1、第六章第六章 地基处理地基处理 第一节第一节 概概 述述 人工地基：人工地基：土木工程建设中，有时不可避免地遇到工程地土木工程建设中，有时不可避免地遇到工程地质条件不良的质条件不良的软弱土地基软弱土地基，不能满足建筑物要求，需要先经过，不能满足建筑物要求，需要先经过人工处理加固，再建造基础，人工处理加固，再建造基础，处理后的地基称为人工地基处理后的地基称为人工地基。地基处理的目的：地基处理的目的：是针对软土地基上建造建筑物可能产是针对软土地基上建造建筑物可能产生的问题，采取人工的方法生的问题，采取人工的方法改善地基土的工程性质改善地基土的工程性质，达到满达到满足上部结构对地基稳定和变形的要求足
2、上部结构对地基稳定和变形的要求。地基处理方法的分类地基处理方法的分类物理处理物理处理化学处理化学处理热学处理热学处理置换置换排水排水挤密挤密加筋加筋搅拌搅拌灌浆灌浆热加固热加固冻结冻结 注意：很多地基处理方法具有多重加固处理的功能注意：很多地基处理方法具有多重加固处理的功能，例如，例如碎石桩具有置换、挤密、排水和加筋的多重功能；而石灰桩则碎石桩具有置换、挤密、排水和加筋的多重功能；而石灰桩则具有挤密、吸水和置换等功能。具有挤密、吸水和置换等功能。地基处理的主要方法、适用范围及加固原理，地基处理的主要方法、适用范围及加固原理，各类地基处各类地基处理方法，均有理方法，均有各自的特点和作用机理各自的
3、特点和作用机理，在不同的土类中产生不，在不同的土类中产生不同的加固效果，并也存在着局限性。地基的工程地质条件是千同的加固效果，并也存在着局限性。地基的工程地质条件是千变万化的，工程对地基的要求也是不尽相同的，材料、施工机变万化的，工程对地基的要求也是不尽相同的，材料、施工机具和施工条件等亦存在显著差别，没有哪一种方法是万能的。具和施工条件等亦存在显著差别，没有哪一种方法是万能的。因此，对于每一工程必须进行综合考虑，通过因此，对于每一工程必须进行综合考虑，通过方案的比选方案的比选，选择一种技术可靠、经济合理、施工可行的方案，既可以是单选择一种技术可靠、经济合理、施工可行的方案，既可以是单一的地基
4、处理方法，也可以是多种方法的综合处理。一的地基处理方法，也可以是多种方法的综合处理。第二节第二节 软土地基软土地基 软土软土：指沿海的滨海相、三角洲相、内陆平：指沿海的滨海相、三角洲相、内陆平原或山区的河流相、湖泊相、沼泽相等主要由细原或山区的河流相、湖泊相、沼泽相等主要由细粒土组成的土，具有孔隙比大（一般大于粒土组成的土，具有孔隙比大（一般大于1）、）、天天然含水量然含水量高（接近或大于高（接近或大于液限液限）、压缩性高（）、压缩性高（a1-20.5MPa-1）和强度低的特点，多数还具有高灵）和强度低的特点，多数还具有高灵敏度的结构性。主要包括淤泥、淤泥质粘性土、敏度的结构性。主要包括淤泥、
5、淤泥质粘性土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等。淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等。淤泥淤泥是指天然含水量大于液限，天然孔隙比大于是指天然含水量大于液限，天然孔隙比大于等于等于1.5的粘性土；的粘性土；淤泥质土淤泥质土是指天然孔隙比小于是指天然孔隙比小于1.5但大于等于但大于等于1.0的粘性土。的粘性土。当土中有机质含量当土中有机质含量60%时时则称则称泥炭泥炭。泥炭是在潮湿和缺氧环境中未经充分分解。泥炭是在潮湿和缺氧环境中未经充分分解的植物遗体堆积而成的一种有机质土，呈深褐色的植物遗体堆积而成的一种有机质土，呈深褐色-黑黑色。其含水量极高，压缩性很大，且不均匀。泥炭往色。其含水量极高，压缩性很大，且不
6、均匀。泥炭往往以夹层构造存在于一般粘性土层中，对工程十分不往以夹层构造存在于一般粘性土层中，对工程十分不利，必须引起足够重视。利，必须引起足够重视。一、软土的成因及划分一、软土的成因及划分（一）滨海沉积（一）滨海沉积 1.滨海相：滨海相：常与海浪岸流及潮汐的水动力作用形成较粗的常与海浪岸流及潮汐的水动力作用形成较粗的颗粒颗粒(粗、中、细砂粗、中、细砂)相掺杂，使其不均匀和极松软，增强了淤相掺杂，使其不均匀和极松软，增强了淤泥的透水性能，易于压缩固结。泥的透水性能，易于压缩固结。2.泻湖相：泻湖相：颗粒微细、孔隙比大、强度低、分布范围较宽颗粒微细、孔隙比大、强度低、分布范围较宽阔，常形成海滨平原
