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1、1第一节第一节 地基处理地基处理2（一）、（一）、地基处理技术概论地基处理技术概论一、地基处理的目的和意义一、地基处理的目的和意义1、我国地域宽阔，分布土层多种多样，其抗剪强度、压缩性和、我国地域宽阔，分布土层多种多样，其抗剪强度、压缩性和 透水性等因土的种类不同差别很大。各种地基中不少为懦弱透水性等因土的种类不同差别很大。各种地基中不少为懦弱 土和不良土，如软粘土、杂填土、冲填土、红粘土、多年冻土和不良土，如软粘土、杂填土、冲填土、红粘土、多年冻 土、岩溶洞等。土、岩溶洞等。2、土木工程功能化、城市建设立体化、交通高速化及改善综合、土木工程功能化、城市建设立体化、交通高速化及改善综合 居住环
2、境已成为现代土木工程的特征。现代土木工程对地基居住环境已成为现代土木工程的特征。现代土木工程对地基 提出了更高要求。提出了更高要求。3、地基问题处理恰当与否关系到整个工程质量、投资和进度。、地基问题处理恰当与否关系到整个工程质量、投资和进度。3地基问题：地基问题：1、地基承载力和稳定性、地基承载力和稳定性 在建（构）筑物荷载（包括静力荷载和动力荷载）作用下，地基承在建（构）筑物荷载（包括静力荷载和动力荷载）作用下，地基承载力不能满足要求时，地基会产生局部或整体剪切破坏。载力不能满足要求时，地基会产生局部或整体剪切破坏。2、沉降、水平位移及不匀整沉降、沉降、水平位移及不匀整沉降 在荷载（包括静力
3、荷载和动力荷载）作用下，地基产生变形。当建在荷载（包括静力荷载和动力荷载）作用下，地基产生变形。当建（构）筑物沉降、水平位移或不匀整沉降超过允许值时将会影响建（构）（构）筑物沉降、水平位移或不匀整沉降超过允许值时将会影响建（构）筑物的正常运用，甚至可能引起破坏。建筑物沉降较大时往往不匀整沉筑物的正常运用，甚至可能引起破坏。建筑物沉降较大时往往不匀整沉降也比较大。不匀整沉降对建筑物的危害较大。湿陷性黄土遇水发生猛降也比较大。不匀整沉降对建筑物的危害较大。湿陷性黄土遇水发生猛烈的变形、膨胀土遇水膨胀及失水收缩等也可包括在内。烈的变形、膨胀土遇水膨胀及失水收缩等也可包括在内。3、渗流问题、渗流问题
4、地基的渗流量或水力比降超过其允许值时，会发生较大水量损失，或地基的渗流量或水力比降超过其允许值时，会发生较大水量损失，或因潜蚀和管涌使地基失稳。因潜蚀和管涌使地基失稳。4建筑物地基变形允许值建筑物地基变形允许值(部分部分)变变 形形 特特 征征砌体承重结构基础的局部倾斜砌体承重结构基础的局部倾斜地地 基基 土土 类类 别别中、低压缩性土中、低压缩性土高压缩性土高压缩性土0.0020.003工业与民用建筑相邻柱基沉降差工业与民用建筑相邻柱基沉降差1）框架结构）框架结构2）砌体墙充填的边排柱）砌体墙充填的边排柱3）当基础不匀整沉降时不产生附加应力）当基础不匀整沉降时不产生附加应力的结构的结构多层和
5、高层建筑的整体倾斜多层和高层建筑的整体倾斜 Hg24 24 Hg6060 Hg100 Hg100体型简洁的高层建筑基础沉降量体型简洁的高层建筑基础沉降量0.002L0.0007L0.005L0.003L0.001L0.005L0.0040.0030.0020.0025200mm5地基处理的主要对象是懦弱地基和特殊土地基（或统称不良地基）地基处理的主要对象是懦弱地基和特殊土地基（或统称不良地基）人们将不能满足建（构）筑物对地基要求的自然地基称为懦弱地基人们将不能满足建（构）筑物对地基要求的自然地基称为懦弱地基或不良地基。或不良地基。自然地基是否属于懦弱地基或不良地基是相对的。自然地基是否属于懦弱
6、地基或不良地基是相对的。自然地基是否须要进行地基处理取决于地基能否满足建筑物对地基的自然地基是否须要进行地基处理取决于地基能否满足建筑物对地基的要求（稳定、变形和渗流）。要求（稳定、变形和渗流）。土木工程建设中常常遇到的懦弱地基（或不良地基）有：土木工程建设中常常遇到的懦弱地基（或不良地基）有：1、软粘土、软粘土2、杂填土、杂填土3、冲填土、冲填土4、湿陷性黄土、湿陷性黄土6、泥炭土、泥炭土5、饱和粉细砂和部分粉土、饱和粉细砂和部分粉土7、膨胀土、膨胀土8、多年冻土、多年冻土9、盐渍土、盐渍土10、岩溶、岩溶12、近年垃圾掩埋土、近年垃圾掩埋土11、山区地基、山区地基二、地基处理的对象二、地基
