換土墊層碾壓與夯實(shí)法地基處理技術(shù)

換土墊層、碾壓與夯實(shí)法地基處理技術(shù)學(xué)習(xí)對(duì)象軟弱土地基特征及處理方法，換土墊層法，碾壓與夯實(shí)法；

排水固結(jié)法，擠密砂(碎石)樁；

化學(xué)加固法，土層錨固技術(shù)和加筋土結(jié)構(gòu)

學(xué)習(xí)內(nèi)容軟弱土的工程特點(diǎn)，換土墊層及其作用，砂墊層設(shè)計(jì)要點(diǎn)；重錘夯實(shí)法，碾壓與壓實(shí)及強(qiáng)夯法，排水固結(jié)法原理，砂井的應(yīng)用與設(shè)計(jì)；振密及振沖法設(shè)計(jì)和計(jì)算原理；化學(xué)加固和土層錨固和加筋學(xué)習(xí)目的了解軟弱土的工程特征，能夠進(jìn)行砂墊層的設(shè)計(jì)，會(huì)進(jìn)行擠密樁的設(shè)計(jì)；會(huì)進(jìn)行強(qiáng)夯法一些參數(shù)的計(jì)算；能夠進(jìn)行砂井的設(shè)計(jì)；對(duì)化學(xué)加固和土層錨固，加筋結(jié)構(gòu)作簡(jiǎn)要了解。第一節(jié)概述軟弱土地基的特征

軟弱土是指淤泥，淤泥質(zhì)土，沖填土，雜填土及其它高壓縮性土，由軟弱土組成的地基稱軟弱土地基。軟土是指淤泥和淤泥土，它們是在靜水或緩慢流水環(huán)境中沉積，經(jīng)生物化學(xué)作用形成。天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.5的粘性土稱為淤泥，天然孔隙比小于1.5大于1.0時(shí)稱為淤泥質(zhì)土。

第一節(jié)概述軟土的物理力學(xué)特征1.天然含水量較高，孔隙比較大；

2.壓縮性較高，且壓縮性隨液限的增高而增高；

3.抗剪強(qiáng)度很低；排水剪時(shí)，其抗剪強(qiáng)度隨固結(jié)程度的增加而增加；

4.滲透性很?。?.具有顯著的結(jié)構(gòu)性，一旦擾動(dòng)，其絮狀結(jié)構(gòu)受到破壞，土的強(qiáng)度顯著降低；6.具有明顯的流變性，在荷載作用下，軟土承受剪應(yīng)力的作用產(chǎn)生緩慢的剪切變形。

第一節(jié)概述沖填土的物理力學(xué)特征沖填土是用挖泥船或泥漿泵將泥沙夾帶大量水分吹送到江河兩岸而形成的沉積土層。其成分和分布規(guī)律與沖填時(shí)的泥沙來(lái)源及沖填時(shí)的水力條件有關(guān)。若沖填物是粘性土為主，土中含有大量的水分，且難于排出，故它在形成初期常處于流動(dòng)狀態(tài)，這類土屬于強(qiáng)度較低和壓縮性較高的欠固結(jié)土。在沖填土地基上建造房屋，應(yīng)具體分析它的狀態(tài)，考慮它的欠固結(jié)影響和不均勻性。

第一節(jié)概述雜填土的物理力學(xué)特征它的成因很不規(guī)律，成分復(fù)雜，分布極不均勻，結(jié)構(gòu)松散，雜填土性質(zhì)隨堆齡期而變化。其承載力一般隨堆填的時(shí)間增長(zhǎng)而增高。雜填土的主要特征是強(qiáng)度低，壓縮性高和均勻性差。同時(shí)，某些雜填土內(nèi)含有腐植質(zhì)及親水和水溶性物質(zhì)，會(huì)給地基帶來(lái)更大的沉降和浸水濕陷性。第一節(jié)概述軟弱土地基處理的一般方法，消除其它不利影響。地基處理不僅應(yīng)用于地基處理的目的主要是改善地基土的工程性質(zhì)，達(dá)到滿足建筑物對(duì)地基穩(wěn)定和變形的要求，包括改善地基土的變形特性和滲透性，提高其抗剪強(qiáng)度和抗液化能力擬建工程，也可用于已建工程的地基處理，例如建筑物的加層擴(kuò)建或?qū)ǔ珊蟪霈F(xiàn)的一些事故進(jìn)行處理等。

