1、第五章第五章地地 基基 處處 理理7.1 概述概述 7.2 換土墊層法換土墊層法7.3 復合地基復合地基7.4 加密法加密法7.5 預壓加固法預壓加固法7.6 膠結法膠結法7.7 土工合成材料土工合成材料7.1 7.1 概述概述 淺基礎淺基礎, ,當承載力、沉降、液化、凍脹等當承載力、沉降、液化、凍脹等不滿足設計要求時不滿足設計要求時(1) 采用深基礎、樁基礎采用深基礎、樁基礎(2) 地基處理，改善土性地基處理，改善土性 地基處理的目的地基處理的目的1 提高土的強度提高土的強度-地基承載力地基承載力2 增加土的剛度增加土的剛度-減少地基沉降量減少地基沉降量3 改善地基土的水力特性改善地基土的水

2、力特性 (1)防滲：防滲：堤壩、閘基、池堤壩、閘基、池 (2)排水：排水：軟基固結滲流、擋土墻排水軟基固結滲流、擋土墻排水 (3)滲透穩定性：滲透穩定性：長江大堤的管涌、流土（采用反濾）長江大堤的管涌、流土（采用反濾） (4)抗凍性抗凍性4 改善抗震性能改善抗震性能 (1)液化：液化：加密加密 (2)震陷：震陷：干松砂和溶洞干松砂和溶洞 地基處理的對象地基處理的對象 軟弱地基軟弱地基 不良地基不良地基淤淤 泥泥 土土 e1.5， L (IL1.0)淤泥質土淤泥質土 e=1.01.5， L (IL1.0)泥炭土泥炭土 ，泥炭質土，泥炭質土沖填土沖填土濕陷性黃土濕陷性黃土膨脹土膨脹土凍土凍土松砂松

3、砂 Dr 0.85 飽和液化飽和液化,干土震陷干土震陷人工填土，雜填土人工填土，雜填土濕陷性黃土濕陷性黃土 以粉土為主以粉土為主 孔隙比大孔隙比大 e1.0 天然密度小天然密度小 1.41.65 g/cm3 富含碳酸鹽類富含碳酸鹽類遇水沉降增大，稱濕陷性遇水沉降增大，稱濕陷性成因：成因：風成，部分水成風成，部分水成特點：特點： 濕陷性濕陷性又分：又分：自重濕陷性自重濕陷性黃土地基和黃土地基和非自重濕陷性非自重濕陷性黃土地基黃土地基0hhhpps015. 0s 濕陷性濕陷性黃土黃土 地基處理的方法地基處理的方法換土墊層法換土墊層法加密法加密法深層壓密法深層壓密法土工合成材料土工合成材料化學加固法

4、化學加固法方法眾多，方法眾多，分類不統一分類不統一 復合地基復合地基換填法換填法淺層壓密法淺層壓密法強夯法強夯法擠密樁復合地基擠密樁復合地基預壓加固法預壓加固法凍結法凍結法膠結法膠結法振密、擠密法(1)表層壓實法(2)重捶夯實法(3)強夯法(4)振沖擠密法(5)土(或灰土、粉煤灰力，石灰)樁法(6)砂樁(7)爆破法(1)表層壓實法(2)重捶夯實法(3)強夯法青島港8號碼頭強夯擠淤工程北海堤爆破擠淤(4)振沖擠密法1振沖擠密法2排水固結法排水固結法主要由排水和加壓兩個系統組成。(1)堆載預壓法(2)砂井法(包括袋裝砂井、塑料排水帶等)(3)真空預壓法(4)降低地下水位法(5)電滲排水法等載預壓

5、超載預壓 (1)堆載預壓法(2)砂井法(包括袋裝砂井、塑料排水帶等)(3)真空預壓法(4)降低地下水位法置換法(1)振沖置換法(或稱碎石樁法)(2)石灰樁法(3)強夯置換法(4)水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)(1)振沖置換法(或稱碎石樁法)(1)振沖置換法 (海上施工)(4)水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)加筋法(1)土工聚合物(2)加筋土(3)土層錨桿(4)土釘(5)樹根樁法膠結法(1)注漿法(2)高壓噴射注漿法(3)水泥土攪拌法(1)注漿法 高壓噴射注漿法70年代后期創始于日本，它是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進至土層的預定位置后，以高壓設備使漿液或水成為2040MPa的高壓射流從噴嘴中噴射出，