7、。在泻湖边缘，表层常有厚约阔，常形成海滨平原。在泻湖边缘，表层常有厚约0.32.0m的泥炭堆积。底部含有贝壳和生物残骸碎屑。的泥炭堆积。底部含有贝壳和生物残骸碎屑。3.溺谷相：溺谷相：孔隙比大、结构松软、含水量高，有时甚于泻孔隙比大、结构松软、含水量高，有时甚于泻湖相。分布范围略窄，在其边缘表层也常有泥炭沉积。湖相。分布范围略窄，在其边缘表层也常有泥炭沉积。4.三角洲相：三角洲相：由于河流及海潮的复杂交替作用，而使淤泥由于河流及海潮的复杂交替作用，而使淤泥与薄层砂交错沉积，受海流与波浪的破坏，分选程度差，结构与薄层砂交错沉积，受海流与波浪的破坏，分选程度差，结构不稳定，多交错成不规则的尖灭层或
8、透镜体夹层，结构疏松软，不稳定，多交错成不规则的尖灭层或透镜体夹层，结构疏松软，颗粒细小。如上海地区深厚的软土层中央有无数的极薄的粉砂颗粒细小。如上海地区深厚的软土层中央有无数的极薄的粉砂层，为水平渗流提供了良好条件。层，为水平渗流提供了良好条件。（二）湖泊沉积（二）湖泊沉积 湖泊沉积是近代淡水盆地和咸水盆地的沉积。湖泊沉积是近代淡水盆地和咸水盆地的沉积。沉沉积物中夹有粉砂颗粒，呈现明显的层理。淤泥结构松积物中夹有粉砂颗粒，呈现明显的层理。淤泥结构松软，呈暗灰、灰绿或暗黑色，厚度一般为软，呈暗灰、灰绿或暗黑色，厚度一般为10m左右，左右，最厚者可达最厚者可达25m。（三）河滩沉积（三）河滩沉积
9、 主要包括河漫滩相和牛轭湖相。主要包括河漫滩相和牛轭湖相。成层情况较为成层情况较为复杂，成分不均一，走向和厚度变化大，平面分布复杂，成分不均一，走向和厚度变化大，平面分布不规则。一般常呈带状或透镜状，间与砂或泥炭互不规则。一般常呈带状或透镜状，间与砂或泥炭互层，其厚度不大，一般层，其厚度不大，一般小于小于l0m。（四）沼泽沉积（四）沼泽沉积 分布在地下水、地表水排泄不畅的低洼地带，分布在地下水、地表水排泄不畅的低洼地带，多以泥炭为主，且常出露于地表。下部分布有淤泥多以泥炭为主，且常出露于地表。下部分布有淤泥层或底部与泥炭互层。层或底部与泥炭互层。软土由于沉积年代、环境的差异，成因的不同，软土由
10、于沉积年代、环境的差异，成因的不同，它们的成层情况，粒度组成，矿物成分有所差别，它们的成层情况，粒度组成，矿物成分有所差别，使工程性质有所不同。使工程性质有所不同。不同沉积类型的软土，有时不同沉积类型的软土，有时其物理性质指标虽较相似，但工程性质并不很接近，其物理性质指标虽较相似，但工程性质并不很接近，不应借用。不应借用。软土的力学性质参数宜尽可能通过软土的力学性质参数宜尽可能通过现场现场原位测试原位测试取得。取得。二、软土的工程特性二、软土的工程特性（一）含水量较高，孔隙比较大（一）含水量较高，孔隙比较大（二）抗剪强度低（二）抗剪强度低（三）压缩性较高（三）压缩性较高（四）渗透性很小（四）渗
11、透性很小（五）结构性明显（五）结构性明显（六）流变性显著（六）流变性显著三、软土地基的承载力、沉降和稳定性的计算三、软土地基的承载力、沉降和稳定性的计算(一一)软土地基的承载力软土地基的承载力 软土地基承载力应根据地区建筑经验，并结合下列因软土地基承载力应根据地区建筑经验，并结合下列因素综合确定：素综合确定：软土成层条件软土成层条件、应力历史、力学特性及排水条件；应力历史、力学特性及排水条件；上部结构上部结构的类型、刚度、荷载性质、大小和分布，对不的类型、刚度、荷载性质、大小和分布，对不均匀沉降的敏感性；均匀沉降的敏感性；基础基础的类型、尺寸、埋深、刚度等；的类型、尺寸、埋深、刚度等；施工方法
12、和程序施工方法和程序；采用采用预压排水处理的地基预压排水处理的地基，应考虑软土固结排水后强度，应考虑软土固结排水后强度的增长。的增长。1根据极限承载力理论公式确定根据极限承载力理论公式确定 公桥基规公桥基规提出软土地基容许承载力提出软土地基容许承载力 (kPa)为为 2根据土的物理性质指标确定根据土的物理性质指标确定 一般情况，地基承载力是与其天然含水量密切相关的，根一般情况，地基承载力是与其天然含水量密切相关的，根据统计资料据统计资料w与软土的基本容许承载力关系如下表所示。与软土的基本容许承载力关系如下表所示。天然含水量天然含水量w（%）36404550556575 (kPa)1009080
