在計(jì)算分析中忽略增強(qiáng)體的存在，表達(dá)式為：式中 s應(yīng)力修正系數(shù)8/20/202214 3、樁身壓縮量法 在荷載作用下復(fù)合地基加固區(qū)的壓縮量也可通過(guò)計(jì)算樁體壓縮量進(jìn)行計(jì)算，設(shè)樁底端刺入下臥土層的沉降變形為，則加固區(qū)土層的壓縮量s1的計(jì)算式可表示為：

12、式中 sp樁體壓縮量（mm）； p應(yīng)力集中系數(shù)，； l樁身長(zhǎng)度，即等于加固區(qū)厚度(m)； Ep樁身材料變形模量(MPa)； pbo樁底端端承力密度（kPa）。8/20/202215 （二）加固區(qū)下臥層土體壓縮量s2的計(jì)算 復(fù)合地基加固區(qū)下臥層土層壓縮s2量通常采用傳統(tǒng)分層總和法計(jì)算。 在分層總和法計(jì)算中，作用在下臥層土體上的荷載或土體中附加壓力是難以精確計(jì)算的。目前在工程應(yīng)用上，常見(jiàn)的方法是將加固區(qū)底面的附加應(yīng)力pb首先算出，再采用布西奈斯克(Boussinesq)彈性理論求解下臥土層中的附加應(yīng)力。pb的計(jì)算以應(yīng)力擴(kuò)散法和等效實(shí)體法最具代表性，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖7-1所示。此外，有限單元法等數(shù)值計(jì)算

13、方法，也可應(yīng)用于復(fù)合地基的沉降計(jì)算，但過(guò)于復(fù)雜，且參數(shù)確定缺少簡(jiǎn)單、有效的方法，目前尚難以廣泛地直接應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)。8/20/202216 （a）壓力擴(kuò)散法 （b）等效實(shí)體法 圖7-1 應(yīng)力擴(kuò)散法和等效實(shí)體法 8/20/202217 換填墊層法就是將基礎(chǔ)底面下一定深度范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部挖去，然后換填強(qiáng)度較大的砂、碎石、素土、灰土、粉煤灰、礦渣等性能穩(wěn)定且無(wú)侵蝕性的工業(yè)廢渣材料，并分層夯壓至要求的密實(shí)度。換填墊層法可有效地處理荷載不大的建筑物地基問(wèn)題，常可用作為不良地基淺層處理的方法。 換填墊層法處理地基時(shí)換填材料所形成的墊層，按其材料的不同，可分為砂墊層、碎石墊層、素土墊層、灰土墊層、

14、粉煤灰墊層和礦渣墊層等。對(duì)于不同材料的墊層，雖然其應(yīng)力分布有所差異，但測(cè)試結(jié)果表明，其極限承載力還是比較接近的，并且不同材料墊層上建筑物的沉降特點(diǎn)也基本相似，故各種材料墊層的設(shè)計(jì)都可參照砂墊層方法進(jìn)行。 第三節(jié) 換填墊層法8/20/202218 換填墊層法處理地基的作用主要有以下幾個(gè)方面： (1)提高地基承載力 地基中的剪切破壞是從基礎(chǔ)底面開(kāi)始的，并隨著基底壓力的增大而逐漸向縱深發(fā)展。因此，若以強(qiáng)度較大的砂或其它填筑材料代替軟弱土層，就可提高地基承載力，從而避免地基破壞。 (2)減少地基沉降量 基礎(chǔ)下地基淺層部分的應(yīng)力較大，其沉降量一般在地基總沉降中所占的比例也較大，若以密實(shí)的砂或密實(shí)填筑材料

15、代替淺層軟弱土，就可減少地基的大部分沉降量。另外，由于密實(shí)墊層對(duì)應(yīng)力的擴(kuò)散作用，使作用在下臥土層上的壓力較小，因此也相應(yīng)減少了下臥土層的沉降量。 一、換填墊層法的作用和適用范圍8/20/202219 由于粗顆粒墊層材料的孔隙較大，不易產(chǎn)生毛細(xì)管現(xiàn)象，因此可以防止寒冷地區(qū)土中結(jié)冰所造成的凍脹。 (3) 加速軟弱土層的排水固結(jié) 由于砂或碎石等墊層材料的透水性大，當(dāng)軟弱土層受壓后，墊層可作為良好的排水面，使基礎(chǔ)下面的孔隙水壓力得以迅速消散，加速墊層下軟弱土層的固結(jié)，從而提高地基土強(qiáng)度。 (4)防止地基土凍脹 在各類工程中，墊層所起的主要作用有時(shí)是不同的，如建筑物基礎(chǔ)下的墊層主要是起換土作用；而在路堤

