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1、一、一、 地基处理的目的和意义地基处理的目的和意义 软土地基处理的目的是利用换填、夯实、挤密、排软土地基处理的目的是利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，用以改良地基土的工程特性，主要包括：用以改良地基土的工程特性，主要包括： 1)提高地基的稳定性提高地基的稳定性 2)降低地基的压缩性降低地基的压缩性 3)改善地基的透水特性改善地基的透水特性 一种增加地基土的透水性一种增加地基土的透水性加快固结，另一种是降低透水性或减少其水压力加快固结，另一种是降低透水性或减少其水压力（基坑抗渗透）。（基坑抗渗透）。 4)改善地基的动力
2、特性改善地基的动力特性 5）改善特殊土的不良地基特性。）改善特殊土的不良地基特性。第一章第一章 绪论绪论四、地基处理方法分类及应用范围四、地基处理方法分类及应用范围 2.深层密实法深层密实法 原理是采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙原理是采用一定的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小，强度提高，达到地基处理的目的。软土地基中常用强夯比减小，强度提高，达到地基处理的目的。软土地基中常用强夯法法 强夯法强夯法 利用强大的夯击能，迫使深层土液化和动力固结，使土体利用强大的夯击能，迫使深层土液化和动力固结，使土体密实，用以提高地基土的强度并降低其压缩性。密实，用以提高地基土的强度并降低其
3、压缩性。 3.排水固结法排水固结法 其基本原理是软土地基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙其基本原理是软土地基在附加荷载的作用下，逐渐排出孔隙水，使孔隙比减小，产生固结变形。在这个过程中，随着土体超水，使孔隙比减小，产生固结变形。在这个过程中，随着土体超静孔隙水压力的逐渐消散，土的有效应力增加，地基抗剪强度相静孔隙水压力的逐渐消散，土的有效应力增加，地基抗剪强度相应增加，并使沉降提前完成或提高沉降速率。应增加，并使沉降提前完成或提高沉降速率。 排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水可以利用排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水可以利用天然土层本身的透水性，也可设置砂井、袋装砂井和塑料
4、排水板天然土层本身的透水性，也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点之类的竖向排水体。加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法。为加固软弱的粘土，在一定条件下，采用电渗排水井点降水法。为加固软弱的粘土，在一定条件下，采用电渗排水井点也是合理而有效的。也是合理而有效的。四、地基处理方法分类及应用范围四、地基处理方法分类及应用范围 4.置换法置换法 其原理是以砂、碎石等材料置换软土，与未加固部分形成其原理是以砂、碎石等材料置换软土，与未加固部分形成复合地基，达到提高地基强度的目的。复合地基，达到提高地基强度的目的。 (1)振冲置换法振冲置换法(
5、或称碎石桩法或称碎石桩法) 适用于地基土的不排水抗剪强度大于适用于地基土的不排水抗剪强度大于20kPa的淤泥、淤泥质的淤泥、淤泥质土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等地基。对不排水抗剪强度土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等地基。对不排水抗剪强度小于小于20kPa的软土地基，采用碎石桩时须慎重。的软土地基，采用碎石桩时须慎重。 (2)水泥粉煤灰碎石桩水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩桩) 是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和，用振动沉管打桩机或其它成桩机具制成的具有一定粘结水拌和，用振动沉管打桩机或其它成桩机具制成的具有一定粘结强度的桩