13、706050403按临塑荷载估算按临塑荷载估算 软土地基承载力，考虑变形因素可按临塑荷载软土地基承载力，考虑变形因素可按临塑荷载pcr公式估公式估算，以控制沉降在一般建筑物容许范围。条形基础临塑荷载算，以控制沉降在一般建筑物容许范围。条形基础临塑荷载pcr(kPa)计算式为计算式为 饱和软土饱和软土 时，时，Nq=1，Nc=则则 Nq,Nc承载力系数承载力系数4用原位测试方法确定用原位测试方法确定 由于室内试验测定土的物理力学指标由于室内试验测定土的物理力学指标(如如cu等等)常常受受土被扰动土被扰动影响使结果不正确；而一般土的承载力影响使结果不正确；而一般土的承载力理论公式用于软土也会有偏差
14、，因此采用现场原位理论公式用于软土也会有偏差，因此采用现场原位测试的方法往往能克服以上缺点。测试的方法往往能克服以上缺点。软土地基常用的原位测试方法软土地基常用的原位测试方法有：有：根据载荷试验、旁压试验确定地基承载力；根据载荷试验、旁压试验确定地基承载力；以十字板剪切试验测定软粘土不排水抗剪强度换算以十字板剪切试验测定软粘土不排水抗剪强度换算地基承载力值；地基承载力值；按标准贯入试验和静力触探结果用经验公式计算地按标准贯入试验和静力触探结果用经验公式计算地基承载力等。基承载力等。（二）软土地基的沉降计算（二）软土地基的沉降计算 软土地基在荷载下沉降变形的主要部分为固结沉软土地基在荷载下沉降变
15、形的主要部分为固结沉降降Sc，此外还包括瞬时沉降，此外还包括瞬时沉降Sd与次固结沉降与次固结沉降Ss，如下，如下图所示。软土地基的总沉降量图所示。软土地基的总沉降量S为为Sd、Sc、Ss之和。之和。1固结沉降固结沉降Sc 在荷载作用下，在荷载作用下，软土地基缓慢地排水固结发生的沉降称软土地基缓慢地排水固结发生的沉降称为（主）固结沉降为（主）固结沉降，常用的计算方法如下。，常用的计算方法如下。（1）采用）采用ep曲线计算曲线计算（2）采用压缩模量计算）采用压缩模量计算(3)采用采用elogp曲线计算曲线计算 2瞬时沉降瞬时沉降Sd 瞬时沉降包括土的两种沉降瞬时沉降包括土的两种沉降，一种由，一种由
16、地基土弹性变形地基土弹性变形引起引起；另一部分是由于软土渗透系数低，加荷后初期不能；另一部分是由于软土渗透系数低，加荷后初期不能排水固结，因而土体产生剪切变形，此时沉降是由排水固结，因而土体产生剪切变形，此时沉降是由软土侧软土侧向剪切变形引起向剪切变形引起。前一部分可用弹性理论公式计算。前一部分可用弹性理论公式计算 有时也用有时也用Sd(0.20.3)Sc对瞬时沉降进行估算。对瞬时沉降进行估算。3次固结沉降次固结沉降Ss 长期现场观测表明，在理长期现场观测表明，在理论计算的固结过程结束后，软论计算的固结过程结束后，软土地基因土骨架的蠕动而继续土地基因土骨架的蠕动而继续发生长期发生长期(长达数年
17、以上长达数年以上)的、的、缓慢的压缩，称为缓慢的压缩，称为次固结沉降次固结沉降如右图所示。当软土较厚，含如右图所示。当软土较厚，含高塑性矿物等较多时，对沉降高塑性矿物等较多时，对沉降要求严格的建筑物不宜忽视次要求严格的建筑物不宜忽视次固结沉降固结沉降Ss。次固结沉降图次固结沉降图(三三)软土地基的稳定性分析软土地基的稳定性分析 分析软土地基上建筑物承受水平推力后，由分析软土地基上建筑物承受水平推力后，由于地基土抗剪强度低，发生基础连同部分地基土于地基土抗剪强度低，发生基础连同部分地基土在土中在土中剪切滑移失稳剪切滑移失稳的可能性。在软土地基上桥的可能性。在软土地基上桥台、挡土墙等承受侧向推力的
18、建筑物在保证其台、挡土墙等承受侧向推力的建筑物在保证其地地基承载力、沉降基承载力、沉降验算。同时，应进行验算。同时，应进行稳定性稳定性的分的分析。析。第三节第三节 换土垫层法换土垫层法 在冲刷较小的软土地基上，地基的承载力和变形达不到在冲刷较小的软土地基上，地基的承载力和变形达不到基础设计要求，且当软土层不太厚基础设计要求，且当软土层不太厚(如不超过如不超过3m)时，可采用时，可采用较经济、简便的换土垫层法进行浅层处理。即将软土部分或较经济、简便的换土垫层法进行浅层处理。即将软土部分或全部挖除，然后换填工程特性良好的材料，并予以分层压实，全部挖除，然后换填工程特性良好的材料，并予以分层压实，这
19、种地基处理方法称为这种地基处理方法称为换填垫层法换填垫层法。垫层处治应达到增加地。垫层处治应达到增加地基持力层承载力，防止地基浅层剪切变形的目的。基持力层承载力，防止地基浅层剪切变形的目的。换填的材料主要有砂、碎石、高炉干渣和粉煤灰等，应换填的材料主要有砂、碎石、高炉干渣和粉煤灰等，应具有强度高、压缩性低、稳定性好和无侵蚀性等良好的工程具有强度高、压缩性低、稳定性好和无侵蚀性等良好的工程特性。特性。换填垫层法设计的主要指标是垫层厚度和宽度，一般可换填垫层法设计的主要指标是垫层厚度和宽度，一般可将各种材料的垫层设计都近似地按砂垫层的计算方法进行设将各种材料的垫层设计都近似地按砂垫层的计算方法进行