6、沖擊破壞土體，同時鉆桿以定速度漸漸向上提升，將漿液與土粒強制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個固結體。高壓噴射注漿的三種型式(2)高壓噴射注漿法水泥土攪拌樁攪拌樁機的攪拌葉片水泥土攪拌樁噴粉樁施工冷熱處理法(1)凍結法(2)燒結法潤揚大橋凍結法施工潤揚大橋凍結法施工潤揚大橋凍結法施工其它(1)錨桿靜壓樁(2)沉降控制復合樁基地基處理的基本原則: 在選擇處理方法時需要綜合考慮各種影響因素，如建筑物的體型、剛度、結構受力體系、建筑材料和使用要求，荷載大小、分布和種類，基礎類型、布置和埋深，基底壓力、天然地基承載力、穩定安全系數、變形容許值，地基土的類別、加固深度、上部結構要求、周圍環境條件、材料

7、來源、施工工期、施工隊伍技術素質與施工技術條件、設備狀況和經濟指標等。 施工中需考慮對場地及鄰近建筑物可能產生的影響、占地大小、工期及用料等。 地基處理技術的國內外發展情況: 近40年來，國外在地基處理方面發展十分迅速，老方法得到改進，新方法不斷涌現，在60年代中期，從如何提高土的抗拉強度這一思路中，發展了土的“加筋法”；從如何合有利于土的排水和加速固結這一基本觀點出發，發展了土工聚合物、砂井預壓和塑料排水帶；從如何進行深層密實處理的方法考慮，采用加大擊實功能的措施，發展了“強夯法”和振動“水沖法”等。另外，現代工業的發展，對地基工程提供了強大的生產手段：如能制造重達幾十噸的專用地基加固施工機

8、械(使用強夯法時的起重機械)；潛水電機的山現，帶來了振動水沖法的振動器的施工機械；真空泵的問世，才能建立真空預壓法；生產了大于20000kPa的壓縮空氣機，從而產生了“高壓噴射注漿法”。7.2 7.2 換土墊層法換土墊層法 b 回填土回填土 墊層材料墊層材料卵石、碎石、礫石、粗砂、中砂卵石、碎石、礫石、粗砂、中砂素土素土灰土：灰土：灰土比灰土比 2:8 或或 3:7工業廢料：工業廢料：粉煤灰，礦渣粉煤灰，礦渣 墊層厚度墊層厚度一般：一般：0.53m 墊層設計墊層設計持力層：持力層： p f下臥層：下臥層： pZ + pCZ fz+d壓實系數壓實系數 c= d/ dmax 0.93 b 回填土回

9、填土B = b+2ztg dz 填填z pCZ pCD要求：要求：pZ + pCZ fz+dztgbbpppCDz2)(zppCDcz填bdbFbGFp以條基為例以條基為例 對矩形基礎：7.3 7.3 復合地基復合地基樁土應力比：樁土應力比：n= p / s面積置換率：面積置換率：m=Ap/A復合地基復合地基散體材料樁復合地基散體材料樁復合地基柔性樁復合地基柔性樁復合地基剛性樁復合地基剛性樁復合地基砂石樁、砂樁；攪拌樁、水泥砂石樁、砂樁；攪拌樁、水泥土樁、土樁、灰土樁、土樁、土樁、灰土樁、CFG樁；樁；混凝土樁混凝土樁樁與土共同變形，共同承樁與土共同變形，共同承載；非均質，各向異性載；非均質，

10、各向異性 與樁基區別？與樁基區別？ 復合地基的承載力復合地基的承載力(1) 公式計算公式計算(2) 載荷試驗載荷試驗樁土應力比樁土應力比與土性有關，隨荷載與土性有關，隨荷載過程變化。對于碎石樁過程變化。對于碎石樁n=24 復合地基的壓縮模量復合地基的壓縮模量spppspkAAAAf)( sksspksspkspspkfnmnmfmmnfmmf)1(1 )1(1 )1 ()1 (sspEnmE)1(1 單樁載荷試驗，復合地基載荷試驗單樁載荷試驗，復合地基載荷試驗skpafspfmARmf)1 (,7.4 7.4 加密法加密法目的：目的：降低壓縮性，提高強度降低壓縮性，提高強度加密法加密法深層壓密