6、。桩和桩间土通过褥垫层形成复合地基。强度的桩。桩和桩间土通过褥垫层形成复合地基。 适用于填土、饱和及非饱和粘性土、砂土、粉土等地基适用于填土、饱和及非饱和粘性土、砂土、粉土等地基。五、选择地基处理方案的因素和步骤五、选择地基处理方案的因素和步骤 根据结构类型、荷载大小及使用要求，结合地根据结构类型、荷载大小及使用要求，结合地形地貌、地层结构、工程地质及水文地质条件、环境情形地貌、地层结构、工程地质及水文地质条件、环境情况和对相邻建筑的影响等因素，初步选定几种处理方案。况和对相邻建筑的影响等因素，初步选定几种处理方案。 对初步选定的各种地基处理方案，分别从加固对初步选定的各种地基处理方案，分别从
7、加固机理、适用范围、预期效果以材料来源及消耗、机具条机理、适用范围、预期效果以材料来源及消耗、机具条件、工期要求、施工队无素质和对环境的影响等方面进件、工期要求、施工队无素质和对环境的影响等方面进行技术经济分析和对比，确定最优处理方案。行技术经济分析和对比，确定最优处理方案。 对已确定的处理方案，在有代表性的场地上进对已确定的处理方案，在有代表性的场地上进行相应的现场试验，并进行必要的测试，以检验设计参行相应的现场试验，并进行必要的测试，以检验设计参数和处理效果，如果达不到设计要求时，应查找原因、数和处理效果，如果达不到设计要求时，应查找原因、采取措施或对方案进行修改。采取措施或对方案进行修改
8、。 六、地基处理方法的选择六、地基处理方法的选择1、搜集建筑物场地详细的岩土工程地质、水文地质、搜集建筑物场地详细的岩土工程地质、水文地质和地基基础设计资料；和地基基础设计资料；2、根据建筑物结构类型、荷载大小和使用要求，结、根据建筑物结构类型、荷载大小和使用要求，结合地质、水文等因素，初选几个可供使用的地基处合地质、水文等因素，初选几个可供使用的地基处理方案。理方案。3、综合现场条件、施工条件、工期要求及经济条件，、综合现场条件、施工条件、工期要求及经济条件，选出最佳方案。选出最佳方案。4、对已选方案，在有代表性场地进行现场试验。、对已选方案，在有代表性场地进行现场试验。 七、地基处理工程的
9、特点七、地基处理工程的特点1、时效性、时效性2、特殊性、特殊性3、隐蔽性、隐蔽性 八、现行规范八、现行规范1、建筑地基处理规程建筑地基处理规程（JGJ79-2002)2、公路软土地基路堤设计与施工技术规范公路软土地基路堤设计与施工技术规范（JTJ017-96）一、概述 1.均质地基和复合地基 均质地基：均质地基： 复合地基：复合地基：复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强、或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体（天然地基土体）和增强体两部分组成的人工地基。第二章第二章 复合地基理论概要复合地基理论概要 一、概述 2.复合地基分类 根据地基中增强体的方向可分为根据地基
10、中增强体的方向可分为 水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基。水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基。一、概述 3.浅基础、桩基础和复合地基 1）浅基础）浅基础 特点：浅基础中，上部结构荷载是通过基础板直接传递特点：浅基础中，上部结构荷载是通过基础板直接传递给地基土体的给地基土体的一、概述 3.浅基础、桩基础和复合地基 2）桩基础）桩基础 特点：端承桩桩基础中，上部结构荷载通过基础板传递结桩体，再依靠特点：端承桩桩基础中，上部结构荷载通过基础板传递结桩体，再依靠桩的端承力直接传递给桩端持力层。不仅基础板下地基土不传递荷载，桩的端承力直接传递给桩端持力层。不仅基础板下地基土不传递荷载，而且桩
11、侧土也基本上不传递荷载。而且桩侧土也基本上不传递荷载。 摩擦桩桩基础中，上部结构荷载通过基础板传递给桩体，再通过摩擦桩桩基础中，上部结构荷载通过基础板传递给桩体，再通过桩面摩阻力和桩端端承力传递给地基土体，但以桩侧摩阻力为主。桩面摩阻力和桩端端承力传递给地基土体，但以桩侧摩阻力为主。一、概述 3.浅基础、桩基础和复合地基 3）复合地基）复合地基 特点：复合地基中，上部结构荷载通过基础板直接特点：复合地基中，上部结构荷载通过基础板直接同时将荷载传递给杜体和基础板下地基土体。同时将荷载传递给杜体和基础板下地基土体。4. 小结 由上面分析可以看出，浅基础、桩基础和复合地基的分类主要是考虑了荷载传递路
12、线。荷载传递路线也是上述三种地基基础形式的基本特征。简言之，对于浅基础，荷载直接传递给地基土体；对于桩基础，荷载通过桩体传递给地基土体；1. 对于复合地基，荷载一部分通过校体传递给地基土体，一部分直接传递给地基土体。 5.垫层的作用： 理论研究和试验研究表明，基础和复合地基加固理论研究和试验研究表明，基础和复合地基加固区之间设置垫层不仅可保证各类增强体与桩间土区之间设置垫层不仅可保证各类增强体与桩间土形成复合地基共同承担上部荷载，而且可以有效形成复合地基共同承担上部荷载，而且可以有效改善复合地基中浅层的受力状态，如减小桩土荷改善复合地基中浅层的受力状态，如减小桩土荷载分担比、提高桩间土的抗剪强
