水泥土重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)

水泥土重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)第一頁，共80頁。水泥土重力式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：

（1）適用于基坑開挖深度；對于軟土的基坑支護(hù)，一般支護(hù)深度不大于6m，對于非軟土基坑的支護(hù)則支護(hù)深度可達(dá)10m，做止水帷幕則受到垂直度要求的控制。

（2）用途：（a）作為基坑開挖重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)，同時起到隔水作用；（b）作為提高邊坡抗滑穩(wěn)定性加固；（c）作為止水帷幕（獨(dú)立式及聯(lián)合式）；(d)與其它樁、型鋼等組成組合式結(jié)構(gòu)。第二頁，共80頁。

水泥土重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法按重力式擋土墻考慮，主要包括下述計(jì)算內(nèi)容：

1.初步確定擋土墻的寬度B和長度L（或插入深度d）；

2.土壓力計(jì)算（或擋土墻荷載主力、附加力及特殊力計(jì)算）；

3.抗傾覆驗(yàn)算；

4.抗滑動驗(yàn)算；

5.墻體強(qiáng)度驗(yàn)算；

6.基坑抗隆起驗(yàn)算；

7.整體穩(wěn)定性驗(yàn)算；

8.抗管涌驗(yàn)算。如果3～８項(xiàng)驗(yàn)算中存在不滿足要求或安全度偏高，則應(yīng)調(diào)整擋土墻尺寸，重新驗(yàn)算，直至合格滿足規(guī)范要求，且較經(jīng)濟(jì)合理為止。第三頁，共80頁。第四頁，共80頁。

1.初步確定擋土墻寬度B和長度L

基坑開挖深度為H，根據(jù)地基土質(zhì)情況，擋土墻寬度B可取（0.45~0.95）H，基坑底插入深度d可取（0.7~1.2）H，即擋土墻長度L=（1.7~2.2）H。2.土壓力計(jì)算

1）方法一：作用在離地面深度為h處的主動土壓力密度pa為：

(2.2.21)

作用在離地面深度為h處的被動土壓力密度pp為:(2.2.22)式中

Ka——主動土壓力系數(shù)，

Kp——被動土壓力系數(shù)，第五頁，共80頁。關(guān)于土壓力計(jì)算的幾點(diǎn)說明：(1)上兩式是土體處于極限平衡狀態(tài)下得到的，而且只考慮擋土結(jié)構(gòu)的剛性平移。實(shí)際中水泥擋土墻在土壓力作用下會產(chǎn)生彎曲變化，它將改變土壓力按三角形分布的形狀。大部分基坑圍護(hù)工程中，土體未達(dá)到極限狀態(tài)。土體未達(dá)到一定量的位移，實(shí)際主動壓力要比式2.2.21計(jì)算值大，而被動壓力要比式2.2.22計(jì)算值小。實(shí)際設(shè)計(jì)中，常對由式2.2.22計(jì)算得到的被動土壓力值作一折減，若基坑周圍建筑不允許圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大位移，主動土壓力計(jì)算值可取靜止土壓力值與由式2.2.21計(jì)算值之間。土的靜止土壓力系數(shù)K0值由下式計(jì)算；

K0=1-sinφ’(2.2.23)

為了考慮擋土結(jié)構(gòu)彈性變形對土壓力的影響，可采用“m”法進(jìn)行驗(yàn)算。在“m”法中，作用在擋土結(jié)構(gòu)上的力采用彈簧力模擬，每只彈簧的力不僅與土的基床系數(shù)有關(guān)，而且與該點(diǎn)位移有關(guān)。

第六頁，共80頁。關(guān)于土壓力計(jì)算的幾點(diǎn)說明：

(2)關(guān)于水土合算與水土分算的合理性在理論上尚未有明確結(jié)論。在工程實(shí)際上，不少工程師在計(jì)算中，對滲透系數(shù)較小的粘性土地基，采用水土合算計(jì)算土壓力(包括水壓力)，上式中的重度取飽和重度，土的強(qiáng)度指標(biāo)取總應(yīng)力指標(biāo)。對滲透系數(shù)較大的砂土地基，采用水土分算，上式中的重度取有效重度，土的強(qiáng)度指標(biāo)取有效應(yīng)力指標(biāo)。同時計(jì)算作用在支擋結(jié)構(gòu)上的水壓力，距地下水位距離為h’處水壓力值Pw為：

Pw=γwh’(3)對多層地基，計(jì)算參數(shù)可采用厚度加權(quán)平均值計(jì)算土壓力，也可分層計(jì)算土壓力。第七頁，共80頁。

2）方法二：《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JGJ120-99）規(guī)定的方法：①主動土壓力計(jì)算：（a）對于砂性土、粉土及透水性好的雜填土按水土分算原則計(jì)算主動土壓力：

(b)對于粘性土按水土合算原則確定主動土壓力：式中

σai——作用于深度zj處的豎向應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值；

mj——計(jì)算參數(shù)，當(dāng)zj<h時，取zj

，當(dāng)zj>h時，取h；

ηwa——計(jì)算系數(shù)，當(dāng)hwa≦h時，取1，當(dāng)hwa>h時，取零；

zj——計(jì)算點(diǎn)深度；

hwa——基坑外側(cè)水深；

cik——第i層土粘結(jié)力，由三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)確定；

Kai——第i層土主動土壓力系數(shù)。

γw——水的重度。第八頁，共80頁。②被動土壓力計(jì)算：（a）對于砂性土、粉土及透水性好的雜填土按水土分算原則計(jì)算被動土壓力：(b)對于粘性土按水土合算原則確定被動土壓力：符號意義同上。第九頁，共80頁。3.抗傾覆驗(yàn)算