7、处理的对象留意几个概念：留意几个概念：6软粘土（懦弱粘性土）软粘土（懦弱粘性土）主要是第四纪后期形成的海相、泻湖相、三角洲相等的粘性土沉积主要是第四纪后期形成的海相、泻湖相、三角洲相等的粘性土沉积物或河流冲击物，也属于新近淤积物。其自然含水量大于液限，自然物或河流冲击物，也属于新近淤积物。其自然含水量大于液限，自然孔隙比大于孔隙比大于1。当自然孔隙比大于。当自然孔隙比大于1.5 时称为淤泥；当自然孔隙比大于时称为淤泥；当自然孔隙比大于1小于小于1.5 时称为淤泥质土。时称为淤泥质土。主要特点为自然含水量高、自然孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数主要特点为自然含水量高、自然孔隙比大、抗剪强度低、压缩
8、系数高、渗透系数小。在荷载作用下，地基承载力低、沉降变形大，简洁高、渗透系数小。在荷载作用下，地基承载力低、沉降变形大，简洁产生较大的不匀整沉降且沉降稳定历时比较长。产生较大的不匀整沉降且沉降稳定历时比较长。广泛分布在我国沿海及内地：如天津、连云港、上海、杭州、宁波、广泛分布在我国沿海及内地：如天津、连云港、上海、杭州、宁波、温州、福州、厦门、湛江、广州等沿海地区，昆明、武汉、南京等内温州、福州、厦门、湛江、广州等沿海地区，昆明、武汉、南京等内地地区。地地区。7杂填土杂填土 是人类活动所形成的无规则积累物，由大量建筑垃圾、工业废料或是人类活动所形成的无规则积累物，由大量建筑垃圾、工业废料或生活
9、垃圾组成，其成分困难，性质也不相同且无规律。在大多数状况生活垃圾组成，其成分困难，性质也不相同且无规律。在大多数状况下，杂填土是比较松散和不匀整的，在同一场地的不同位置，地基承下，杂填土是比较松散和不匀整的，在同一场地的不同位置，地基承载力和压缩性也可能有较大的差异。载力和压缩性也可能有较大的差异。冲填土冲填土 是由水力冲填泥沙形成的。冲填土的性质与所冲填的泥沙的来源及是由水力冲填泥沙形成的。冲填土的性质与所冲填的泥沙的来源及淤填说的水力条件有亲密关系。含粘土颗粒较多的冲填土往往是欠固淤填说的水力条件有亲密关系。含粘土颗粒较多的冲填土往往是欠固结的，其强度和压缩性指标都比同类自然沉积土差。粉细
10、砂为主的冲结的，其强度和压缩性指标都比同类自然沉积土差。粉细砂为主的冲填土其性质基本上和粉细砂相同。填土其性质基本上和粉细砂相同。8湿陷性黄土湿陷性黄土 是指在覆盖土层的自重应力或自重应力和建筑物附加应力综合作用是指在覆盖土层的自重应力或自重应力和建筑物附加应力综合作用下，受水浸湿后土的结构快速破坏，并发生显著的附加下沉，其强度下，受水浸湿后土的结构快速破坏，并发生显著的附加下沉，其强度也随着快速降低的黄土。也随着快速降低的黄土。由于黄土湿陷而引起建筑物不匀整沉降是造成黄土地区事故的主要由于黄土湿陷而引起建筑物不匀整沉降是造成黄土地区事故的主要缘由。缘由。由于大面积地下水位上升等缘由，部分湿陷
11、性黄土饱和度达到由于大面积地下水位上升等缘由，部分湿陷性黄土饱和度达到80%以上，黄土湿陷性消退，转变为低承载力（小于以上，黄土湿陷性消退，转变为低承载力（小于100KPa）和高压缩性）和高压缩性饱和黄土。饱和黄土既不同于软粘土也不属湿陷性黄土，它兼具二者饱和黄土。饱和黄土既不同于软粘土也不属湿陷性黄土，它兼具二者特性，这类地基的处理问题渐渐增多。特性，这类地基的处理问题渐渐增多。黄土在我国特殊发育，地层多、厚度大，广泛分布在甘肃、陕西山黄土在我国特殊发育，地层多、厚度大，广泛分布在甘肃、陕西山西大部分地区，以及河南、河北、山东、宁夏、辽宁、新疆等部分地西大部分地区，以及河南、河北、山东、宁夏
12、、辽宁、新疆等部分地区。区。9饱和粉细砂及部分粉土饱和粉细砂及部分粉土 在静载作用下具有较高的强度，但在机器振动、车辆荷载、波浪或在静载作用下具有较高的强度，但在机器振动、车辆荷载、波浪或地震力的反复作用下可能产生液化或大量震陷变形，地基会因液化而地震力的反复作用下可能产生液化或大量震陷变形，地基会因液化而失去承载力。失去承载力。泥炭土泥炭土 在潮湿和缺氧环境中未经充分分解的植物遗体积累而成的一种有机在潮湿和缺氧环境中未经充分分解的植物遗体积累而成的一种有机质土，有机质含量大于质土，有机质含量大于60%，其含水量极高，压缩性很大且不匀整，其含水量极高，压缩性很大且不匀整，一般不宜作自然地基，需