13、度、提高增强体载分担比、提高桩间土的抗剪强度、提高增强体承受竖向荷载的能力等。承受竖向荷载的能力等。二、桩体复合地基承载力计算 1. 复合地基承载力： 1）桩体复合地基承裁力计算思路是先分别确定桩体的承）桩体复合地基承裁力计算思路是先分别确定桩体的承载力和桩间土承载力，再根据一定的原则叠加这两部分承载力和桩间土承载力，再根据一定的原则叠加这两部分承载力得到复合地基的承载力。载力得到复合地基的承载力。 二、桩体复合地基承载力计算 1. 复合地基承载力： 2）桩体极限承载力计算）桩体极限承载力计算 粘结材料桩极限承载力计算粘结材料桩极限承载力计算 目前工程上对粘结材料桩目前工程上对粘结材料桩(柔性
14、桩和刚性桩柔性桩和刚性桩)根据下述两种情况计算根据下述两种情况计算确定桩的承载力确定桩的承载力 (1)根据桩身材料强度计算承载力；根据桩身材料强度计算承载力； (2)根据桩侧摩擦力和杖端端阻力计算承载力。根据桩侧摩擦力和杖端端阻力计算承载力。 二者中取较小值为校的承载力。二者中取较小值为校的承载力。 根据桩身材料强度计算单桩极限承载力：根据桩身材料强度计算单桩极限承载力：根据桩侧摩擦力和桩端端阻力计算单桩极限承载力的表达式为根据桩侧摩擦力和桩端端阻力计算单桩极限承载力的表达式为 二、桩体复合地基承载力计算 1. 复合地基承载力： 3）散体材料桩极限承载力计算）散体材料桩极限承载力计算 与柔性桩
15、、刚性桩等粘结材料桩不同，散体材料桩是依与柔性桩、刚性桩等粘结材料桩不同，散体材料桩是依靠周围土体的侧限阻力保持其形状并承受荷载的，散体材靠周围土体的侧限阻力保持其形状并承受荷载的，散体材料桩的承载力除与桩身材料的性质及其紧密程度有关外，料桩的承载力除与桩身材料的性质及其紧密程度有关外，主要取决于桩周土体的侧限能力。主要取决于桩周土体的侧限能力。二、桩体复合地基承载力计算 1. 复合地基承载力： 2）桩间土极限承载力计算）桩间土极限承载力计算 根据天然地基载荷板试验结果，或根据其他根据天然地基载荷板试验结果，或根据其他室内土工试验资料可以确定天然地基极限承载力。室内土工试验资料可以确定天然地基
16、极限承载力。复合地基中桩间土极限承载力与天然地基极限承复合地基中桩间土极限承载力与天然地基极限承载力密切相关，但两者并不完全相同。在地基中载力密切相关，但两者并不完全相同。在地基中设置竖向增强体，使桩间土极限承载力不同于天设置竖向增强体，使桩间土极限承载力不同于天然地基承载力。两者的差别随地基土的工程特性、然地基承载力。两者的差别随地基土的工程特性、竖向增强体的性质、增强体设置方法不同而不同。竖向增强体的性质、增强体设置方法不同而不同。有的情况下两者区别很小或者虽有一定区别，但有的情况下两者区别很小或者虽有一定区别，但桩间土极限承载力比天然地基极限承载力大，而桩间土极限承载力比天然地基极限承载
17、力大，而且又较难计算时工程实际中常用天然地基极限且又较难计算时工程实际中常用天然地基极限承载力值作为桩向上极限承载力。承载力值作为桩向上极限承载力。二、桩体复合地基承载力计算 1. 复合地基承载力： 2）桩间土极限承载力计算）桩间土极限承载力计算 二、桩体复合地基承载力计算 2.复合地基加固区下卧层承载力验算： 当复合地基加固区下卧层为软弱土层时，按复合地基加当复合地基加固区下卧层为软弱土层时，按复合地基加固区容许承力计算基础的底面尺寸后，尚需要对复合地基固区容许承力计算基础的底面尺寸后，尚需要对复合地基下卧层承载力进行验算。要求作用在下卧层顶面处附加应下卧层承载力进行验算。要求作用在下卧层顶
18、面处附加应力和自重应力之和不超过下卧层土的容许承载力，即力和自重应力之和不超过下卧层土的容许承载力，即三、复合地基沉降计算 在各类实用计算方法中，通常把复合地基沉降量分为两部分，复合地基加固区压缩量s1和下卧层压缩量s2。三、复合地基沉降计算 1.加固区土层压缩量s1的计算 1） 复合模量法复合模量法(Ec法法)。 将复合地基加固区中增强体和基体两部分视为一复将复合地基加固区中增强体和基体两部分视为一复合土体，采用复合压缩模量合土体，采用复合压缩模量Ecs 来评价复合土体的压缩性，来评价复合土体的压缩性，并采用分层总和法计算加固区土层压缩量并采用分层总和法计算加固区土层压缩量s1。加固区土层。