按重力式擋土墻計(jì)算繞前趾O點(diǎn)（圖2-2-13）的抗傾覆安全系數(shù)?？箖A覆力矩MR有：（a）墻前被動土壓力Pp及水壓力對O點(diǎn)力矩；（b）水泥圍護(hù)結(jié)構(gòu)自重對O點(diǎn)力矩。傾覆力矩Ma有：（a）墻背主動土壓力Pa及水壓力對O點(diǎn)力矩；（b）地面荷載對O點(diǎn)產(chǎn)生的傾覆力矩?？箖A覆安全系數(shù)K1為：

K1=MR/Ma

(2.2.25)一般要求K1值不小于1.3（按《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》2001）第十頁，共80頁。4.抗滑動驗(yàn)算

驗(yàn)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)沿底面OA產(chǎn)生滑動破壞的可能性。滑動力Fa為：作用在墻背上的主動壓力Pa及水壓力之和；抗滑力FR為：墻前的被動土壓力Pp及水壓力之和FR2及OA面上能提供的抗滑力FR1之和。FR1為：

FR1=Wf+C0B抗滑動安全系數(shù)為：式中W——圍護(hù)結(jié)構(gòu)自重；B——OA界面寬度；

f、C0——OA界面上摩擦系數(shù)及內(nèi)聚力；第十一頁，共80頁。5.墻體強(qiáng)度驗(yàn)算

按《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-99）規(guī)定：

1）壓應(yīng)力驗(yàn)算：

2）拉應(yīng)力驗(yàn)算：式中

γ——水泥土墻平均重度；W——斷面抗彎模量，m3。

γ0——基坑安全等級重要性系數(shù)；

fc——水泥土開挖齡期抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

z——由墻頂至計(jì)算截面的深度；

M——單位長度墻截面彎矩設(shè)計(jì)值，M=1.25γ0MckNm；Mc——截面彎矩計(jì)算值。

第十二頁，共80頁。6.基坑抗隆起驗(yàn)算方法一（按墻體極限彎矩）：如圖2-2-14所示，假定軟土地基沿某圓柱面EF發(fā)生破壞和滑動，失去穩(wěn)定的地基土繞圓柱面中心軸O轉(zhuǎn)動，其滑動力矩Ma為：抗滑動力矩Mr為：抗隆起安全系數(shù)K3表達(dá)式為：式中q——基坑面上荷載，kPa；

γ——土的重度，kN/m3；

x,H——滑動面半徑和基底深度m；Cu——地基土不排水抗剪強(qiáng)度kPa；一般要求K3不小于1.2。第十三頁，共80頁。7.整體穩(wěn)定性驗(yàn)算《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》建議采用圓弧滑動簡單分條法計(jì)算，如圖所示：式中

ci、φi——最危險滑動面上第i土條滑動面上的粘聚力、內(nèi)摩擦角；

li——第i土條的弧長；

bi——第i土條的寬度；

Wi——第i土條的重力；

αi——弧線中點(diǎn)切線與水平線夾角。最危險滑動面往往在擋土墻底下0.5~1.0m處，如土層差，還可能深一些。資料表明，整體穩(wěn)定性條件是嵌入深度的主要控制因素。

第十四頁，共80頁。8.抗管涌驗(yàn)算抗管涌驗(yàn)算如圖2-2-15所示，基坑土體最大可能的滲透壓應(yīng)力f為：式中i——水力梯度；

γw——水的重度，kN/m3?？构苡堪踩禂?shù)K5表達(dá)式為：式中

w1——基底表面單元體重力w1=γ’×1×1×1；

F——基底表面單元體受到的滲透壓力F=f×1×1γ’——土的有效重度。由式2.2.35可得擋土墻插入基坑底深度d的表達(dá)式抗管涌安全系數(shù)K5一般不應(yīng)小于1.5~2.5。第十五頁，共80頁。9.水泥土墻的變形計(jì)算1）“m”法（注冊巖土工程師復(fù)習(xí)資料）擋墻被動土壓力分布如圖所示。將坑底以上的墻背土壓力簡化到擋墻坑底截面處（為M0、H0）,坑底以下墻體視為樁頭有水平力H0和力矩M0共同作用的完全埋置樁，然后根據(jù)擋墻坑底以下墻身受力條件，計(jì)算墻坑底截面處的水平位移Y0和轉(zhuǎn)動角θ0。

Y0=H0δHH-M0δHM

θ0=H0δMH-M0δMM式中

δHH、δHM——分別為單位力、力矩引起的擋墻截面的水平位移；

δMH、

δMM——分別為單位力、力矩引起的擋墻截面的轉(zhuǎn)角。第十六頁，共80頁。①墻底支承于非巖石類土中且ahp≥2.5時，或墻底支承于基巖ahp≥3.5時②墻底支承于非巖石類土中且ahp＜2.5時，或墻底支承于基巖且ahp＜3.5時第十七頁，共80頁。