13、进行处理。一般不宜作自然地基，需进行处理。多年冻土多年冻土 指温度连续指温度连续3年或年或3年以上保持在摄氏零度或零度以下，并含有冰的年以上保持在摄氏零度或零度以下，并含有冰的土层，多年冻土的强度和变形有很多特殊性，如冻土中有冰和未冻水，土层，多年冻土的强度和变形有很多特殊性，如冻土中有冰和未冻水，在长期荷载作用下有猛烈的流变性。在长期荷载作用下有猛烈的流变性。10膨胀土膨胀土 是指粘粒成分主要由亲水性粘土矿物组成的粘性土，在环境的温度是指粘粒成分主要由亲水性粘土矿物组成的粘性土，在环境的温度和湿度变更时可产生猛烈的膨胀变形。和湿度变更时可产生猛烈的膨胀变形。膨胀土在我国分布范围很广，如广西、
14、云南、湖北、河南、安徽、膨胀土在我国分布范围很广，如广西、云南、湖北、河南、安徽、四川、河北、山东、陕西、江苏、内蒙古、贵州和广东等地均有不同四川、河北、山东、陕西、江苏、内蒙古、贵州和广东等地均有不同范围的分布范围的分布盐渍土盐渍土 将易溶盐含量超过将易溶盐含量超过0.3%的土称为盐渍土。的土称为盐渍土。1）遇水溶解后，物理力学性质均发生变更，强度降低；）遇水溶解后，物理力学性质均发生变更，强度降低；2）地基浸水后因盐溶解而产生地基溶陷。）地基浸水后因盐溶解而产生地基溶陷。3）某些盐渍盐（如含）某些盐渍盐（如含Na2SO4）温度和湿度变更时会发生体积膨胀。）温度和湿度变更时会发生体积膨胀。我
15、国盐渍盐主要分布在西北干旱地区的新疆、青海、甘肃、宁夏、我国盐渍盐主要分布在西北干旱地区的新疆、青海、甘肃、宁夏、内蒙古等地势低平的盆地和平原中，内蒙古等地势低平的盆地和平原中，11岩溶岩溶 是石灰岩、白云岩、泥灰岩、大理岩、岩盐、石膏等可溶性岩层受是石灰岩、白云岩、泥灰岩、大理岩、岩盐、石膏等可溶性岩层受水的化学和机械作用而形成的溶洞、溶沟、裂隙以及由于溶洞的顶板水的化学和机械作用而形成的溶洞、溶沟、裂隙以及由于溶洞的顶板塌落使地表产生陷穴、凹地等现象和作用的总称。塌落使地表产生陷穴、凹地等现象和作用的总称。土洞是岩溶地区上覆土层被地下水冲蚀或被地下水潜蚀所形成的洞土洞是岩溶地区上覆土层被地
16、下水冲蚀或被地下水潜蚀所形成的洞窟。窟。土洞和岩溶对结构物影响很大，可能造成地面变形、地基塌陷，发土洞和岩溶对结构物影响很大，可能造成地面变形、地基塌陷，发生水的渗漏和涌水现象。生水的渗漏和涌水现象。山区地基山区地基 地质条件比较困难，主要表现为地基的不匀整和场地的稳定性两个地质条件比较困难，主要表现为地基的不匀整和场地的稳定性两个方面。岩面起伏、滑坡、倒塌和泥石流等。方面。岩面起伏、滑坡、倒塌和泥石流等。12三、地基处理方法分类及其适用范围三、地基处理方法分类及其适用范围地基处理方法地基处理方法置置换换排排水水固固结结灌灌入入固固化化物物振振密密挤挤密密加加筋筋冷冷热热处处理理纠纠斜斜托托换
17、换按原理分按原理分13置置 换换 法法换土垫层法换土垫层法挤淤置换法挤淤置换法褥垫法褥垫法振冲置换法振冲置换法强夯置换法强夯置换法砂石桩置换法砂石桩置换法石灰桩法石灰桩法EPS超轻质料填土法超轻质料填土法置换法分类置换法分类14排水固结排水固结加载预压法加载预压法超载预压法超载预压法真空预压法真空预压法降低地下水位法降低地下水位法电渗法电渗法真空预压真空预压与堆载联合与堆载联合排水固结法分类排水固结法分类15灌入固化物灌入固化物深层搅拌法深层搅拌法高压喷射注浆法高压喷射注浆法渗入性注浆法渗入性注浆法劈裂注浆法劈裂注浆法电动化学注浆法电动化学注浆法压密注浆法压密注浆法灌入固化物法分类灌入固化物法
18、分类16振密、挤密振密、挤密孔内夯扩桩法孔内夯扩桩法表层原位压实法表层原位压实法强夯法强夯法振冲密实法振冲密实法挤密砂石桩法挤密砂石桩法土桩灰土桩法土桩灰土桩法夯实水泥土桩法夯实水泥土桩法爆破挤密法爆破挤密法振密挤密分类振密挤密分类17加加 筋筋加筋土法加筋土法锚固法锚固法树根桩法树根桩法低强度混凝土低强度混凝土桩复合地基法桩复合地基法钢筋混凝土钢筋混凝土桩复合地基桩复合地基加筋分类加筋分类18冷热处理冷热处理冻结法冻结法烧结法烧结法冷热处理分类冷热处理分类19托托 换换基础加宽托换法基础加宽托换法墩式托换法墩式托换法桩式托换法桩式托换法地基加固托换法地基加固托换法综合托换法综合托换法托换分类
19、托换分类20纠纠 倾倾加载迫降法加载迫降法掏土迫降法掏土迫降法黄土浸水迫降法黄土浸水迫降法顶升纠倾法顶升纠倾法综合纠倾法综合纠倾法纠倾分类纠倾分类21四、地基处理方法选择的原则及地基处理规划程序四、地基处理方法选择的原则及地基处理规划程序原则：原则：1、平安适用、平安适用2、确保质量、确保质量3、经济合理、经济合理4、技术先进、技术先进5、环保意识、环保意识因地制宜因地制宜22五、地基处理技术发展展望五、地基处理技术发展展望1 1）西安半坡村新石器时代遗址）西安半坡村新石器时代遗址2 2）洛阳王湾仰韶文化时期遗址）洛阳王湾仰韶文化时期遗址3 3）浙江余姚河母度文化遗址）浙江余姚河母度文化遗址夯