11、法深層壓密法淺層壓密法淺層壓密法強夯法強夯法擠密樁復合地基（深層擠密法）擠密樁復合地基（深層擠密法）預壓加固法預壓加固法其它：其它：爆破壓密爆破壓密 土的壓實原理土的壓實原理d 飽和曲線飽和曲線d 粘性土粘性土砂土砂土粘性土粘性土在某種壓實功能下在某種壓實功能下（標準壓實功能）（標準壓實功能）達到達到最最密時密時的含水量稱為的含水量稱為最優含最優含水量水量，對應的干密度稱為，對應的干密度稱為最大干密度最大干密度砂土：砂土：不存在最優含水量不存在最優含水量；在完全風干和飽和兩種狀在完全風干和飽和兩種狀態下易于擊實態下易于擊實；潮濕狀態潮濕狀態下下不易不易擊實擊實 1 1 機械壓密法機械壓密法(1

12、) 重錘夯實重錘夯實錘重：錘重：12t，落距：，落距：3.54.0m，有效深度：有效深度：1.52.5m，承載力：，承載力：100150kPa(2) 碾壓碾壓壓路機、推土機、羊足碾，分層鋪土，分層壓實。壓路機、推土機、羊足碾，分層鋪土，分層壓實。每層填土每層填土3040cm，承載力：，承載力：80120kPa(3) 振動壓實振動壓實對砂土、砂性雜填土很有效，對砂土、砂性雜填土很有效，有效深度：有效深度：1.5m，承載力：，承載力：100200kPa淺層壓密，一般用做淺層壓密，一般用做地基表層處理地基表層處理Pneumatic tired rollerSheepsfoot roller 2 2

13、強夯法強夯法錘重：錘重：825t，最大，最大200t落距：落距：825m有效深度：有效深度：510m承載力：承載力：180250kPa19691969年，法國年，法國19781978年，中國年，中國強夯設備：強夯設備：夯錘，起重機，脫鉤裝置夯錘，起重機，脫鉤裝置加固機理：加固機理：動態能量動態能量, 波的傳播和密實固結波的傳播和密實固結加固效果：加固效果：提高承載力、減小沉降量，提高承載力、減小沉降量， 消除液化可能、消除濕陷性等消除液化可能、消除濕陷性等優優 缺缺 點：點：經濟；噪音經濟；噪音新發展：新發展：強夯置換法強夯置換法 在沖擊動能作用下，地面會立即產生沉降，一般夯擊一遍后，其夯坑深

14、度可達0.61.0m，夯坑底部形成一層超壓密硬殼層，承載力可比夯前提高23倍。 Abu Dhabi Corniche (United Arab Emirates)夯夯坑坑動力密實的應用范圍動力密實的應用范圍肇慶花都博羅輸變電工程花都站土石方強夯施工動力密實的應用動力密實的應用地基壓密固結模式圖南同蒲鐵路介休通信站工程強夯加固濕陷性黃土靜力觸探曲線青島港8號碼頭強夯工程青島港8號碼頭強夯工程T h e r m a l K - 1 2 Educational Park, Coachella Valley California (US)美國加州某工程夯點布置（正方形）NICE AIRPORT (Fr

15、ance)Abu Dhabi Corniche(United Arab Emirates) 效果檢驗 強夯施工結束后應間隔定時間方能對地基加固質量進行檢驗。其間隔時間對碎石土和砂土地基可取l2周：對粉土和粘性土地基可取34周。室內試驗 十字板試驗 動力觸探試驗 靜力觸探試驗 旁壓試驗 載荷試驗 波速試驗 旁壓試驗 3 3 擠密樁復合地基（深層擠密法）擠密樁復合地基（深層擠密法）(1) (1) 沉管擠密法沉管擠密法 沉管：沉管：封口或者活瓣；封口或者活瓣； 打入，加料，拔出；振動打入，加料，拔出；振動, ,錘擊錘擊 材料：材料：土樁土樁( (原位粘性土再夯入原位粘性土再夯入) )； 灰土樁、碎石