20、设计。计。砂垫层砂垫层一、砂垫层的设计计算一、砂垫层的设计计算(一一)砂垫层厚度的确定砂垫层厚度的确定 一种方法是按弹性理论的土中应力分布公式计算。一种方法是按弹性理论的土中应力分布公式计算。即将即将砂垫层及下卧土层视为一均质半无限弹性体，在基底附加应砂垫层及下卧土层视为一均质半无限弹性体，在基底附加应力作用下，计算不同深度的各点土中附加应力并加上土的自力作用下，计算不同深度的各点土中附加应力并加上土的自重应力，同时以第二章所介绍的重应力，同时以第二章所介绍的“规范规范”方法计算地基土层方法计算地基土层随深度变化的容许承载力，并以此确定砂垫层的设计厚度。随深度变化的容许承载力，并以此确定砂垫层
21、的设计厚度。也可将加固后地基视为上层坚硬、下层软弱的双层地基，用也可将加固后地基视为上层坚硬、下层软弱的双层地基，用弹性力学公式计算。弹性力学公式计算。另一种是我国目前常用的近似按另一种是我国目前常用的近似按应力扩散角应力扩散角进行计算的方法。即认为砂垫层以进行计算的方法。即认为砂垫层以“”角向下角向下扩散基底附加压力，到砂垫层底面扩散基底附加压力，到砂垫层底面(下卧层顶面下卧层顶面)处处的土中附加压应力与土中自重应力之和不超过该的土中附加压应力与土中自重应力之和不超过该处下卧层顶面地基深度修正后的容许承载力，即处下卧层顶面地基深度修正后的容许承载力，即：(二二)砂垫层平面尺寸的确定砂垫层平面
22、尺寸的确定砂垫层底平面尺寸应为：砂垫层底平面尺寸应为：其中其中L、B分别为砂垫层底平面的长及宽，一般情分别为砂垫层底平面的长及宽，一般情况砂垫层顶面尺寸按此确定，以防止承受荷载后垫层况砂垫层顶面尺寸按此确定，以防止承受荷载后垫层向两侧软土挤动。向两侧软土挤动。(三三)基础最终沉降量的计算基础最终沉降量的计算 砂垫层上基础的最终沉降量是由砂垫层上基础的最终沉降量是由垫层本身的压垫层本身的压缩量缩量Ss与与软弱下卧层的沉降量软弱下卧层的沉降量Sl所组成，由于砂垫所组成，由于砂垫层压缩模量比较弱下卧层大得多，其压缩量小且在层压缩模量比较弱下卧层大得多，其压缩量小且在施工阶段基本完成，实际可以忽略不计
23、。需要时施工阶段基本完成，实际可以忽略不计。需要时Ss也可按下式求得：也可按下式求得：二、垫层施工与质量检验二、垫层施工与质量检验 软土地区采用换填地基时，其填筑、压实的施工及检测应软土地区采用换填地基时，其填筑、压实的施工及检测应符合符合公路路基施工技术规范公路路基施工技术规范（JTG F10-2005）规定。垫层规定。垫层施工应严格控制垫层材料的颗粒成分和质量。在地下水位高于基施工应严格控制垫层材料的颗粒成分和质量。在地下水位高于基坑底面时，应采取排水或降低水位措施。在基坑挖好经检验后，坑底面时，应采取排水或降低水位措施。在基坑挖好经检验后，应迅速进行铺压垫层材料，避免坑底暴露过久，或被践
24、踏、浸水应迅速进行铺压垫层材料，避免坑底暴露过久，或被践踏、浸水使土结构遭到破坏，强度降低。施工时应严格保证垫层材料的密使土结构遭到破坏，强度降低。施工时应严格保证垫层材料的密实度，应选择合格的铺压厚度，确定最优含水量。分层压实可采实度，应选择合格的铺压厚度，确定最优含水量。分层压实可采用机械碾压、重锤夯实、振动压实等。要求分层压实达到设计要用机械碾压、重锤夯实、振动压实等。要求分层压实达到设计要求的求的压实度压实度(应在应在90%以上以上)。砂垫层的质量检验，可选用环刀取样法或贯入测定法进行，砂垫层的质量检验，可选用环刀取样法或贯入测定法进行，采用应达到的干重度或贯入度作为控制指标。采用应达
25、到的干重度或贯入度作为控制指标。垫层材料除砂、砂砾外，也可考虑用石灰土、二灰土垫层材料除砂、砂砾外，也可考虑用石灰土、二灰土(石灰加石灰加粉煤灰粉煤灰)、加筋土、加筋土等，可根据具体情况因地制宜、就地取材选择，等，可根据具体情况因地制宜、就地取材选择，并正确选用有关设计参数。并正确选用有关设计参数。第四节第四节 排水固结法排水固结法 饱和软粘土饱和软粘土地基在荷载作用下，地基在荷载作用下，孔隙中的水慢慢排出，孔隙体积慢孔隙中的水慢慢排出，孔隙体积慢慢地减小，地基发生固结变形。同慢地减小，地基发生固结变形。同时，随着时，随着超静孔隙水压力超静孔隙水压力逐渐消散，逐渐消散，有效应力有效应力逐渐提高