第一節(jié)概述碾壓夯實(shí)

處理方法:機(jī)械碾壓法、振動(dòng)壓實(shí)法、重錘夯實(shí)法、強(qiáng)夯法。原理及作用:通過(guò)機(jī)械碾壓或夯擊壓實(shí)土的表層，而強(qiáng)夯法則利用強(qiáng)大的夯擊功迫使深層土液化和動(dòng)力固結(jié)而密實(shí)。提高地基土的強(qiáng)度，減少部分沉降量，消除或部分消除黃土的濕陷性，改善土的可液化性。適用范圍:一般適用于砂土及含水量不高的粘性土。強(qiáng)夯法應(yīng)注意其震動(dòng)對(duì)附近建筑物的影響。第一節(jié)概述換土墊層處理方法:素土墊層、砂墊層、碎石墊層。原理及作用:挖去淺層土，換用比較好的土料，以提高持力層的承載力，減少部分沉降量，并消除或部分消除土的濕陷性、脹縮性及防止土的凍脹作用，改善土的可液化性能。適用范圍:適用于處理淺層軟弱土地基、濕陷性黃土地基、膨脹土地基、季節(jié)性凍土地基。第一節(jié)概述排水固結(jié)處理方法:堆載擠壓法、砂井堆載預(yù)壓法、排水紙板法、井點(diǎn)降水預(yù)壓法、真空預(yù)壓法。原理及作用:通過(guò)改善地基的排水的條件和施加預(yù)壓荷載，加速地基的固結(jié)和強(qiáng)度增長(zhǎng)，提高地基的穩(wěn)定性，并使沉降提前完成。適用范圍:適用于處理厚度較大的飽和軟土層，但需要具體預(yù)壓條件(時(shí)間)，對(duì)于厚的泥炭層則要慎重。第一節(jié)概述振動(dòng)擠密處理方法:砂樁擠密法、土樁擠密法、灰土樁擠密法、生石灰擠密法、振沖法。原理及作用:通過(guò)擠密或振動(dòng)使深層土密實(shí)，并振動(dòng)擠密過(guò)程中回填砂，礫石等形成砂樁或碎石樁，與樁間土一起組成復(fù)合地基，從而提高地基承載力，減小沉降量。適用范圍:適用于處理砂土、粉砂或部分粘土顆粒含量不高的粘性土。第一節(jié)概述化學(xué)加固處理方法:硅化法、旋噴法、堿液加固法、水泥灌漿法、深層攪拌法。原理及作用:通過(guò)注入化學(xué)漿液將土粒膠結(jié)，或通過(guò)化學(xué)作用或機(jī)械拌和等改善土的性質(zhì)，提高地基承載力。適用范圍:適用于處理砂土、粘性土、濕陷性黃土等地基，特別適用于工作事故處理。第一節(jié)概述其它方法處理方法:加筋法、土層錨固技術(shù)、熱加固法、凍結(jié)法等。原理及作用:通過(guò)特殊的技術(shù)措施處理。適用范圍:根據(jù)實(shí)際情況確定。第二節(jié)換填墊層法換填墊層法：

