濕陷性黃土及地基處理

Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse濕陷性黃土及地基處理前言：一、濕陷性黃土及地基處理課程的重要性及意義濕陷性黃土的概念：由于黃土顆粒表面含有可溶鹽，同時(shí)其結(jié)構(gòu)具有肉眼可見的近乎鉛直的小管孔、在雨水及地表水的浸濕下可溶鹽溶解，從而使小土顆粒向大孔隙中滑移，導(dǎo)致地面沉陷，具有這種性質(zhì)的土稱為濕陷性黃土；濕陷性黃土對工程的影響：建筑物開裂、突然下陷、突然失穩(wěn)等；1）建筑工程的安全和使用要求;強(qiáng)度（C、）、變形（下沉過大）；2）地基處理的重要性：增加強(qiáng)度、減少變形。二、學(xué)習(xí)本課程的目的通過該課程的學(xué)習(xí)使同學(xué)們掌握濕陷性黃土的設(shè)計(jì)與施工基本知識及地基處理的方法、技巧等三、本課程的學(xué)習(xí)方法課堂教學(xué)：采用多媒體教學(xué)與板面教學(xué)相結(jié)合的方法進(jìn)行；參讀關(guān)于濕陷性黃土及地基處理、軟弱土地基處理等方面的資料；第一章：黃土的分布、成因、分類第一節(jié)：黃土的分布一、分布范圍世界各大洲均有黃土分布，各大洲黃土覆蓋面積占其總面積的比例分別為:歐洲7%、北美5%、南美10%、亞洲3%。中國黃土主要分布在黃河流域，比較集中的是黃河中游，如山西西部，陜西及甘肅大部分地區(qū)內(nèi)黃土最為發(fā)育，地層齊全，厚度大，分布廣而連續(xù)，除這一區(qū)域外，在河北、山東、內(nèi)蒙、遼寧、吉林、青海、新疆、寧夏南部也有黃土分布，但發(fā)育程度均顯次之。二、中國黃土分布的特點(diǎn)1、黃土基本分布在我國北方各省及自治區(qū)，南部大致以昆侖山、祁連山、秦嶺為界，向東延至泰山和魯山以北地區(qū)。2、黃土分布地區(qū)氣侯干燥，降水量少，蒸發(fā)量大，屬于干旱和半干旱地區(qū)，與世界上其它黃土地區(qū)的氣侯條件相似。黃土分布地區(qū)年降水量多為250—500mm,年降水量小于250mm的地區(qū)，則黃土較少，而代之的是沙漠和戈壁；年降水量大于750mm的地區(qū)基本上沒有黃土分布。3、黃土的分布地區(qū)的北面與沙漠和戈壁相連，自北而南，戈壁-沙漠-黃土三者逐漸過渡，東西向呈條帶狀排列。近沙漠地區(qū)黃土顆粒成分較粗，向南逐漸變細(xì)。4、黃土分布呈東西走向的帶狀橫貫我國北方，這是受我國北方山脈地理氣侯條件的控制而造成的。三、黃土主要分布在黃河中游，地層全、厚度大，這就是黃土地區(qū)地下建筑在這一地區(qū)得到進(jìn)一步發(fā)展的客觀原因。四、黃土的分布厚度黃土是典型的大陸性更新世沉積物，黃土厚度最大可達(dá)300米。第二節(jié)黃土的年代、成因黃土沉積于第四紀(jì)更新世，并延續(xù)到全新世，至今仍有黃沉積。黃土最早年代距今有240萬年。黃土的成因問題仍在探討和爭論，有風(fēng)說、水說及多成因說。而一般認(rèn)為風(fēng)成為主。其依據(jù)如下：1、從黃土的分布特征和顆粒的粗細(xì)變化來看，我國黃土與沙漠和戈壁三者是自南而北逐漸過渡的，而且呈東西帶狀排列，黃河中游地區(qū)黃土顆粒由東南至西北逐漸由細(xì)變粗，這種變化可以說明黃土是由風(fēng)力搬運(yùn)而來。2、從這一區(qū)域中的高山與低地均有黃土分布的情〉兄，可以得知黃土是風(fēng)成的，除風(fēng)力搬運(yùn)外，其它成因是不好解釋的。3、黃土厚度具有坡向性迎風(fēng)面厚度大。4、隨著地面的起伏而起伏，只有風(fēng)說可以解釋。5、物質(zhì)成份與當(dāng)?shù)氐膸r石無關(guān)。6、土層中的化石為干草原型動(dòng)物。7、構(gòu)造無層理。第二節(jié)黃土的分類及其特征一、黃土的分類；從有無濕陷性來分：濕陷性黃土（自重濕陷濕陷性黃土、非自重濕陷濕陷性黃土）非濕陷性黃土二、特征：濕陷濕性黃土遇水濕陷，非濕陷性黃土遇水不濕陷；自重濕陷性黃土在自重作用下遇水濕陷，非自重濕陷性黃土在無荷載作用下遇水不濕陷第二章濕陷濕黃土地基評價(jià)第一節(jié)黃土濕陷的原因與主要影響因素內(nèi)因：黃土內(nèi)有肉眼可見的大孔隙；黃土顆粒表面含有可溶鹽夕卜因：水浸入可溶鹽溶解影響因素：天然空隙比與天然含水量。天然空隙比大，濕陷性強(qiáng)；天然含水量高，濕陷性低。第二節(jié)黃土濕陷性的判定黃土的濕陷性判定多用室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)所得的濕陷系數(shù)來判定，試驗(yàn)方法基本同一般土，所不同的是在規(guī)定壓力作用下并壓縮穩(wěn)定后開始浸水，計(jì)算土樣在浸水前后并壓縮穩(wěn)定后的高度或孔隙比，求出濕陷系數(shù)s，用來判定黃土是否具有濕陷性，黃土的濕陷系數(shù)按下式計(jì)算："或："shs1e其中：七、\--分別是保持天然含水量和結(jié)構(gòu)的土樣，在側(cè)限條件下加壓到規(guī)定壓力P（KPa）時(shí)，壓縮穩(wěn)定后的高度（cm）和孔隙比；h/,e/分別是上述加壓穩(wěn)定后的土樣，在浸水作用下壓縮穩(wěn)定后的pp高度（cm）和孔隙比；ho,匕分別是土樣的原始高度（cm）和原始孔隙比；當(dāng)s0.015時(shí)，定為非濕陷性黃土；當(dāng)s0.015時(shí)，定為濕陷性黃土。實(shí)驗(yàn)溫室濕陷系數(shù)的垂直壓力，自基礎(chǔ)底面（初步勘察時(shí)，自地面下1.5米）算起，10米以內(nèi)的土層壓力用200Kpa;10米以下至非濕陷性土層頂面，應(yīng)用其上覆土的飽和自重壓力（當(dāng)大于300Kpa時(shí)，仍用300KPa）。當(dāng)基底壓力大于300Kpa時(shí)，宜按實(shí)際壓力測定的濕陷系數(shù)來判定黃土的濕陷性。濕陷性黃土按濕陷系數(shù)的大小分為三類：s0.03時(shí)，稱為弱濕陷性（洛陽）；當(dāng)0.03s0.07的稱為中等濕陷性（太原）；當(dāng)0.07時(shí)，稱為強(qiáng)濕陷性（蘭州）。s第三節(jié)濕陷性黃土場地的自重濕陷性場地的濕陷類型按自重濕陷量或計(jì)算自重濕陷量zs來判定自重濕陷量7cm時(shí)，應(yīng)定為非自重濕陷性黃土場地；自重濕陷量7cm時(shí)，應(yīng)定為自重濕陷濕黃土場地。自重濕陷量：zs=°nwhii1式中：zsi第i層土在上覆土的飽合自重壓力下的自重濕陷系數(shù)hh/zsih0其中：hz保持天然濕度和結(jié)構(gòu)的第i個(gè)土樣，加壓至土的飽合自重壓力時(shí)，下沉穩(wěn)定后的高度。h/--上述加壓穩(wěn)定后的土樣，在浸水作用下，下沉穩(wěn)定z后的高度。h0--第i個(gè)土樣的原始高度。氣第i層土的厚度（cm）;h°--因地區(qū)而異的土質(zhì)修正系數(shù)。查規(guī)范。第四節(jié)濕陷性黃土地基的濕陷等級黃土地基總濕陷量s式中：si第i層土的濕陷系數(shù)；hi第i層土的厚度；考慮地基土的側(cè)向擠出的浸水機(jī)會(huì)等因素的修正系數(shù)（見規(guī)范）。濕陷黃土的計(jì)算厚度總濕陷量自基礎(chǔ)底面以下算起，在非自重濕陷性黃土場地，累計(jì)至基底下5米（或壓縮層）深度為止；在自重濕陷性黃土場地，對一、二類建筑應(yīng)穿過濕陷性土層，累計(jì)至非濕陷性土層頂面；對三、四類建筑當(dāng)基底下的濕陷性土層厚度大于10米時(shí)，累計(jì)深度按當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定。3.黃土地基的濕陷等級\濕陷計(jì)算'類型自重濕陷量\總濕陷量s（cm）\非自重濕陷性場地自重濕陷性場地一級（輕微）二級（中等）—二級（中等）二或三級三級（嚴(yán)重）—三級（嚴(yán)重）四級（很嚴(yán)重）第五節(jié)黃土的濕陷起始壓力濕陷性黃土受壓浸水后，開始出現(xiàn)濕陷現(xiàn)象時(shí)的壓力稱濕陷起始壓力Psh（KPa）。也就是說，如果用在濕陷性黃土地基上的壓力小于這個(gè)濕陷起始壓力，地基即使浸水，也不會(huì)發(fā)生濕陷。一、黃土濕陷起始壓力的測定方法濕陷起始壓力采用載荷浸水試驗(yàn)中p-s浸的第一拐點(diǎn)。二、影響濕陷起始壓力的因素1、粘粒含量的影響：粘粒含量多，濕陷起始壓力大。2、孔隙比的影響:孔隙比大，濕陷起始壓力小。3、天然含水量大的影響：天然含水量高，濕陷起始壓力大。4、埋深大，濕陷起始壓力大。第六節(jié)含水量變化對濕陷性黃土地基工程特性的影響a）濕陷性黃土濕陷后，其性質(zhì)與濕陷前截然不同；b）濕陷性黃土浸水飽合后，已沒有濕陷性；c）低含水量的濕陷性黃土強(qiáng)度高；d）最佳含水量的濕陷性黃土在用于回填土?xí)r，不具備濕陷性的特點(diǎn)；否則，壓實(shí)到最大密實(shí)度也具有濕陷性。第七節(jié)濕陷起始含水量濕陷性黃土在載荷或土自重壓力作用下，受水浸濕時(shí)開始出現(xiàn)濕陷現(xiàn)象時(shí)的最低含水量。第八節(jié)地下水位上升對濕陷性黃土地基的影響一、地下水位上升的原因；年降水量的影響；蓄水池的涌水作用和滲漏；地表徑流的改變和用水量的增加；灌溉渠道的滲漏二、地下水位上升所引起的地基濕陷變形；三、地下水位上升引起二次濕陷問題（由于氣候的影響濕陷反復(fù)進(jìn)行）；四、地下水位上升造成建筑物的開裂；五、地下水位上升的預(yù)測1生活、生產(chǎn)用水的排放，場地平整、逕流，排泄條件的變化，建筑工程中的地下結(jié)構(gòu)的阻水作用等；2水源、水網(wǎng)、灌溉等六、地下水位上升的防治1）防止水進(jìn)入地基；2）采用樁基；3）采用灰土墊層，改變土的水理性質(zhì)；4）建筑單元不宜過長；5）建筑體型應(yīng)力求簡單；6）不同高度的建筑物應(yīng)分開成獨(dú)立單元。第三章濕陷性黃土地基上建筑分類及設(shè)計(jì)措施第一節(jié)濕隱性黃土地基上場址選擇與總平面設(shè)計(jì)一?場址選擇宜符合下列要求：具有排水暢通或利于組織場地排水的地形條件；避開洪水威脅的地段；避開不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育和地下坑穴集中的地段；避開新建水庫等可能引起地下水位上升的地段；避免將重要建設(shè)項(xiàng)目，布置在很嚴(yán)重的濕陷性場地或厚度大的新近堆積黃土，高壓縮性的飽和黃土地段；避開由于建設(shè)可能引起工程地質(zhì)條件惡化的地段。二.總平面的設(shè)計(jì)，應(yīng)符合下列要求：合理規(guī)劃場地，做好豎向設(shè)計(jì)，保證場地，道路和鐵路等地表排水暢通；建筑范圍內(nèi)，地基的壓縮性和濕陷性變化不宜過大；主要建筑宜布置在濕陷等級低的地段；在山前斜坡地帶，建筑物宜沿等高線布置，填方厚度不宜過大。