26、，地基土的逐渐提高，地基土的强度强度逐渐增长。逐渐增长。室内压缩试验说明排水固结法原理室内压缩试验说明排水固结法原理 在建筑场地上先加一个和上在建筑场地上先加一个和上部结构相同的压力进行部结构相同的压力进行加载预压加载预压使土层固结，然后卸除荷载，再使土层固结，然后卸除荷载，再施工建筑物，可以使地基沉降减施工建筑物，可以使地基沉降减少，如进行少，如进行超载预压超载预压(预压荷载大预压荷载大于建筑物荷载于建筑物荷载)效果将更好，但预效果将更好，但预压荷载不应大于地基土的容许承压荷载不应大于地基土的容许承载力。载力。排水固结法加固软土地基是一种比较成熟、应用广泛的方排水固结法加固软土地基是一种比较
27、成熟、应用广泛的方法，它可以解决以下两个方面问题：法，它可以解决以下两个方面问题：1沉降问题沉降问题：使地基的沉降在：使地基的沉降在加载预压加载预压期间大部分或基期间大部分或基本完成，使建筑物在使用期间不致产生较大的沉降。本完成，使建筑物在使用期间不致产生较大的沉降。2稳定问题稳定问题：加速地基土：加速地基土抗剪强度抗剪强度的增长，从而提高地的增长，从而提高地基的承载力和稳定性。基的承载力和稳定性。土层的排水固结效果和它的排水边界条件有关土层的排水固结效果和它的排水边界条件有关，粘性土固，粘性土固结所需的时间与排水距离的平方成正比，土层越厚，加固延续结所需的时间与排水距离的平方成正比，土层越厚
28、，加固延续的时间越长。为加速土层的固结，最有效的方法是先增加土层的时间越长。为加速土层的固结，最有效的方法是先增加土层的排水途径，缩短排水距离。然后分级加载预压的排水途径，缩短排水距离。然后分级加载预压(也可利用建筑也可利用建筑物本身重物本身重)，使软土中孔隙加快排出水，地基土固结沉降加快完，使软土中孔隙加快排出水，地基土固结沉降加快完成，强度也得到相应提高，当土质条件较好时，也可在天然地成，强度也得到相应提高，当土质条件较好时，也可在天然地基上直接加载预压。基上直接加载预压。一、砂井堆载预压法一、砂井堆载预压法 软粘土软粘土渗透系数很低，为了缩短加载预压后排水固结的渗透系数很低，为了缩短加载
29、预压后排水固结的历时，对较厚的软土层，常在地基中设置排水通道，使土中历时，对较厚的软土层，常在地基中设置排水通道，使土中孔隙较快排出水。可在软粘土中设置一系列的孔隙较快排出水。可在软粘土中设置一系列的竖向排水通道竖向排水通道(砂井、袋装砂井或塑料排水板砂井、袋装砂井或塑料排水板)，在软土顶层设置横向排水，在软土顶层设置横向排水砂垫层如下图所示，借此缩短排水途程，增加排水通道，改砂垫层如下图所示，借此缩短排水途程，增加排水通道，改善地基渗透性能。善地基渗透性能。砂井堆载预压砂井堆载预压 一、砂井地基的设计一、砂井地基的设计1砂井的直径和间距：砂井的直径和间距：砂井的砂井的直径直径和和间距间距主要
30、取决于土的主要取决于土的固结特性固结特性和和施施工期工期的要求。从原则上讲，为达到相同的固结度，缩的要求。从原则上讲，为达到相同的固结度，缩短砂井间距比增加砂井直径效果要好，即以短砂井间距比增加砂井直径效果要好，即以“细而密细而密”为佳，不过，考虑到施工的可操作性，普通砂井的为佳，不过，考虑到施工的可操作性，普通砂井的直径为直径为300500mm。砂井的间距可根据地基土的固。砂井的间距可根据地基土的固结特征和预定时间内所要求达到的固结度确定，间距结特征和预定时间内所要求达到的固结度确定，间距可按为直径的可按为直径的68倍倍选用。选用。2砂井深度：砂井深度：砂井深度砂井深度主要根据主要根据土层的
31、分布土层的分布、地基中的、地基中的附加应力附加应力大小、大小、施工期限和条件施工期限和条件及及地基稳定性地基稳定性等因素确定。当软土不厚（一等因素确定。当软土不厚（一般为般为1020m）时，尽量要穿过软土层达到砂层；当软土过厚）时，尽量要穿过软土层达到砂层；当软土过厚（超过超过20m）,不必打穿粘土，可根据建筑物对地基的稳定性不必打穿粘土，可根据建筑物对地基的稳定性和变形的要求确定。对以地基抗滑稳定性控制的工程，竖井和变形的要求确定。对以地基抗滑稳定性控制的工程，竖井深度应超过深度应超过最危险滑动面最危险滑动面2.0m以上。以上。3砂井排列：砂井排列：砂井的平面布置砂井的平面布置可采取正方形或