③作用在坑底處擋墻截面上的力矩M包括坑底以上的墻背上壓力產(chǎn)生的力矩M0和坑底以上的墻體自重產(chǎn)生的力矩Mw1，當(dāng)M<0時，略去力矩對位移的影響，此時

Y0=H0δHHθ0=H0δMH

墻頂位移：式中a=mb1/EIE——水泥土攪拌樁彈性模量；mv——墻底土的地基系數(shù)；

I——擋墻截面的慣性距I=B3b1/12b1——擋墻計(jì)算單元長度，一般取b1=1.0m；

m——地基土水平抗力沿深度墻長的比例系數(shù)；

A0、

B0、

C0——無量綱系數(shù)。

A、

B、

C

、D——無量綱系數(shù)，按ahp查《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94）第十八頁，共80頁。2.2.6施工單軸、雙軸深層攪拌機(jī)械，噴漿、噴粉深層攪拌法，各自都有一定的優(yōu)勢。一般采用：處理低含水量地基土用噴漿，高含水量地基土（淤泥）用噴粉。處理民用住宅的條基采用單軸比較靈活，應(yīng)用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)、防滲帷幕特別是在攪拌形成水泥土塊體時，雙軸比單軸有優(yōu)勢。第十九頁，共80頁。2.2.7質(zhì)量檢測高壓噴射水泥水灰比宜為1.0~1.5。切割搭接寬度應(yīng)符合下列規(guī)定：旋噴固結(jié)體不宜小于150mm；擺噴固結(jié)體不宜小于150mm；定噴固結(jié)體不宜小于200mm；水泥土樁應(yīng)在施工一周內(nèi)進(jìn)行開挖檢查或采用鉆孔取芯等手段檢查成樁質(zhì)量，若不符合設(shè)計(jì)要求，應(yīng)及時調(diào)整施工工藝。水泥土墻應(yīng)在設(shè)計(jì)開挖齡期采用鉆芯法檢測墻身完整性，鉆芯數(shù)量不宜小于總樁數(shù)的2%，且不應(yīng)少于5根；并應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求取樣進(jìn)行單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。第二十頁，共80頁。2.3強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法2.3.1概述強(qiáng)夯法是使用吊升設(shè)備將很重的錘（一般為100～600kN）起吊至較大高度（一般為6～40m）后，使其自由落下，產(chǎn)生巨大的沖擊能量（600～10000kNm）作用于地基，給地基以沖擊和振動，從而在一定范圍內(nèi)使地基的強(qiáng)度提高，壓縮性降低，改善地基的受力性能。強(qiáng)夯法適用條件：

1.強(qiáng)夯法適用于加固碎石土、砂土、低飽和度的粘性土、素填土、雜填土、濕陷性黃土等地基。通常認(rèn)為強(qiáng)夯法只使用于塑性指數(shù)Ip≤10的土。

2.對于淤泥和淤泥質(zhì)土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度破壞后，土體強(qiáng)度恢復(fù)很慢，甚至難于恢復(fù)。土體滲透系數(shù)小，超孔隙水壓力極難消散，故不宜采用強(qiáng)夯法加固。

3.強(qiáng)夯置換法在地基中設(shè)置碎石墩，并對地基土進(jìn)行擠密。強(qiáng)夯置換法使用范圍較廣。第二十一頁，共80頁。2.3.2強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法加固原理1.強(qiáng)夯法加固基本原理：土層在巨大的強(qiáng)夯沖擊能作用下，土中產(chǎn)生了很大的應(yīng)力和沖擊波，致使土中孔隙壓縮，土體局部液化，夯擊點(diǎn)周圍一定深度內(nèi)產(chǎn)生裂隙形成良好的排水通道，使土中孔隙水（氣）順利溢出，土體迅速固結(jié)，從而降低此范圍內(nèi)土的壓縮性，提高地基承載力。有資料顯示，經(jīng)強(qiáng)夯的粘性土，其承載力可增加100%～300%，粉砂土可增加200%～400%。第二十二頁，共80頁。1)飽和土的加固機(jī)理

傳統(tǒng)的飽和土固結(jié)理論為Terzaghi固結(jié)理論：認(rèn)為飽和土是二相土，假定水和土粒本身是不可壓縮的，固結(jié)就是土體孔隙體積的縮小和孔隙水的排出。飽和土在沖擊荷載的作用下，水不能及時排除，故土體積不變而只發(fā)生側(cè)向變形，因此夯擊時飽和土造成側(cè)面隆起，重夯時形成“橡皮土”。強(qiáng)夯時則不同，Menard認(rèn)為：飽和土并非二相土，二相土的液體中存在一些封閉氣泡，約占?xì)怏w總體積的1%～3%，在夯擊時，這部分體積可壓縮，認(rèn)為飽和土是可壓縮的。他還提出了一個新的動力固結(jié)模型。Menard動力固結(jié)理論及模型概述：①飽和土的壓縮性（液體的可壓縮性）：強(qiáng)夯時土體中封閉氣泡體積壓縮，孔隙水壓力增大，隨后氣體體積有所膨脹，孔隙水排出，液相、氣相體積減小，即飽和土具有可壓縮性，這就是強(qiáng)夯時土體產(chǎn)生瞬間壓縮變形的條件。第二十三頁，共80頁。1)飽和土的加固機(jī)理