16、和土壩等工程，主要是利用墊層起排水固結(jié)作用。 換填墊層法主要適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土、雜填土、濕陷性黃土、膨脹土、季節(jié)性凍土地基及暗溝、暗塘等不均勻地基的淺層處理，其具體適用范圍見(jiàn)表7-3。 8/20/202220二、墊層的設(shè)計(jì)與計(jì)算 換填墊層法處理軟弱地基的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是確定墊層的厚度和寬度。對(duì)于換土墊層，根據(jù)建筑物對(duì)地基強(qiáng)度和變形的要求，既要求墊層有足夠的厚度以置換可能被剪切破壞的軟弱土層，又要求墊層有足夠的寬度以防止墊層向兩側(cè)擠出；而對(duì)于排水墊層，則主要是在基礎(chǔ)底面下設(shè)置厚度為3050cm的砂、砂石或碎石等透水性大的墊層，以形成一個(gè)排水層，從而促使軟弱土層的排水固結(jié)。8/20/202

17、221(一)墊層厚度的確定 墊層厚度(圖7-1)應(yīng)根據(jù)墊層底面下臥軟弱土層的承載力來(lái)確定，即要求作用在墊層底面處土的自重壓力與附加壓力之和不大于下臥軟弱土層頂面處的地基承載力，應(yīng)滿足下式要求： 8/20/202222式中 墊層底面處的附加壓力(kPa)； 墊層底面處的自重壓力(kPa)； 墊層底面處經(jīng)深度修正后的下臥土層地基承載力設(shè)計(jì)值(kPa)。 墊層底面處的附加壓力，除了可用彈性理論的土中應(yīng)力公式進(jìn)行計(jì)算外，常用的是按壓力擴(kuò)散角的方法進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算。 具體設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)下臥土層的地基承載力，先假設(shè)一個(gè)墊層的厚度，然后按式(7-1)進(jìn)行驗(yàn)算，若不符合要求，則改變厚度，重新再驗(yàn)算，直至滿足要求為

18、止。8/20/202223(二)墊層寬度的確定 確定墊層寬度時(shí)，應(yīng)滿足基礎(chǔ)底面壓力擴(kuò)散的要求，同時(shí)還應(yīng)考慮到墊層應(yīng)有足夠的寬度以及墊層側(cè)面土的強(qiáng)度條件，以防止墊層材料向側(cè)邊擠出而增加墊層的豎向變形量。 墊層的寬度可按式(7-16)壓力擴(kuò)散角的方法進(jìn)行計(jì)算，或根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定。式中 墊層底面寬度(m)； 墊層壓力擴(kuò)散角，按表7-4采用，但當(dāng) 0.25時(shí)，仍按 0.25取值。8/20/202224 (三)地基變形計(jì)算 采用換填法對(duì)地基進(jìn)行處理后，由于墊層下軟弱土層的變形，建筑物地基往往仍將產(chǎn)生一定的沉降量及差異沉降量。因此，在墊層的厚度和寬度確定后，對(duì)于重要的建筑物或墊層下存在軟弱下臥層的建筑物，

19、還應(yīng)進(jìn)行地基的變形計(jì)算。 換土墊層后的建筑物地基沉降由墊層自身的變形量和下臥土層的變形量?jī)刹糠炙鶚?gòu)成，即 式中 基礎(chǔ)沉降量(cm)； 墊層自身變形量(cm)； 壓縮層厚度范圍內(nèi)，自墊層底面算起的各土層壓縮變形量之和(cm)。8/20/202225三、墊層的施工 對(duì)于墊層施工，應(yīng)注意以下幾方面： （1）對(duì)于砂石墊層，墊層的砂石料必須具有良好的壓實(shí)性。宜選用級(jí)配良好的碎石、卵石、角礫、圓礫、礫砂、粗砂、中砂或石屑（粒徑小于2mm的部分不應(yīng)超過(guò)總重的45%），應(yīng)級(jí)配良好，不含植物殘?bào)w、垃圾等雜質(zhì)。當(dāng)使用粉細(xì)砂或石粉（粒徑小于0.075mm的部分不超過(guò)總重的9%）時(shí)，應(yīng)摻入不少于總重30%的碎石或卵石

