162248第8章 地基处理技术fuxi.ppt

第第8章章 地基处理地基处理1、地基处理技术概论、地基处理技术概论1）换土垫层法）换土垫层法2）预压法）预压法3）强夯法）强夯法 5）土或灰土挤密法）土或灰土挤密法 8）深层搅拌法）深层搅拌法 1）地基处理的目的和意义）地基处理的目的和意义2）地基处理的对象）地基处理的对象3）地基处理方法分类及其适用范围）地基处理方法分类及其适用范围4）地基处理方法选择的原则及地基处理规划程序）地基处理方法选择的原则及地基处理规划程序5）地基处理技术的发展及展望）地基处理技术的发展及展望2、复合地基理论、复合地基理论4）振冲法）振冲法6）砂石桩法）砂石桩法 7）水泥土桩及）水泥土桩及CFG桩桩 9）注浆法与高压喷射注浆法）注浆法与高压喷射注浆法 3、地基处理技术、地基处理技术第一节第一节 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、我国地域辽阔，分布土层多种多样，其抗剪强度、压缩性和、我国地域辽阔，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软弱透水性等因土的种类不同差别很大各种地基中不少为软弱 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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、水平位移及不均匀沉降、沉降、水平位移及不均匀沉降 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、水平位移或不均匀沉降超过允许值时将会影响建（构）（构）筑物沉降、水平位移或不均匀沉降超过允许值时将会影响建（构）筑物的正常使用，甚至可能引起破坏。

建筑物沉降较大时往往不均匀沉筑物的正常使用，甚至可能引起破坏建筑物沉降较大时往往不均匀沉降也比较大不均匀沉降对建筑物的危害较大湿陷性黄土遇水发生剧降也比较大不均匀沉降对建筑物的危害较大湿陷性黄土遇水发生剧烈的变形、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 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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）当基础不均匀沉降时不产生附加应力）当基础不均匀沉降时不产生附加应力的结构的结构多层和高层建筑的整体倾斜多层和高层建筑的整体倾斜 Hg24 24  Hg6060 Hg100 Hg>100体型简单的高层建筑基础沉降量体型简单的高层建筑基础沉降量0.002L0.0007L0.005L0.003L0.001L0.005L0.0040.0030.0020.0025200mm地基处理的主要对象是软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软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）筑物对地基要求的天然地基称为软弱地基人们将不能满足建（构）筑物对地基要求的天然地基称为软弱地基或不良地基。

或不良地基 天然地基是否属于软弱地基或不良地基是相对的天然地基是否属于软弱地基或不良地基是相对的 天然地基是否需要进行地基处理取决于地基能否满足建筑物对地基的天然地基是否需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）土木工程建设中经常遇到的软弱地基（或不良地基）有：土木工程建设中经常遇到的软弱地基（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、地基处理的对象注意几个概念：注意几个概念：软粘土（软弱粘性土）软粘土（软弱粘性土） 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天然含水量大于液限，天然物或河流冲击物，也属于新近淤积物其天然含水量大于液限，天然孔隙比大于孔隙比大于1。

当天然孔隙比大于当天然孔隙比大于1.5 时称为淤泥；当天然孔隙比大于时称为淤泥；当天然孔隙比大于1小于小于1.5 时称为淤泥质土时称为淤泥质土 主要特点为天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数主要特点为天然含水量高、天然孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、渗透系数小在荷载作用下，地基承载力低、沉降变形大，容易高、渗透系数小在荷载作用下，地基承载力低、沉降变形大，容易产生较大的不均匀沉降且沉降稳定历时比较长产生较大的不均匀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杂填土杂填土 是人类活动所形成的无规则堆积物，由大量建筑垃圾、工业废料或是人类活动所形成的无规则堆积物，由大量建筑垃圾、工业废料或生活垃圾组成，其成分复杂，性质也不相同且无规律在大多数情况生活垃圾组成，其成分复杂，性质也不相同且无规律在大多数情况下，杂填土是比较松散和不均匀的，在同一场地的不同位置，地基承下，杂填土是比较松散和不均匀的，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密切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密切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天然沉积土差粉细砂为主的冲结的，其强度和压缩性指标都比同类天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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迅速破坏，并发生显著的附加下沉，其强度下，受水浸湿后土的结构迅速破坏，并发生显著的附加下沉，其强度也随着迅速降低的黄土也随着迅速降低的黄土 由于黄土湿陷而引起建筑物不均匀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均匀沉降是造成黄土地区事故的主要原因 由于大面积地下水位上升等原因，部分湿陷性黄土饱和度达到由于大面积地下水位上升等原因，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逐渐增多特性，这类地基的处理问题逐渐增多 黄土在我国特别发育，地层多、厚度大，广泛分布在甘肃、陕西山黄土在我国特别发育，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、辽宁、新疆等部分地区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堆积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堆积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，压缩性很大且不均匀，，其含水量极高，压缩性很大且不均匀，一般不宜作天然地基，需进行处理。