20、实的红烧土和陶片夯实的红烧土和陶片基础挖槽回填卵石基础挖槽回填卵石基础为木桩基础为木桩1 1、历史追溯到我国的古代先民、历史追溯到我国的古代先民1 1）人工地基）人工地基-秦代在修筑驰道时接受秦代在修筑驰道时接受“稳以金堆稳以金堆”的路基压密方法的路基压密方法2 2、人工地基的运用在我国建筑史中由来以久、人工地基的运用在我国建筑史中由来以久2 2）灰土垫层的应用）灰土垫层的应用-南方的房基南方的房基3 3、改革开放以来地基处理技术的飞速发展、改革开放以来地基处理技术的飞速发展23引进地基处理技术引进地基处理技术高压喷射注浆高压喷射注浆振冲法振冲法强夯法强夯法深层搅拌法深层搅拌法土工合成材料土工
21、合成材料强夯置换法强夯置换法EPSEPS超轻质填料法超轻质填料法发展提高的地基处理技术发展提高的地基处理技术排水固结法排水固结法土桩、灰土桩法土桩、灰土桩法砂石桩法砂石桩法24新的地基处理技术新的地基处理技术真空预压法真空预压法锚杆静压桩法锚杆静压桩法孔内夯扩碎石桩法孔内夯扩碎石桩法低强度桩复合地基法低强度桩复合地基法刚性桩复合地基法刚性桩复合地基法4 4、地基处理技术的最新发展地基处理技术的最新发展1 1）地基处理施工机械地基处理施工机械强夯机系列化强夯机系列化深层搅拌机（深层搅拌机（4 4轴）轴）高喷设备高喷设备水平旋喷设备水平旋喷设备深层搅拌和喷射注浆混合工法深层搅拌和喷射注浆混合工法塑
22、料排水带插带机塑料排水带插带机振冲器（振冲器（135KW,135KW,振密砂层振密砂层26m26m）干法振动成孔器等干法振动成孔器等252 2）地基处理材料地基处理材料3 3）地基处理设计理论地基处理设计理论轻质土工合成材料轻质土工合成材料EPSEPS作为回填材料在高速马路应用作为回填材料在高速马路应用三维植被网三维植被网塑料排水带塑料排水带超细水泥、粉煤灰水泥浆、硅粉水泥浆超细水泥、粉煤灰水泥浆、硅粉水泥浆粉煤灰垫层、粉煤灰石灰二灰桩复合地基、钢渣桩复合地基、粉煤灰垫层、粉煤灰石灰二灰桩复合地基、钢渣桩复合地基、复合地基理论复合地基理论强夯加固机理、加固深度强夯加固机理、加固深度砂井法非志向
23、井计算理论砂井法非志向井计算理论真空预压法计算理论真空预压法计算理论264 4）地基处理工艺地基处理工艺5 5）地基处理技术的综合应用地基处理技术的综合应用高压喷射注浆工艺改进用于第四纪覆盖层的防渗高压喷射注浆工艺改进用于第四纪覆盖层的防渗真空预压法工艺改进真空预压法工艺改进石灰桩工艺改进石灰桩工艺改进边夯边填碎石的强夯工艺改进边夯边填碎石的强夯工艺改进沉管法施工沉管法施工CFGCFG桩工艺桩工艺真空预压与高压喷射注浆法结合使真空预压应用于水平渗透性较大土层真空预压与高压喷射注浆法结合使真空预压应用于水平渗透性较大土层真空预压法与堆载预压相结合真空预压法与堆载预压相结合土工织物与砂井法结合提高
24、地基稳定性土工织物与砂井法结合提高地基稳定性锚杆静压与掏土法结合、锚杆静压与顶升法结合使纠倾提高到新水平锚杆静压与掏土法结合、锚杆静压与顶升法结合使纠倾提高到新水平碎石桩加碎石桩加CFGCFG桩复合地基桩复合地基27（二）（二）复合地基理论复合地基理论1、复合地基概念、复合地基概念 复合地基指自然地基在处理过程中部分土体得到增加，或被置换，复合地基指自然地基在处理过程中部分土体得到增加，或被置换，或在自然地基中设置加筋材料，加固区是由基体（自然地基土体）和或在自然地基中设置加筋材料，加固区是由基体（自然地基土体）和增加体两部分组成的人工地基。增加体两部分组成的人工地基。2、复合地基分类、复合地
25、基分类复合地基复合地基竖向增加体复合地基竖向增加体复合地基水平向增加体复合地基水平向增加体复合地基散体材料桩复合地基散体材料桩复合地基柔性桩复合地基柔性桩复合地基刚性桩复合地基刚性桩复合地基283、复合地基的常用型式、复合地基的常用型式依据增加体设置方向：依据增加体设置方向：竖向设置竖向设置水平设置水平设置斜向设置斜向设置竖向设置竖向设置水平设置水平设置斜向设置斜向设置长短设置长短设置依据增加体材料：依据增加体材料：土工材料：土工格栅、土工布土工材料：土工格栅、土工布砂石桩、水泥土桩、土桩与灰土桩砂石桩、水泥土桩、土桩与灰土桩低强度混凝土桩、钢筋混凝土桩低强度混凝土桩、钢筋混凝土桩依据基础刚度