②不定比彈簧（局部液化）：強(qiáng)夯時土體結(jié)構(gòu)被破壞，土體被壓縮，土粒周圍的弱結(jié)合水由于震動和溫度影響，束縛作用降低，隨著夯擊能量的增大，可產(chǎn)生局部液化，弱結(jié)合水變成自由水，土的強(qiáng)度下降到最小值。隨著自由水被排出，孔隙水壓力降低，結(jié)構(gòu)恢復(fù)，強(qiáng)度增加，因此土的壓縮模量在各階段不斷變化。③變孔徑排水活塞（可變滲透系數(shù)）：由于強(qiáng)夯時夯擊能較大并以波的形式傳播，在土體內(nèi)出現(xiàn)裂隙，形成樹枝狀排水網(wǎng)絡(luò)，使土體滲透系數(shù)變化，孔隙水得以順利溢出。隨著孔隙水壓力消散，土顆粒重新排列，微裂縫重新閉合。④有摩擦活塞：在強(qiáng)夯擊作用下土中含氣孔隙水不能立即消散而具有滯后的現(xiàn)象，氣相體積不能立即膨脹。也就是夯坑較深的壓密土被外圍土約束而不能膨脹。而重夯擊實(shí)時壓密土很淺，側(cè)向土不能約束加固土，土產(chǎn)生側(cè)向膨脹，氣相立即恢復(fù)，不能形成孔隙水壓力，土不能被壓密，這是重夯時出現(xiàn)“橡皮土”的原因。第二十四頁，共80頁。2）非飽和土加固機(jī)理

強(qiáng)夯時在土中形成很大的沖擊波（主要是縱波和橫波），土體因而受到很大的沖擊力，此沖擊力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過土的強(qiáng)度。在此沖擊力的作用下，土體破壞，土顆粒相互靠攏，排除孔隙中的氣體，顆粒重新排列，土在動荷載作用下被擠密壓實(shí)，強(qiáng)度提高，壓縮性降低。非飽和土夯擊一遍后，夯坑深度可達(dá)0.6～1.0m，夯底形成一層厚度為夯坑直徑的1.0~1.5倍的超壓密土層，承載力可比夯前提高2~3倍。第二十五頁，共80頁。σ——土中的動應(yīng)力與自重應(yīng)力之和；σf——土的極限強(qiáng)度。

第二十六頁，共80頁。圖2-3-1

第二十七頁，共80頁。

第二十八頁，共80頁。

第二十九頁，共80頁。2.強(qiáng)夯置換法加固原理

為了發(fā)展強(qiáng)夯加固地基應(yīng)用于飽和粘性土地基，發(fā)展了強(qiáng)夯置換法。強(qiáng)夯置換法加固機(jī)理：利用重錘高落差產(chǎn)生的沖擊能將碎石、礦渣等物理力學(xué)性質(zhì)較好的材料強(qiáng)力擠入地基，在地基中形成一個一個碎石墩。對周圍土體的作用同強(qiáng)夯法。在強(qiáng)夯置換過程中，土體結(jié)構(gòu)破壞，地基土體中產(chǎn)生超孔隙水壓力。隨著時間發(fā)展土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度會得到恢復(fù)，碎石墩一般具有較好的透水性，利于土體中超孔隙水壓力消散，產(chǎn)生固結(jié)。

第三十頁，共80頁。

碎石墩復(fù)合地基

1第三十一頁，共80頁。2.3.3強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)與施工1.設(shè)計(jì)（1）強(qiáng)夯法有效加固深度和單位夯擊能強(qiáng)夯法有效加固深度H，可用下式（梅納Menard）估算：有效加固深度除取決于錘重和落距之外，地基土性質(zhì)、不同土層厚度，地下水位，以及夯擊次數(shù)，錘底面積等對其也有影響。第三十二頁，共80頁?！督ㄖ鼗幚砑夹g(shù)規(guī)范》推薦的表1第三十三頁，共80頁。2.3.3強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)與施工

在設(shè)計(jì)中，根據(jù)需要加固的深度初步確定采用的夯擊能，然后再根據(jù)擊距條件確定起重設(shè)備、自動脫鉤裝置、夯錘尺寸。夯錘平面一般為圓形，夯錘中設(shè)置若干個上下貫通的起孔，夯錘底面取決于表層土質(zhì)，對砂性土一般為2~4m2，對粘性土一般為3~6m2。第三十四頁，共80頁。（2）夯擊范圍和夯擊點(diǎn)布置

強(qiáng)夯法處理范圍應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)，每邊超出基礎(chǔ)外緣的寬度一般為加固厚度的1/2至2/3，并不小于3m。夯擊點(diǎn)一般為三角形布置或正方形布置，第一遍夯擊點(diǎn)間距可取5~9m，以后可適當(dāng)減小。圖中三角形布置4.2m,4.2m,3.0m,2.1m。第三十五頁，共80頁。（3）夯擊擊數(shù)和夯擊遍數(shù)