20、。砂石的最大粒徑不宜大于50mm。 8/20/202226 （2）墊層的質(zhì)量關(guān)鍵是如何把墊層密實(shí)到設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度。施工時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的換填材料選擇施工機(jī)具。粉質(zhì)粘土、灰土宜采用平碾、振動(dòng)碾或羊足碾，中小型工程也可采用蛙式夯、柴油夯。砂石等宜用振動(dòng)碾。粉煤灰宜采用平碾、振動(dòng)碾、平板振動(dòng)器、蛙式夯。礦渣宜采用平板振動(dòng)器或平碾，也可采用振動(dòng)碾。 （3）墊層的施工方法、分層鋪填厚度、每層壓實(shí)遍數(shù)等宜通過(guò)試驗(yàn)確定。一般情況下墊層的分層鋪填厚度可取2030cm，墊層的施工含水率，對(duì)于粉質(zhì)粘土和灰土宜控制在最優(yōu)含水率wop2%的范圍內(nèi)，對(duì)于粉煤灰宜控制在最優(yōu)含水率wop4%的范圍內(nèi)。施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制鋪填厚度

21、、施工含水率、機(jī)械碾壓速度，并及時(shí)進(jìn)行質(zhì)量檢查。8/20/202227 （4）開(kāi)挖基坑鋪設(shè)墊層時(shí)，應(yīng)避免對(duì)坑底軟土層的擾動(dòng)，可保留約200mm厚的土層暫不挖去，待鋪填墊層前再挖去至設(shè)計(jì)標(biāo)高。當(dāng)采用碎石墊層時(shí)，最好在基坑底面先鋪一層150300 mm厚的砂墊層，然后再鋪填碎石或卵石。 （5）作好基坑的排水工作，除采用水撼法施工砂墊層外，不得在浸水條件下施工，必要時(shí)應(yīng)采取降低地下水位的措施。 可用作墊層的材料很多，除砂和碎石外，還有素土、灰土墊層，以及粉煤灰墊層等。目前國(guó)內(nèi)外還在墊層中鋪設(shè)耐久性好、抗腐蝕的土工格柵、土工格室、土工墊或土工織物等土工合成材料來(lái)提高墊層的強(qiáng)度。8/20/202228【

22、例題7-1】某三層磚混結(jié)構(gòu)住宅樓，承重墻下為鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)寬度=1.2m，埋深=1.2m，上部結(jié)構(gòu)作用于基礎(chǔ)的荷載為110kN/m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘探揭露，該場(chǎng)地有一條暗浜穿過(guò)，暗浜深度為2.5m，建筑物基礎(chǔ)大部分落在暗浜中，地下水位埋深為0.8m。場(chǎng)地土質(zhì)條件，第一層浜填土，層厚2.5m，重度18.5kN/m3；暗浜所經(jīng)之處，第二層褐黃色粉質(zhì)粘土層缺失；第三層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，層厚6.3m，重度18.0kN/m3，地基承載力特征值為65kPa；第四層為淤泥質(zhì)粘土，層厚8.6m，重度17.3kN/m3；第五層為粉質(zhì)粘土。試設(shè)計(jì)砂墊層處理方案。8/20/202229【解】1.確定砂墊層厚度

23、本工程由于暗浜深度為2.5m，而基礎(chǔ)埋深為1.2m，因此，砂墊層厚度先設(shè)定為=1.3m，其干密度要求大于1.6t/m3。 (1) 基礎(chǔ)底面的平均壓力pk (2) 基礎(chǔ)底面處土的自重壓力值pc (3) 墊層底面處土的自重壓力pcz8/20/202230 (4) 墊層底面處的附加壓力 對(duì)于條形基礎(chǔ)，墊層底面處的附加壓力pz按式(7-14)壓力擴(kuò)散角的方法進(jìn)行計(jì)算，其中墊層的壓力擴(kuò)散角可按表7-4采用，由于z/b=1.3/1.2=1.080.5，查表可得=30 。 (5) 墊層底面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值faz 砂墊層底面處淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的地基承載力特征值faz 65kPa，再經(jīng)深度修正可得