換填墊層法是指挖去地表淺層軟弱土層或不均勻土層，回填堅(jiān)硬、較粗粒徑的材料，并夯壓密實(shí)，形成墊層的地基處理方法。換土墊層適用于軟弱地基的淺層處理。深度一般不宜大于3m，但太薄效果不顯著，因此其厚度不宜小于0.5m。換土墊層由于回填資料的不同，可分為砂墊層，碎石墊層，灰土墊層和素土墊層等。第二節(jié)換填墊層法換填墊層的作用和原理：①提高基礎(chǔ)底面以下淺層地基的承載力；②減少了沉降量；③加速了軟弱土層的排水固結(jié)；④防止凍脹，砂墊層材料顆粒粗大，不會(huì)產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象，因而可以防止結(jié)冰造成的凍脹。消除膨脹土的脹縮作用。第二節(jié)換填墊層法墊層設(shè)計(jì)要求墊層的設(shè)計(jì)不但要滿足建筑物對(duì)地基變形及穩(wěn)定的要求，且應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)合理的原則。墊層設(shè)計(jì)的主要是確定斷面的合理厚度和寬度，以防止產(chǎn)生局部破壞，防止墊層材料向兩側(cè)擠出。第二三節(jié)三換三填墊三層法砂墊三層厚三度的三確定墊層三厚度三一般三是根三據(jù)墊三層底三部軟三弱土三層的三承載三力來(lái)三確定三的，三即滿三足下三列條三件：第二三節(jié)三換三填墊三層法附加三壓力三計(jì)算條形三基礎(chǔ)三：矩形三基礎(chǔ)三：方形三基礎(chǔ)三：第二三節(jié)三換三填墊三層法墊層三寬度三的確三定砂墊三層的三寬度三除了三滿足三擴(kuò)散三的要三求外三，還三應(yīng)根三據(jù)墊三層側(cè)三面土三的承三載力三來(lái)確三定。三墊層三要有三足夠三的寬三度，三改正三墊層三材料三向兩三邊擠三出，三若墊三層材三料向三兩邊三擠出三，則三會(huì)使三基礎(chǔ)三沉降三增大三，一三般是三按應(yīng)三力擴(kuò)三散的三要求三確定三砂墊三層底三寬：底寬三確定三后，三再根三據(jù)開三挖基三坑需三要的三邊坡三延伸三至地三面，三要求三墊層三頂部三距基三礎(chǔ)外三緣距三離大三于30三0m三m，這三樣即三得砂三墊層三斷面三設(shè)計(jì)。第二三節(jié)三換三填墊三層法墊層三施工三要點(diǎn)1、砂三墊層三所用三的材三料，三以中三粗砂三為好三，也三可用三礫砂三，碎三石。三細(xì)砂三雖然三也可三作為三墊層三，但三不易三壓實(shí)三，而三且強(qiáng)三度不三高。2、砂三墊層三施工三的關(guān)三鍵是三保證三墊層三的巖三實(shí)度三，采三用分三層密三實(shí)法三，分三層厚三度一三般為15三cm～20三cm。3、開三挖基三坑鋪三設(shè)墊三層時(shí)三，必三須避三免擾三動(dòng)軟三弱層三的表三面。4、每三層砂三層壓三實(shí)后三都應(yīng)三進(jìn)行三質(zhì)量三檢驗(yàn)三。第三三節(jié)三重三錘夯三實(shí)與三強(qiáng)夯三法機(jī)械三壓密三法利用三一定三的機(jī)三具在三土體三中產(chǎn)三生瞬三時(shí)重三復(fù)荷三載，三以克三服顆三粒間三的阻三力，三使顆三粒間三相互三移動(dòng)三，孔三隙體三積減三小，三密度三增加機(jī)械壓密分類：碾子靜重壓密：采用平碾、羊腳碾和氣胎碾等機(jī)具壓密；沖擊荷重壓密：采用夯板和動(dòng)力夯等機(jī)具壓密；振動(dòng)壓密：采用振動(dòng)碾、振動(dòng)板凳機(jī)具壓密。第三三節(jié)三重三錘夯三實(shí)與三強(qiáng)夯三法振沖三器第三三節(jié)三重三錘夯三實(shí)與三強(qiáng)夯三法平碾第三三節(jié)三重三錘夯三實(shí)與三強(qiáng)夯三法羊腳三碾第三三節(jié)三重三錘夯三實(shí)與三強(qiáng)夯三法機(jī)械三壓密三的效三果取三決于三土的三性質(zhì)三和機(jī)三械的三荷重三參數(shù)三。對(duì)三于粘三性土三而言三，重三要影三響因三素是三土的三含水三量。含水三量低三的土三，因三為大三量空三氣的三存在三，孔三隙水三都成三為毛三細(xì)水三，土三顆粒三間存三在可三觀的三摩擦三阻力三，阻三礙顆三粒的三移動(dòng)三，所三以土三不容三易被三壓密三；對(duì)于三含水三量很三大時(shí)三，氣三體處三于封三閉狀三態(tài)，三在短三暫荷三載作三用下三，水三不容三易排三出，三土也三就不三容易三被壓三密；對(duì)于三砂土三，由三于很三容易三排水三，所三以水三的存三在，三可以三較少三顆粒三間的三摩擦三而不三會(huì)影三響顆三粒間三的相三互擠三密，三所以三壓密三砂土三時(shí)要三充分三灑水三。第三三節(jié)三重三錘夯三實(shí)與三強(qiáng)夯三法重錘三夯實(shí)三法是用三起重三機(jī)將三夯錘三提高三到一三定高三度，三然后三自由三下落三，利三用沖三擊能三重復(fù)三夯擊三地基三，使三地表三面形三成一三層比三較密三實(shí)的三硬殼三層，三從而三提高三地基三表土三層的三強(qiáng)度三。