19、加固区土层压缩量压缩量s1的表达式为：的表达式为： 三、复合地基沉降计算 1.加固区土层压缩量s1的计算 2） 应力修正法应力修正法(Es法法)。 在采用应力修正法计算压缩量时，根据桩间土分在采用应力修正法计算压缩量时，根据桩间土分担的荷载，按照桩间土的压缩模量，采用分层总和法计算担的荷载，按照桩间土的压缩模量，采用分层总和法计算加固区土层的压缩量。加固区土层的压缩量。三、复合地基沉降计算 1.加固区土层压缩量s1的计算 3） 桩身压缩量法桩身压缩量法(Ep法法)。 在荷载作用下复合地基加固区的压缩量也可通过计在荷载作用下复合地基加固区的压缩量也可通过计算桩体压缩量来得到。设桩底端刺入下卧层的
20、沉降变形算桩体压缩量来得到。设桩底端刺入下卧层的沉降变形量为量为，则相应加固区土层的压缩量，则相应加固区土层的压缩量s1的计算式为：的计算式为：三、复合地基沉降计算 2.下卧层土层压缩量s2的计算方法 三、复合地基沉降计算 2.下卧层土层压缩量s2的计算方法 在计算下卧层压缩量s2时，作用在下卧层上的荷载是比较难以精确计算的。日前在工程应用上，常采用下述几种方法计算。 1）压力扩散法 若复合地基上作用荷载为p，复合地基加固区压力扩散角为，则作用在下卧土层上的荷载Pb可用下式计算： 对于条形基础：三、复合地基沉降计算 2.下卧层土层压缩量s2的计算方法 2）等效实体法 作用在下卧土层上的荷载Pb
21、可用下式计算： 对于条形基础： 复合地基在荷载作用下沉降计算也可采用有限单元法计算。在几何模型处理上大致上可以分为二类：一类在单元划分上把单元分为二类增强体单元和土体单元，增强体单元如桩体单元、土工织物单元等，并根据需要在增强体单元和土体单元之间设置或不设置界面单元；另一类是在单元划分上把单元分为加固区复合土体单元和非加固区土体单元，复合土体单元采用复合体材料参数。 四、基础刚度和垫层对桩体复合地基性状影响 1.基础刚度的影响 (1)刚件基础下复合地基中桩和桩间土沉降一致，桩承受较大荷载，桩土荷载分担比较大，且随着沉降发展逐步增加。柔件基础复合地基中校土沉降可自由发展，桩不仅产生沉降，而且相对
22、土体桩顶端向上刺入土层，桩土荷载分担比较小。 (2)柔性基础下复合地基沉降量比刚性基础下复合地基沉降量大，而且柔性基础下复合地基极限承载力比刚性基础下复合地基极限承载力小。两者的破坏形式也不相同。 (3)刚性总础下，随着总荷载增加，桩首先进入极限状态，从而导致土上荷载急剧增加随即也进入极限破坏状态，进而导致复合地基的破坏；柔性基础下，土首先进入极限状态，导致桩体荷载集中系数增加，之后荷载的增加值主要由桩承受，进而导致复合地基破坏。四、基础刚度和垫层对桩体复合地基性状影响 2. 垫层的影响 柔性系础下复合地基的沉降且远比刚性基础下复合地基的沉降大。为了减小柔性基础复合地基的沉降，应在桩体复合地基
23、加固区上面设量一层刚度较大的“垫层”，防止桩体刺人上层土体，并充分发挥桩体的承载作用。对刚性基础下的桩体复合地基有时需设量一层柔件垫层以改善复合地基受力状态。一、一、 概述概述 振密、挤密是指采用夯击、振动、挤压等施工振密、挤密是指采用夯击、振动、挤压等施工方法，使地基土体密实，土体抗剪强度提高，压缩方法，使地基土体密实，土体抗剪强度提高，压缩性减小，以达到提高地基承载力和减小沉降为目的性减小，以达到提高地基承载力和减小沉降为目的的一类地基处理方法。的一类地基处理方法。 振密、挤密法一般适用于非饱和土地基或土振密、挤密法一般适用于非饱和土地基或土体渗透性较好的地基。体渗透性较好的地基。 第三章
24、第三章 振密、挤密振密、挤密二、强夯法二、强夯法 来源：强力夯实法来源：强力夯实法(简称强夯法简称强夯法)亦名动力亦名动力固结法是一种快速加固软基的方法。这种方固结法是一种快速加固软基的方法。这种方法是法是60年代末法国梅那技术公司年代末法国梅那技术公司(Idub Menard technique)首先开创的。首先开创的。 定义：它是将很重的锤定义：它是将很重的锤(一般为一般为100一一600kN)提起从高处自由落下提起从高处自由落下(落距一般为落距一般为640m)心心冲击荷载夯实软弱土层，使地基受冲击力和冲击荷载夯实软弱土层，使地基受冲击力和振动，土层被强制压密，从而提高地基土强振动，土层被
25、强制压密，从而提高地基土强度，降低土层的压缩性，以达到地基加固的度，降低土层的压缩性，以达到地基加固的目的。目的。 二、强夯法二、强夯法 1.加固机理加固机理1）.动力密实动力密实2）.动力固结动力固结3）.动力置换动力置换二、强夯法二、强夯法 1）动力密实）动力密实 采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密实的机理，即用冲击型动力荷载，使土体中的动力密实的机理，即用冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。非孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。非饱和土的夯实过程，就是土中的气相饱和土的夯实过程，就是土中的气