26、：依据基础刚度：依据是否设置褥垫层：依据是否设置褥垫层：刚性基础下的复合地基刚性基础下的复合地基柔性基础下的复合地基柔性基础下的复合地基设褥垫层的复合地基设褥垫层的复合地基不设褥垫层的复合地基不设褥垫层的复合地基294、复合地基的特点、复合地基的特点加固区是由基体和增加体两部分组成，是非均质和各向异性的加固区是由基体和增加体两部分组成，是非均质和各向异性的在荷载作用下，基体和增加体共同担当荷载的作用在荷载作用下，基体和增加体共同担当荷载的作用复合地基和桩基的受力特性对比复合地基和桩基的受力特性对比复合地基和桩基的受力特性对比复合地基和桩基的受力特性对比桩基桩基桩基桩基复合地基复合地基复合地基复
27、合地基305、复合地基在地基基础工程中的地位、复合地基在地基基础工程中的地位 复合地基、浅基础、桩基础已成为工程建设中常用的三种地基基础形式复合地基、浅基础、桩基础已成为工程建设中常用的三种地基基础形式 复合地基在地基处理中占重要地位复合地基在地基处理中占重要地位浅基础浅基础岩石软弱土层端承桩端承桩软弱土层摩擦桩摩擦桩软弱土层复合地基（不设垫层）复合地基（不设垫层）软弱土层复合地基（设垫层）复合地基（设垫层）浅基础浅基础复合地基复合地基桩基础桩基础316、复合地基的作用机理和破坏形式、复合地基的作用机理和破坏形式作用机理：作用机理：1）桩体作用）桩体作用2）垫层作用）垫层作用3）加速固结作用）
28、加速固结作用4）挤密作用）挤密作用5）加筋作用）加筋作用破坏形式：破坏形式：刺入破坏刺入破坏鼓胀破坏鼓胀破坏整体剪切破坏整体剪切破坏滑动破坏滑动破坏32 地基处理技术地基处理技术（1）换土垫层法）换土垫层法一、概述一、概述 将基础底面以下确定范围的懦弱土层挖去，然后回填强度较高、压将基础底面以下确定范围的懦弱土层挖去，然后回填强度较高、压缩性较低并且没有侵蚀性的材料（如中粗砂、碎石或卵石、灰土、素缩性较低并且没有侵蚀性的材料（如中粗砂、碎石或卵石、灰土、素土、石屑、矿渣等），再分层夯实，作为地基的持力层。土、石屑、矿渣等），再分层夯实，作为地基的持力层。2、作用机理、作用机理1）提高地基承载力
29、）提高地基承载力2）应力扩散作用，削减垫层下自然地基所承受的压力，削减沉降）应力扩散作用，削减垫层下自然地基所承受的压力，削减沉降3）排水作用，缩短沉降稳定时间）排水作用，缩短沉降稳定时间4）在寒冷地区可防止地基土的冻胀）在寒冷地区可防止地基土的冻胀5）膨胀土地基垫层可消退其胀缩作用）膨胀土地基垫层可消退其胀缩作用3、应用、应用1）解决荷载较大的中小型建筑物地基问题比较有效。）解决荷载较大的中小型建筑物地基问题比较有效。1、原理、原理332）地层：淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土及暗沟暗塘）地层：淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土及暗沟暗塘等浅层处理。等浅层处理。3）处理深度
30、一般限制在）处理深度一般限制在3m以内，但不小于以内，但不小于0.5m。特殊状况如湿陷性黄。特殊状况如湿陷性黄土或土质较好场地可限制在土或土质较好场地可限制在5m以内。以内。4）大面积填土慎重接受。）大面积填土慎重接受。垫垫 层层 种种 类类适适 用用 范范 围围砂、砂石、碎石砂、砂石、碎石垫层垫层一般饱和、非饱和的软土和水下黄土处理；不宜用于湿陷性黄土处理和一般饱和、非饱和的软土和水下黄土处理；不宜用于湿陷性黄土处理和大面积堆载、密集基础及动力基础下的软土地基；砂垫层不宜用于地下大面积堆载、密集基础及动力基础下的软土地基；砂垫层不宜用于地下水流速快和流量大地区的地基处理水流速快和流量大地区的
31、地基处理素土垫层素土垫层中小型工程及大面积回填和湿陷性黄土的地基处理中小型工程及大面积回填和湿陷性黄土的地基处理灰土垫层灰土垫层中小型工程，尤其是湿陷性黄土的地基处理中小型工程，尤其是湿陷性黄土的地基处理粉煤灰垫层粉煤灰垫层厂房、机场、港口陆域和堆场的地基处理厂房、机场、港口陆域和堆场的地基处理干渣垫层干渣垫层小型建筑工程，尤其是适用于地坪、堆场等工程的大面积地基处理和小型建筑工程，尤其是适用于地坪、堆场等工程的大面积地基处理和场地平整。对受酸性或碱性废水影响的地基不得采用干渣垫层场地平整。对受酸性或碱性废水影响的地基不得采用干渣垫层换填法的适用范围换填法的适用范围34二、换填法的设计计算二、