32、等边三角形，在大面积荷可采取正方形或等边三角形，在大面积荷载作用下，认为每个砂井均起独立排水作用。为了简化计算，载作用下，认为每个砂井均起独立排水作用。为了简化计算，将每个砂井平面上的排水影响面积以等面积的圆来代替，可得将每个砂井平面上的排水影响面积以等面积的圆来代替，可得一根砂井的一根砂井的有效排水圆柱体的直径有效排水圆柱体的直径de和和砂井间距砂井间距l的关系按下的关系按下式考虑：式考虑：等边三角形布置等边三角形布置 正方形布置正方形布置 4砂井的布置范围：砂井的布置范围：由于在基础以外一定的范围内由于在基础以外一定的范围内仍然存在压应力和剪应力，所以砂井的布置范围应仍然存在压应力和剪应力
33、，所以砂井的布置范围应比基础范围大为好，一般由基础的轮廓线向外比基础范围大为好，一般由基础的轮廓线向外增加增加24m。5砂料：砂料：砂料宜用砂料宜用中、粗砂中、粗砂，必须保证良好的透，必须保证良好的透水性，含泥量不应超过水性，含泥量不应超过3%，渗透系数应大于，渗透系数应大于10-3cm/s。6砂垫层：砂垫层：为了使砂井有良好的排水通道，砂井为了使砂井有良好的排水通道，砂井顶部应铺设顶部应铺设砂垫层砂垫层，垫层砂料粒度和砂井砂料相，垫层砂料粒度和砂井砂料相同，厚度一般为同，厚度一般为0.5 m1 m。二、袋装砂井和塑料排水板预压法二、袋装砂井和塑料排水板预压法 用用砂井法砂井法处理软土地基如地
34、基土变形较大或处理软土地基如地基土变形较大或施工质量稍差常会出现砂井被挤压截断，不能保施工质量稍差常会出现砂井被挤压截断，不能保持砂井在软土中排水通道的畅通，影响加固效果。持砂井在软土中排水通道的畅通，影响加固效果。近年来普通在砂井的基础上，出现了以近年来普通在砂井的基础上，出现了以袋装砂井袋装砂井和和塑料排水板塑料排水板代替普通砂井的方法，避免了砂井代替普通砂井的方法，避免了砂井不连续缺点，而且施工简便、加快了地基的固结，不连续缺点，而且施工简便、加快了地基的固结，节约用砂，在工程中得到日益广泛的应用。节约用砂，在工程中得到日益广泛的应用。(一一)袋装砂井预压法袋装砂井预压法 目前国内应用的
35、目前国内应用的袋装砂井直径袋装砂井直径一般为一般为70120mm，间距为间距为1.0m2.0m(井径比井径比n约取约取1520)。砂袋可采用聚丙烯或聚乙。砂袋可采用聚丙烯或聚乙烯等长链聚合物编织制成，应具有足够的抗拉强度、耐腐蚀、烯等长链聚合物编织制成，应具有足够的抗拉强度、耐腐蚀、对人体无害等特点。装砂后砂袋的渗透系数不应小于砂的渗对人体无害等特点。装砂后砂袋的渗透系数不应小于砂的渗透系数。灌入砂袋的砂应为中、粗砂并振捣密实。砂袋留出透系数。灌入砂袋的砂应为中、粗砂并振捣密实。砂袋留出孔口长度应保证伸入砂垫层至少孔口长度应保证伸入砂垫层至少300mm，并不得卧倒。，并不得卧倒。袋装砂井袋装砂
36、井的设计理论、计算方法基本与普通砂井相同，它的设计理论、计算方法基本与普通砂井相同，它的施工已有相应的定型埋设机械，与普通砂井相比，的施工已有相应的定型埋设机械，与普通砂井相比，优点优点是：是：施工工艺和机具简单、用砂量少；它间距较小，排水固结效施工工艺和机具简单、用砂量少；它间距较小，排水固结效率高，井径小，成孔时对软土扰动也小，有利于地基土的稳率高，井径小，成孔时对软土扰动也小，有利于地基土的稳定，有利于保持其连续性。定，有利于保持其连续性。袋装砂井袋装砂井(二二)塑料排水板预压法塑料排水板预压法 塑料排水板预压法塑料排水板预压法是将是将塑料排水板塑料排水板用用插板机插板机插入插入加固的软
37、土中，然后在地面加固的软土中，然后在地面加载预压加载预压，使土中水沿塑，使土中水沿塑料板的通道逸出，经砂垫层排除，从而使地基加速料板的通道逸出，经砂垫层排除，从而使地基加速固固结结。塑料板排水塑料板排水与砂井比较具有如下与砂井比较具有如下优点优点：1.塑料板由工厂生产，材料质地均匀可靠，排水塑料板由工厂生产，材料质地均匀可靠，排水效果稳定；效果稳定；2.塑料板重量轻，便于施工操作；塑料板重量轻，便于施工操作；3.施工机械轻便，能在超软弱地基上施工；施工施工机械轻便，能在超软弱地基上施工；施工速度快，工程费用便宜。速度快，工程费用便宜。多孔单一结构型塑料排水板多孔单一结构型塑料排水板 复合结构塑
38、料排水板复合结构塑料排水板 塑料排水板塑料排水板塑料排水板施工塑料排水板施工施工后的塑料排水板施工后的塑料排水板三、天然地基堆载预压法三、天然地基堆载预压法 天然地基堆载预压法天然地基堆载预压法是在建筑物施工前，用与是在建筑物施工前，用与设计荷设计荷载相等载相等(或略大或略大)的预压荷载的预压荷载(如砂、土、石等重物如砂、土、石等重物)堆压在天堆压在天然地基上使地基软土得到然地基上使地基软土得到压缩固结压缩固结以提高其以提高其强度强度(也可以利也可以利用建筑物本身的重量分级缓慢施工用建筑物本身的重量分级缓慢施工)，减少工后的沉降量，减少工后的沉降量，待地基承载力、变形达到设计预期要求后，将预压