水池類構(gòu)筑物和有濕潤生產(chǎn)過程的廠房等，宜布置在地下水流向的下游地段或地形較低處。山前地帶的建筑場地，應(yīng)整平成若干單獨(dú)的臺階，并應(yīng)符合下列要求：臺階應(yīng)具有穩(wěn)定，性；避免雨水沿邊破排泄；用陡槽沿邊坡排泄雨水時(shí)，應(yīng)保證使雨水由邊坡底部沿排水溝平緩地流出，陡槽的結(jié)構(gòu)應(yīng)保證在暴雨時(shí)土不受沖刷。在建筑物周圍6m內(nèi)平整場地，當(dāng)為填方時(shí)，應(yīng)分層任實(shí)，其壓實(shí)系數(shù)不得小于0.90;當(dāng)為挖方時(shí)，對自重濕陷性黃土場地，表面壓實(shí)后，宜設(shè)置150一300厚的灰土面層，其壓實(shí)系數(shù)不得小于0?93。防護(hù)范圍內(nèi)的雨水明溝，不得滲漏水。在自重濕陷性黃土場地，宜設(shè)混凝土雨水明溝，防護(hù)范圍外的雨水明溝，宜做防水處理，溝底下均應(yīng)設(shè)灰土墊層。建筑場地平整后的坡度，在建筑物周圍六米以內(nèi)，不宜小于0.02，當(dāng)為不透水地面時(shí)，可適當(dāng)減少；在建筑物周圍六米以外，不宜小于0.005。當(dāng)采用雨水明溝或路面排水時(shí)，其縱向坡度不宜小于0.005。7、排水構(gòu)造物與建筑物之間的防護(hù)距離埋地管道、排水溝、雨水明溝和水池等與建筑物之間的防護(hù)距離不宜小于規(guī)范規(guī)定。對建筑物防護(hù)距離宜自外墻軸線算起，對管道、排水溝宜自其外壁算起。甲類建筑物與新水溝之間的距離，在非自重濕陷性黃土場地不得小于12米，在自重濕陷性黃土場地不得小于濕陷性土層的3倍，并不應(yīng)小于25米。8、建筑物處于下列情況之一時(shí)，應(yīng)采取措施使雨水暢通排除：鄰近構(gòu)造物、露天吊車、堆場或其它露天作業(yè)場地等；鄰近有鐵路通過時(shí)；建筑物平面為封閉或半封閉的場地。第二節(jié)濕陷性黃土地基上建筑設(shè)計(jì)措施一、建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求：1、建筑物的體型與縱墻的布置，應(yīng)有利于加強(qiáng)其空間剛度，并具有適應(yīng)或抵抗?jié)裣葑冃蔚哪芰?。多層砌體民用建筑，體型應(yīng)簡單，長高比不應(yīng)大于3。2、妥善處理建筑物的雨水排水系統(tǒng)，多層民用建筑的室內(nèi)地坪，宜高出室外地坪45cm;3、用水設(shè)施宜集中設(shè)置，縮短地下管線和遠(yuǎn)距離主要承重基礎(chǔ)，其管道宜明裝。二、單層和多層民用建筑的屋面，宜采用外排水。當(dāng)采用有組織排水時(shí)，宜選用然耐用的水落管，其未端距離散水面不應(yīng)大于30cm，并不應(yīng)設(shè)置在沉降縫處。集水面積大的外水落管，應(yīng)接入專設(shè)的雨水明溝或管道。三、建筑物的周圍必須做散水，其坡度不得小于0.05,散水外緣應(yīng)略高于平整后的場地，散水的寬度應(yīng)按下列規(guī)定采用：1、當(dāng)屋面為無組織排水時(shí)，檐口高度在8米以下宜為1.5米，8米以上每增高4米宜增寬25cm，但寬度不宜大于2.5米。2、當(dāng)屋面為有組織排水時(shí)，在非自重濕陷性黃土場地不得小于1米，在自重濕陷性黃土場地，宜為1.5米。3、水池的散水的寬度為1一3米，散水的外緣超出池底邊緣不應(yīng)小于20cm,噴水池等的回水坡或散水的寬度宜為3一5米。4、高層建筑結(jié)構(gòu)的散水的寬度宜超出基底邊緣1米，并不應(yīng)小于5米。四、散水應(yīng)采用現(xiàn)澆混凝土。其墊層應(yīng)設(shè)置15cm厚的灰土或30cm厚的素土，墊層外緣應(yīng)超出散水的和建筑物外墻基底外緣50cm。散水宜每隔6-10米設(shè)置一條伸縮縫。散水與外墻交接處和散水的伸縮縫，應(yīng)用柔性防水材料填封。沿散水外緣不宜設(shè)置雨水明溝。五、經(jīng)常受水浸濕或可能積水的地面，應(yīng)嚴(yán)密不滲漏，并按防水地面設(shè)計(jì)。對采用嚴(yán)格防水措施的建筑，其防水地面應(yīng)設(shè)行之有效的防水層。地面坡向集水點(diǎn)的坡度不得小于0.01。地面與墻、柱、［翻設(shè)備基礎(chǔ)等交接處應(yīng)做翻邊。地面下應(yīng)做30-50cm厚的灰土墊層。［翻六、排水溝的材料和做法，應(yīng)根據(jù)濕陷類型、濕陷等級和使用要求等選定，并應(yīng)設(shè)置灰土墊層，防護(hù)范圍內(nèi)的排水溝，宜采用鋼筋混

凝土，但在非自重濕陷性黃土場地，室內(nèi)小型排水溝可采用混凝土，并應(yīng)做防水面層。對采用嚴(yán)格防水措施的建筑，其排水溝應(yīng)增設(shè)卷材防水層或其它有效的防水層。七、對基礎(chǔ)梁底下預(yù)留日空隙，應(yīng)采取有效措施防止地面水浸入地基。對地下室的采光井，應(yīng)做好防、排水設(shè)施。第三節(jié)濕陷性黃土地基上結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)措施一、當(dāng)?shù)鼗惶幚砘騼H消除地基的部分濕陷量時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)*艮據(jù)地基濕陷量等級或地基處理后的剩余濕陷量、建筑物的不均勻沉降、傾斜和構(gòu)件脫離支座等不利情況，采取下列結(jié)構(gòu)措施：1、選擇適宜的結(jié)構(gòu)體系和基礎(chǔ)型式；2、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性與空間剛度；3、預(yù)留適應(yīng)沉降的凈空。二、當(dāng)建筑物的體型復(fù)雜時(shí)，宜用沉降縫將建筑物分成若干個(gè)體型簡單，并具有較大空間剛度獨(dú)立的單元。砌體結(jié)構(gòu)建筑物的沉降縫處，宜設(shè)置雙墻。三、高層建筑的設(shè)計(jì)，宜選用輕質(zhì)高強(qiáng)材料；宜調(diào)整上部荷載和基礎(chǔ)寬度，使地基應(yīng)力均勻分布；宜加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的剛度和基礎(chǔ)剛度。四、對一、二、三類建筑，基礎(chǔ)的埋深不應(yīng)小于1米。五、建筑物的基礎(chǔ)或墻，當(dāng)有地下管道或管溝時(shí)，應(yīng)預(yù)洞孔。洞頂與管溝及管道頂間的凈空高度，對消除地基的全部濕陷量的建筑物不宜小于20cm;對消除地基的部分濕陷量和未處理地基的建筑物不宜小于30cm。洞邊與管溝外壁必須脫離。洞邊與承重墻轉(zhuǎn)角處外緣的距離不宜小于1m,當(dāng)不能滿足時(shí)，可用鋼筋混凝土框加強(qiáng)。洞

底距基礎(chǔ)底不應(yīng)小于洞寬的1/2，并不宜小于40cm,當(dāng)不能滿足時(shí)，應(yīng)局部加深基礎(chǔ)或在洞底設(shè)置鋼筋混凝土梁。五、建筑物的基礎(chǔ)或墻，當(dāng)有地下管道或管溝時(shí)，應(yīng)預(yù)洞孔。洞六、砌體結(jié)構(gòu)建筑的鋼筋混凝土梁，應(yīng)按下列規(guī)定設(shè)置:六、砌體結(jié)構(gòu)建筑的鋼筋混凝土梁，應(yīng)按下列規(guī)定設(shè)置:二、三類中的多層建筑，當(dāng)?shù)鼗幚砗蟮氖Ｓ酀裣萘糠謩e大于20cm,30cm時(shí)，均應(yīng)在基礎(chǔ)內(nèi)、屋面檐口處和第一層樓蓋處設(shè)置鋼筋混凝土梁圈，其它各層宜隔層設(shè)置；當(dāng)?shù)鼗幚砗蟮氖Ｓ酀裣萘糠謩e大于20cm,30cm時(shí)，在基礎(chǔ)內(nèi)除設(shè)置鋼筋混凝土圈梁外，并應(yīng)每層設(shè)置鋼筋混凝土圈梁。在二、三、四級濕陷性黃土地基上的四類建筑，應(yīng)在基礎(chǔ)內(nèi)和屋面檐口處設(shè)置混凝土配筋帶，或設(shè)置鋼筋混凝土圈梁。采用嚴(yán)格防水措施的多層建筑，應(yīng)每層設(shè)置鋼筋混凝土圈梁。各層圈梁均應(yīng)設(shè)在外墻、內(nèi)縱墻和對整體剛度起重要作用的內(nèi)橫墻上，并應(yīng)在同一標(biāo)高處閉合，否則應(yīng)采取加強(qiáng)措施。七、砌體結(jié)構(gòu)的窗間墻寬度，在承受主梁處或開間軸線處，不變小于主梁或開間軸線間距的1/3,并不應(yīng)小于1米，在其它承重墻處，不應(yīng)小于0.6米。門窗洞邊全建筑物轉(zhuǎn)角處的距離不應(yīng)小于1米當(dāng)不能滿足上述要求時(shí)，應(yīng)在洞孔周邊采用鋼筋混凝土框加強(qiáng)，或在轉(zhuǎn)角及軸線處加構(gòu)造樁。多層砌體結(jié)構(gòu)的建筑，不得采用空斗和無鋼筋砌體過梁。八、當(dāng)砌體結(jié)構(gòu)建筑的門窗洞孔或其它洞孔的寬度大于1米，且地基未經(jīng)處理或未消除地基的全部濕陷量時(shí)，應(yīng)采用鋼筋混凝土過梁。九、廠房內(nèi)吊車上的凈空高度：對消除地基的全部濕陷量建筑，不宜小于20cm;對消除地基的部分濕陷量或未經(jīng)處理地基的建筑，不宜小于30cm。吊車梁應(yīng)設(shè)置成簡支梁。吊車梁與吊車軌之間應(yīng)采用能調(diào)整的連接方式。十、預(yù)制鋼筋混凝土梁的支承長度，在磚墻、磚柱上不宜小于24cm,預(yù)制鋼筋混凝土板的支承長度，在磚墻上不宜小于10cm。第五節(jié)濕陷性黃土地基設(shè)計(jì)措施的選擇原則：1消除內(nèi)因：消除大孔隙；2消除外因：采取必要的防水措施和控制基底壓力在濕陷性黃土地基設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按照建筑物的重要性和地基對沉降的敏感程度、地基被水浸濕的可能性、地基土的濕陷類型和濕陷等級、土的變形和強(qiáng)度、地下水可能的變化情況、當(dāng)?shù)亟ㄖ?jīng)驗(yàn)和施工條件等因素綜合考慮分析，區(qū)別對待，合理采用地基處理、防水措施和結(jié)構(gòu)措施等任何一種或多種措施，以保證建筑安全。一、建筑物的設(shè)計(jì)措施：地基處理措施：1）消除地基的全部濕陷量，或采用樁基、深基等穿透全部濕陷性黃土層;2）消除地基的部分濕陷量。防水措施：1）基本防水措施：在建筑物布置、場地排水、屋面排水、地面防水、散水、排水溝等方面防止雨水或生產(chǎn)、生活用水的滲漏，并提高管道材料和接口的標(biāo)準(zhǔn)。2）檢漏防水措施：在基本防水措施的基礎(chǔ)上，對防護(hù)范圍內(nèi)的地下管道增設(shè)檢滲漏管溝和檢漏井。