26、相(空气空气)被挤出的被挤出的过程，其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。过程，其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。 二、强夯法二、强夯法 2）动力固结）动力固结 1. 饱和土的压缩性饱和土的压缩性2. 局部液化局部液化3. 渗透性变化渗透性变化4. 触变恢复（时间效应）触变恢复（时间效应）5. 土强度的增长过程机理土强度的增长过程机理 二、强夯法二、强夯法 土中存在一些微小气泡，强夯时，气体压缩，土中存在一些微小气泡，强夯时，气体压缩，孔隙水压力增大，随后气体膨胀，孔隙水排出，孔隙水压力增大，随后气体膨胀，孔隙水排出，液相、气相体积减小。这种现象使饱和土具有压液相、气相体积减小。这
27、种现象使饱和土具有压缩性。缩性。 强夯时，含气孔隙水不能立即消散而具有滞强夯时，含气孔隙水不能立即消散而具有滞后现象，气相体积不能立即膨胀，可由动力固结后现象，气相体积不能立即膨胀，可由动力固结模型的摩擦活塞来模拟。模型的摩擦活塞来模拟。(一一)饱和土的压缩性饱和土的压缩性二、强夯法二、强夯法 (二二)局部液化局部液化 强夯时，土体被压强夯时，土体被压缩，夯击能越大，沉降越缩，夯击能越大，沉降越大，孔隙水压力也不断增大，孔隙水压力也不断增加，当孔隙水压力达到上加，当孔隙水压力达到上覆土压力时，土体产生液覆土压力时，土体产生液化，土中吸着水变位自由化，土中吸着水变位自由水，土的强度降低到最小。水
28、，土的强度降低到最小。表明土体压缩模量是可变表明土体压缩模量是可变的。的。二、强夯法二、强夯法 (三三)渗透性变化渗透性变化 ai：临界液化度：临界液化度 当液化度超过当液化度超过ai时，渗透系数剧增，时，渗透系数剧增，夯坑周围出现冒气冒夯坑周围出现冒气冒水现。水现。 在强夯冲击能量作用下，土中超孔隙水压力大于土颗粒在强夯冲击能量作用下，土中超孔隙水压力大于土颗粒间的侧向压力是，土颗粒间会出现裂隙并形成树枝状排水通间的侧向压力是，土颗粒间会出现裂隙并形成树枝状排水通道，使土的渗透性变好，孔隙水顺利排出。道，使土的渗透性变好，孔隙水顺利排出。二、强夯法二、强夯法 (四四)触变恢复触变恢复 地基土
29、强度增长与孔隙水压地基土强度增长与孔隙水压力有关。力有关。 液化度为液化度为100时，土的强时，土的强度为零；随着孔隙水的消散，土度为零；随着孔隙水的消散，土的强度逐渐增长，即存在一个触的强度逐渐增长，即存在一个触变恢复阶段。变恢复阶段。 土体在夯击能量作用下，结构被破坏，当出现液化时，土体在夯击能量作用下，结构被破坏，当出现液化时，抗剪强度几乎为零，但随着时间的推移，土的结构逐渐恢复，抗剪强度几乎为零，但随着时间的推移，土的结构逐渐恢复，强度逐渐增长，这一过程称为触变恢复，也称为时效。强度逐渐增长，这一过程称为触变恢复，也称为时效。二、强夯法二、强夯法 3）动力置换）动力置换 动力置换是指在
30、冲击能量作用下，强行将砂、碎石等动力置换是指在冲击能量作用下，强行将砂、碎石等挤填到饱和软土层中，置换饱和软土，形成密实的砂、石挤填到饱和软土层中，置换饱和软土，形成密实的砂、石层或柱。层或柱。 其有三种形式：其有三种形式：动力置换砂柱；动力置换砂柱；动力置换碎石动力置换碎石桩；桩；动力置换挤淤。动力置换挤淤。对于不同土类强夯法的作用不同：对于不同土类强夯法的作用不同： 1. 软土地基，提高地基承载力和减少沉降量；软土地基，提高地基承载力和减少沉降量； 2. 饱和砂土和粉土，消除液化趋势；饱和砂土和粉土，消除液化趋势； 3. 黄土和新近堆积黄土，消除湿陷性、提高黄土和新近堆积黄土，消除湿陷性、
31、提高承载力。承载力。二、强夯法二、强夯法 2.设计设计（1）、强夯法设计步骤为：）、强夯法设计步骤为：1）强夯法有效加固深度和单击夯击能。）强夯法有效加固深度和单击夯击能。2）选用夯锤的重量、形状以及夯击落距）选用夯锤的重量、形状以及夯击落距3）夯击范围和夯击点布置，夯击击数和夯击）夯击范围和夯击点布置，夯击击数和夯击遍数，间歇时间。遍数，间歇时间。4）垫层厚度。）垫层厚度。5）现场测试设计。）现场测试设计。二、强夯法二、强夯法 2.设计设计（2）、强夯法有效加固深度和单击夯击能）、强夯法有效加固深度和单击夯击能 强夯法的有效加固深度是指起夯面以下，经强强夯法的有效加固深度是指起夯面以下，经强