對(duì)三濕陷三性黃三土，三可減三小表三層土三的濕三陷性三。重錘三夯實(shí)三法適三用于三地下三水距三地表三面0.三8m以上三稍濕三的一三般粘三性土三，砂三土，三濕陷三性黃三土和三雜填三土等三。正三式施三工前三，一三般應(yīng)三在建第三三節(jié)三重三錘夯三實(shí)與三強(qiáng)夯三法重錘三夯實(shí)三的效三果與三錘重三，錘三底直三徑，三落距三，夯三擊的三遍數(shù)三，夯三實(shí)土三的種三類和三含水三量有三密切三關(guān)系三，合三理地三選定三以上三參數(shù)三和控三制土三的含三水量三，才三能達(dá)三到好三的夯三實(shí)效三果。三因此三在施三工時(shí)三，一三方面三控制三土的三含水三量，三使土三在最三優(yōu)含三水量三條件三下夯三實(shí)，三另一三方面三，若三夯實(shí)三土的三含水三量發(fā)三生變?nèi)?，三則可第三三節(jié)三重三錘夯三實(shí)與三強(qiáng)夯三法強(qiáng)夯三法又名三動(dòng)力三固結(jié)三法，三是將三很重三的錘(一般10三0K三N～40三0K三N)從高三處自三由落三下(一般三為6m～40三m)，給三地基三以沖三擊能三和振三動(dòng)。三國(guó)外三最大三的夯三擊能三曾達(dá)三到50三MN三·m。它三適合三加固三從礫三石到三不飽三和粘三性土三的各三類地三基土三。強(qiáng)三夯法三不僅三能提三高地三基的三強(qiáng)度三，降三低其三壓縮三性，三而且三還能三改善三其抵三抗液三化的三能力三和消三除黃三土的三濕陷三性。第三三節(jié)三重三錘夯三實(shí)與三強(qiáng)夯三法工程三實(shí)踐三表明三，強(qiáng)三夯法三具有三施工三簡(jiǎn)單三，加三固效三果好三，使三用經(jīng)三濟(jì)等三優(yōu)點(diǎn)三，其三承載三力可三提高20三0%～50三0%，壓三縮性三可降三低20三0%～10三00三第三三節(jié)三重三錘夯三實(shí)與三強(qiáng)夯三法加固三機(jī)理強(qiáng)夯三法是三在極三短的三時(shí)間三內(nèi)對(duì)三內(nèi)地三基土三體施三加一三個(gè)巨三大的三沖擊三能量三，這三種突三然釋三放的三巨大三能量三將使三土體三發(fā)生三一系三列物三理變?nèi)?，三如土三體結(jié)三構(gòu)破三壞或三液化三，排三水固三結(jié)壓三密，三觸變?nèi)謴?fù)三等。三強(qiáng)夯三過(guò)程三對(duì)地三基土三狀態(tài)三的影三響如三圖所三示，強(qiáng)度三提高三較明三顯的三區(qū)段三是Ⅱ區(qū)，三壓密三區(qū)深三度即三加固三深度三。第三三節(jié)三重三錘夯三實(shí)與三強(qiáng)夯三法解釋三強(qiáng)夯三效應(yīng)三，目三前有三兩種三理論三即Me三na三rd動(dòng)力三固結(jié)三理論三和沖三擊破三壞壓三縮理三論，三以下三對(duì)Me三na三rd理論三作簡(jiǎn)三要介三紹。對(duì)飽三和細(xì)三顆粒三土，三其滲三透性三低，三因而三在瞬三時(shí)荷三載作三用下三，孔三隙水三不能三迅速三排出三，這三樣土三體就三不會(huì)三立即三產(chǎn)生三很大三的沉三降，三與強(qiáng)三夯法三有所三矛盾三。Me三na三rd認(rèn)為三，由三于土三中有三機(jī)物三的分三解，三第四三紀(jì)土三中大三都含1%～4%的以三微氣三泡形三式出三現(xiàn)的三氣體三，進(jìn)三行強(qiáng)三夯時(shí)三，氣三體體三積壓三縮，三產(chǎn)生三瞬間三變形三。由三于強(qiáng)三夯沖三擊能三量大三，致三使土三體內(nèi)三有些三點(diǎn)的三拉應(yīng)三力大三于抗三拉能三力，三形成三樹枝三裂縫三排水三網(wǎng)絡(luò)三，孔三隙水三得以三順利三透出三，其三動(dòng)力三固結(jié)三模型三如圖三所示三。圖三是太三沙基三模型三即靜三力固三結(jié)模三型。三這兩三種模三型分三別說(shuō)三明靜三力固三結(jié)理三論和三動(dòng)力三固結(jié)三理論三。第三三節(jié)三重三錘夯三實(shí)與三強(qiáng)夯三法第三三節(jié)三重三錘夯三實(shí)與三強(qiáng)夯三法強(qiáng)夯三法設(shè)三計(jì)計(jì)三算①三機(jī)具三設(shè)備三，起三重設(shè)三備和三夯錘三夯三錘重三：15三0K三N～20三00三KN，三落距三：10三m～25三m；三夯錘三底面三積：三砂性三土一三般為3m～4m，粘三性土三不宜三小于6m；②三鋪設(shè)三墊層場(chǎng)地三地下三水位三在-2三m以下三的沙三礫石三土層三，直三接強(qiáng)三夯場(chǎng)三地地三下水三位較三高的三飽和三粘性三土與三易液三化飽三和砂三土，三鋪0.三5m～2m墊層三，若三地下三水上三升到三夯坑三，要三降水三。第三三節(jié)三重三錘夯三實(shí)與三強(qiáng)夯三法③夯距通常三為5m～④單位夯擊能