3）嚴(yán)格防水措施：在檢漏防止措施的基礎(chǔ)上，對防水地面、排水溝、檢漏管溝和檢漏井等設(shè)施提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)措施：減少建筑物的不均勻沉降，或使結(jié)構(gòu)適應(yīng)地基的變形。二、選擇設(shè)計(jì)措施的一般原則：各類建筑物在采取設(shè)計(jì)措施時(shí)，應(yīng)根據(jù)堪察報(bào)告提供的場地濕陷類型、地基濕陷等級及地基承載力的情況，并結(jié)合當(dāng)?shù)亟ㄖ?jīng)驗(yàn)和施工條件等因素綜合考慮確定。1、一級建筑物，要求全部消除地基土的濕陷性或穿透全部濕陷性土層；2、二級建筑物，消除地基土的部分濕陷量，最小處理厚度對非自重和自重濕陷性黃土場地，均不應(yīng)小于壓縮層厚度的2/3,自重濕陷性黃土地基還應(yīng)控制未處理土層的剩余濕陷量不大于20cm,如基礎(chǔ)寬度大或濕陷性土層厚度大，處理2/3壓縮層或濕陷性性土層厚度確有困難時(shí)，在建筑物范圍內(nèi)應(yīng)采取整片處理，其處理厚度，非自重濕陷性黃土場地不應(yīng)小于4m,自重濕陷性黃土場地不應(yīng)小于6m。同時(shí)采取防水措施和結(jié)構(gòu)措施。地基處理后的剩余濕陷量小于20cm時(shí)在，應(yīng)采取檢漏或基本防水措施；當(dāng)大于20cm時(shí)，對非自重濕陷性黃土場地應(yīng)采取檢漏防水措施，對自重濕陷性黃土場地，應(yīng)采取嚴(yán)格防水措施。3、三級建筑物，對于一級濕陷性黃土地基，可不做處理，但應(yīng)采取結(jié)構(gòu)和基本防水措施。對于二、三、四級濕陷性黃土地基，應(yīng)消除地基土的部分濕陷量，消除部分濕陷量的最小處理厚度滿足規(guī)范要求。并應(yīng)采取結(jié)構(gòu)和防水措施。地基處理后的土層的剩余濕陷量不大于30cm時(shí)，應(yīng)采取基本防水措施或檢漏防水措施；當(dāng)大于30cm時(shí)，應(yīng)采取檢漏防水措施或嚴(yán)格防水措施。4、四級建筑物，對于各級濕陷性黃土地基一律不用處理，當(dāng)在一級濕陷性黃土地基上，應(yīng)采取基本防水措施，在二級濕陷性黃土地基上，應(yīng)采取基本防水措施和結(jié)構(gòu)措施，在三、四級濕陷性黃土地基上，應(yīng)采取結(jié)構(gòu)措施和檢漏防水措施。三、對各類建筑物采取設(shè)計(jì)時(shí)，還要求按下列情況確定：1、當(dāng)?shù)鼗恋目倽裣萘坎淮笥?cm時(shí)對各類建筑物均可按非濕陷性黃土地基進(jìn)行設(shè)計(jì)。2、當(dāng)基底下各土層的濕陷系數(shù)小于0.03時(shí)，對二類建筑地基可不做處理，但應(yīng)采取結(jié)構(gòu)和檢漏防水措施。3、在濕陷性黃土層很厚的場地上，當(dāng)一類建筑物采取措施消除地基的全部濕陷量或穿透全部濕陷性土層有困難時(shí)，應(yīng)采取專門措施。4、當(dāng)場地內(nèi)的濕陷性黃土層較薄、濕陷系數(shù)較大或濕陷性性土層分布很不均，而且下伏基巖埋深不大，起伏較大時(shí)，如經(jīng)濟(jì)合理，對二級建筑物和三、四級濕陷性黃土地基上的三類建筑，可采取措施消除地基的全部濕陷量或穿透全部濕陷性土層。5、對承受較大荷載的重要設(shè)備基礎(chǔ)，應(yīng)與建筑物采取相同的的地基處理措施和防水措施。6、在非自重濕陷性黃土場地上，當(dāng)?shù)鼗鶅?nèi)各土層的濕陷起始壓力（不考慮基礎(chǔ)埋深和寬度修正）均大于其附加壓力與上覆土的飽和自重壓力之和時(shí)，各類建筑物可按非濕陷性黃土進(jìn)行地基設(shè)計(jì)。7、在非自重濕陷性黃土場地上，建筑物使用期間，當(dāng)?shù)叵滤锌赡苌仙降鼗鶋嚎s層以內(nèi)時(shí)，宜采取下列措施：1）建筑體型力求簡單，平面避免轉(zhuǎn)折，或分成若干簡單的單元；2）多層砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)有較大剛度，其長高比不大于3.0；3）同一單元內(nèi)，各基礎(chǔ)的荷載、形式、尺寸和埋深應(yīng)盡量接近；門廳與主體之間應(yīng)有效措施，減少差異沉降；第四章黃土地基計(jì)算同土力學(xué)與地基基礎(chǔ)，不在講述第五章地基處理第一節(jié):概述一、地基處理（地基加固）：對天然地基中的不良地基進(jìn)行人工處理的過程。二、建筑物的不良地基問題：1、強(qiáng)度及穩(wěn)定性問題：在荷載作用下，地基土抗剪強(qiáng)度不足，使地基土產(chǎn)生局部或整體破壞；2、不均勻沉降、沉降、水平位移問題：在荷載作用下，地基產(chǎn)生變形，使建筑物產(chǎn)生過大的沉降、水平位移、不均勻沉降等，從而影響建筑物的正常使用。如建筑荷載過大及土體的強(qiáng)度不足，濕陷性黃土地基的遇水濕陷，膨脹土遇水膨脹、失水收縮等。3、滲流問題：地基的滲流量或水力比降超過其允許值時(shí)，會(huì)發(fā)生較大的水量損失，或因潛蝕和管涌使地基失穩(wěn)而導(dǎo)致建筑物破壞。三、、地基處理的目的：解決上述不良地基問題

四、不良地基：軟粘土、雜填土、沖填土、飽和土、濕陷性黃土、泥炭土、膨脹土、多年凍土、鹽漬土、巖溶、山洞、山區(qū)地基及垃圾掩埋土地基等。五、地基處理方法分類及其適用范圍（見下表）糾傾黃土浸水迫降法利用黃土浸水濕陷原理使沉降小的一側(cè)黃土浸水產(chǎn)生沉降達(dá)到目的因黃土地基局部浸水造成不均勻沉降導(dǎo)致的工程事故頂升糾傾法通過在墻體中設(shè)置頂升梁，用千斤頂頂升整棟建筑物，不僅可以調(diào)整不均勻沉降，并可整體頂升至設(shè)計(jì)標(biāo)高各類不良地基斷樁糾傾法在樁基礎(chǔ)建筑工程中出現(xiàn)傾斜時(shí)，利用斷掉沉降量小的一邊部分樁基礎(chǔ)，使應(yīng)力重新分配，從而達(dá)到糾傾的目的樁基礎(chǔ)工程應(yīng)力解除糾傾法在建筑物沉降量小的一邊，利用洛陽鏟陶土，解除其部分應(yīng)力，從而增大其沉降量各類不良地基綜合糾傾法將加固地基與糾傾結(jié)合，或?qū)追N方法綜合應(yīng)用。各類不良地基第二節(jié)換填法一、換填法的原理及適用范圍換填法是將基礎(chǔ)底面以下不太深的一定范圍內(nèi)、性能穩(wěn)定、的軟弱土層挖去，然后以質(zhì)地堅(jiān)硬、強(qiáng)度較高具有抗侵蝕性的砂、石、素土、灰土、煤渣、礦渣等材料分層充填，并同時(shí)以人工或機(jī)械方法分層壓、夯、振動(dòng)，使之達(dá)到要求的密實(shí)度，成為良好的人工地基。經(jīng)過換填法處理的地基或墊層，可以把上部荷載擴(kuò)散傳至下面的下臥層，以滿足上部建筑所需的地基承載力和減少沉降量的需求。當(dāng)墊層下面有較軟弱土層時(shí)，也可以加速軟弱土層的排水固結(jié)和強(qiáng)度的提高。換填法適用于淺層地基處理，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、已完成自重固結(jié)的吹填土等地基處理以及暗塘、暗溝等淺層地基處理和低洼區(qū)域的填筑。換填法還適用于一些地域性特殊土的處理；用于膨脹土地基可消除地基上的脹縮地基上的脹縮作用，用于濕陷性黃土地基可消除黃土的濕陷，性，用于山區(qū)地基可用于處理巖面傾斜、破碎、高低差，軟硬不均以及巖溶與土洞等，用于季節(jié)性凍土地基可消除凍脹力和凍脹損壞等。當(dāng)采用換填法進(jìn)行地基處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑體型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、荷載性質(zhì)和量級、場地工程地質(zhì)資料及環(huán)境條件并結(jié)合施工機(jī)械設(shè)備與當(dāng)?shù)夭牧蟻碓吹冗M(jìn)行綜合分析、合理進(jìn)行換填設(shè)計(jì)，選擇換填材料和相應(yīng)的施工方法。二、表層原位壓實(shí)法地基淺層處理的最簡易方法是表層加固。當(dāng)需要處理的地基軟弱土位于表層，厚度不大，或上部荷載較小時(shí)，采用表層壓實(shí)法，可以取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。地基表層壓實(shí)法一般常應(yīng)用于道路、堆場等，有時(shí)也可適用于輕型建筑物。表層原位壓實(shí)法根據(jù)不同的施工機(jī)械設(shè)備和工藝一般可分為碾壓法、振動(dòng)壓實(shí)法及重錘夯實(shí)法。碾壓法：是用壓路機(jī)、堆土機(jī)、平碾或其它碾壓機(jī)械在地表來回開動(dòng)利用機(jī)械自重把松散土地基壓實(shí)加固。這種方法常用于地下水位以上大面積填土的壓實(shí)以及一般非飽和粘性土和雜填土地基的淺層處理。原位分層填土壓密一般不需要其它建筑材料，但需較好的土料和土源場地。有時(shí)也可適量添加石灰、水泥、碎磚、碎石等，以提高地基強(qiáng)度。碾壓法施工時(shí)應(yīng)根據(jù)壓實(shí)機(jī)械的壓實(shí)能量、控制碾壓土的含水量符合最優(yōu)百分比，選用適當(dāng)?shù)哪雺悍謱雍穸群湍雺旱谋閿?shù)。對于一般粘性土，通常用8-10t的平碾或12t的羊足碾，每層鋪土厚度30cm左右，碾壓8一12遍。對于飽和粘，性土進(jìn)行表層壓實(shí)，要考慮適當(dāng)?shù)呐潘胧┮约涌焱馏w的固結(jié)。對于淤泥及淤泥質(zhì)土，一般應(yīng)挖除或者結(jié)合碾壓進(jìn)行擠淤充填，先在土面上堆土、塊石、片石等，然后用機(jī)械壓入以置換和擠出淤泥，堆積碾壓分層進(jìn)行，直到把淤泥全部擠出，置換完畢為止。碾壓法對表層地基加固的深度一般可達(dá)2~3cmo碾壓的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以分層壓實(shí)系數(shù)的干重度和含水量來控制，如控制干重度為d，最大干重度主為max（由試驗(yàn)確定），則d與max的比值D稱為壓實(shí)系數(shù)，壓實(shí)系數(shù)和現(xiàn)場含水量的控制符合下表規(guī)定。一般粘性土經(jīng)表層壓實(shí)處理，其地基承載力可達(dá)80—100KN/m2。填土地基質(zhì)量控制值（W’填土的最優(yōu)含水量）結(jié)構(gòu)類型填土部位壓實(shí)系數(shù)控制含水量（%）磚石承重結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)在地基主要受力層范圍內(nèi)>0.96Wy±2在地基主要受力層范圍以下0.93-0.96簡支結(jié)構(gòu)和排架結(jié)構(gòu)在地基主要受力層范圍內(nèi)0.9廠0.97Wy±2在地基主要受力層范圍以下0.9廠0.93雜填土的碾壓，可先將建筑范圍的設(shè)計(jì)加固深度內(nèi)的雜填土挖出，開挖平面從基礎(chǔ)縱向放出3米左右，橫向放出1.5米左右，然后將坑底碾壓2一3遍，再將原土分層回填碾壓，每層土虛鋪厚度30cm左右。