一般不宜作天然地基，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许多特殊性，如冻土中有冰和未冻水，土层，多年冻土的强度和变形有许多特殊性，如冻土中有冰和未冻水，在长期荷载作用下有强烈的流变性在长期荷载作用下有强烈的流变性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化时可产生强烈的膨胀变形和湿度变化时可产生强烈的膨胀变形 膨胀土在我国分布范围很广，如广西、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化，强度降低；）遇水溶解后，物理力学性质均发生变化，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））温度和湿度变化时会发生体积膨胀温度和湿度变化时会发生体积膨胀 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、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，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、洼地等现象和作用的总称塌落使地表产生陷穴、洼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下水冲蚀或被地下水潜蚀所形成的洞穴 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 地质条件比较复杂，主要表现为地基的不均匀和场地的稳定性两个地质条件比较复杂，主要表现为地基的不均匀和场地的稳定性两个方面。

岩面起伏、滑坡、崩塌和泥石流等岩面起伏、滑坡、崩塌和泥石流等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换按原理分按原理分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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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分类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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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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托换分类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地基处理地基处理物理处理物理处理化学处理化学处理生物处理生物处理地基处理地基处理浅层处理浅层处理深层处理深层处理斜坡面土层处理斜坡面土层处理地基处理地基处理临时性处理临时性处理永久性处理永久性处理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、安全适用、安全适用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地基处理的规划程序地基处理的规划程序建筑物对地基要求建筑物对地基要求天然地基条件天然地基条件天然地基天然地基是否满足要求是否满足要求地基处理地基处理方案可行性研究方案可行性研究技术、经济、进度比较技术、经济、进度比较地基处理施工地基处理施工地基处理设计地基处理设计质量检验质量检验机具、材料条件机具、材料条件经验、教训经验、教训地基处理原理地基处理原理必要时进行现场试验必要时进行现场试验天然地基天然地基yes补救措施补救措施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------秦代在修筑驰道时采用秦代在修筑驰道时采用““稳以金堆稳以金堆””的路基压密方法的路基压密方法2 2、人工地基的使用在我国建筑史中由来以久、人工地基的使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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合成材料强夯置换法强夯置换法EPSEPS超轻质填料超轻质填料法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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2 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公路应用作为回填材料在高速公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、加固深度砂井法非理想井计算理论砂井法非理想井计算理论真空预压法计算理论真空预压法计算理论4 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5 5、、 地基处理技术的发展应重视的几个问题地基处理技术的发展应重视的几个问题1 1）） 研制和引进地基处理新机械，提高各种工法的施工能力研制和引进地基处理新机械，提高各种工法的施工能力2 2）） 发展地基处理理论发展地基处理理论施工机械和国外差距较大施工机械和国外差距较大深层搅拌、高压喷射注浆、振冲法等深层搅拌、高压喷射注浆、振冲法等----各种工法加固地基的机理及设计计算理论，如排水固结法的非各种工法加固地基的机理及设计计算理论，如排水固结法的非理想井理论、强夯法有效加固深度及影响范围分析等理想井理论、强夯法有效加固深度及影响范围分析等----各类复合地基承载力及沉降计算理论，优化设计理论、按沉降各类复合地基承载力及沉降计算理论，优化设计理论、按沉降控制设计理论控制设计理论3 3）） 发展地基处理新技术发展地基处理新技术4 4）） 提高地基处理技术的综合水平提高地基处理技术的综合水平5 5）） 发展地基处理测试技术发展地基处理测试技术土工合成材料的应用被称为岩土工程的革命土工合成材料的应用被称为岩土工程的革命地基处理新材料的开发，如深层搅拌法特种水泥等地基处理新材料的开发，如深层搅拌法特种水泥等多种地基处理技术的综合应用是一个重要方向，如澳门机场人工多种地基处理技术的综合应用是一个重要方向，如澳门机场人工岛建设中综合应用了换填法、排水固结法、振冲密实法、表层压岛建设中综合应用了换填法、排水固结法、振冲密实法、表层压密法等多种地基处理方法密法等多种地基处理方法信息化施工信息化施工第二节第二节 复合地基理论复合地基理论一、概述一、概述1、复合地基概念、复合地基概念 复合地基指天然地基在处理过程中部分土体得到增强，或被置换，复合地基指天然地基在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。