粗顆粒土單位夯擊能可取1000～3000KN·m/m，細(xì)顆粒土可取1500～4000KN·m/m。第三三節(jié)三重三錘夯三實(shí)與三強(qiáng)夯三法⑤夯擊三的次三數(shù)和三遍數(shù)三各三夯擊三點(diǎn)的三擊數(shù)三一般三為4m～10三m，夯三擊遍三數(shù)為1～8遍，三國(guó)內(nèi)三采用三“搭三夯”三，一三般為2～5遍。三最后三再用三小能三量滿三堂拍三夯一三遍，三加固三表層三土。三⑥三間歇三時(shí)間三砂三性土2～4m三in，可三連續(xù)三夯擊三；三粘性三土3～4周。第三三節(jié)三重三錘夯三實(shí)與三強(qiáng)夯三法⑦加固三范圍三加三固深三度：式中三：H—三—有效三加固三深度三；M—三—夯錘三重量三；h—三—落距三；k—三—修正三系數(shù)三，粘三性土三取0.三5，砂三性土三取0.三7，黃三土取0.三35～0.三5。第四三節(jié)三固三結(jié)法預(yù)壓三加固三法1、預(yù)三壓加三固法預(yù)壓三加固三法是三在擬三建的降水預(yù)壓法真空預(yù)壓法第四三節(jié)三固三結(jié)法排水三固結(jié)三法（三預(yù)壓三法）是在三建筑三物建三造前三，對(duì)三天然三地基三或?qū)θ言O(shè)三各種三排水三體的三地基三施加三預(yù)壓三荷載三，使三土體三固結(jié)三沉降三基本三完成三或完三成大三部分三，從三而提三高地三基土三強(qiáng)度三的一三種地三基處三理方三法。排水三固結(jié)三法可三分為三：堆三載預(yù)三壓法三、真三空預(yù)三壓法三和聯(lián)三合預(yù)三壓法三。第四三節(jié)三固三結(jié)法在e～σc三′壓縮三曲線三中，三當(dāng)試三樣的三天然三壓力三為σc三′時(shí)，三對(duì)應(yīng)三的孔三隙比三為e。如三圖中a點(diǎn)；三當(dāng)壓三力增三加Δσ至固三結(jié)完三成Δσ三′時(shí)，三在抗三剪強(qiáng)三度與三固結(jié)三壓結(jié)σc三′的變?nèi)€τf～σc三′中，三抗剪三強(qiáng)度三隨固三結(jié)壓三力的三增大三也由a點(diǎn)提三高至c點(diǎn)，三增加由此可見，地基受壓固結(jié)時(shí)，一方面孔隙比減小，土體被壓縮，抗剪強(qiáng)度也相應(yīng)提高，另一方面，卸荷再壓縮時(shí)，固結(jié)壓力同樣從σc′增加Δσ′，而孔隙比減少了Δe′，因?yàn)橥馏w已由固結(jié)狀態(tài)變?yōu)槌探Y(jié)狀態(tài)的壓縮，所以Δe′比Δe小得多，抗剪強(qiáng)度也相應(yīng)有所提高。第四三節(jié)三固三結(jié)法排水三固結(jié)三增大三地基三土密三度的三原理第四三節(jié)三固三結(jié)法排水三固結(jié)三就是①沉降問(wèn)題預(yù)先擬建的建筑物場(chǎng)地上施加一預(yù)壓荷載，使土層固結(jié)，然后卸去預(yù)壓荷載建造建筑物，稱為預(yù)壓法，這樣由建筑物引起的沉降和沉降差就大大地減小了。②穩(wěn)定問(wèn)題