由于雜填土的性質(zhì)比較復(fù)雜，碾壓后的地基承載力差別較大，根據(jù)一些地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)，用8-12t壓路機(jī)碾壓后的雜填土地基，承載力約為100—120KN/m2。振動(dòng)壓實(shí)法振動(dòng)壓實(shí)法是用振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械在地基表面施加振動(dòng)力以振實(shí)淺層松散土的地基處理方法。三、換土墊層法換土墊層的原理：在沖刷較小的軟土地基上，地基的承載力和變形達(dá)不到基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求，且當(dāng)軟土層不太厚（如不超過3m）時(shí)，可采用較經(jīng)濟(jì)、簡便的換土墊層法進(jìn)行淺層處理。即將軟土部分或全部挖除，然后換填工程特性良好的材料，并予以分層壓實(shí)，這種地基處理方法稱為換填墊層法。墊層處治應(yīng)達(dá)到增加地基持力層承載力，防止地基淺層剪切變形的目的。換填的材料主要有砂、碎石、高爐干渣和粉煤灰等，應(yīng)具有強(qiáng)度高、壓縮性低、穩(wěn)定性好和無侵蝕性等良好的工程特，性。當(dāng)軟土層部分換填時(shí)，地基便由墊層及軟弱）下臥層組成如圖6—4所示，足夠厚度的墊層置換可能被剪切破壞的軟土層，以使墊層底部的軟弱下臥層滿足承載力的要求，而達(dá)到加固地基的目的。按墊層回填材料的不同，可分別稱為砂墊層、碎石墊層等。換填墊層法設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)是墊層厚度和寬度，一般可將各種材料的墊層設(shè)計(jì)都近似地按砂墊層的計(jì)算方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。墊層的作用及適應(yīng)范圍當(dāng)建筑物的地基為軟弱土或濕陷土、膨脹土、凍脹土?xí)r，不能滿足上部結(jié)構(gòu)對地基強(qiáng)度和變形的要求，而軟弱土層的厚度又不很大，可采用換填法處理。與其他方法相比，用換填法能取得良好的處理效果和經(jīng)濟(jì)效益。該方法適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、膨脹土、凍脹土、素填土、雜填土地基及暗溝、暗塘的淺層處理。換土墊層法就是把建筑基底下一定深度的軟弱土層預(yù)先挖除（如果軟弱土層較薄時(shí)，則將其全部挖除），然后回填土料、分層壓實(shí)，作為建筑物基礎(chǔ)的持力層。墊層的主要作用有兩點(diǎn)，一是提高了持力層的強(qiáng)度，同時(shí)將建筑物的基底壓力擴(kuò)散到地基中去，使墊層以下軟弱地基的應(yīng)力減少到許可承載力范圍以內(nèi)，從而滿足穩(wěn)定性要求；二是代替了承受應(yīng)力最大的軟弱地基以后，可以減少地基的沉降量，在路堤或土坎工程中，砂墊層還可提高排水固結(jié)速度，防止季節(jié)性凍土的凍脹，消除膨脹土地基的脹縮性及濕陷性土層的濕陷性。墊層的土料墊層要由合適的土進(jìn)行填筑，其本身必須具有足夠的強(qiáng)度、厚度和寬度才能充分發(fā)揮作用。土料可選用黏性土、礫類土、礫石、碎石、石碴、礦渣、灰土、細(xì)砂卵礫石，不選粉細(xì)砂、輕亞黏土，如果采用砂料作墊層，尚需滿足抗震要求。墊層土料需按常規(guī)做土工試驗(yàn)。對于黏性土來說，要通過試驗(yàn)得出干密度與最優(yōu)含水量，黏聚力及內(nèi)摩擦角的關(guān)系；對于砂土來說，要做相對密度試驗(yàn)，從而為設(shè)計(jì)和施工控制提供依據(jù)。根據(jù)換填材料的不同，將墊層分為砂石（砂礫、碎卵石）墊層、土墊層（素土、灰土、二灰土墊層）粉煤灰墊層、礦渣墊層、加筋砂石墊層等。墊層厚度及寬度設(shè)計(jì)墊層厚度和寬度設(shè)計(jì)根據(jù)下臥土層承載力確定，符合下式且滿足基礎(chǔ)底面壓力擴(kuò)散（壓力擴(kuò)散角0取30°）。Pcz+Pz<fak式中：Pcz墊層底面處土的自重應(yīng)力；（MPa）碾Pz墊層底面處土的附加應(yīng)力。由此確定墊層厚度z及寬度b見圖所示。圖墊層設(shè)計(jì)示意圖5、砂墊層的設(shè)計(jì)計(jì)算(一)砂墊層厚度的確定砂墊層厚度計(jì)算實(shí)質(zhì)上是軟弱下臥層頂面承載力的驗(yàn)算，計(jì)算方法有多種。一種方法是按彈性理論的土中應(yīng)力分布公式計(jì)算。即將砂墊層及下臥土層視為一均質(zhì)半無限彈性體，在基底附加應(yīng)力作用下，計(jì)算不同深度的各點(diǎn)土中附加應(yīng)力并加上土的自重應(yīng)力，同時(shí)以第二章所介紹的“規(guī)范”方法計(jì)算地基土層隨深度變化的容許承載力，并以此確定砂墊層的設(shè)計(jì)厚度，如圖所示。也可將加固后地基視為上層堅(jiān)硬、下層軟弱的雙層地基，用彈性力學(xué)公式計(jì)算。另一種是我國目前常用的近似按應(yīng)力擴(kuò)散角進(jìn)行計(jì)算的方法。即認(rèn)為砂墊層以“”角向下擴(kuò)散基底附加壓力，到砂墊層底面下臥層頂面)處的土中附加壓應(yīng)力與土中自重應(yīng)力之和不超過該處下臥層頂面地基深度修正后的容許承載力，即：式中：h(kPa)為下臥層頂面處地基的容許承載力，通常只進(jìn)行下臥層頂面深度修正，而壓應(yīng)力的大小與基底附加壓力、墊層厚度、材料重等有關(guān)。H若考慮平面為矩形的基礎(chǔ)，在基底平均附加應(yīng)力作用下，基底下土中附加壓應(yīng)力按擴(kuò)散角通過砂墊層向下擴(kuò)散到軟弱下臥層頂面，并假定此處產(chǎn)生的壓應(yīng)力平面呈梯形分布圖13-5)在空間呈六面體形狀分布)，根據(jù)力的平衡條件可得到：則該處下臥層頂面的附加壓應(yīng)力氣為：式中：l—基礎(chǔ)的長度(m);hb—基礎(chǔ)的寬度(m);hs一砂墊層的厚度(m);一基底處的附加應(yīng)力(kPa);一砂墊層的壓應(yīng)力擴(kuò)散角，一般取350。一450。，根據(jù)墊層材料選用。砂墊層及應(yīng)力分布砂墊層應(yīng)力擴(kuò)散圖砂墊層底面下的下臥層同時(shí)還受到墊層及基坑回填土的重力，所以式中：s、一砂墊層、回填土的重度(kN/m3)，水下時(shí)按浮重度計(jì)算，h—基坑回填土厚度(m)。由式可得到砂墊層所需厚hs。hs一般不宜小于lm或超過3m，墊層過薄，作用不明顯，過厚需挖深坑，費(fèi)工耗料，經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上往往不合理。當(dāng)?shù)鼗淋浨液窕蚧讐毫^大時(shí)，應(yīng)考慮其它加固方案。(二)砂墊層平面尺寸的確定砂墊層底平面尺寸應(yīng)為：其中L、B分別為砂墊層底平面的長及寬，一般情)兄砂墊層頂面尺寸按此確定，以防止承受荷載后墊層向兩側(cè)軟土擠動(dòng)。三)基礎(chǔ)最終沉降量的計(jì)算砂墊層上基礎(chǔ)的最終沉降量是由墊層本身的壓縮量ss與軟弱下臥層的沉降量S］所組成，sssS］由于砂墊層壓縮模量比較弱下臥層大得多，其壓縮量小且在施工階段基本完成，實(shí)際可以忽略不計(jì)。需要時(shí)ss也可按下式求得：式中：Es—砂墊層的壓縮模量，可由實(shí)測確定，一般為12一24kPa:—一砂墊層內(nèi)的平均壓應(yīng)力。乙S］可用有土力學(xué)的有關(guān)方法進(jìn)行計(jì)算。S的計(jì)算值應(yīng)符合建筑物容許沉降量的要求，否則應(yīng)加厚墊層或考慮其它加固方案。墊層施工要點(diǎn)墊層施工中的關(guān)鍵是要使用填料土達(dá)到設(shè)計(jì)的密實(shí)度。密實(shí)度的方法常用的有振動(dòng)法、水撼法、碾壓法等。這些方法要求控制一定的含水量，逐層振密或壓實(shí)，并應(yīng)在下層的密實(shí)度檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行上層施工。墊層的砂料必須具有良好的壓實(shí)性，砂料的不均勻系數(shù)不能小于設(shè)計(jì)值，以中粗砂為宜，容許在砂中摻入一定數(shù)量的碎石，但要分布均勻。開挖基坑鋪設(shè)墊層時(shí)，必須避免對軟弱土層的擾動(dòng)和破壞坑底土的結(jié)構(gòu)。基坑開挖后應(yīng)及時(shí)回填，不應(yīng)暴露過久或浸水，并防止踐踏坑底，當(dāng)采用碎石墊層時(shí)，應(yīng)在坑底先鋪一層砂墊層，以免碎石擠入土中。墊層質(zhì)量控制的主要指標(biāo)是干密度。黏性土、灰土、砂土采用環(huán)刀取土測其干密度，以使測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，對砂土墊層應(yīng)加做相對密度試驗(yàn)，墊層檢測結(jié)果應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。對于碎石、礫石等大骨料墊層，在施工時(shí)按設(shè)計(jì)要求可用碾壓遍數(shù)或振實(shí)時(shí)間來控制密度。四、擠淤置換法1、原理及適用范圍依靠換填材料的自重及借助于其他外力諸如：壓載、振動(dòng)、爆破、強(qiáng)夯或卸荷(即及時(shí)挖除換填體周邊的淤泥)等，使軟弱層遭到破壞后被強(qiáng)制擠出而進(jìn)行的換填處理。換填的寬度、深度及換填材料，可根據(jù)計(jì)算確定。但換填深度除考慮沉降和滑移穩(wěn)定外，還應(yīng)置換到使地基承載力大于換填體荷載所需的深度-至較好的持力層。強(qiáng)制擠淤換填，往往不可能把軟弱層完全擠出，對于換填后地基的沉降必須有所考慮。擠淤置換地基適用于厚度在10米以內(nèi)的流動(dòng)性大，基本無硬殼層的大面積流塑狀淤泥地基處理。2.施工方法1）堆載法；2）振動(dòng)擠淤；3）強(qiáng)夯擠淤；4）爆破擠淤；5）卸荷擠淤。也—±±第三節(jié)第四節(jié)：預(yù)壓排水固結(jié)原理飽和軟粘土地基在荷載作用下，孔隙中的水慢慢排出，孔隙體積慢慢地減小，地基發(fā)生固結(jié)變形。同時(shí)，隨著超靜孔隙水壓力逐漸消散，有效應(yīng)力逐漸提高，地基土的強(qiáng)度逐漸增長?，F(xiàn)以圖13-6為例，可說明排水固結(jié)法使地基土密實(shí)、強(qiáng)化的原理。在如圖13-6a中，當(dāng)土樣的天然有效固結(jié)壓力為0。時(shí)，孔隙比為e。，在e一：曲線上相應(yīng)為a點(diǎn)，當(dāng)壓力增加’，固結(jié)終了時(shí)孔隙比減少e，相應(yīng)點(diǎn)為c點(diǎn)，曲線abc為壓縮曲線，與此同時(shí)，抗剪強(qiáng)度與固結(jié)壓力成比例地由a點(diǎn)提高到c點(diǎn)，說明土體在受壓固結(jié)時(shí)，與孔隙比減小產(chǎn)生壓縮的同時(shí)，抗剪強(qiáng)度也得到提高。如從。點(diǎn)卸除壓力’，則土樣發(fā)生回彈，圖13-6a中cef為卸荷回彈曲線，如從f點(diǎn)再加壓’，土樣再壓縮將沿虛線到c‘，其相圖13-6室內(nèi)壓縮試驗(yàn)說明排水固結(jié)法原理應(yīng)的強(qiáng)度包線，如圖13-l5b所示。從再壓縮曲線fgc＜可a）e-：曲線b）t-c曲線看出，固結(jié)壓力同樣增加’而孔隙比減小值為e'，e'比e小的多。這說明如在建筑場地上先加一個(gè)和上部結(jié)構(gòu)相同的壓力進(jìn)行加載預(yù)壓使土層固結(jié)，然后卸除荷載，再施工建筑物，可以使地基沉降減少，如進(jìn)行超載預(yù)壓預(yù)壓荷載大于建筑物荷載）效果將更好，但預(yù)壓荷載不應(yīng)大于地基土的容許承載力。排水固結(jié)法加固軟土地基是一種比較成熟、應(yīng)用廣泛的方法，它主要解決沉降和穩(wěn)定問題