32、夯加固后，土的物理力学指标已达到或超过设计夯加固后，土的物理力学指标已达到或超过设计值的深度。值的深度。 有效固结深度可按修正的有效固结深度可按修正的Menard公式估算：公式估算：10hMH二、强夯法二、强夯法 2.设计设计 1.单击夯击能单击夯击能 单击夯击能是指单击夯击能是指夯击锤夯击锤M和落距和落距h的乘积。的乘积。 单击夯击能越大，加固效果越好。应根据加固土层的厚单击夯击能越大，加固效果越好。应根据加固土层的厚度、土质情况和施工条件确定。度、土质情况和施工条件确定。 2.单位夯击能单位夯击能 整个加固场地的总夯击能除以加固面积称为单位夯击能。整个加固场地的总夯击能除以加固面积称为单位
33、夯击能。 应根据地基土类别结构类型、荷载大小和要求处理的深度应根据地基土类别结构类型、荷载大小和要求处理的深度等综合考虑并通过试夯确定。等综合考虑并通过试夯确定。 单击夯击能、单位夯击能和最佳夯击能。单击夯击能、单位夯击能和最佳夯击能。二、强夯法二、强夯法 2.设计设计 最佳夯击能：最佳夯击能： 由动力固结理论，使地基中产生的孔隙水压力达由动力固结理论，使地基中产生的孔隙水压力达到土的覆盖压力时的夯击能称为最佳夯击能。到土的覆盖压力时的夯击能称为最佳夯击能。 最佳夯击次数：最佳夯击次数： 当单击夯击能一定时，与最佳夯击能相对应的夯当单击夯击能一定时，与最佳夯击能相对应的夯击次数称为最佳夯击数。
34、击次数称为最佳夯击数。二、强夯法二、强夯法 2.设计设计 由孔隙水压力确定由孔隙水压力确定 a.对于粘性土地基，可根对于粘性土地基，可根据有效影响深度孔隙水压力的据有效影响深度孔隙水压力的叠加值来确定最佳夯击能。叠加值来确定最佳夯击能。 b.对砂性土地基，可根据对砂性土地基，可根据最大孔隙水压力增量与夯击次最大孔隙水压力增量与夯击次数的关系曲线来确定最佳夯击数的关系曲线来确定最佳夯击次数。次数。 二、强夯法二、强夯法 2.设计设计 a.确定原则：夯坑的压缩量最大，而夯坑的隆确定原则：夯坑的压缩量最大，而夯坑的隆起最小。起最小。 b.确定方法：当确定方法：当SN趋向趋于稳定，接近常趋向趋于稳定，
35、接近常数，且同时满足以下条件时，可取相应夯击次数为数，且同时满足以下条件时，可取相应夯击次数为最佳夯击次数。最佳夯击次数。 二、强夯法二、强夯法 2.设计设计 .最后两击的平均夯沉量不大于最后两击的平均夯沉量不大于50mm，当，当单击夯击能量较大时不大于单击夯击能量较大时不大于100mm； .夯坑周围底面不应发生过大的隆起；夯坑周围底面不应发生过大的隆起； .不因夯坑过深而发生起锤困难。不因夯坑过深而发生起锤困难。二、强夯法二、强夯法 2.设计设计（3）、夯击点布置及间距）、夯击点布置及间距 1）.夯击点布置夯击点布置 夯击点平面位置可根据建筑结构类型进行布置。夯击点平面位置可根据建筑结构类型
36、进行布置。 基础面积较大建筑物，按等边三角形或正方基础面积较大建筑物，按等边三角形或正方形布置。形布置。 办公楼、住宅楼，可按承重墙位置布置夯点，办公楼、住宅楼，可按承重墙位置布置夯点，取等腰三角形布置。取等腰三角形布置。 工业厂房可按柱网布置夯击点。工业厂房可按柱网布置夯击点。 二、强夯法二、强夯法 2.设计设计 夯击点间距一般根据地基土的性质和加固深度确定。夯击点间距一般根据地基土的性质和加固深度确定。第一遍夯击点间距可取夯锤直径的第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.53.5倍，第二倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间，以后各遍夯击点间遍夯击点位于第一遍夯击点之间，以后各遍夯击点间距可适当减
37、小。以保证使夯击能量传递到深处和保护距可适当减小。以保证使夯击能量传递到深处和保护夯坑周围所产生的辐射向裂隙为基本原则。夯坑周围所产生的辐射向裂隙为基本原则。 3）.夯击点布置范围夯击点布置范围 由于基础应力扩散作用，夯击点范围应大于建筑物由于基础应力扩散作用，夯击点范围应大于建筑物基础范围。对于一般建筑物，每边超出基础外缘的宽基础范围。对于一般建筑物，每边超出基础外缘的宽度宜为设计加固深度的度宜为设计加固深度的1/21/3，并不小于，并不小于3m。2）.夯击点间距夯击点间距二、强夯法二、强夯法 2.设计设计二、强夯法二、强夯法 2.设计设计（4）、）、夯击击数与遍数夯击击数与遍数 1)夯击击