利用建筑物荷載作用，促使地基土排水固結(jié)引起抗剪強(qiáng)度的增長(zhǎng)，提高地基承載力，控制施工加荷速率，滿足建筑物荷載對(duì)地基穩(wěn)定性的要求。第四三節(jié)三固三結(jié)法地基三土層三的排三水固三結(jié)效三果與三它的三排水三邊界三有關(guān)三。根三據(jù)固三結(jié)理三論，三在達(dá)三到同三一固三結(jié)度三時(shí)，三固結(jié)三所需三時(shí)間三與排三水距三為了加速固結(jié)，最有效的辦法就是在天然土層中增加排水途徑，縮短排水距離。在天然地基中設(shè)置垂直向排水體(砂井或塑料排水帶)，這就是縮短排水距離的最好措施。第四三節(jié)三固三結(jié)法第四三節(jié)三固三結(jié)法砂井三或塑三料帶三的作三用就三是增三加排三水條三第四三節(jié)三固三結(jié)法抽水第四三節(jié)三固三結(jié)法排水三固結(jié)三適用三于處三理各三類淤三泥，三淤泥三質(zhì)土三及其三它飽三和軟三粘土三。對(duì)三于砂三土和三粉土三地基三，因三透水三性良三好，三無(wú)需三用砂三井排三水固三結(jié)處三