一、砂井堆載預(yù)壓法軟粘土滲透系數(shù)很低，為了縮短加載預(yù)壓后排水固結(jié)的歷時(shí)，對較厚的軟土層，常在地基中設(shè)置排水通道，使土中孔隙較快排出水?？稍谲浾惩林性O(shè)置一系列的翌向排水通道砂井、袋裝砂井或塑料排水板），在軟土頂層設(shè)置橫向排水砂墊層如圖13-7所示，借此縮短排水途程，增加排水通道，改善地基滲透性能。（一）砂井地基的設(shè)計(jì)砂井地基的設(shè)計(jì)主要包括選擇適當(dāng)?shù)纳熬睆?、間距、深度、排列方式、布置范圍以及形成砂井排水系統(tǒng)所需的材料、砂墊層厚度等，以使地基在堆載預(yù)壓過程中，在預(yù)期的時(shí)間內(nèi)，達(dá)到所需要的固結(jié)度（通常定為80%）。砂井的直徑和間距：砂井的直徑和間距主要取決于土的固結(jié)特性和施工期的要求。從原則上講，為達(dá)到相同的固結(jié)度，縮短砂井間距比增加砂井直徑效果要好，即以“細(xì)而密”為佳，不過，考慮到施工的可操作性，普通砂井的直徑為300~500mm。砂井的間距可根據(jù)地基土的固結(jié)特征和預(yù)定時(shí)間內(nèi)所要求達(dá)到的固結(jié)度確定，間距可按為直徑的6~8倍選用。砂井深度：砂井深度主要根據(jù)土層的分布、地基中的附加應(yīng)力大小、施工期限和條件及地基穩(wěn)定性等因素確定。當(dāng)軟土不厚圖13-7砂井堆載預(yù)壓（一般為10~20m）時(shí)，盡量要穿過軟土層達(dá)到砂層；當(dāng)軟土過厚（超過20m），不必打穿粘土，可根據(jù)建筑物對地基的穩(wěn)定性和變形的要求確定。對以地基抗滑穩(wěn)定性控制的工程，翌井深度應(yīng)超過最危險(xiǎn)滑動(dòng)面2.0m以上。砂井排列：砂井的平面布置可采取正方形或等邊三角形（圖13-8）,在大面積荷載作用下，認(rèn)為每個(gè)砂井均起獨(dú)立排水作用。為了簡化計(jì)算，將每個(gè)砂井平面上的排水影響面積以等面積的圓來代替，可得一根砂井的有效排水圓柱體的直徑de和砂井間距l(xiāng)的關(guān)系按下式考慮：只；2<3等邊三角形布置正方形布置■4d-11.1281dI11.051等邊三角形布置正方形布置■4d-11.1281一般由基礎(chǔ)的輪廓線向砂井的布置范圍：由于在基礎(chǔ)以外一定的范圍內(nèi)仍然存在壓應(yīng)力和剪應(yīng)力，所以砂井的布置范圍應(yīng)比基礎(chǔ)范圍大為好外增加2~4m。一般由基礎(chǔ)的輪廓線向粗砂，必須保證良好的透3%，滲透系數(shù)應(yīng)大于砂料：砂料宜用中、水性，含泥量不應(yīng)超過10-3cm/so粗砂，必須保證良好的透3%，滲透系數(shù)應(yīng)大于砂墊層：為了使砂井有良好的排水通道，砂井頂部應(yīng)鋪設(shè)砂墊層，墊層砂料粒度和砂井砂料相同，厚度一般為0.5m?1m（二）砂井地基的固結(jié)度的計(jì)算砂井固結(jié)理論采取了下列的假設(shè)條件：圖13-8砂井的平面布置及固結(jié)滲透途徑①地基土是飽和的，固結(jié)過程是土中孔隙水的排出過程；②地基表面承受連續(xù)均勻的一次施加的荷載；③地基土在該荷載作用下僅有翌向的壓密變形，整個(gè)固結(jié)過程地基土滲透系數(shù)不變；④加荷開始時(shí)，所有翌向荷載全部由孔隙水承受。采用砂井的地基固結(jié)度計(jì)算屬于三維問題。在軸對稱條件下的單元井固結(jié)課題，如圖13-8所示?？刹捎肦edulibTerzagh固結(jié)理論，其表達(dá)式為式中CV、Cr-地基的翌向和水平向固結(jié)系數(shù)（m/s2）;r,z-距離砂井中軸線的水平距離和深度（m）。為了求解方便，采用了分離變量原理，設(shè)uuzur，則式（13-20）可分解成方程（13-21a）的求解，可以采用Terzagh解答，其固結(jié)度的計(jì)算公式為其中Ai(2i1)U18exp(A2Cvt/2L)2)zA2i0i方程（13-21b）其中Ai(2i1)式中Tr一水平向固結(jié)的時(shí)間因素，無量綱；t—固結(jié)時(shí)間（s）；L一砂井垂直長度（翌向排水距離）（m）；n一井徑比n=de/dw，無量綱；d,d一砂井的有效排水直徑（m）和砂井直徑（m）。根據(jù)前述的分離變量原理uuzur，則整個(gè)土層的平均超靜孔隙水壓力為同理，對起始孔隙水壓力值的平均;值仍然有上述兩式相除后，可得到再根據(jù)固結(jié)度的概念，土層的平均固結(jié)度同理，可得翌向和徑向平均固結(jié)度為Uz14或』1Uz從式（13-24、或713-2^可得1Ut1u「1uz）或Ut1（1U「1U「上述推導(dǎo)得到的（13-26），即Carril（1942）原理。根據(jù)這一原理，以及上述Terzaghi和Barron的解答，則可計(jì)算出砂井地基的平均固結(jié)度。為了實(shí)際應(yīng)用方便，將式（13-26中。尸與Tr、n的函數(shù)關(guān)系制成表13-4以供查用。徑向平均固結(jié)度U與時(shí)間因素^及井徑比n的關(guān)系^表13-40.10.20.30.40.50.60.70.80.940.00980.02080.03310.04750.06420.08520.11180.15000.214050.01220.02600.04130.05900.08000.10650.13900.18700.268060.01440.03060.04900.07000.09460.12540.16480.22100.316070.01630.03560.05520.07900.10700.14170.18600.24900.356080.01800.03830.06100.08750.11820.15700.20600.27600.395090.01960.04160.06640.09500.12870.17050.22300.30000.4380100.02060.04400.07000.10000.13670.18000.23600.31600.4530110.02200.04670.07460.10700.14460.19200.25200.33800.4820120.02300.04900.07800.11200.15180.20080.26300.35300.5050130.02390.05070.08100.11600.15700.20800.27300.36600.5240140.02500.05310.08480.12150.16630.21860.28600.38300.5480例題有一飽和軟粘性土層，厚8m,其下為砂層，打穿軟粘土到達(dá)砂層的砂井直徑為0.3m，平面布置為梅花形，間距l(xiāng)=2.4m;軟粘土在150kPa均布壓力下的翌向固結(jié)系數(shù)Cy=0.15mm2/s,水平向固結(jié)系數(shù)Cr=0.29mm2/s,求一個(gè)月時(shí)的固結(jié)度。解翌向排水固結(jié)度uv的計(jì)算地基上設(shè)置砂墊層，該情況為兩面排水H=8/2=4（m）=0.235徑向排水固結(jié)度ur的計(jì)算砂井地基總平均固結(jié)度Ut110.23510.4910.3961%不打砂井，依靠上下砂層固結(jié)排水，一個(gè)月地基固結(jié)度僅23.5%,設(shè)砂井后為61%。以上介紹的徑向排水固結(jié)理論，是假定初始孔隙水壓力在砂井深度范圍內(nèi)為均勻分布的，即只有荷載分布面積的寬度大于砂井長度時(shí)方能滿足，并認(rèn)為預(yù)壓荷載是一次施加的，如荷載分級施加，也應(yīng)對以上固結(jié)理論予以修正，詳見有關(guān)砂井設(shè)計(jì)規(guī)范和專著，此處不再贅述。對于未打穿軟粘土層的固結(jié)度計(jì)算，因邊界條件不同儒考慮砂井以下軟粘土層的固結(jié)度），不能簡單套用式（13-26）可以按下式近似計(jì)算其平均固結(jié)度：式中：u一整個(gè)受壓土層平均固結(jié)度；一砂井深度L與整個(gè)飽和軟粘性土層厚度H的比值，二；HUt一砂井深度范圍內(nèi)土的固結(jié)度，按式（13-26計(jì)算：U；一砂井以下土層的固結(jié)度，按單向固結(jié)理論計(jì)算，近似將砂井底面作為排水面。砂井的施工工藝與砂樁大體相近，具體參照砂樁的施工工藝。二、袋裝砂井和塑料排水板預(yù)壓法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(huì)出現(xiàn)砂井被擠壓截?cái)?，不能保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)了以袋裝砂井和塑料排水板代替普通砂井的方法，避免了砂井不連續(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。（一）袋裝砂井預(yù)壓法目前國內(nèi)應(yīng)用的袋裝砂井直徑一般為70~120mm，間距為1.0m~2.0m（井徑比n約取15~20）。砂袋可采用聚丙烯或聚乙烯等長鏈聚合物編織制成，應(yīng)具有足夠的抗拉強(qiáng)度、耐腐蝕、對人體無害等特點(diǎn)。裝砂后砂袋的滲透系數(shù)不應(yīng)小于砂的滲透系數(shù)。灌入砂袋的砂應(yīng)為中、粗砂并振搗密實(shí)。砂袋留出孔口長度應(yīng)保證伸入砂墊層至少300mm，并不得臥倒。