38、数每遍每夯点的夯击击数应按现场试夯夯击击数每遍每夯点的夯击击数应按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定，且应同得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件：时满足下列条件：a. 最后两击的夯沉量不宜大于下列数值：当单击最后两击的夯沉量不宜大于下列数值：当单击夯击能小于夯击能小于4000kNm时为时为50mm；当单击夯击；当单击夯击能为能为40006000kNm时为时为100mm；当单击夯击；当单击夯击能大于能大于6000kNm时为时为200mm；b.夯坑周围地面不应发生过大隆起；夯坑周围地面不应发生过大隆起；c.不因夯坑过深而发生起锤困难。不因夯坑过深而发生起锤困难。 二、强
39、夯法二、强夯法 2.设计设计（4）、）、夯击击数与遍数夯击击数与遍数 2)夯击遍数夯击遍数应根据地基土的性质夯击遍数夯击遍数应根据地基土的性质和平均夯击能确定。可采用点夯和平均夯击能确定。可采用点夯23遍，遍，对于渗透性较差的细颗粒土，必要时夯击对于渗透性较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量满夯遍数可适当增加。最后再以低能量满夯2遍，遍，满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印彼此搭接。印彼此搭接。 二、强夯法二、强夯法 2.设计设计（5）、）、垫层铺设垫层铺设 对场地地下水位在对场地地下水位在-2m深度以下的砂砾石土深度以下的砂砾石土层，
40、可直接施行强夯，无需铺设垫层；对地下水层，可直接施行强夯，无需铺设垫层；对地下水位较高的饱和粘性土与易液化流动的饱和砂土，位较高的饱和粘性土与易液化流动的饱和砂土，都需要铺设砂、砂砾或碎石垫层才能进行强夯，都需要铺设砂、砂砾或碎石垫层才能进行强夯，否则土体会发生流动。垫层厚度随场地的土质条否则土体会发生流动。垫层厚度随场地的土质条件、夯锤重量及其形状等条件而定。当场地土质件、夯锤重量及其形状等条件而定。当场地土质条件好，夯锤小或形状构造合理，起吊时吸力小条件好，夯锤小或形状构造合理，起吊时吸力小者，也可减少垫层厚度。垫层厚度一般为者，也可减少垫层厚度。垫层厚度一般为0.52.0m。铺设的垫层不
41、能含有粘土。铺设的垫层不能含有粘土。 二、强夯法二、强夯法 2.设计设计（6）、）、间歇时间间歇时间 各遍间的间歇时间取决于加固土层中孔隙水压各遍间的间歇时间取决于加固土层中孔隙水压力消散所需要的时间。对砂性土，孔隙水压力的力消散所需要的时间。对砂性土，孔隙水压力的峰值出现在夯完后的瞬间，消散时间只有峰值出现在夯完后的瞬间，消散时间只有24min，故对渗透性较大的砂性土，故对渗透性较大的砂性土， 两遍夯间的两遍夯间的间歇时间很短，亦即可连续夯击。对粘性土，由间歇时间很短，亦即可连续夯击。对粘性土，由于孔隙水压力消散较慢，故当夯击能逐渐增加时，于孔隙水压力消散较慢，故当夯击能逐渐增加时，孔隙水压
42、力亦相应地叠加，其间歇时间取决于孔孔隙水压力亦相应地叠加，其间歇时间取决于孔隙水压力的消散情况，一般为隙水压力的消散情况，一般为34周。周。 二、强夯法二、强夯法 3.施工施工 强夯法施工一般按下列步骤进行：强夯法施工一般按下列步骤进行：1）清理并平整施工场地。）清理并平整施工场地。2）铺垫层。）铺垫层。3）夯点放线定位。）夯点放线定位。4）对第一遍第一次夯击点进行夯击。）对第一遍第一次夯击点进行夯击。5）按设计要求顺序完成第一遍夯击。）按设计要求顺序完成第一遍夯击。6）完成第一遍夯击后，用推土机填平夯坑，并测量场地高程。）完成第一遍夯击后，用推土机填平夯坑，并测量场地高程。7）在规定间歇时间
43、后，按上述步骤进行第二遍夯击。）在规定间歇时间后，按上述步骤进行第二遍夯击。按上述步骤完成设计要求的夯击遍数。最后用低能量满夯，将按上述步骤完成设计要求的夯击遍数。最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。二、强夯法二、强夯法 3.施工施工 夯锤材料可采用铸钢，或钢板壳内填混凝土。夯锤材料可采用铸钢，或钢板壳内填混凝土。 一般锥底锤、球底锤的加固效果较好，适用于加固一般锥底锤、球底锤的加固效果较好，适用于加固较深层土体；平底锤适用于浅层及表层地基加固。较深层土体；平底锤适用于浅层及表层地基加固。 夯锤的底面积对加固效果的影响：当锤底面积过夯