增强体两部分组成的人工地基2、复合地基分类、复合地基分类复合地基复合地基竖向增强体复合地基竖向增强体复合地基水平向增强体复合地基水平向增强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3、复合地基的常用型式、复合地基的常用型式根据增强体设置方向：根据增强体设置方向：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根据增强体材料：根据增强体材料：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、钢筋混凝土桩根据基础刚度：根据基础刚度：根据是否设置褥垫层：根据是否设置褥垫层：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4、复合地基的特点、复合地基的特点加固区是由基体和增强体两部分组成，是非均质和各向异性的加固区是由基体和增强体两部分组成，是非均质和各向异性的在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载的作用在荷载作用下，基体和增强体共同承担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合地基5、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• 复合地基与浅基础和桩基础复合地基与浅基础和桩基础• 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• 复合地基与双层地基复合地基与双层地基H复合地基复合地基双层地基双层地基增大增大增大；增大；减小减小当当不断增大不断增大• 复合地基与复合桩基复合地基与复合桩基疏桩基础（桩距一般在疏桩基础（桩距一般在5-6倍桩径以上）倍桩径以上）减少沉降量桩基础减少沉降量桩基础复合桩基复合桩基复合桩基是复合地基与桩基础的界限点复合桩基是复合地基与桩基础的界限点6、复合地基的几个参数、复合地基的几个参数置换率：置换率：等边三角形布桩：等边三角形布桩：正方形布桩：正方形布桩：矩形布桩：矩形布桩：网格状布桩：网格状布桩：7、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）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二、竖向增强体复合地基承载力计算二、竖向增强体复合地基承载力计算复合地基极限承载力复合地基极限承载力Pcf可用下式计算：可用下式计算：Ppf —桩体极限承载力（桩体极限承载力（KPa））Psf —天然地基极限承载力（天然地基极限承载力（KPa）） —桩体极限强度发挥系数桩体极限强度发挥系数—桩间土极限强度发挥系数桩间土极限强度发挥系数K1 —反映复合地基中桩体实际极限承载力的修正系数，一般大于反映复合地基中桩体实际极限承载力的修正系数，一般大于1K2 —反映复合地基中桩间土实际极限承载力的修正系数，根据工程实际情况决定反映复合地基中桩间土实际极限承载力的修正系数，根据工程实际情况决定m —复合地基置换率复合地基置换率刚性桩复合地基和柔性桩复合地基桩体极限承载力计算：刚性桩复合地基和柔性桩复合地基桩体极限承载力计算：Ppf —桩体极限承载力（桩体极限承载力（KPa））Ap —桩身截面积（桩身截面积（m2））Sn —桩体的周长（桩体的周长（m））R —桩端土极限承载力（桩端土极限承载力（KN））Li —按土层划分的各段桩长（按土层划分的各段桩长（m））二者取最小值二者取最小值q—桩体极限抗压强度（桩体极限抗压强度（KPa））散体材料桩复合地基桩体极限承载力计算：散体材料桩复合地基桩体极限承载力计算：散体材料桩体极限承载力主要取决于桩侧土体所提供的最大侧限力散体材料桩体极限承载力主要取决于桩侧土体所提供的最大侧限力-----桩周土体所提供的最大侧限应力桩周土体所提供的最大侧限应力-----桩体材料的被动土压力系数桩体材料的被动土压力系数的计算方法：的计算方法：Brauns计算法计算法圆筒形孔扩张理论圆筒形孔扩张理论计算法计算法Hughes和和Withers计算法计算法被动土压力被动土压力计算法计算法Wong H.Y计算法计算法Brauns计算法计算法h桩周土极限平衡状态桩周土极限平衡状态三个假设：三个假设：1、桩周土极限平衡区位于桩顶附近，滑动面成漏斗状，桩体膨胀破坏段长度等、桩周土极限平衡区位于桩顶附近，滑动面成漏斗状，桩体膨胀破坏段长度等于于 ，， , 为松散材料桩体的内摩擦角。