16、樁、石灰樁、水泥土樁、灰土樁、碎石樁、石灰樁、水泥土樁、 二灰樁二灰樁( (加粉煤灰加粉煤灰) )適用于填土、松砂、濕陷性黃土、一般粘性土適用于填土、松砂、濕陷性黃土、一般粘性土 Sr 60%!砂樁砂樁(2) 振沖法振沖法 設備：設備：振沖器振沖器 d=270450mm，L=1.63m 原理：振：原理：振：偏心輪旋轉，振動加密，使顆粒移動偏心輪旋轉，振動加密，使顆粒移動 沖：沖：高壓水從中間穿過，土顆粒振浮液化固結高壓水從中間穿過，土顆粒振浮液化固結 加固擠密、振動液化、滲流固結加固擠密、振動液化、滲流固結 填料：填料：粗顆粒粗顆粒(粘細粒少粘細粒少)；級配好；最大顆粒；級配好；最大顆粒50m

17、m適用于松砂適用于松砂, ,雜填土和一般粘性土，雜填土和一般粘性土，不適用于淤泥和淤泥質土不適用于淤泥和淤泥質土振沖器振沖器振密法振密法沉管法干振法振沖擠密法 對粘性土加固機理對粘性土加固機理換土置換 不論對疏松砂性土或軟弱粘性土，碎石樁的加固作用有：擠密、擠密、置換、排水、墊層和加置換、排水、墊層和加筋筋的五種作用。 強制置換 強制置換 水下的碎石樁復合地基碎石樁復合地基強夯置換復合地基碼頭機場動力置換類型 整式置換 樁式置換樁式置換樁式置換動力置換 (Railway track, Malaysia)整式置換動力置換 ALEXANDRIA CITY CENTER (Shopping cent

18、er - Egypt)樁式置換動力置換的應用范圍動力置換的應用范圍 樁間距設計樁間距設計S已知：已知：樁徑樁徑d，間距，間距S，孔隙比，孔隙比e1；計算：計算：擠密后孔隙比擠密后孔隙比e2通常：通常：d、 e1已知，已知， e2也可確定也可確定待定：待定：間距間距S公式請自行推導公式請自行推導 樁與土形成樁與土形成復合地基復合地基，其承載力可通過載荷試驗獲得，其承載力可通過載荷試驗獲得7.5 7.5 預壓加固法預壓加固法預壓加固法預壓加固法堆載預壓堆載預壓降水預壓降水預壓真空預壓真空預壓適用于適用于飽和軟粘土：飽和軟粘土：淤泥及淤泥質土、沖填土、淤泥及淤泥質土、沖填土、 填海（湖）造田。填海（

19、湖）造田。預壓原理：預壓原理： 飽和土的固結，土的塑性飽和土的固結，土的塑性 原位自重應力原位自重應力 s 建筑物附加應力建筑物附加應力 z 預加壓力預加壓力 t=(1.21.5) z t e2 z e1ep s降水預壓降水預壓 z z真空預壓真空預壓-u堆載預壓堆載預壓1 12 2 分級堆載分級堆載 豎向排水砂井、塑料排水板豎向排水砂井、塑料排水板 水平排水墊層水平排水墊層堆載過快易失穩堆載過快易失穩真空預壓不會失穩真空預壓不會失穩 tgcf堆載預壓的加載速率堆載預壓的加載速率K0Kfqp (p)不排水不排水pt)(313ABu固結度計算（砂井）固結度計算（砂井）dwdedw)(2wbd排水

20、板排水板可以分解成兩個方向的固結問題疊加（可以分解成兩個方向的固結問題疊加（ Carrillo ）2222v1zururructu22vr22vz1rurructuzuctuaekcaekcwrwz)1 ()1 (0vr0vz三維滲流固結問題三維滲流固結問題其中其中)1)(1 (1rtzttUUU求解，得到求解，得到2verrdtcT )(vTfUzt其中其中),(nTfUrrt2vzvHtcT weweddrrn 固結度固結度 井徑比井徑比查表查表5-7 增加井徑增加井徑dw與減小間距與減小間距de哪個有效？哪個有效？ 真空預壓法真空膜水氣收集管道系統水氣收集管道系統7.6 7.6 膠結法膠結法化學加固方法化學加固方法灌漿法灌漿法高壓噴射（旋噴）注漿法高壓噴射（旋噴）注漿法深層攪拌法深層攪拌法冷熱處理方法冷熱處理方法凍結法凍結法燒結法燒結法 灌漿法灌漿法常用材料：常用材料：