32、换填法的设计计算确定垫层的厚度确定垫层的厚度1、垫层的厚度、垫层的厚度 依据垫层底部较懦弱土层的承载力来确定，当上部荷载通过垫层按确依据垫层底部较懦弱土层的承载力来确定，当上部荷载通过垫层按确定的扩散角传到下卧层顶面所受的总压力不应超过其承载力。定的扩散角传到下卧层顶面所受的总压力不应超过其承载力。-垫层底面处的附加应力标准值垫层底面处的附加应力标准值 -垫层底面处的自重压力标准值垫层底面处的自重压力标准值-垫层底面处经深度修正后土层的地基承载力特征值垫层底面处经深度修正后土层的地基承载力特征值垫层的厚度一般不超过垫层的厚度一般不超过3.0m，但不小于，但不小于0.5m。确定垫层的宽度确定垫层
33、的宽度确定垫层的承载力确定垫层的承载力换填法地基处理设计的主要内容换填法地基处理设计的主要内容35垫层底面处的附加压力垫层底面处的附加压力PZ可按下式计算：可按下式计算：条形基础：条形基础：矩形基础：矩形基础：P k -基础底面的压力基础底面的压力PCk-基础底面处土的自重压力基础底面处土的自重压力 -垫层的压力扩散角垫层的压力扩散角 b-基础的宽度基础的宽度 l -基础的长度基础的长度PCZPZbZD回填土回填土垫层垫层b36垫层材料垫层材料中砂、粗砂、砾砂中砂、粗砂、砾砂圆砾、角砾、卵石圆砾、角砾、卵石粘性土和粉土粘性土和粉土灰土灰土0.25大于大于0.50203062330注、当注、当
34、时，可内插求得，当时，可内插求得，当 时，除灰土取时，除灰土取300外其余取外其余取00压力扩散角压力扩散角2、垫层的宽度：、垫层的宽度：垫层的宽度应满足基础底面应力扩散的要求垫层的宽度应满足基础底面应力扩散的要求1）每边超出基础不小于）每边超出基础不小于300mm或从垫层地面对上按阅历基坑放坡或从垫层地面对上按阅历基坑放坡2）整片垫层宽度依据施工要求适当加宽）整片垫层宽度依据施工要求适当加宽3）当基础荷载较大或对沉降要求较高或垫层侧边土的承载力较差时，垫层宽度）当基础荷载较大或对沉降要求较高或垫层侧边土的承载力较差时，垫层宽度适当加宽适当加宽4）当筏基或箱基时，若垫层厚度小于）当筏基或箱基时
35、，若垫层厚度小于0.25倍的基宽，垫层宽度计算仍应考虑压倍的基宽，垫层宽度计算仍应考虑压力扩散角的要求力扩散角的要求当当 时，仍按时，仍按 取值取值373、垫层承载力的确定、垫层承载力的确定压实系数压实系数:土的限制干密度土的限制干密度土的最大干密度土的最大干密度施工方法施工方法承载力特征值承载力特征值(KPa)垫层材料类别垫层材料类别压实系数压实系数卵石、碎石卵石、碎石砂夹石砂夹石土夹石土夹石中砂、粗砂、砾砂中砂、粗砂、砾砂粘性土和粉土（粘性土和粉土（Ip=8-14）灰土灰土200-300200-250150-200150-200130-180200-250土或灰土土或灰土碾碾压压或或振振密
36、密重锤夯实重锤夯实0.94-0.970.93-0.950.93-0.95150-200384、地基变形计算、地基变形计算换填法处理后的建筑物地基沉降量：换填法处理后的建筑物地基沉降量：建筑物地基沉降量建筑物地基沉降量 cm垫层自身变形量垫层自身变形量 cm垫层下各压缩土层变形量之和垫层下各压缩土层变形量之和 cm垫层自身变形量垫层自身变形量 可按下式进行计算：可按下式进行计算：建筑物基础底面压力建筑物基础底面压力 kPa垫层厚度垫层厚度 cm垫层压缩模量垫层压缩模量 ，宜通过静载试验确定，也可选，宜通过静载试验确定，也可选15-25MPa压力扩散系数压力扩散系数39压力扩散系数可按下式计算：压
37、力扩散系数可按下式计算：条形基础：条形基础：矩形基础：矩形基础：下卧层的变形量下卧层的变形量 可按下式计算：可按下式计算：计算阅历系数计算阅历系数垫层底面的附加压力，垫层底面的附加压力，KPa第第I层土在压力层土在压力100-200kPa的压缩模量的压缩模量 kPa计算点第计算点第I层和第层和第I-1层底面的沉降系数，规范查表层底面的沉降系数，规范查表40三、工程设计及施工要求三、工程设计及施工要求1、工程设计要点、工程设计要点1）处理软土或杂填土）处理软土或杂填土A、换填法处理的主要目的是置换基底下可能剪切破坏的懦弱土层或杂填土层。、换填法处理的主要目的是置换基底下可能剪切破坏的懦弱土层或杂
38、填土层。B、基底下为懦弱土层时，垫层的厚度主要取决于剪切破坏区域的大小和工程、基底下为懦弱土层时，垫层的厚度主要取决于剪切破坏区域的大小和工程 对消退剪切区深度的要求对消退剪切区深度的要求C、基底下为杂填土时，垫层厚度取决于杂填土的埋深、基底下为杂填土时，垫层厚度取决于杂填土的埋深D、换填后垫层下存在懦弱下卧层时，应验算其承载力和变形、换填后垫层下存在懦弱下卧层时，应验算其承载力和变形E、垫层宽度必需满足基底压力扩散的要求，并避开垫层材料侧向挤出、垫层宽度必需满足基底压力扩散的要求，并避开垫层材料侧向挤出2）处理湿陷性黄土）处理湿陷性黄土A、换填法处理的主要目的是消退或部分消退黄土的湿陷量。、