袋裝砂井的設(shè)計(jì)理論、計(jì)算方法基本與普通砂井相同，它的施工已有相應(yīng)的定型埋設(shè)機(jī)械，與普通砂井相比，優(yōu)點(diǎn)是：施工工藝和機(jī)具簡單、用砂量少；它間距較小，排水固結(jié)效率高，井徑小，成孔時(shí)對軟土擾動(dòng)也小，有利于地基土的穩(wěn)定，有利于保持其連續(xù)性。二）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，從而使地基加速固結(jié)。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，排水效果穩(wěn)定；塑料板重量輕，便于施工操作；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。塑料排水板所用材料、制造方法不同，結(jié)構(gòu)也不同，基本上分兩類。一類是用單一材料制成的多孔管道的板帶，表面刺有許多微孔（如圖13-9）;另一類是兩種材料組合而成，板芯為各種規(guī)律變形斷面的芯板或亂絲、花式絲的芯板，外面包裹一層無紡?fù)凉た椢餅V套（如圖13-10）。塑料排水板可采用砂井加固地基的固結(jié)理論和設(shè)計(jì)計(jì)算方法。計(jì)算時(shí)應(yīng)將塑料板換算成相當(dāng)直徑的砂井，根據(jù)兩種排水體與周圍土接圖13-9多孔單一結(jié)構(gòu)型塑料排水板觸面積相等原理進(jìn)行換算，當(dāng)量換算直徑dp為式中：b一塑料板寬度（mm）,一塑料板厚度（mm）,目前應(yīng)用的塑料排水板產(chǎn)品成卷包裝，每卷長約數(shù)百米，用專門的插板機(jī)插入軟土地基，先在空心套管裝入塑料排水板，并將其一端與預(yù)制的專用鋼靴連接，插入地基下預(yù)定標(biāo)高處，拔出空心套管，由于13-10復(fù)合結(jié)構(gòu)塑料排水板土對鋼靴的阻力，塑料板留在軟土中，在地面將塑料板切斷，即可移動(dòng)插板機(jī)進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)作業(yè)。三、天然地基堆載預(yù)壓法天然地基堆載預(yù)壓法是在建筑物施工前，用與設(shè)計(jì)荷載相等或略大）的預(yù)壓荷載（如砂、土、石等重物）堆壓在天然地基上使地基軟土得到壓縮固結(jié)以提高其強(qiáng)度也可以利用建筑物本身的重量分級緩慢施工），減少工后的沉降量，待地基承載力、變形達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期要求后，將預(yù)壓荷載撤除，在經(jīng)預(yù)壓的地基上修建建筑物。此方法費(fèi)用較少，但工期較長。如軟土層不太厚，或軟土中夾有多層細(xì)、粉砂夾層滲透性能較好，不需很長時(shí)間就可獲得較好預(yù)壓效果時(shí)可考慮采用，否則排水固結(jié)時(shí)間很長，應(yīng)用就受到限制。此法設(shè)計(jì)計(jì)算可用一維固結(jié)理論。四、真空預(yù)壓法和降水位預(yù)壓法真空預(yù)壓法實(shí)質(zhì)上是以大氣壓作為預(yù)壓荷重的一種預(yù)壓固結(jié)法（圖13-11）。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（普通砂井、袋裝砂井或塑料排水板），再用不透氣的封閉薄膜覆蓋軟土地基，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，用真空泵進(jìn)行抽氣，使其形成真空，當(dāng)真空泵抽氣時(shí)，先后在地表砂墊層及翌向排水通道內(nèi)逐漸形成負(fù)壓，使土體內(nèi)部與排水通道、墊層之間形成壓力差，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)。降低水位預(yù)壓法是借井點(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。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)摸清土層分布及地下水位情況等。采用各種排水固結(jié)方法加固后的地基，均應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。檢驗(yàn)方法圖13-11真空預(yù)壓工藝設(shè)備平面和剖面圖可采用十字板剪切試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、荷載試驗(yàn)或常規(guī)土工試驗(yàn)，以測定其加固效果。第五節(jié)密實(shí)法原理在不發(fā)生沖刷或沖刷深度不大的松散土地基（包括松散中、細(xì)、粉砂土，粉土，松散細(xì)粒爐渣，雜填土以及］＜1、孔隙比接近或大于1的含砂量較多的松軟粘性土），如其厚度較大，用砂墊層處理施工困難時(shí)，可考慮采用砂樁深層擠密法，以提高地基承載力，減少沉降量和增強(qiáng)抗液化能力。對于厚度大的飽和軟粘土地基，由于土的滲透性小，此法加固不易將土擠密實(shí)，還會(huì)破壞土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，主要起到置換作用，加固效果不大，宜考慮采用其他加固方法如砂井預(yù)壓、高壓噴射、深層攪拌法等。下面介紹常用的擠密砂樁法、夯（壓）實(shí)法和振動(dòng)法三類。一、擠密砂樁法擠密砂（或砂石）樁法是用振動(dòng)、沖擊或打入套管等方法在地基中成孔（孔徑一段為300mm-600mm）然后向孔中填入含泥量不大于5%的中、粗砂、粉、細(xì)砂料應(yīng)同時(shí)摻入25%~35%碎石或卵石再加以夯擠密實(shí)形成土中樁體從而加固地基的方法。對松散的砂土層，砂樁的加固機(jī)理有擠密作用、排水減壓作用和砂土地基預(yù)振作用，對于松軟粘性土地基中，主要通過樁體的置換和排水作用加速樁間土的排水固結(jié)，并形成復(fù)合地基，提高地基的承載力和穩(wěn)定性，改善地基土的力學(xué)性質(zhì)。對于砂土與粘性土互層的地基及沖填土，砂樁也能起到一定的擠實(shí)加固作用。擠密砂樁的設(shè)計(jì)如下：圖13-12砂樁加固的平面布置（一）砂土加固范圍的確定砂樁加固的范圍A（m2）必需稍大于基礎(chǔ)的面積（圖13-12），一般應(yīng)自基礎(chǔ)向外加大不少于0.5m或0.1b（b為基礎(chǔ)短邊的寬度，以m計(jì)）。一般認(rèn)為砂（石）樁擠密地基的寬度應(yīng)超出基礎(chǔ)寬度，每邊寬度不少于13排；用于防止砂土液化時(shí)，每邊放寬不宜少于處理深度的1/2且不小于5m;當(dāng)可液化層上覆蓋有厚度大于3m的非液化土層時(shí)，每邊放寬不應(yīng)小于液化層厚度的1/2并不應(yīng)小于3m。（二）所需砂樁的面積A1

A1的大小除與加固范圍A有關(guān)外，主要與土層加固后所需達(dá)到的地基容許承載力相對應(yīng)的孔隙比有關(guān)。圖13-13表示砂樁加固后的地基。假設(shè)砂樁加固前地基土的孔隙比為e°，砂土加固范圍為A，加固后土孔隙比為％。從加固前后的地基中取相同大小的土樣圖13-13b可見，加固前后原地基土顆粒所占體積不變，由此可得所需砂樁的面積A］（m2）砂土：e1=膈—Dr（emax飛"emax及emin由相對密度試驗(yàn)確定，Dr值根據(jù)地質(zhì)情1況、荷載大小及施工條件選擇，可采用0.7~0.85飽和粘性土：e1=ds［wp-II（W^_Wp）］式中ds—土粒的比重；w；wp一土的液限和塑限；Il一液性指數(shù)，粘土可取0.75粉質(zhì)粘土取0.5對粉土根據(jù)試驗(yàn)資料e1=0.6~0,8砂質(zhì)粉土圖13-13砂樁加固后的地基情）兄取較低值，粘質(zhì)粉土取較高值。%值也可根據(jù)加固后地基要求的承載力或抗液化確定。三）砂樁根數(shù)確定A］后，可根據(jù)施工設(shè)備的能力，地基的類型和地基處理的加固要求，確定砂樁的直徑d（m）,目前國內(nèi)實(shí)際采用的直徑一般為0.30.6m，由此求出砂樁根數(shù)n,則砂樁根數(shù)約為：四）砂樁的布置及其間距為了使擠密作用比較均勻，砂樁的可按正方形、梅花形布置或等邊三角形，也可以為其他形式，如放射形等。當(dāng)布置為梅花形時(shí)，圖13-14所示，abc為擠密前軟土，面積為A,被砂樁擠密后該面積內(nèi)的松軟土被擠壓到陰影所示的部分。砂樁面積A1從圖13-5可知為：1d21d2A364abc的面積A=―廠l28圖13-14按梅花形布置砂樁將式（13-31、（13-32代入式（13-29解得：式中l(wèi)為砂樁的間距（m）,一般為（3~5）d當(dāng)布置為正方形時(shí)，同理可得：abc的面積A=―廠l2在工程實(shí)踐中，除了理論計(jì)算外，常常通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定砂樁的間距及加固的效果。四）砂樁長度如軟弱土層不很厚，砂樁一般應(yīng)穿透軟土層，如軟弱土層很厚，砂樁長度可按樁底承載力和沉降量的要求，根據(jù)地基的穩(wěn)定性和變形驗(yàn)算確定。（五）砂樁的灌砂量為保證砂樁加固后地基達(dá)到設(shè)計(jì)要求的的質(zhì)量，每根樁應(yīng)灌入足夠的砂量Q（kN）,以保證加固后土的密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。則每根砂樁的灌砂量為：式中：A1一砂樁面積l—砂樁長度r—為加固后的孔隙比e1的砂樁內(nèi)砂土重度雄/m3）；w一水的重度（kN/m3）；w一灌入砂的含水量（以百分?jǐn)?shù)計(jì)）；d一土顆粒比重。s由式（13-35計(jì)算所得灌砂量是理論計(jì)算值，應(yīng)考慮各種可能損耗，備砂量應(yīng)大于此值。砂樁用于加固粘性土?xí)r，地基承載力應(yīng)按后面介紹的復(fù)合地基計(jì)算或復(fù)核，并在需要時(shí)進(jìn)行沉降驗(yàn)算。砂樁施工可采用振動(dòng)式或錘擊式成孔。振動(dòng)式是靠振動(dòng)機(jī)的垂直上下振動(dòng)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(dòng)密實(shí)成樁（一面振動(dòng)一面拔出套管）；錘擊式是將鋼套管打入土中，其他工藝與振動(dòng)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。筑成的砂樁必須保證質(zhì)量要求：砂樁必須上下連續(xù)，確保設(shè)計(jì)長度；每單位長度砂樁投砂量應(yīng)保證；砂樁位置的允許偏差不大于一個(gè)砂樁直徑，垂直度允許偏差不大于1.5%；加固后地基承載力可用靜載試驗(yàn)確定，樁及樁間土的擠密質(zhì)量可采用標(biāo)準(zhǔn)貫入法、動(dòng)力觸探法、靜力觸探法等進(jìn)行檢測。