为松散材料桩体的内摩擦角2、桩周土与桩体间摩擦力、桩周土与桩体间摩擦力 ，极限平衡土体中环向应力，极限平衡土体中环向应力 3、不计地基土与桩体的自重不计地基土与桩体的自重极限荷载作用下，桩周土上的极限应力：极限荷载作用下，桩周土上的极限应力：Cu—桩间土不排水抗剪强度桩间土不排水抗剪强度—滑动面与水平夹角滑动面与水平夹角桩体极限承载力：桩体极限承载力：—桩周土表面荷载桩周土表面荷载当当当当夹角夹角 可按下式用试算法求得可按下式用试算法求得如果设材料内摩擦角如果设材料内摩擦角 （碎石桩常取（碎石桩常取380），则），则 ，计算，计算得得故故复合地基承载力标准值：复合地基承载力标准值：当复合地基加固区下卧层为软弱土层时，应对下卧层承载力进行验算：当复合地基加固区下卧层为软弱土层时，应对下卧层承载力进行验算：下卧层顶附加应力下卧层顶附加应力下卧层顶自重应力下卧层顶自重应力下卧层承载力特征值下卧层承载力特征值三、复合地基沉降计算三、复合地基沉降计算复合地基沉降分两部分：加固区压缩量复合地基沉降分两部分：加固区压缩量S1和下卧层压缩量和下卧层压缩量S2S = S1 + S2 S2 S1复合地基加固区复合地基加固区hz复复合合地地基基沉沉降降示示意意图图计算方法：计算方法：复合模量法复合模量法应力修正法应力修正法桩身压缩量法桩身压缩量法复合模量法复合模量法应力修正法应力修正法应力修正系数：应力修正系数：桩土应力比桩土应力比复合地基面积置换率复合地基面积置换率桩身压缩量法桩身压缩量法应力集中系数：应力集中系数：桩长桩长桩底端端承力强度桩底端端承力强度桩底端刺入下卧层土体刺入量桩底端刺入下卧层土体刺入量加固区压缩量：加固区压缩量：桩身压缩量：桩身压缩量：作用复合地基上平均荷载密度作用复合地基上平均荷载密度第三节第三节 换土垫层法换土垫层法一、概述一、概述 将基础底面以下一定范围的软弱土层挖去，然后回填强度较高、压将基础底面以下一定范围的软弱土层挖去，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）提高地基承载力2）应力扩散作用，减少垫层下天然地基所承受的压力，减少沉降）应力扩散作用，减少垫层下天然地基所承受的压力，减少沉降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除其胀缩作用）膨胀土地基垫层可消除其胀缩作用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2）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）处理深度一般控制在）处理深度一般控制在3m以内，但不小于以内，但不小于0.5m特殊情况如湿陷性黄特殊情况如湿陷性黄土或土质较好场地可控制在土或土质较好场地可控制在5m以内4）大面积填土慎重采用大面积填土慎重采用垫垫 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二、换填法的设计计算二、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 根据垫层底部较软弱土层的承载力来确定，当上部荷载通过垫层按一根据垫层底部较软弱土层的承载力来确定，当上部荷载通过垫层按一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 -----垫层底面处的附加压力标准值垫层底面处的附加压力标准值 ----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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PCZPZb’ZD回填土回填土垫层垫层b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 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或从垫层地面向上按经验基坑放坡或从垫层地面向上按经验基坑放坡2）整片垫层宽度根据施工要求适当加宽）整片垫层宽度根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，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3、垫层承载力的确定、垫层承载力的确定压实系数压实系数:土的控制干密度土的控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密重锤夯实重锤夯实0.94---0.970.93---0.950.93---0.95150---2004、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压力扩散系数可按下式计算：压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：——计算经验系数计算经验系数——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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软弱土层或杂填土层。

换填法处理的主要目的是置换基底下可能剪切破坏的软弱土层或杂填土层B、、基底下为软弱土层时，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软弱土层时，垫层的厚度主要取决于剪切破坏区域的大小和工程 对消除剪切区深度的要求对消除剪切区深度的要求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、、换填后垫层下存在软弱下卧层时，应验算其承载力和变形换填后垫层下存在软弱下卧层时，应验算其承载力和变形E、、垫层宽度必须满足基底压力扩散的要求，并避免垫层材料侧向挤出垫层宽度必须满足基底压力扩散的要求，并避免垫层材料侧向挤出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除或部分消除黄土的湿陷量换填法处理的主要目的是消除或部分消除黄土的湿陷量B、、垫层的厚度主要取决于工程对消除湿陷量的要求全部消除湿陷量时，对垫层的厚度主要取决于工程对消除湿陷量的要求全部消除湿陷量时，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须全部挖除，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须全部挖除，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C、、如果消除部分湿陷量，应根据建筑物的重要性、基础形式、基底压力、黄土如果消除部分湿陷量，应根据建筑物的重要性、基础形式、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除湿陷量的除湿陷量的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除倍基础宽度时可基本消除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，可消除建筑物范围内部分黄土层的湿陷性时，可消除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除或减少膨胀土的膨胀性能适用于薄的膨胀土换填法处理的主要目的是消除或减少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控制在容许值范围内，对于砂垫层条件为：换填厚度应使地基的剩余膨胀变形量控制在容许值范围内，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；垫层宽度为1.8--2.2倍基础宽度倍基础宽度---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为为基底压力）基底压力）---当膨胀压力大于为当膨胀压力大于为250kPa时，垫层材料应选用中、细砂；当膨胀压时，垫层材料应选用中、细砂；当膨胀压力较小时，应选用粗砂。

力较小时，应选用粗砂2、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、卵石或碎石级配良好的中粗砂、圆砾、卵石或碎石，，含泥量小于含泥量小于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实验确定最优含水量和压实系数由实验确定1）垫层材料）垫层材料灰土垫层：灰土垫层：石灰与土的体积配合比一般为石灰与土的体积配合比一般为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2）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 为施工控制含水量为施工控制含水量 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控制在最优含水量对于素土和灰土现场可控制在最优含水量 的范围内；当使用振的范围内；当使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倍的液限值或按经验采用塑限倍的液限值或按经验采用塑限 作为施工控制含水量作为施工控制含水量 D、、对于砂石，当采用平板振动器时含水量对于砂石，当采用平板振动器时含水量 取取15%--20%，使用平碾或蛙式夯时，使用平碾或蛙式夯时含水量取含水量取8%---12%，当使用插入式振动器时，砂石料宜为饱和当使用插入式振动器时，砂石料宜为饱和 E、、对于粉煤灰，含水量对于粉煤灰，含水量 应控制在最优含水量应控制在最优含水量 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根据垫层材料、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根据垫层材料、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4）质量控制要求）质量控制要求 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 例题：例题：某商品住宅楼，上部结构为某商品住宅楼，上部结构为3层砖混结构，承重墙下为钢筋混凝土条形基础，层砖混结构，承重墙下为钢筋混凝土条形基础，基础宽度基础宽度1.2m，，埋深埋深1.2m，，上部建筑物作用于基础的荷载标准值为上部建筑物作用于基础的荷载标准值为108KN/m根据现场勘探发现，该场地有一条暗浜穿过，暗浜深度为根据现场勘探发现，该场地有一条暗浜穿过，暗浜深度为2.5m，，建筑物基础建筑物基础大部分落在暗浜中，地下水埋深大部分落在暗浜中，地下水埋深1.0m基础的平均重度为基础的平均重度为20KN/m3。