每遍夯點(diǎn)夯擊數(shù)可通過實(shí)驗(yàn)確定。一般以最后一擊的沉降量小于某一數(shù)值，或連續(xù)二級的沉降差小于某一數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)。每夯點(diǎn)夯擊數(shù)N也可采用下式估算：夯擊遍數(shù)一般可采用點(diǎn)夯2~3遍，最后再以低能量滿夯2遍（對于滲透性較差的細(xì)粒土）。第三十六頁，共80頁。（4）間歇時間

時間間隔取決于土中超孔隙水壓力的消散。對滲透性好的地基，超孔隙水壓力消散很快，夯完一遍，第二遍可連續(xù)夯擊。粘性土地基夯完一遍一般需要間歇3~4周才能進(jìn)行下一遍夯擊。第三十七頁，共80頁。

（5）現(xiàn)場測試設(shè)計(jì)

現(xiàn)場測試主要包括：a.地面沉降觀測；b.孔隙水壓力觀測；c.強(qiáng)夯振動影響范圍觀測：通常將地面的最大振動加速度等于0.98m/s2（認(rèn)為是相當(dāng)于7度地震列度）的位置作為設(shè)計(jì)振動是的安全距離。一般建議夯坑離建筑物的最小距離為15m~20m，也有距離只有3m（單擊夯擊能1000kNm）進(jìn)行夯擊的報(bào)道。為了減小振動對建筑物的影響，可在夯區(qū)周圍設(shè)置隔振溝。第三十八頁，共80頁。2.施工

強(qiáng)夯法施工一般按下列步驟：（1）清理并整平施工場地；（2）鋪墊層；（3）夯點(diǎn)放線定位；（4）按設(shè)計(jì)進(jìn)行第一遍夯擊；（5）完成第一遍夯擊后，用推土機(jī)填平夯坑，并測量場地高程；（6）在規(guī)定間歇時間內(nèi)進(jìn)行第二遍夯擊；（7）按上述步驟完成設(shè)計(jì)要求的夯擊遍數(shù)，最后用低能量滿夯，將場地表層松土夯實(shí)，并測量夯后高程。第三十九頁，共80頁。

2.3.4強(qiáng)夯置換法設(shè)計(jì)與施工

1.設(shè)計(jì)強(qiáng)夯置換法設(shè)計(jì)內(nèi)容與強(qiáng)夯法基本相同，也包括下述幾方面：（1）起重設(shè)備和夯錘的確定；（2）夯擊范圍和夯擊點(diǎn)布置；（3）夯擊擊數(shù)和夯擊點(diǎn)布置；（4）間隔時間；（5）現(xiàn)場測試。第四十頁，共80頁。

2.3.4強(qiáng)夯置換法設(shè)計(jì)與施工

幾點(diǎn)說明：（1）深圳機(jī)場停機(jī)坪采用強(qiáng)夯置換法加固地基時，采用特制的異形錘，橫斷面直徑1.0m，高2.5m，重150kN，落差17~18m，比一般夯錘置換率提高4倍。（2）夯擊點(diǎn)間距比一般強(qiáng)夯法大。夯擊點(diǎn)間距按設(shè)計(jì)的復(fù)合地基置換率確定。深圳機(jī)場停機(jī)坪夯點(diǎn)采用正方形布置，(3~3.2)(3~3.2)m2。馬鞍山鋼廠原料廠夯點(diǎn)采用三角形布置，點(diǎn)距3.5m。（3）夯擊擊數(shù)一般每遍取三夯，一般夯三遍，再進(jìn)行滿夯。（4）置換法夯擊前墊層要用碎石墊層，厚度一般2m。第四十一頁，共80頁。

2.施工

深圳機(jī)場停機(jī)坪強(qiáng)夯置換法加固地基施工步驟：（1）平整場地；（2）鋪級配碎石墊層；（3）強(qiáng)夯置換設(shè)置碎石墩，墩長6~7m；間距(3~3.2)(3~3.2)m2；（4）平整并填級配碎石墊層；（5）滿夯一遍；（6）找平，并鋪土工布。（7）回填風(fēng)化石渣墊層，用振動碾碾壓8遍。第四十二頁，共80頁。

2.施工

馬鞍山鋼廠原料堆場強(qiáng)夯置換夯點(diǎn)布置示意圖。第四十三頁，共80頁。

2.3.5強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法質(zhì)量檢驗(yàn)擊加固效果

1.強(qiáng)夯法根據(jù)地基工程地質(zhì)情況及地基處理要求，選擇下列方法進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)：室內(nèi)土工試驗(yàn)測定處理后土體的物理力學(xué)指標(biāo)，現(xiàn)場十字板試驗(yàn)，靜力觸探試驗(yàn)，旁壓儀試驗(yàn)，波速試驗(yàn)和荷載試驗(yàn)。第四十四頁，共80頁。強(qiáng)夯法工程實(shí)例