除用砂作為擠密填料外，還可用碎石、石灰、二灰石灰、粉煤灰）、素土等填實(shí)樁孔。石灰、二灰還有吸水膨脹及化學(xué)反應(yīng)而擠密軟弱土層的作用。這類樁的加固原理與設(shè)計(jì)方法與砂樁擠密法相同。二、夯（壓）實(shí)法夯（壓）實(shí)法對砂土地基及含水量在一定范圍內(nèi)的軟弱粘性土可提高其密實(shí)度和強(qiáng)度，減少沉降量。此法也適用于加固雜填土和黃土等。按采用夯實(shí)手段的不同可對淺層或深層土起加固作用，淺層處理的換土墊層法（第二節(jié)）需要分層壓實(shí)填土，常用的壓實(shí)方法是碾壓法、夯實(shí)法和振動(dòng)壓實(shí)法。還有淺層處理的重錘夯實(shí)法和深層處理的強(qiáng)夯法也稱動(dòng)力固結(jié)法）。（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（一般不輕于15kN）提到一定高度（3~4m）然后錘自由落下，這樣重復(fù)夯擊地基，使它表層在一定深度內(nèi)）夯擊密實(shí)而提高強(qiáng)度。它適用于砂土、稍濕的粘性土，部分雜填土、濕陷性黃土等，是一種淺層的地基加固方法。重錘的式樣常為一截頭圓錐體圖13-5）,重為15~30kN，錘底直徑0.7m~1.5m,錘底面自重靜壓力約為15~25kPa，落距一般采用2.5~4.0m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，當(dāng)錘重為15kN，錘底直徑1.15m,落距3~4m時(shí)，夯擊6~8遍，夯擊有效深度約為1.10~1.20貝為達(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。夯擊時(shí)，土的飽和度不宜太高，地下水位應(yīng)低于擊實(shí)影響深度，在此深度范圍內(nèi)也不應(yīng)有飽和的軟弱下臥層，否則會(huì)出現(xiàn)“橡皮土”現(xiàn)象，嚴(yán)重影響夯實(shí)效果，含水量過低消耗夯擊功能較大，還往往達(dá)不到預(yù)期效果。一般含水量應(yīng)盡量控制接近擊實(shí)土的最佳含水量或控制在塑液限之間而稍接近塑限，也可由試夯確定含水量與錘擊功能的規(guī)律，以求能用較少的夯擊遍數(shù)達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)加固深度和密實(shí)度，從而指導(dǎo)施工。一般夯擊遍數(shù)不宜超過8~12遍，否則應(yīng)考慮增加錘重、落距或調(diào)整土層含水量。圖13-15夯錘重錘夯實(shí)法加固后的地基應(yīng)經(jīng)靜載試驗(yàn)確定其承載力，需要時(shí)還應(yīng)對軟弱下臥層承載力及地基沉降進(jìn)行驗(yàn)算。二）強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法，亦稱為動(dòng)力固結(jié)法，是一種將較大的重錘（一般約為80~400kN，最重達(dá)2000kN）從6~20m高處最高達(dá)40m）自由落下，對較厚的軟土層進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)的地基處理方法。它的顯著特點(diǎn)是夯擊能量大，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)。強(qiáng)夯法適用于碎石類土、砂類土、雜填土、低飽和粉土和粘土、濕陷性黃土等地基的加固，效果較好。對于高飽和軟粘土（淤泥及淤泥質(zhì)土）強(qiáng)夯處理效果較差，但若結(jié)合夯坑內(nèi)回填塊石、碎石或其他粗粒料，強(qiáng)行夯入形成復(fù)合地基（稱為強(qiáng)夯置換或動(dòng)力擠淤），處理圖13-11強(qiáng)夯法示意圖效果較好。強(qiáng)夯法雖然在實(shí)踐中已被證實(shí)是一種較好的地基處理方法，但其加固機(jī)理研究尚待完善。目前對強(qiáng)夯加固機(jī)理根據(jù)土的類別圖13-16強(qiáng)夯法示意圖和強(qiáng)夯施工工藝的不同分為三種加固機(jī)理：（1）.動(dòng)力擠密：在沖擊型荷載作用下，在多孔隙、粗顆粒、非飽和土中，土顆粒相對位移，孔隙中氣體被擠出，從而使得土體的孔隙減小、密實(shí)度增加、強(qiáng)度提高以及變形減??；（2）動(dòng)力固結(jié)：在飽和的細(xì)粒土中，土體在夯擊能量作用下產(chǎn)生孔隙水壓力使土體結(jié)構(gòu)被破壞，土顆粒間出現(xiàn)裂隙，形成排水通道，滲透性改變，隨著孔隙水壓力的消散土開始密實(shí)，抗剪強(qiáng)度、變形模量增大。在夯擊過程中并伴隨土中氣體體積的壓縮，觸變的恢復(fù)，粘粒結(jié)合水向自由水轉(zhuǎn)化等。圖13-16為某一工地土層強(qiáng)夯前后強(qiáng)度提高的測定情況；（3）動(dòng)力置換：在飽和軟粘土特別是淤泥及淤泥質(zhì)土中，通過強(qiáng)夯將碎石填充于土體中，形成復(fù)合地基，從而提高地基的承載力。強(qiáng)夯法的設(shè)計(jì)如下：（1有效加固深度：強(qiáng)夯的有效加固深度影響因素很多，有錘重、錘底面積和落距，還有地基土性質(zhì)，土層分布，地下水位以及其他有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)等。我國常采用的是根據(jù)國外經(jīng)驗(yàn)方式進(jìn)行修正后的估算公式：式中：H一有效加固深度（m）（M一錘重（以10kN為單位）；h一落距（m）（a一對不同土質(zhì)的修正系數(shù)圖13-17修正系數(shù)a表13-5土的名稱黃土一般對粘性土、粉土砂土碎石土(不包括塊石、漂石)塊石、礦渣人工填土a0.45~0.600.55~0.650.65~0.700.60~0.750.49~0.500.55~0.75上式未反映土的物理力學(xué)性質(zhì)的差別，僅作參考，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試夯或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定，缺乏資料時(shí)也可按相關(guān)規(guī)范提供的數(shù)據(jù)預(yù)估。強(qiáng)夯的單位夯擊能：單位夯擊能指單位面積上所施加的總夯擊能，它的大小應(yīng)根據(jù)地基土的類別、結(jié)構(gòu)類型、荷載大小和處理的深度等綜合考慮，并通過現(xiàn)場試夯確定。對于粗粒土可取1000~4000)KN?m/m2;對細(xì)粒土可取1500~5000kN?m/m2。夯錘底面積對砂類土一般為(3~4)m2，對粘性土不宜小于6m2。夯錘底面靜壓力值可取24~40kPa，強(qiáng)夯置換錘底靜壓力值可取40~200kPa實(shí)踐證明，圓形夯錘底并設(shè)置可取250~300mm的縱向貫通孔的夯錘，地基處理的效果較好。夯擊次數(shù)與遍數(shù)：夯擊次數(shù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試夯的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線以及最后兩擊夯沉量之差并結(jié)合現(xiàn)場具體情況來確定。施工的合理夯擊次數(shù)，應(yīng)取單擊夯沉量開始趨于穩(wěn)定時(shí)的累計(jì)夯擊次數(shù)，且這一穩(wěn)定的單擊夯沉量即可用作施工時(shí)收錘的控制夯沉量。但必須同時(shí)滿足：最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm，當(dāng)單擊夯擊能量較大時(shí)，應(yīng)不大于100mm,當(dāng)單擊夯擊能大于6000kN?m時(shí)不大于200mm;夯坑周圍地基不應(yīng)發(fā)生過大的隆起；不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。各試夯點(diǎn)的夯擊數(shù)，應(yīng)使土體翌向壓縮最大，而側(cè)向位移最小為原則，一般為5~15擊。夯擊遍數(shù)一般為2~3遍，最后再以低能量滿夯一遍。間歇時(shí)間：對于多遍夯擊，兩遍夯擊之間應(yīng)有一定的時(shí)間間隔，主要取決于加固土層孔隙水壓力的消散時(shí)間。對于滲透性較差的粘性土地基的間隔時(shí)間，應(yīng)不小于3~4周，滲透性較好的地基可連續(xù)夯擊。夯點(diǎn)布置及間距：夯點(diǎn)的布置一般為正方形、等邊三角形或等腰三角形，處理范圍應(yīng)大于基礎(chǔ)范圍，宜超出1/2~2/3的處理深度，且不宜小于3m。夯間距應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)和要求處理的深度來確定。一般第一遍夯擊點(diǎn)間距可取5~9m,第二遍夯擊點(diǎn)位于第一遍夯擊點(diǎn)之間，以后各遍夯擊點(diǎn)間距可與第一遍相同，也可適減小。強(qiáng)夯法施工前，應(yīng)先在現(xiàn)場進(jìn)行原位試驗(yàn)雋壓試驗(yàn)、十字板試驗(yàn)、觸探試驗(yàn)等)，取原狀土樣測定含水量、塑限液限、粒度成分等，然后在試驗(yàn)室進(jìn)行動(dòng)力固結(jié)試驗(yàn)或現(xiàn)場進(jìn)行試驗(yàn)性施工，以取得有關(guān)數(shù)據(jù)。為按設(shè)計(jì)要求地基承載力、壓縮性、加固影響深度等)確定施工時(shí)每一遍夯擊的最佳夯擊能、每一點(diǎn)的最佳夯擊數(shù)、各夯擊點(diǎn)間的間距以及前后兩遍錘擊之間的間歇時(shí)間(孔隙承壓力消散時(shí)間)等提供依據(jù)。強(qiáng)夯法施工過程中還應(yīng)對現(xiàn)場地基土層進(jìn)行一系列對比的觀測工作，包括：地面沉降測定；孔隙水壓力測定；側(cè)向壓力、振動(dòng)加速度測定等。對強(qiáng)夯加固后效果的檢驗(yàn)可采用原位測試的方法如現(xiàn)場十字板、動(dòng)力觸探、靜力觸探、荷載試驗(yàn)、波速試驗(yàn)等；也可采用室內(nèi)常規(guī)試驗(yàn)、室內(nèi)動(dòng)力固結(jié)試驗(yàn)等。近年來國內(nèi)外有采用強(qiáng)夯法作為軟土的置換手段，用強(qiáng)夯法將碎石擠入軟土形成碎石墊層或間隔夯入形成碎石墩(樁)，構(gòu)成復(fù)合地基，且已列相關(guān)的行業(yè)規(guī)范。