24、下臥層經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值為(修正系數(shù)d取1.0)8/20/202231 (6) 下臥層承載力驗(yàn)算 砂墊層的厚度應(yīng)滿足作用在墊層底面處土的自重壓力與附加壓力之和不大于下臥層地基承載力的要求，按式(7-12)驗(yàn)算，即 滿足設(shè)計(jì)要求，故砂墊層厚度確定為1.3m。 (二) 確定砂墊層寬度 墊層的寬度按式(7-16)壓力擴(kuò)散角的方法進(jìn)行確定，即取墊層寬度為2.7m。 習(xí)題7-1 8/20/202232 排水固結(jié)法是在建筑物建造之前，在場(chǎng)地上進(jìn)行加載預(yù)壓，使土體中部分孔隙水逐漸排出，地基固結(jié)，土體強(qiáng)度逐漸提高，沉降提前完成的方法。排水固結(jié)法主要是用于處理海相、湖相以及河相沉積的軟弱粘土層，這類

25、土的特點(diǎn)是含水率大、壓縮性高、強(qiáng)度低、透水性差，而且沉降持續(xù)的時(shí)間很長(zhǎng)。 采用排水固結(jié)法，可以使土體的強(qiáng)度增長(zhǎng)，地基承載力提高；相對(duì)于預(yù)壓荷載的地基沉降，在處理期間部分消除或基本消除，使建筑物在使用期間不會(huì)產(chǎn)生不利的沉降或沉降差。第四節(jié) 排水固結(jié)法8/20/202233 地基土的排水固結(jié)效果與它的排水邊界有關(guān)，根據(jù)固結(jié)理論，粘性土固結(jié)所需的時(shí)間與排水距離的平方成正比。如圖7-2所示，這是一種典型的單向固結(jié)情況。 當(dāng)土層較薄或土層厚度相對(duì)荷載寬度較小時(shí)，土中孔隙水可以由豎向滲流經(jīng)上下透水層排出而使土層固結(jié)。但當(dāng)軟土層很厚時(shí)，一維固結(jié)所需的時(shí)間很長(zhǎng)，為了滿足工程的要求，加速土層固結(jié)，最有效的方法就

26、是在地基中增加排水途徑，如圖7-2所示，這是目前常用的由砂井（袋裝砂井）或塑料排水板構(gòu)成的豎向排水系統(tǒng)以及由砂層構(gòu)成的橫向排水系統(tǒng)，在荷載作用下促使孔隙水由水平向流入砂井，豎向流入砂墊層，從而固結(jié)時(shí)間可以大大縮小。一、加固機(jī)理8/20/2022348/20/202235 要使土體中孔隙水排出，必須對(duì)土體施加荷載，所以排水固結(jié)還必須配有加載系統(tǒng)。加載系統(tǒng)的形式和方法很多，目前常用的方法有：堆載法、真空法、降水法、電滲法和聯(lián)合法等。 排水固結(jié)法處理地基主要有以下兩種情況。 (一)等載預(yù)壓 （二）超載預(yù)壓 8/20/202236 （二）豎向系統(tǒng) 設(shè)置豎向系統(tǒng)的目的是為了創(chuàng)造一個(gè)水平向滲流邊界。根據(jù)我

27、國(guó)的情況，大致有以下幾種形式：3050cm直徑的普通砂井；712cm直徑的袋裝砂井；各種類型的塑料排水板等。 二、排水系統(tǒng) 排水系統(tǒng)分為水平排水系統(tǒng)和豎向排水系統(tǒng)兩種。 （一）水平排水系統(tǒng) 水平排水系統(tǒng)是指軟土層頂面的排水砂層，目的是為了創(chuàng)造一個(gè)豎向滲流的排水邊界。 排水墊層的材料，一般采用透水性好的砂料，其滲透系數(shù)不低于10-3 ，同時(shí)能起到一定的反濾作用，并要求含泥量不超過(guò)3%。8/20/202237四、加載系統(tǒng) 土體孔隙水是靠地面荷載所產(chǎn)生的應(yīng)力將其擠出的，所以加載系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和選擇關(guān)系到預(yù)壓排水固結(jié)的效果。（三）真空預(yù)壓法（）堆載預(yù)壓法（二）降水預(yù)壓法（四）聯(lián)合預(yù)壓法三、地基固結(jié)度計(jì)算