（1）河北藁城熱電廠松砂地基強(qiáng)夯法處理土質(zhì)為黃褐色粘土、粉土、細(xì)砂等，地基承載力110~130kPa，在洪水期6m以上產(chǎn)生液化。強(qiáng)夯法施工要素：夯錘直徑2.1m，高1.2m，重105kN，落距10~12m。夯點(diǎn)三角形布置，夯點(diǎn)距離5m。夯點(diǎn)擊數(shù)由最后三夯沉降量控制在30mm~50mm確定。采用一遍連夯方法。加固深度達(dá)到6m，消除了地基土液化，地基承載力提高到170~190kPa。第四十五頁，共80頁。強(qiáng)夯法工程實(shí)例（2）蘭州乳品廠雜填土地基強(qiáng)夯法處理工程地質(zhì)情況，以工業(yè)建筑垃圾為主的人工填土，厚度為4.5~5.7m，具有較大的濕陷性；第二層為淤泥質(zhì)亞粘土，厚度0.8~2.0m，第三層為卵石層。強(qiáng)夯要素：夯錘重100kN，落距18m，夯點(diǎn)正方形布置，點(diǎn)距3.5m。采用一遍順次夯擊方案，每夯擊點(diǎn)12擊，每夯平均下沉量50~80mm。加固效果檢驗(yàn)：浸水載荷試驗(yàn)表明處理后地基容許承載力300kPa。強(qiáng)夯前地基在100kPa壓力時浸水附加沉降233mm；強(qiáng)夯后200kPa時，地表下1.5m和3.5m處浸水附加沉降分別為1.5mm和0.55mm。處理效果良好第四十六頁，共80頁。2.強(qiáng)夯置換法

強(qiáng)夯置換法質(zhì)量檢驗(yàn)：除了了解墩間土的性狀外，更需要了解復(fù)合地基的形狀。強(qiáng)夯置換法處理后的地基承載力可采用復(fù)合地基荷載試驗(yàn)確定。采用強(qiáng)夯置換法處理，需要了解強(qiáng)夯置換形成的碎石墩的直徑和深度，可采用雷達(dá)檢測、斜鉆孔檢測來檢查碎石樁的形狀。第四十七頁，共80頁。2.強(qiáng)夯置換法實(shí)例（1）馬鞍山鋼廠堆場強(qiáng)夯置換法處理（1992）工程地質(zhì)情況：場地屬于長江河漫灘階地，地形平坦，地層為第四系河流沖積層。上部為飽和軟粘土，下部為砂。地層如表2-3-2。強(qiáng)夯置換法施工要素：夯錘重200kN，夯擊能量3200kNm，墊層厚度1.5m~2.0m，夯點(diǎn)三角形布置，間距為3.5m，在三角形中點(diǎn)設(shè)置塑料排水帶一根。第一遍每夯點(diǎn)三夯後用鋼渣或山皮土填滿夯坑，同樣再夯第二遍和第三遍。形成如圖2-3-5所示的碎石樁復(fù)合地基。第四十八頁，共80頁。1第四十九頁，共80頁。1第五十頁，共80頁。2.強(qiáng)夯置換法實(shí)例（2）廣東番禺蓮花山軟粘土地基復(fù)合強(qiáng)夯置換法（1993）工程地質(zhì)情況：第一層灰黑色耕植土和吹填細(xì)砂，飽和、軟塑狀，厚度2.5~3.0m；第二層為灰褐色淤泥，飽和、軟塑-流塑狀，含水量高達(dá)60%~80%，厚5~8m，第三層為砂土，第四層為堅(jiān)實(shí)亞粘土。強(qiáng)夯施工置換要素：夯錘重130kN，直徑2.1m，落距15.5m，夯點(diǎn)間距為2.5m，第五十一頁，共80頁。2.強(qiáng)夯置換法實(shí)例

第一遍控制落坑深度在1.5~2.0m，此時一般為6擊夯，然后在夯坑內(nèi)充填石碴，石碴最大粒徑30cm。第二遍與第一遍相同，第三遍進(jìn)行3擊夯。最后填平地面，碾壓3遍。強(qiáng)夯置換法處理效果：處理前天然地基承載力為40kPa，處理后復(fù)合地基承載力220kPa。第五十二頁，共80頁。2.4碎石樁法2.4.1概述

碎石樁法：是在地基中設(shè)置由碎石（或礦渣等松散顆粒材料）組成的豎向增強(qiáng)體形成復(fù)合地基達(dá)到地基處理的目的。按照施工方法的不同，碎石樁法又可分為下述幾種：（1）振沖碎石樁法；（2）干振擠密碎石樁法；（3）沉管碎石樁法；（4）沉管夯擴(kuò)碎石樁法；（5）強(qiáng)夯置換碎石樁法；（6）袋裝碎石樁法。第五十三頁，共80頁。2.4碎石樁法

碎石樁法加固地基的原理是在地基中設(shè)置碎石樁，形成復(fù)合地基以提高地基承載力和減少沉降。碎石樁樁體具有很好的透水性，利于超孔隙水壓力消散，碎石樁復(fù)合地基具有較好的抗液化性能。碎石樁屬于散體材料樁，其樁體承載力取決于樁周土提供的側(cè)限力。軟粘土地基提供側(cè)限力較小，碎石樁法處理粘土地基，地基承載力提高幅度較小。第五十四頁，共80頁。2.4.2振沖碎石樁法

采用振沖法在地基中設(shè)置碎石樁加固地基的方法稱為振沖碎石樁法。振沖碎石樁法適用于處理不排水抗剪強(qiáng)度小于20kPa的粘土、粉砂土、砂土、飽和黃土和人工填土地基。第五十五頁，共80頁。2.4.2振沖碎石樁法振沖碎石樁法施工工藝第五十六頁，共80頁。2.4.2振沖碎石樁法