地基土地基土分布如图，耕填土和浜填土重度为分布如图，耕填土和浜填土重度为18.5 KN/m3 ；；淤泥质粉质粘土重度为淤泥质粉质粘土重度为18 KN/m3 ，，承载力特征值为承载力特征值为fk=65kPa试设计砂垫层，并作变形计算设计砂垫层，并作变形计算暗浜暗浜耕填土浜填土粉质粘土淤泥粉质粘土淤泥质粘土思路：思路： 1 1））确定垫层种类确定垫层种类 2 2））确定垫层的厚度确定垫层的厚度 考虑处理深度，先假定后验算考虑处理深度，先假定后验算 3 3））确定垫层的宽度确定垫层的宽度 4 4））沉降计算沉降计算 解：解：解：解：1、确定垫层种类、确定垫层种类 选定砂垫层选定砂垫层2、确定垫层厚度、确定垫层厚度本工程基础埋深本工程基础埋深1.2m，，暗浜埋深暗浜埋深2.5m，，可以设定垫层厚度为可以设定垫层厚度为1.3m3、对假定垫层厚度按下卧层承载力进行验算、对假定垫层厚度按下卧层承载力进行验算1）垫层底面处的附加压力计算）垫层底面处的附加压力计算查表得：查表得：2）垫层底面处的自重压力计算）垫层底面处的自重压力计算3）下卧层地基承载力特征值计算）下卧层地基承载力特征值计算4）验算下卧层地基承载力）验算下卧层地基承载力4、确定垫层宽度、确定垫层宽度5、沉降计算、沉降计算砂垫层压缩模量取砂垫层压缩模量取20MPa课堂作业：课堂作业：某四层砖混结构的住宅楼，承重墙下为条形基础，宽某四层砖混结构的住宅楼，承重墙下为条形基础，宽1.2m，，埋深埋深1.0m，，上部上部建筑物作用于基础的荷载标准值为建筑物作用于基础的荷载标准值为120KN/m，，基础的平均重度为基础的平均重度为20KN/m3。

地基土表层为粉质粘土，厚地基土表层为粉质粘土，厚1.0m，，重度为重度为17.5 KN/m3 ;第二层为淤泥质粘土，第二层为淤泥质粘土，厚厚15 m，，重度为重度为17.8 KN/m3 ，，承载力特征值为承载力特征值为fk=45kPa；；第三层为密实的砂第三层为密实的砂砾石地下水埋深砾石地下水埋深1.0m由于地基土较软弱，不能满足建筑物设计要求，采由于地基土较软弱，不能满足建筑物设计要求，采用换土垫层法处理用换土垫层法处理第四节第四节 预压法预压法1、概念、概念 预压法（又称排水固结法）是对天然地基，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）是对天然地基，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逐渐加载；或在建筑物建造前在场地先进行加载预压，使土然后利用建筑物进行分级逐渐加载；或在建筑物建造前在场地先进行加载预压，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，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，逐渐固结，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 预压法分砂井堆载预压法、真空预压法和降水预压法预压法分砂井堆载预压法、真空预压法和降水预压法二、预压法的作用原理二、预压法的作用原理 软粘土地基在荷载作用下，土体中的孔隙水慢慢排出，孔隙体积不断缩小，软粘土地基在荷载作用下，土体中的孔隙水慢慢排出，孔隙体积不断缩小，地基发生固结变形；同时随着超静孔隙水压力的逐渐消散，土的有效应力增大，地基发生固结变形；同时随着超静孔隙水压力的逐渐消散，土的有效应力增大，地基强度逐步提高的方法地基强度逐步提高的方法固结压力固结压力固结压力固结压力a ab bc cf fe ec' c'e e e’d dd da ab bc cc' c'e ef fe0排排水水固固结结法法增增大大地地基基土土密密度度原原理理排排 水水 原原 理理三、砂井堆载预压法设计与三、砂井堆载预压法设计与 计算计算预压法的设计实质是合理安排排水系统和加压系统的关系预压法的设计实质是合理安排排水系统和加压系统的关系设计应对以下项目的资料特别加以注意：设计应对以下项目的资料特别加以注意：1、土层条件：种类和厚度、土的成层程度、透水层的位置、地下水位、土层条件：种类和厚度、土的成层程度、透水层的位置、地下水位2、固结试验：固结压力与孔隙比的关系曲线、固结系数、固结试验：固结压力与孔隙比的关系曲线、固结系数3、软粘土层的抗剪强度及沿深度的变化、软粘土层的抗剪强度及沿深度的变化4、砂井及砂垫层所用砂料的粒度分布、含泥量等、砂井及砂垫层所用砂料的粒度分布、含泥量等1、加载预压的设计与、加载预压的设计与 计算步骤：计算步骤： 必须分级逐渐加荷，待前期荷载下地基强度增加到足以加下一级荷载时方必须分级逐渐加荷，待前期荷载下地基强度增加到足以加下一级荷载时方可加下一级荷载。