39、换填法处理的主要目的是消退或部分消退黄土的湿陷量。B、垫层的厚度主要取决于工程对消退湿陷量的要求。全部消退湿陷量时，对、垫层的厚度主要取决于工程对消退湿陷量的要求。全部消退湿陷量时，对于非自重湿陷性黄土应满足垫层底部总压力不大于下卧层黄土沉陷量起始压力；于非自重湿陷性黄土应满足垫层底部总压力不大于下卧层黄土沉陷量起始压力；对于自重湿陷性黄土则必需全部挖除，换填法仅适用于厚度不大的自重湿陷性对于自重湿陷性黄土则必需全部挖除，换填法仅适用于厚度不大的自重湿陷性黄土地基。黄土地基。41C、假如消退部分湿陷量，应依据建筑物的重要性、基础形式、基底压力、黄土、假如消退部分湿陷量，应依据建筑物的重要性、基
40、础形式、基底压力、黄土湿陷类型等综合确定。对于非自重湿陷性黄土，当垫层厚度等于基础宽度时可消湿陷类型等综合确定。对于非自重湿陷性黄土，当垫层厚度等于基础宽度时可消退湿陷量的退湿陷量的80%以上；当垫层厚度等于以上；当垫层厚度等于1.5倍基础宽度时可基本消退。倍基础宽度时可基本消退。D、垫层宽度取决于工程要求。当垫层超出基础边缘的距离至少为垫层厚度且不、垫层宽度取决于工程要求。当垫层超出基础边缘的距离至少为垫层厚度且不小于小于1.5m时，可消退建筑物范围内部分黄土层的湿陷性。时，可消退建筑物范围内部分黄土层的湿陷性。3）处理膨胀土）处理膨胀土A、换填法处理的主要目的是消退或削减膨胀土的膨胀性能。
41、适用于薄的膨胀土、换填法处理的主要目的是消退或削减膨胀土的膨胀性能。适用于薄的膨胀土层或主要膨胀土层不厚的地基。层或主要膨胀土层不厚的地基。B、换填厚度应使地基的剩余膨胀变形量限制在容许值范围内，对于砂垫层条件为：、换填厚度应使地基的剩余膨胀变形量限制在容许值范围内，对于砂垫层条件为：-垫层厚度为垫层厚度为1-1.2倍基础宽度；垫层宽度为倍基础宽度倍基础宽度；垫层宽度为倍基础宽度-垫层密度不小于为垫层密度不小于为1.65t/m3-基底压力为基底压力为100-200kPa-基槽两边回填区的附加压力不大于为基槽两边回填区的附加压力不大于为0.25P（P为基底压力）为基底压力）-当膨胀压力大于为当膨
42、胀压力大于为250kPa时，垫层材料应选用中、细砂；当膨胀压力时，垫层材料应选用中、细砂；当膨胀压力较小时，应选用粗砂。较小时，应选用粗砂。422、施工要求、施工要求砂（砂石）垫层：砂（砂石）垫层：级配良好的中粗砂、圆砾、卵石或碎石，含泥量小于级配良好的中粗砂、圆砾、卵石或碎石，含泥量小于3%，最大粒径不大于，最大粒径不大于50mm。素土垫层：素土垫层：有机质含量小于有机质含量小于5%，亦不含冻土或膨胀土，碎石最大粒径不宜大于，亦不含冻土或膨胀土，碎石最大粒径不宜大于50mm。粉煤灰垫层：粉煤灰垫层：干渣垫层：干渣垫层：松散密度不小于松散密度不小于1.1t/m3；泥土与有机杂质含量小于；泥土与
43、有机杂质含量小于5%；稳定性合格。；稳定性合格。最优含水量和压实系数由试验确定。最优含水量和压实系数由试验确定。1）垫层材料）垫层材料灰土垫层：灰土垫层：石灰与土的体积协作比一般为石灰与土的体积协作比一般为2:8或或3:7，土料宜用粘性土和塑性指数大于，土料宜用粘性土和塑性指数大于4的粉土的粉土432）含水量要求）含水量要求为保证最佳的夯压效果，以垫层材料的最优含水量为保证最佳的夯压效果，以垫层材料的最优含水量 为施工限制含水量为施工限制含水量 A、可按国家标准可按国家标准土工试验方法标准土工试验方法标准中轻型击实试验求得。中轻型击实试验求得。B、对于素土和灰土现场可限制在最优含水量、对于素土
44、和灰土现场可限制在最优含水量 的范围内；当运用振的范围内；当运用振动碾压时可适当放宽下限值即动碾压时可适当放宽下限值即 。C、对于素土和灰土缺乏资料时可取、对于素土和灰土缺乏资料时可取0.6倍的液限值或按阅历接受塑限倍的液限值或按阅历接受塑限 作作为施工限制含水量为施工限制含水量。D、对于砂石，当接受平板振动器时含水量、对于砂石，当接受平板振动器时含水量 取取15%-20%，运用平碾或蛙式夯时，运用平碾或蛙式夯时含水量取含水量取8%-12%，当运用插入式振动器时，砂石料宜为饱和。，当运用插入式振动器时，砂石料宜为饱和。E、对于粉煤灰，含水量、对于粉煤灰，含水量 应限制在最优含水量应限制在最优含