在砂性地基中：一方面依靠振沖器的強(qiáng)力振動使飽和砂層發(fā)生液化，砂顆粒重新排列，孔隙減小；另一方面，在回填碎石時，依靠振沖器的水平振動通過填料使砂層進(jìn)一步擠壓密實(shí)。通常樁間土相對密度可達(dá)到75%以上，地基承載力提高2~5倍。也可只通過振沖擠密就可使砂性土密實(shí)，達(dá)到地基加固的目的。第五十七頁，共80頁。2.4.2振沖碎石樁法在粘性土地基中：設(shè)置碎石樁不可能使飽和粘土擠密，制樁過程是置換過程。在制樁過程中，由于振動擠密，對樁間土產(chǎn)生擾動，樁間土強(qiáng)度會降低。實(shí)測表明樁間土十字板抗剪強(qiáng)度可能降低10~40%。第五十八頁，共80頁。2.4.2振沖碎石樁法碎石樁復(fù)合地基承載力特征值Pcf可用下式表示：式中

——分別為樁體、天然地基極限承載力，kPa；

m——復(fù)合地基置換率。對小型工程的粘土地基如無現(xiàn)場資料，復(fù)合地基承載力特征值可用下式計(jì)算：

Pcf=[1-m(n-1)]Psf式中n——樁土應(yīng)力比，取2～4。第五十九頁，共80頁。2.4.2振沖碎石樁法碎石樁加固區(qū)壓縮模量采用復(fù)合模量法，復(fù)合模量采用下式計(jì)算：

Ecs=[1+m(n-1)]Ess(2.4.3)式中Ess——樁間土的壓縮模量；

n——樁土應(yīng)力比。樁土應(yīng)力比n在無實(shí)測資料時，對粘性土可取2~4，對粉土可取1.5~3.0，天然地基土體強(qiáng)度較高時取低值，強(qiáng)度較低時取高值。

第六十頁，共80頁。2.4.3干振擠密碎石樁法

干振擠密碎石樁法加固地基技術(shù)是由河北省建筑科學(xué)研究所等單位開發(fā)成功的一種地基加固技術(shù)。主要設(shè)備是干法振動成孔器，如圖2-4-2。直徑280~330mm，有效長度6m，自重約22kN。

第六十一頁，共80頁。2.4.3干振擠密碎石樁法

干振擠密碎石樁法主要適用于地下水位較低的非飽和粘性土、素填土、雜填土和二級以上非自重濕陷性黃土。施工工藝如下：首先用振沖器成孔，屬不排水成孔，成孔過程中孔中的土體被擠到周圍的土體中去；提起振孔成孔器，向孔內(nèi)倒入約1m厚度的碎石，再用成孔器搗固密實(shí)，繼續(xù)到碎石，直至碎石樁形成。碎石樁和壓密的樁間土形成碎石樁復(fù)合地基。干振擠密碎石樁法與振沖擠密碎石樁法不同之處是不用高壓水沖，所形成的復(fù)合地基也是碎石樁復(fù)合地基。其復(fù)合地基承載力和沉降計(jì)算與振沖碎石樁相同。第六十二頁，共80頁。2.4.4沉管碎石樁法

采用沉管打樁機(jī)在地基中設(shè)置碎石樁，按施工方法可以分為三種：管內(nèi)投料重錘夯實(shí)法；管內(nèi)投料振沖密實(shí)法；先拔管、后投料復(fù)打密實(shí)法。管內(nèi)投料重錘夯實(shí)法（又稱錘擊碎石制樁工藝）：該方法是由中南勘察設(shè)計(jì)院和武漢地質(zhì)勘查基礎(chǔ)工程公司率先開發(fā)，如圖所示。第六十三頁，共80頁。2.4.4沉管碎石樁法

管內(nèi)投料重錘夯實(shí)法使用的設(shè)備主要有兩個卷揚(yáng)機(jī)的打樁機(jī)架，一根直徑為300~400mm的鋼管，管內(nèi)有一吊錘（或稱沖錘）。施工工藝：（1）移機(jī)就位：將導(dǎo)管中心對準(zhǔn)樁位。（2）投石制塞：往導(dǎo)管內(nèi)填入一定數(shù)量的碎石（一般高度為0.6~1.2m），形成碎石塞。（3）內(nèi)擊沉管：用吊錘沖擊管內(nèi)石塞，碎石和導(dǎo)管一起沉入土中達(dá)到一定深度。（4）擊穿碎石：導(dǎo)管到達(dá)一定深度后，將導(dǎo)管拔起數(shù)十厘米，然后用吊錘將碎石塞擊出管外，并使其沖入管底土中一定深度，稱為“沖錘超深”，一般為0.5~1.0m。（5）分段填沖。（6）樁完成。超高一般0.5~1.0m。第六十四頁，共80頁。2.4.4沉管碎石樁法