44、锤的底面积对加固效果的影响：当锤底面积过小时，静压力就大，夯锤对地基土的作用以冲切力为小时，静压力就大，夯锤对地基土的作用以冲切力为主；过大时，静压力太小，达不到加固效果。主；过大时，静压力太小，达不到加固效果。夯锤的选择夯锤的选择二、强夯法二、强夯法 3.施工施工 夯锤的选择夯锤的选择二、强夯法二、强夯法 3.施工施工 起重力大小：起重力大小：起吊高度：起吊高度：21MMKQ21hhhH(一一)起重机起重机主要设备包括：主要设备包括： 夯锤、起重机和脱钩装置夯锤、起重机和脱钩装置。二、强夯法二、强夯法 3.施工施工 二、强夯法二、强夯法 3.施工施工 二、强夯法二、强夯法 3.施工施工 施工
45、要点施工要点 为减少对周边环境和建筑物的影响，应采取为减少对周边环境和建筑物的影响，应采取防振措施；防振措施； 按规定起锤高度、锤击数的控制指标施工，按规定起锤高度、锤击数的控制指标施工，或按试夯后的沉降量控制；或按试夯后的沉降量控制； 注意含水量对强夯效果的影响；注意含水量对强夯效果的影响； 注意夯锤上部排气孔的畅通注意夯锤上部排气孔的畅通 ； 注意施工安全，防止石块伤人；注意施工安全，防止石块伤人； 雨季施工注意排水。雨季施工注意排水。 4.质量检验质量检验 三、挤密砂石桩法三、挤密砂石桩法 （一）振（一）振 冲冲 技技 术术1.概述概述 振冲地基是用振动水冲振冲地基是用振动水冲(或气冲或
46、气冲)方法加固的地方法加固的地基。振动水冲法是用圆柱形振冲器产生的横向激振基。振动水冲法是用圆柱形振冲器产生的横向激振力和动力冲水力和动力冲水(或冲气或冲气)共同作用加固地基的方法，简共同作用加固地基的方法，简称振冲法。称振冲法。 已用振冲法加固过的工程软弱地基有已用振冲法加固过的工程软弱地基有漂卵石夹层、漂卵石夹层、砾石层、砾砂、粗、中砂、细砂、粉砂、粉土、粉砾石层、砾砂、粗、中砂、细砂、粉砂、粉土、粉质粘土、粘土、淤泥质土、淤泥、杂填土、湿陷性质粘土、粘土、淤泥质土、淤泥、杂填土、湿陷性黄土、盐渍土、尾矿、垃圾土、素填土黄土、盐渍土、尾矿、垃圾土、素填土等。振冲法等。振冲法的广泛应用为我国
47、的土木建筑工程尤其是地震区可的广泛应用为我国的土木建筑工程尤其是地震区可液化软弱地基液化软弱地基的加固取得厂巨大的经济技术效益。的加固取得厂巨大的经济技术效益。 （一）振（一）振 冲冲 技技 术术2.加固机理加固机理（1）砂性土）砂性土 振冲法加固砂性地基主要通过复合地基的五种作振冲法加固砂性地基主要通过复合地基的五种作用使地基获得加固用使地基获得加固 ： 1)振动加密。振动加密。 2)振动挤密。振动挤密。 3)碎石桩的碎石桩的“石柱石柱”作用。作用。 4)碎石桩的排水作用碎石桩的排水作用 5)砂土的予震效应。砂土的予震效应。 1)振动加密。振动加密。 饱和松散砂土在强烈振动作用下会发牛液化，
48、砂土颗粒饱和松散砂土在强烈振动作用下会发牛液化，砂土颗粒将重新排列致密：非液化区砂土颗粒受到强迫振动作用时，将重新排列致密：非液化区砂土颗粒受到强迫振动作用时，颗粒含克服内摩擦阻力而发生位移沉密使土体变得密实。颗粒含克服内摩擦阻力而发生位移沉密使土体变得密实。 2)振动挤密。振动挤密。 当振冲器贯入土中，在振冲器强大的水平振动力作用当振冲器贯入土中，在振冲器强大的水平振动力作用下，振简侧面的一部分砂土受到振挤作用变密实，产生砂下，振简侧面的一部分砂土受到振挤作用变密实，产生砂土初次增密作用；当向振冲井孔内振冲器四周填满石料后，土初次增密作用；当向振冲井孔内振冲器四周填满石料后，振冲器强烈的横向
49、振动挤压石料，石料被挤入四周土体，振冲器强烈的横向振动挤压石料，石料被挤入四周土体，并将振冲器的振动挤压能量传向四周，使碎石桩体和桩周并将振冲器的振动挤压能量传向四周，使碎石桩体和桩周土得到进一步振动挤压密实。在群桩施工条件下，桩间土土得到进一步振动挤压密实。在群桩施工条件下，桩间土得到相邻桩施工的多次振动加密和挤压作用叠加，密实效得到相邻桩施工的多次振动加密和挤压作用叠加，密实效果进一步得到加强。果进一步得到加强。 3)碎石桩的碎石桩的“石柱石柱”作用。作用。 振冲并孔内的省料被振冲器强达振冲并孔内的省料被振冲器强达90一一160kN激振力反激振力反复振动挤压，软弱土中形成粗大密实的碎石桩体
50、，起到复振动挤压，软弱土中形成粗大密实的碎石桩体，起到“石柱石柱”作用。由于振冲碎石桩有良好的强度和刚性、可作用。由于振冲碎石桩有良好的强度和刚性、可以承受高于软弱土数倍的垂直压力和水平剪力，起到以承受高于软弱土数倍的垂直压力和水平剪力，起到“抗抗剪销剪销”的作用，可以有效地改善软弱土地基的抗压、抗剪、的作用，可以有效地改善软弱土地基的抗压、抗剪、抗变形等受力件能。抗变形等受力件能。 4)碎石桩的排水作用碎石桩的排水作用 软土中设置振冲碎石桩后，由于碎石桩石粒问空隙较软土中设置振冲碎石桩后，由于碎石桩石粒问空隙较大，排水渗流性良好，可以起到竖向排水井作用，在软土大，排水渗流性良好，可以起到竖向