28、地基固結(jié)度計(jì)算主要時(shí)根據(jù)圖7-2所示的兩種邊界條件作出的。8/20/202238 土的密實(shí)原理是利用各種機(jī)械功能，在短時(shí)間內(nèi)促使土的孔隙比減小，密實(shí)度增加，從而達(dá)到增加地基強(qiáng)度、減少沉降的目的。利用密實(shí)原理處理地基的方法有：碾壓、夯實(shí)、擠密和震密等四類。以上四類方法適用于非飽和粘性土以及飽和或非飽和的砂類土。第五節(jié) 密實(shí)法一、碾壓法 碾壓法是利用各種壓實(shí)機(jī)械，如壓路機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、羊足碾等的機(jī)械重量對(duì)土進(jìn)行壓實(shí)。由于機(jī)械的重量有限，壓實(shí)功能小，壓實(shí)的影響深度很淺，所以碾壓法主要用于填土工程，如土壩、路堤或大面積回填土，這類工程一般都是把土作為回填材料，因此可采用分層碾壓的辦法來(lái)達(dá)到密實(shí)的效果。8/

29、20/202239二、夯實(shí)法 夯實(shí)法是利用沖擊能來(lái)?yè)魧?shí)地基。根據(jù)沖擊能大小，可分為重錘夯實(shí)和強(qiáng)夯兩類。 （一）重錘夯實(shí) 用起重機(jī)械將夯錘提高到一定的高度后，然后將其自由下落，利用沖擊能量將地基夯實(shí)。夯擊的能量隨著夯錘的重力和落距的增加而增加，夯錘的重力一般為1530kN，落距一般為2.54.5m，夯擊812遍后，夯實(shí)的影響深度一般能達(dá)到錘底直徑的一倍左右，約1.2m。但若在影響深度范圍內(nèi)，地下水位高且存在有低滲透性飽和軟土?xí)r，軟土結(jié)構(gòu)很可能被破壞，而水又無(wú)法排出，從而形成所謂“橡皮土”，在這種情況下，土層則不可能達(dá)到密實(shí)的效果，應(yīng)特別注意。8/20/202240（二）強(qiáng)夯法 強(qiáng)夯法的特點(diǎn)是夯擊

30、能量特別大，錘重一般為100400kN，落距為640m。國(guó)外最大的夯擊能曾達(dá)到50000kNm。強(qiáng)夯法可用來(lái)處理各類碎石土、沙土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。 強(qiáng)夯法是在極短的時(shí)間內(nèi)對(duì)地基施加一個(gè)巨大的沖擊能量，加荷歷時(shí)一般只有幾十毫秒，這種突然釋放的巨大能量，轉(zhuǎn)化為各種振動(dòng)波向土中傳播，破壞土的結(jié)構(gòu)。強(qiáng)夯后地基強(qiáng)度提高的過(guò)程可分為四個(gè)階段：強(qiáng)制壓縮或震密；土體液化或土結(jié)構(gòu)破壞；排水固結(jié)壓密；觸變恢復(fù)和固結(jié)壓密。所以強(qiáng)夯也稱為動(dòng)力固結(jié)。8/20/202241三、擠密法 擠密法是指在軟弱土層中擠土成孔，從側(cè)向?qū)⑼翑D密，然后再將碎石、砂、灰土、石灰或礦渣等填料充填密實(shí)

31、成柔性的樁體，并與原地基形成一種復(fù)合型地基，從而改善地基的工程性能。根據(jù)施工方法和灌入材料不同，可分為沉管擠密砂（或碎石）樁、振沖碎石樁、石灰樁、灰土樁、渣土樁、爆擴(kuò)樁等。 擠密法加固地基的作用，可以從兩個(gè)方面分析。首先在成孔過(guò)程中，由于套管排土使在成孔的有效影響范圍內(nèi)的土孔隙比減小，密實(shí)度增加；然后用填料填入振密成樁。這種樁雖是柔性樁，但其性質(zhì)比原土要好得多，在某種意義上講，樁體本身是一種置換作用。由于柔性樁的變形比剛性樁大得多，因此可以把它看作地基的一部分。8/20/202242一、注漿法 注漿法亦稱灌漿法，是利用液壓、氣壓或電化學(xué)的方法，通過(guò)注漿管把漿液均勻地注入地層中，漿液以充填、滲透和擠密等方式，進(jìn)入土顆粒之間的裂隙中，將原來(lái)松散的土體膠結(jié)成一個(gè)整體，從而形成強(qiáng)度高、防滲和化學(xué)穩(wěn)定性好的固