強(qiáng)夯法除了尚無完整的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，施工前后及施工過程中需進(jìn)行大量測試工作外，還有諸如噪聲大，振動(dòng)大等缺點(diǎn)，不宜在建筑物或人口密集處使用；加固范圍較J\(5000cm2)時(shí)不經(jīng)濟(jì)。三、振沖法振沖法主要的施工機(jī)具是振沖器、吊機(jī)和水泵。振沖器是一個(gè)類似插入式混凝土振搗器的機(jī)具，其外殼直徑為0.2m~0.45m，長2~5m，重約20~50kN，筒內(nèi)主要由一組偏心塊、潛水電機(jī)和通水管三部分組成如圖13-8所示。振沖器有兩個(gè)功能，一是產(chǎn)生水平向振動(dòng)力（40—90kN）作用于周圍土體；二是從端部和側(cè)部進(jìn)行射水和補(bǔ)給水。振動(dòng)力是加固地基的主要因素，射水起協(xié)助振動(dòng)力在土中使振沖器鉆進(jìn)成孔，并在成孔后清孔及實(shí)現(xiàn)護(hù)壁作用。施工時(shí)，振沖器由吊車或卷揚(yáng)機(jī)就位后圖13-9）,打開下噴水口，啟動(dòng)振沖器，在振動(dòng)力和水沖作用下，在土層中形成孔洞，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。然后經(jīng)過清孔，用循環(huán)水帶出孔中稠泥漿后，向樁孔逐段添加填料（粗砂、礫砂、碎石、卵石等），填料粒徑不宜大于80mm，碎石常用20mm~50mm，每段填料均在振沖器振動(dòng)作用下振擠密實(shí)，達(dá)到要求密實(shí)度后就可以上提，重復(fù)上述操作直至地面，從而在地基中形成一根具有相當(dāng)直徑的密實(shí)樁體，同時(shí)孔周圍一定范圍的土也被擠密?？變?nèi)填料的密實(shí)度可以從振動(dòng)所耗的電量來反映，通過觀察電流變化來控制。不加填料的振沖法密實(shí)法僅適用于處理粘粒含量不大于10%的粗砂、中砂地基。振沖法的顯著優(yōu)點(diǎn)是用一個(gè)較輕便的機(jī)具，將強(qiáng)大的水平振動(dòng)有的振沖器也附有垂直向的振動(dòng)）直接遞送到深度可達(dá)20m左右的軟弱地基內(nèi)，施工設(shè)備較簡單，操作方便，施工速度快，造價(jià)較低。缺點(diǎn)是加固地基時(shí)要排出大量的泥漿，環(huán)境污染比較嚴(yán)重。振沖法法根據(jù)其加固機(jī)理不同，可分為振沖置換和振沖密實(shí)兩類（見表13-1）。（一）對砂類土地基振動(dòng)力除直接將砂層擠壓密實(shí)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)砂土產(chǎn)生振動(dòng)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重新排列變得密實(shí)，孔隙比大為減小，從而提高地基承載力及抗震能力；另一方面，依靠振沖器的重復(fù)水平振動(dòng)力，在加回填料情況下，通過填料使砂層擠壓加密。二）對粘性土地基軟粘性土透水性很低，振動(dòng)力并不能使飽和土中孔隙水迅速排除而減小孔隙比，振動(dòng)力主要是把添加料振密并擠壓到周圍粘土中去形成粗大密實(shí)的樁柱，樁柱與軟粘土組成復(fù)合地基。復(fù)合地基承受荷載后，由于地基土和樁體材料的變形模量不同，故土中應(yīng)力集中到樁柱上，從而使樁周軟土負(fù)擔(dān)的應(yīng)力相應(yīng)減少。與原地基相比，復(fù)合地基的承載力得到提高。圖13-18振沖器構(gòu)造示意圖圖13-19振沖施工過程振沖法處理地基最有效的土層為砂類土和粉土，其次為粘粒含量較小的粘性土，對于粘粒含量大于30%的粘性土，則擠密效果明顯降低，主要產(chǎn)生置換作用。振沖樁加固砂類土的設(shè)計(jì)計(jì)算，類似于擠密砂樁的計(jì)算，即根據(jù)地基土振沖擠密前后孔隙比進(jìn)行；對粘性土地基應(yīng)按后面介紹的復(fù)合地基理論進(jìn)行，另外也可通過現(xiàn)場試驗(yàn)取得各項(xiàng)參數(shù)。當(dāng)缺乏資料時(shí)，可參考表13-6進(jìn)行設(shè)計(jì)。表13-6加固方法振沖置換法振沖密實(shí)法孔位的布置等邊三角形和正方形等邊三角形和正方形孔位的間距和樁長間距應(yīng)根據(jù)荷載大小，原地基土的抗剪強(qiáng)度確定，可用1.5~2.5m荷載大或原土強(qiáng)度低時(shí)，宜取較小間距；反之，宜取較大間距。對樁端未達(dá)到相對硬層的短樁，應(yīng)取小間距。樁長的確定，當(dāng)相對硬層的埋深不大時(shí)，按其深度確定，當(dāng)相對硬層的埋深較大時(shí)，按地基的變形允許值確孔位的間距視砂土的顆粒組成、密實(shí)要求、振沖器功率等而定，砂的粒徑越細(xì)，密實(shí)要求越高，則間距應(yīng)越小。使用30kW振沖器，間距一般為1.3~2.0m;55kw振沖器間距可采用1.4~2.5m;使用75kW大型振沖器，間距可加大到定。不宜短于4m。在可液化的地基中，樁長應(yīng)按要求的抗震處理深度確定。樁直徑按所用的填料量計(jì)算，常為0.8~1.2m1.6~3.0m填料碎石、卵石、角礫、圓礫等硬質(zhì)材料，最大直徑不宜大于80mm，對碎石常用粒徑為20~50mm。宜用碎石、卵石、角礫、圓礫、礫砂、粗砂、中砂等硬質(zhì)材料，在施工不發(fā)生困難的前提下，粒徑越粗，加密效果越好。振沖法加固砂性土地基，宜在加固半個(gè)月后進(jìn)行效果檢驗(yàn)，粘性土地基則至少要一個(gè)月才能進(jìn)行。檢驗(yàn)方法可采用靜載試驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，靜力觸探或土工試驗(yàn)等方法，對加固前后進(jìn)行對比。第六節(jié)化學(xué)固化法化學(xué)固化法是在軟土地基土中摻入水泥、石灰等，用噴射、攪拌等方法使與土體充分混合固化；或把一些能固化的化學(xué)漿液水泥漿、水玻璃、氯化鈣溶液等）注入地基土孔隙，以改善地基土的物理力學(xué)性質(zhì)，達(dá)到加固目的。按加固材料的狀態(tài)可分為粉體類（水泥、石灰粉末）和漿液類水泥漿及其他化學(xué)漿液）。按施工工藝可分為低壓攪拌法粉體噴射攪拌樁、水泥漿攪拌樁）、高壓噴射注漿法（高壓旋噴樁等）和膠結(jié)法（灌漿法、硅化法）三類，下面分別予以介紹。一、粉體噴射攪拌樁）法和水泥漿攪拌樁）法深層攪拌法是用于加固飽和軟粘土地基的一種新穎方法，它是通過深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地，利用固化劑與軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土固化成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的樁體，其與樁間土組成復(fù)合地基。固化劑主要采用水泥、石灰等材料，與砂類土或粘性土攪拌均勻，在土中形成翌向加固體。它對提高軟土地基承載能力，減小地基的沉降量有明顯效果。當(dāng)采用的固化劑形態(tài)為漿液固化劑時(shí)，常稱為水泥漿攪拌樁法，當(dāng)采用粉狀固化劑時(shí)，常稱粉體噴射攪拌（樁）法。這兩者的加固原理、設(shè)計(jì)計(jì)算方法和質(zhì)量檢驗(yàn)方法基本一致，但施工工藝有所不同。（一）粉體噴射攪拌法粉噴樁法）粉體噴射攪拌法是通過專用的施工機(jī)械，將攪拌鉆頭下沉到預(yù)計(jì)孔底后，用壓縮空氣將固化劑（生石灰或水泥粉體材料）以霧狀噴入加固部位的地基土，憑借鉆頭和葉片旋轉(zhuǎn)使粉體加固料與軟土原位攪拌混合，自下而上邊攪拌邊噴粉，直到設(shè)計(jì)?；覙?biāo)高。為保證質(zhì)量，可再次將攪拌頭下沉至孔底，重復(fù)攪拌。粉體噴射攪拌法的優(yōu)點(diǎn)是以粉體作為主要加固料，不需向地基注入水分，因此加固后地基土初期強(qiáng)度高，可以根據(jù)不同土的特性、含水量、設(shè)計(jì)要求合理選擇加固材料及配合比，對于含水量較大的軟土，加固效果更為顯著；施工時(shí)不需高壓設(shè)備，安全可靠，如嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，可避免對周圍環(huán)境產(chǎn)生污染、振動(dòng)等不良影響。缺點(diǎn)是由于目前施工工藝的限制，加固深度不能過深，一般為8~15m。粉體噴射攪拌法的加固機(jī)理因加固材料的不同而稍有不同，當(dāng)采用石灰粉體噴攪加固軟粘土，其原理與公路常用的石灰加固土基本相同。石灰與軟土主要發(fā)生如下作用：石灰的吸水、發(fā)熱、膨脹作用；離子交換作用；碳酸化作用（化學(xué)膠結(jié)反應(yīng)）；火山灰作用（化學(xué)凝膠作用）以及結(jié)晶作用。這些作用使土體中水分降低，土顆粒凝聚而形成較大團(tuán)粒，同時(shí)土體化學(xué)反應(yīng)生成復(fù)合的水化物4CaO?A1O?ISH0和2CaO?A1O^SiO6H0等在水中逐漸硬化，而與土顆2322322

粒粘結(jié)一起從而提高了地基土的物理力學(xué)性質(zhì)。當(dāng)采用水泥作為固化劑材料時(shí)其加固軟粘土的原理是在加固過程中發(fā)生水泥的水解和水化反應(yīng)（水泥水化成氫氧化鈣、含水硅酸鈣、含水鋁酸鈣、及含水鐵鋁酸鈣等化合物，在水中合空氣中逐漸硬化）、粘土顆粒與水泥水化物的相互作用（水泥水化生成鈣離子與土粒的鈉、鉀離子交換使土粒形成較大團(tuán)粒的硬凝反應(yīng)）和碳酸化作用（水泥水化物中游離的氫氧化鈣吸收二氧化碳生成不溶于水的碳酸鈣）三個(gè)過程。這些反應(yīng)使土顆粒形成凝膠體和較大顆粒；顆粒間形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)；生成穩(wěn)定的不溶于水的結(jié)晶化合物，從而提高軟土強(qiáng)度。圖13-20粉體噴射攪拌施工作業(yè)順序攪拌機(jī)對準(zhǔn)樁位；b）下鉆；c）鉆進(jìn)結(jié)束;d）提升噴射攪拌；e）提升結(jié)束a)石灰、水泥粉體加固形成的樁柱的力學(xué)性質(zhì)變形幅度相差較大，主要取決于軟土特性、摻加料種類、質(zhì)量、用量、施工條件及養(yǎng)護(hù)方法等。石灰用量一般為干土重的6%~15%，軟土含水量以接近液限時(shí)效果較好，水泥摻入量一般為干土重5%以上（7%~15%）。粉體噴射攪拌法形成的粉噴樁直徑為50cm—l00cm，加固深度可達(dá)10m~30m。石灰粉體形成的加固樁柱體抗壓強(qiáng)度可達(dá)800kPa，壓縮模量（20000~30000）kPa水泥粉體形成的樁柱體抗壓強(qiáng)度可