管內(nèi)投料振動密實(shí)法管內(nèi)沒有重錘夯實(shí)，依靠沉管振動密實(shí)，但要控制拔管速度，注意填料量，達(dá)不到要求時要復(fù)打。先拔管、后投料復(fù)打密實(shí)法通常采用常規(guī)沉管打樁機(jī)沉樁管，然后將管拔出。再向樁孔內(nèi)投料，利用復(fù)打的方式密實(shí)樁體填料，形成碎石樁復(fù)合地基。對容易發(fā)生縮孔的地基，該法不能采用。沉管碎石樁復(fù)合地基承載力和沉降可通過荷載試驗(yàn)確定，也可利用散體樁復(fù)合地基理論計(jì)算。計(jì)算式同振沖樁復(fù)合地基。第六十五頁，共80頁。2.4.5夯擴(kuò)碎石樁法

夯擴(kuò)碎石樁法是沉管碎石樁法中先拔管、后投料復(fù)打密實(shí)法的發(fā)展，工藝流程如圖。夯擴(kuò)碎石樁法使用于非飽和土地基、對雜填土、素填土地基加固效果好。若地基中各土層強(qiáng)度不同，在相同夯擊能作用下，低強(qiáng)度土層中碎石樁樁徑較大，高強(qiáng)度碎石樁直徑較小，形成葫蘆狀，有利于提高地基加固效果。第六十六頁，共80頁。2.4.6袋裝碎石樁法

碎石樁屬于散體材料樁，它需要樁間土提供一定的側(cè)壓力，才能形成樁體，具有一定的承載力。當(dāng)天然地基土側(cè)壓力過小時，VanImpe(1985)等建議，采用土工織物將碎石樁包裹上，形成袋裝碎石樁。國外也有采用竹籠、鋼絲網(wǎng)包裹碎石樁的報(bào)道。福州大學(xué)巖土工程教研室采用自制的簡易的射水器，射水成孔深度可達(dá)12~13m，直徑為40~45cm，放入編織袋后，采用小直徑的振動器，這樣就可以邊填料邊搗實(shí)，而上段部分則采用插入式混凝土振動器振實(shí)，使振實(shí)效果大大提高。試驗(yàn)表明，福州大學(xué)住宅樓天然地基承載力為63kPa，當(dāng)置換率為0.15時，復(fù)合地基容許承載力可達(dá)117~141kPa。這種方法特別適用于含水量高、低強(qiáng)度的軟粘土中應(yīng)用。這種新型碎石樁的提出，有助于降低工程造價，促進(jìn)碎石樁在軟粘土地基中的推廣應(yīng)用。第六十七頁，共80頁。2.4.7碎石樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)

各類碎石樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)主要包括下數(shù)幾方面：碎石樁樁體尺寸，布樁形式和樁距的確定，樁體尺寸和樁長。碎石樁長主要根據(jù)復(fù)合地基變形控制，按建筑物地基變形允許值確定。在可液化地區(qū)中，樁長按要求的抗震處理深度確定。布樁范圍一般情況下在基礎(chǔ)外緣擴(kuò)大1~2排樁，對可液化地基，擴(kuò)大2~4排樁。振沖樁直徑可按每根樁所用填料量計(jì)算，常為0.8~1.2m。各類碎石樁復(fù)合地基的承載力和沉降可按散體材料復(fù)合地基理論計(jì)算。第六十八頁，共80頁。2.4.8質(zhì)量檢驗(yàn)和加固效果

各類碎石樁法質(zhì)量檢驗(yàn)均應(yīng)重視檢查施工紀(jì)錄。如振沖碎石樁法要檢驗(yàn)各段密實(shí)電流、留振時間和填料量是否符合設(shè)計(jì)要求。沉管碎石樁法要檢查各段填料量以及提升和擠壓時間是否符合設(shè)計(jì)要求。對碎石樁與樁間土可采用標(biāo)準(zhǔn)貫入、靜力觸探或動力觸探等方法進(jìn)行檢驗(yàn)。規(guī)法規(guī)定（JGJ79-91)對采用振沖法施工，除砂土地基外，施工結(jié)束后應(yīng)間隔一定時間，方可進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。對粘性土地基間隔時間可取3~4周；對粉砂土地基，可取2~3周。對大型的、重要的或場地復(fù)雜的碎石樁復(fù)合地基應(yīng)進(jìn)行單樁、樁間土，以及復(fù)合地基荷載試驗(yàn)檢驗(yàn)地基處理效果。第六十九頁，共80頁。2.4.8質(zhì)量檢驗(yàn)和加固效果（工程實(shí)例）

（1）某油罐軟土地基振沖地基碎石樁加固工程地質(zhì)：第一層土厚度1.4~3.0m，第二層土厚度2.5~4.3m，第三層土厚度8.4~14.3m。

第七十頁，共80頁。2.4.8質(zhì)量檢驗(yàn)和加固效果（工程實(shí)例）

設(shè)計(jì)與施工情況：由試驗(yàn)樁施工情況制定出施工控制指標(biāo)：(1)水壓0.4~0.8MPa；(2)碎石填料粒徑不大于5cm，含泥量

5%；(3)制樁密實(shí)電流I60A；(4)留振時間t10s；(5)每米樁長填料量V0.60m3/m；(6)打樁深度達(dá)到第三層持力層為準(zhǔn)。

第七十一頁，共80頁。2

質(zhì)量檢驗(yàn)與加固效果：采用荷載試驗(yàn)進(jìn)行