其计算步骤是先用简便的方法确定一个初步的加荷计划，可加下一级荷载其计算步骤是先用简便的方法确定一个初步的加荷计划，然后校核这一校核计划下地基稳定性和沉降具体方法如下：然后校核这一校核计划下地基稳定性和沉降具体方法如下：1）利用地基的天然地基土抗剪强度计算第一级容许施加的荷载）利用地基的天然地基土抗剪强度计算第一级容许施加的荷载P1一般可以根据斯开普顿极限荷载的半经验公式作为初步估算：一般可以根据斯开普顿极限荷载的半经验公式作为初步估算： K----安全系数，建议取安全系数，建议取1.1---1.5 ----天然地基土的不排水抗剪强度（天然地基土的不排水抗剪强度（KPa）） D----基础埋置深度（基础埋置深度（m）） A、、B----基础长边和短边（基础长边和短边（m）） ----基底标高以上土的重度（基底标高以上土的重度（KN/m3））对于饱和软粘土也可采用下式初步估算：对于饱和软粘土也可采用下式初步估算：对于长条形填土可采用对于长条形填土可采用Fellenius公式公式初步估算：初步估算：2）计算第一级荷载）计算第一级荷载P1下地基强度增长值：下地基强度增长值： ----p1荷载作用下地基强度增长值（荷载作用下地基强度增长值（KPa）） ----考虑剪切蠕动的强度折减系数，可取考虑剪切蠕动的强度折减系数，可取0.75--0.903）计算第一级荷载）计算第一级荷载P1下达到所确定固结度所需的时间：下达到所确定固结度所需的时间： ----预压荷载引起的该点附加竖向压力预压荷载引起的该点附加竖向压力 ----该点土的固结度，通常假设为该点土的固结度，通常假设为70% ----三轴固结不排水试验求得土的内摩擦角三轴固结不排水试验求得土的内摩擦角----第第I点的加载速率点的加载速率 ----加载的起始时间加载的起始时间 ----各级荷载的累加值各级荷载的累加值 ----参数，按规范查表参数，按规范查表4）根据第）根据第2步得到的地基强度计算第二级所加的荷载步得到的地基强度计算第二级所加的荷载p2：：5）重复以上步骤即可求的各级荷载和停歇时间，初步加荷计划可确定）重复以上步骤即可求的各级荷载和停歇时间，初步加荷计划可确定排水固排水固结条件结条件参参 数数竖向排水固结竖向排水固结向内径向向内径向排水固结排水固结竖向、内径向排水固结竖向、内径向排水固结（砂井贯穿受压土层）（砂井贯穿受压土层）砂井未贯穿受砂井未贯穿受压土层压土层值值——土的竖向排水固结系数土的竖向排水固结系数——土的水平向排水固结系数土的水平向排水固结系数——土的竖向排水距离，双面排水时为一半，单面排水时为土层的厚度土的竖向排水距离，双面排水时为一半，单面排水时为土层的厚度——砂井深度砂井深度——砂井以下压缩土层厚度砂井以下压缩土层厚度n---井径比井径比6）按以上步骤确定的加荷计划进行每一级荷载地基稳定性验算）按以上步骤确定的加荷计划进行每一级荷载地基稳定性验算7）计算预压荷载下地基的最终沉降量）计算预压荷载下地基的最终沉降量 ----最终沉降量最终沉降量----第第I层中点土自重压力所对应的孔隙比，由室内固结试验所得层中点土自重压力所对应的孔隙比，由室内固结试验所得e -- p曲线求曲线求得得 ----第第I层中点土自重压力和附加压力之和所对应的孔隙比，由室内固结试层中点土自重压力和附加压力之和所对应的孔隙比，由室内固结试验所得验所得e -- p曲线求得曲线求得 ----经验系数，正常固结和轻度超固结粘性土地基取经验系数，正常固结和轻度超固结粘性土地基取1.1--1.4 ----第第I层土的厚度层土的厚度2、砂井的设计：、砂井的设计：直径：普通砂井直径：普通砂井300----500mm；；袋装砂井袋装砂井70----100mm平面布置：等边三角形或正方形布置平面布置：等边三角形或正方形布置等边三角形布置：等边三角形布置：正方形布置：正方形布置：砂井间距：砂井间距：一般根据井径比一般根据井径比n确定：确定：普通砂井取普通砂井取n=6--8；；袋装砂井取袋装砂井取n=15--20砂井深度：砂井深度：应根据建筑物对地基稳定性和变形要求确定应根据建筑物对地基稳定性和变形要求确定例题：例题： 某大面积饱和软土，厚度某大面积饱和软土，厚度H=10m，，下卧层为不透水层。