45、水量 。3）分层厚度）分层厚度 垫层的分层铺填厚度及每层压实遍数应依据垫层材料、施工机具及设计要求等垫层的分层铺填厚度及每层压实遍数应依据垫层材料、施工机具及设计要求等通过现场试验确定。通过现场试验确定。444）质量限制要求）质量限制要求 A、砂石垫层：中砂，最小干密度、砂石垫层：中砂，最小干密度 ；粗砂，最小干密度；粗砂，最小干密度 B、对于素土和灰土，当垫层厚度不大于、对于素土和灰土，当垫层厚度不大于3m时，压实系数时，压实系数 。当垫层厚度当垫层厚度大于大于3m时，时，。C、对于粉煤灰，压实系数、对于粉煤灰，压实系数 。45 地基处理技术地基处理技术（2）预压法）预压法1、概念、概念 预
46、压法（又称排水固结法）是对自然地基，或先在地基中设置砂井等竖向排水体预压法（又称排水固结法）是对自然地基，或先在地基中设置砂井等竖向排水体然后利用建筑物进行分级渐渐加载；或在建筑物建立前在场地先进行加载预压，使土然后利用建筑物进行分级渐渐加载；或在建筑物建立前在场地先进行加载预压，使土体中的孔隙水排出，渐渐固结，地基发生沉降同时强度逐步提高的方法。体中的孔隙水排出，渐渐固结，地基发生沉降同时强度逐步提高的方法。3、应用、应用 主要解决软粘土地基的沉降和稳定问题。在我国沿海地区和内陆湖泊和河流主要解决软粘土地基的沉降和稳定问题。在我国沿海地区和内陆湖泊和河流谷地（分布大量软粘土如沼泽土、淤泥、淤
47、泥质土、冲填土）广泛应用。谷地（分布大量软粘土如沼泽土、淤泥、淤泥质土、冲填土）广泛应用。4、组成：、组成：排水系统和加压系统排水系统和加压系统一、概述一、概述2、分类、分类 预压法分砂井预压法分砂井堆载预压法堆载预压法、真空预压法真空预压法和和降水预压法降水预压法。二、真空预压法加固软土地基技术二、真空预压法加固软土地基技术1.主要技术内容主要技术内容真空预压法是在须要加固的软黏土地基内设置砂井或塑真空预压法是在须要加固的软黏土地基内设置砂井或塑料排水板，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖不透气的料排水板，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖不透气的密封膜使软土与大气隔绝，然后通过埋设于砂垫层中的密封
48、膜使软土与大气隔绝，然后通过埋设于砂垫层中的滤水管，用真空装置进行抽气，将膜内空气排出，因而滤水管，用真空装置进行抽气，将膜内空气排出，因而在膜内外产生一个气压差，这部分气压差即变成作用于在膜内外产生一个气压差，这部分气压差即变成作用于地基上的荷载。地基随着等向应力的增加而固结。抽真地基上的荷载。地基随着等向应力的增加而固结。抽真空前，土中的有效应力等于土的自重应力空前，土中的有效应力等于土的自重应力,抽真空后，土抽真空后，土体完成固结时，真空压力完全转化为有效应力体完成固结时，真空压力完全转化为有效应力。l 2.技术指标技术指标（1）密封膜内的真空度应稳定地保持在）密封膜内的真空度应稳定地保
49、持在80KPa 以上。以上。（2）砂井或塑料排水板深度范围内土层的平均固结度一般）砂井或塑料排水板深度范围内土层的平均固结度一般应大于应大于85%。（3）滤水管的四周应填盖）滤水管的四周应填盖100200mm 厚的砂层或其他水厚的砂层或其他水平透水材料。平透水材料。（4）所需抽真空设备的数量，以一套设备可抽真空的面积）所需抽真空设备的数量，以一套设备可抽真空的面积为为10001500m2 确定。确定。（5）当地基承载力要求更高时可联合堆载、强夯等综合加）当地基承载力要求更高时可联合堆载、强夯等综合加固。固。（6）预压后建筑物运用荷载作用下可能发生的沉降应满足）预压后建筑物运用荷载作用下可能发生
50、的沉降应满足设计要求。设计要求。l 3.适用范围适用范围适用于懦弱黏土地基的加固。在我国广泛存在着海相、湖相适用于懦弱黏土地基的加固。在我国广泛存在着海相、湖相及河相沉积的懦弱黏土层。这种土的特点是含水量大、压缩及河相沉积的懦弱黏土层。这种土的特点是含水量大、压缩性高、强度低、透水性差。该类地基在建筑物荷载作用下会性高、强度低、透水性差。该类地基在建筑物荷载作用下会产生相当大的变形或变形差。对于该类地基，尤其需大面积产生相当大的变形或变形差。对于该类地基，尤其需大面积处理时，譬如在该类地基上建立码头、机场等，真空预压法处理时，譬如在该类地基上建立码头、机场等，真空预压法是处理这类懦弱黏土地基的