39、荷载撤待地基承载力、变形达到设计预期要求后，将预压荷载撤除，在经预压的地基上修建建筑物。除，在经预压的地基上修建建筑物。此方法费用较少，但工期较长。如软土层不太厚，或此方法费用较少，但工期较长。如软土层不太厚，或软土中夹有多层细、粉砂夹层渗透性能较好，不需很长时软土中夹有多层细、粉砂夹层渗透性能较好，不需很长时间就可获得较好预压效果时可考虑采用，否则间就可获得较好预压效果时可考虑采用，否则排水固结时排水固结时间很长间很长，应用就受到限制。此法设计计算可用，应用就受到限制。此法设计计算可用一维固结理一维固结理论论。四、真空预压法和降水位预压法四、真空预压法和降水位预压法 真空预压法真空预压法实质
40、上是以实质上是以大气压大气压作为预压荷重的一种预压作为预压荷重的一种预压固结法。在需要加固的软土地基表面铺设砂垫层，然后埋设固结法。在需要加固的软土地基表面铺设砂垫层，然后埋设垂直排水通道垂直排水通道(普通砂井、袋装砂井或塑料排水板普通砂井、袋装砂井或塑料排水板)，再用不，再用不透气的透气的封闭薄膜覆盖软土地基封闭薄膜覆盖软土地基，使其与大气隔绝，薄膜四周，使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空泵进行抽埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空泵进行抽气，使其形成气，使其形成真空真空，当真空泵抽气时，先后在地表砂垫层及，当真空泵抽气时，先后在地表砂垫层及竖向排水
41、通道内逐渐形成负压，使土体内部与排水通道、垫竖向排水通道内逐渐形成负压，使土体内部与排水通道、垫层之间形成层之间形成压力差压力差，在此压力差作用下，土体中的孔隙水不，在此压力差作用下，土体中的孔隙水不断排水，从而使土体固结。断排水，从而使土体固结。降低水位预压法降低水位预压法是借是借井点抽水井点抽水降低地下水位，降低地下水位，以增加土的自重应力，达到预压目的。其降低地下以增加土的自重应力，达到预压目的。其降低地下水位原理、方法和需要设备基本与井点法基坑排水水位原理、方法和需要设备基本与井点法基坑排水相同。地下水位降低使地基中的软弱土层承受了相相同。地下水位降低使地基中的软弱土层承受了相当于水位
42、下降高度水柱的重量而固结，增加了土中当于水位下降高度水柱的重量而固结，增加了土中的有效应力。这一方法的有效应力。这一方法最适用于渗透性较好的砂土最适用于渗透性较好的砂土或粉土或在软粘土层中存在砂土层的情况或粉土或在软粘土层中存在砂土层的情况，使用前，使用前应摸清土层分布及地下水位情况等。应摸清土层分布及地下水位情况等。第五节第五节 挤挤(振振)密法密法一、挤密砂桩法一、挤密砂桩法 挤密砂（或砂石）桩法挤密砂（或砂石）桩法是用振动、冲击或打入套管等方是用振动、冲击或打入套管等方法在地基中法在地基中成孔成孔(孔径一段为孔径一段为300mm600mm)然后向孔中然后向孔中填入含泥量不大于填入含泥量不
43、大于5%的中、粗的中、粗砂砂、粉、细砂料应同时掺入、粉、细砂料应同时掺入25%35%碎石或卵石，再加以碎石或卵石，再加以夯挤密实夯挤密实形成土中桩体从而形成土中桩体从而加固地基的方法。加固地基的方法。对对松散的砂土层松散的砂土层，砂桩的加固机理有挤密作用、排水减，砂桩的加固机理有挤密作用、排水减压作用和砂土地基预振作用，对于压作用和砂土地基预振作用，对于松软粘性土松软粘性土地基中，主要地基中，主要通过桩体的置换和排水作用加速桩间土的排水固结，并形成通过桩体的置换和排水作用加速桩间土的排水固结，并形成复合地基，提高地基的承载力和稳定性，改善地基土的力学复合地基，提高地基的承载力和稳定性，改善地基
44、土的力学性质。对于性质。对于砂土与粘性土互层砂土与粘性土互层的地基及冲填土，砂桩也能起的地基及冲填土，砂桩也能起到一定的挤实加固作用。到一定的挤实加固作用。（一）砂土加固范围的确定（一）砂土加固范围的确定 砂桩加固的范围砂桩加固的范围A(m2)必需稍大于基础的面积，必需稍大于基础的面积，一般应自基础向外加大不少于一般应自基础向外加大不少于0.5m或或0.1b(b为基础为基础短边的宽度，以短边的宽度，以m计计)。一般认为砂（石）桩挤密地。一般认为砂（石）桩挤密地基的宽度应超出基础宽度，每边宽度不少于基的宽度应超出基础宽度，每边宽度不少于1 3排；排；用于防止砂土液化时，每边放宽不宜少于处理深度用