现采用砂井堆载预下卧层为不透水层现采用砂井堆载预压法进行预压，砂井打至不透水层顶面，砂井直径为压法进行预压，砂井打至不透水层顶面，砂井直径为35cm，，砂井的间距为砂井的间距为200cm，，以正三角形布置已知土的竖向固结系数以正三角形布置已知土的竖向固结系数 ，水，水平固结系数平固结系数 试求在大面积荷载试求在大面积荷载150kPa作用下，历时作用下，历时60天（其中加荷时间天（其中加荷时间5天）的固结度天）的固结度 解：解：1）确定）确定 竖向和水平向排水固结，砂井贯穿受压层，由表知竖向和水平向排水固结，砂井贯穿受压层，由表知 2）求）求四、预压法施工（略）四、预压法施工（略）第五节第五节 强强 夯夯 法法2、强夯法的机理、强夯法的机理1）动力固结）动力固结--饱和土的压缩性饱和土的压缩性--可变渗透系可变渗透系数数--触变恢复触变恢复--局部液局部液化化2）动力夯实）动力夯实--纵波（纵波（P波）波）--横波（横波（S波）波）3、动力置换、动力置换3、强夯法的适用范围、强夯法的适用范围 碎石土、砂土、低饱和度粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土、素填土等地基碎石土、砂土、低饱和度粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土、素填土等地基一、概述一、概述 强夯法又称动力固结法，是以强夯法又称动力固结法，是以8--30t的重锤，的重锤，8--20m的落距的落距（（最高最高40m））自由自由下落对土进行强力夯击的一种加固方法。

下落对土进行强力夯击的一种加固方法1、概念、概念 强夯法是由重锤夯实发展起来，在上世纪强夯法是由重锤夯实发展起来，在上世纪60年代末由法国路易斯梅那德技术公年代末由法国路易斯梅那德技术公司首创使用司首创使用二、强夯法的设计二、强夯法的设计二、强夯法的设计二、强夯法的设计1、强夯法的有效加固深度和单位夯击能、强夯法的有效加固深度和单位夯击能 有效加固深度是指经强夯加固后，该土层强度提高，压缩模量增大，地基加固有效加固深度是指经强夯加固后，该土层强度提高，压缩模量增大，地基加固效果显著的土层范围可根据下式确定：效果显著的土层范围可根据下式确定：W----锤重锤重 t h----落距落距 mK----修正系数，修正系数，0.5--1.0 有效加固深度的影响因素很多，一般应根据现场试验或当地经验确定，在缺少有效加固深度的影响因素很多，一般应根据现场试验或当地经验确定，在缺少试验资料时可按下表预估：试验资料时可按下表预估：单击夯击能单击夯击能碎石土、砂碎石土、砂土等土等粉土、粘性土、粉土、粘性土、湿陷性黄土等湿陷性黄土等单击夯击能单击夯击能粉土、粘性土、粉土、粘性土、湿陷性黄土等湿陷性黄土等碎石土、砂碎石土、砂土等土等1000200030004000500060005.0--6.0m6.0--7.0m7.0--8.0m4.0--5.0m5.0--6.0m6.0--7.0m8.0--9.0m9.0--9.5m9.5--10.0m7.0--8.0m8.0--8.5m8.5--9.0m2、夯击能量的确定、夯击能量的确定最佳夯击能：指地基中出现孔隙水压力达最佳夯击能：指地基中出现孔隙水压力达到土的自重压力时的夯击能，即夯击能增到土的自重压力时的夯击能，即夯击能增加夯坑容积基本不再变化所对应的能量。

加夯坑容积基本不再变化所对应的能量单击夯击能：单击夯击能：单位夯击能：单位夯击能：V（m3）E（104J/m3）夯坑容积和夯击能量关系曲线夯坑容积和夯击能量关系曲线3、夯击点布置及间距、夯击点布置及间距1）夯击点布置）夯击点布置夯击能点可以三角形或正方形布置夯击能点可以三角形或正方形布置加固范围：每边超出基础外缘的宽度为一般加固深度的加固范围：每边超出基础外缘的宽度为一般加固深度的1/2--2/3并不小于并不小于3m2）夯击点间距）夯击点间距夯击能点间距一般夯击能点间距一般5--9m，，第一遍可大，逐渐加密第一遍可大，逐渐加密5、间歇时间、间歇时间 间歇时间是指两遍夯击之间的时间间隔，主要取决于孔隙水压力的消散速度间歇时间是指两遍夯击之间的时间间隔，主要取决于孔隙水压力的消散速度 渗透性好，孔隙水压力消散快，可连续夯击；粘性土地基需间隔渗透性好，孔隙水压力消散快，可连续夯击；粘性土地基需间隔3--4周4、夯击次数、遍数的确定、夯击次数、遍数的确定 国外资料介绍，一般国外资料介绍，一般1--8遍粗颗粒土夯击遍数少；细颗粒土夯击遍数要求多粗颗粒土夯击遍数少；细颗粒土夯击遍数要求多。