45、于防止砂土液化时，每边放宽不宜少于处理深度的的1/2，且不小于，且不小于5m；当可液化层上覆盖有厚度大；当可液化层上覆盖有厚度大于于3m的非液化土层时，每边放宽不应小于液化层厚的非液化土层时，每边放宽不应小于液化层厚度的度的1/2，并不应小于，并不应小于3m。A1的大小除与加固范围的大小除与加固范围A有关外，主要与土层加固后所有关外，主要与土层加固后所需达到的地基容许承载力相对应的孔隙比有关。下图表示砂需达到的地基容许承载力相对应的孔隙比有关。下图表示砂桩加固后的地基。假设砂桩加固前地基土的孔隙比为桩加固后的地基。假设砂桩加固前地基土的孔隙比为e0，砂，砂土加固范围为土加固范围为A，加固后土孔
46、隙比为，加固后土孔隙比为e1。从加固前后的地基。从加固前后的地基中取相同大小的土样可见，加固前后原地基土颗粒所占体积中取相同大小的土样可见，加固前后原地基土颗粒所占体积不变，由此可得所需砂桩的面积不变，由此可得所需砂桩的面积A1（m2）(二二)所需砂桩的面积所需砂桩的面积A1(三三)砂桩根数砂桩根数 确定确定A1后，可根据施工设备的能力，地基的类型和地后，可根据施工设备的能力，地基的类型和地基处理的加固要求，确定砂桩的直径基处理的加固要求，确定砂桩的直径d(m)，目前国内实际，目前国内实际采用的直径一般为采用的直径一般为0.3 0.6m，由此求出砂桩根数，由此求出砂桩根数n，则砂，则砂桩根数约
47、为：桩根数约为：(四四)砂桩的布置及其间距砂桩的布置及其间距 为了使挤密作用比较均匀，砂桩的可按正方形、梅花为了使挤密作用比较均匀，砂桩的可按正方形、梅花形布置或等边三角形，也可以为其他形式，如放射形等。形布置或等边三角形，也可以为其他形式，如放射形等。梅花形：梅花形：正方形：正方形：(四四)砂桩长度砂桩长度 如软弱土层不很厚，砂桩一般应穿透软土层，如软弱土如软弱土层不很厚，砂桩一般应穿透软土层，如软弱土层很厚，砂桩长度可按桩底承载力和沉降量的要求，根据地层很厚，砂桩长度可按桩底承载力和沉降量的要求，根据地基的稳定性和变形验算确定。基的稳定性和变形验算确定。（五）砂桩的灌砂量（五）砂桩的灌砂量
48、 为保证砂桩加固后地基达到设计要求的的质量，每根为保证砂桩加固后地基达到设计要求的的质量，每根桩应灌入足够的砂量桩应灌入足够的砂量Q(kN)，以保证加固后土的密实度达到，以保证加固后土的密实度达到设计要求。则每根砂桩的灌砂量为：设计要求。则每根砂桩的灌砂量为：由上式计算所得灌砂量是理论计算值，应考虑各种可能损耗，由上式计算所得灌砂量是理论计算值，应考虑各种可能损耗，备砂量应大于此值。备砂量应大于此值。二、夯（压）实二、夯（压）实 法法 夯（压）实法夯（压）实法对对砂土地基砂土地基及及含水量在一定范含水量在一定范围内的软弱粘性土围内的软弱粘性土可提高其密实度和强度，减少可提高其密实度和强度，减少
49、沉降量。此法也适用于加固杂填土和黄土等。按沉降量。此法也适用于加固杂填土和黄土等。按采用夯实手段的不同可对浅层或深层土起加固作采用夯实手段的不同可对浅层或深层土起加固作用，浅层处理的换土垫层法（第二节）需要分层用，浅层处理的换土垫层法（第二节）需要分层压实填土，常用的压实方法是碾压法、夯实法和压实填土，常用的压实方法是碾压法、夯实法和振动压实法。还有浅层处理的重锤夯实法和深层振动压实法。还有浅层处理的重锤夯实法和深层处理的强夯法处理的强夯法(也称动力固结法）。也称动力固结法）。(一一)重锤夯实法重锤夯实法 重锤夯实法是运用起重机械将重锤重锤夯实法是运用起重机械将重锤(一般不轻于一般不轻于15k
50、N)提提到一定高度到一定高度(34m)然后锤自由落下，这样重复夯击地基，使然后锤自由落下，这样重复夯击地基，使它表层它表层(在一定深度内在一定深度内)夯击密实而提高强度。它夯击密实而提高强度。它适用于砂土、适用于砂土、稍湿的粘性土，部分杂填土、湿陷性黄土稍湿的粘性土，部分杂填土、湿陷性黄土等，是一种浅层的地等，是一种浅层的地基加固方法。基加固方法。重锤的样式：重锤的样式：常为一截头圆锥体，重为常为一截头圆锥体，重为1530kN，锤底直径，锤底直径0.7m1.5m，锤底面自重静压力约为，锤底面自重静压力约为1525kPa，落距一般采，落距一般采用用2.54.0m。有效影响深度：有效影响深度：重锤