可根据下式估算：可根据下式估算：——第一遍夯坑中心距第一遍夯坑中心距——每每m3 被加固土体需加的夯击能被加固土体需加的夯击能1）夯击次数）夯击次数 单点夯击次数应根据试验通过夯击次数与夯沉量曲线确定，同时满足下列条件：单点夯击次数应根据试验通过夯击次数与夯沉量曲线确定，同时满足下列条件：A））最后两次的平均夯沉量不大于最后两次的平均夯沉量不大于50mm，，当单夯能量较大时不大于当单夯能量较大时不大于100mmB））夯坑周围地面不应发生过大的隆起夯坑周围地面不应发生过大的隆起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2）夯击遍数）夯击遍数——加固深度加固深度第六节第六节 振振 冲冲 法法1、原理、原理 振冲法是振动水冲法的简称，在高压水利用振冲器振动边振边冲使振冲法是振动水冲法的简称，在高压水利用振冲器振动边振边冲使砂土地基变密，或在粘性土地基中成孔，在孔中填入碎石制成桩体形砂土地基变密，或在粘性土地基中成孔，在孔中填入碎石制成桩体形成复合地基提高地基的抗剪强度和减小压缩变形成复合地基提高地基的抗剪强度和减小压缩变形 振冲密实法主要应用于砂土和粉土地基。

振冲密实法主要应用于砂土和粉土地基一、概述一、概述振冲法分振冲置换法和振冲密实法两类振冲法分振冲置换法和振冲密实法两类2、分类、分类3、应用、应用 振冲置换法适用于处理不排水抗剪强度不小于振冲置换法适用于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土、粉的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基，按复合地基设计土、饱和黄土和人工填土等地基，按复合地基设计二、设计计算二、设计计算1、振冲置换法、振冲置换法1）处理范围和桩位布置）处理范围和桩位布置 处理范围应根据建筑物的重要性和场地条件确定，通常都大于基底面积对处理范围应根据建筑物的重要性和场地条件确定，通常都大于基底面积对一般地基在基础外边缘宜扩大一般地基在基础外边缘宜扩大1--2排桩；对可液化地基，在基础边缘应扩大排桩；对可液化地基，在基础边缘应扩大2--4排桩 桩位布置，对大面积满堂处理，宜用等边三角形布置；对独立或条形基础，桩位布置，对大面积满堂处理，宜用等边三角形布置；对独立或条形基础，宜用正方形、矩形或等腰三角形布置宜用正方形、矩形或等腰三角形布置2）桩的直径和间距）桩的直径和间距桩的直径为桩的直径为60—110cm；；间距为间距为1.5—2.5m3）桩的长度）桩的长度 桩的长度应按建筑物对地基的要求确定，一般尽可能打入坚实土层，如软土桩的长度应按建筑物对地基的要求确定，一般尽可能打入坚实土层，如软土层太厚，桩长最深不超过层太厚，桩长最深不超过15m，，但一般为但一般为8 m，，太深对提高承载力效果不大，太深对提高承载力效果不大，对减少沉降有利。

对减少沉降有利对液化地基，处理深度应符合抗震处理要求，并满足下式条件：对液化地基，处理深度应符合抗震处理要求，并满足下式条件：—液化判别标准贯入锤击数临界值液化判别标准贯入锤击数临界值—液化判别标准贯入锤击数基准值，设计烈度液化判别标准贯入锤击数基准值，设计烈度7、、8、、9时，分别为时，分别为6、、10、、16—标准贯入点深度标准贯入点深度—地下水埋深，宜按建筑物使用年限平均最高水位，也可采用近期内年最高水位地下水埋深，宜按建筑物使用年限平均最高水位，也可采用近期内年最高水位—粘粒含量百分率，当小于粘粒含量百分率，当小于3或为砂土时均采用或为砂土时均采用34）复合地基的承载力）复合地基的承载力复合地基的承载力标准值应按现场试验确定，也可按下式确定：复合地基的承载力标准值应按现场试验确定，也可按下式确定：—复合地基承载力标准值，复合地基承载力标准值，kPa—桩体单位截面积承载力标准值，桩体单位截面积承载力标准值，kPa—桩间土的承载力标准值，桩间土的承载力标准值，kPa—面积置换率面积置换率面积置换率面积置换率m可按下式确定：可按下式确定：—桩的直径，桩的直径，m—等效影响圆的直径，等效影响圆的直径，m等边三角形布置：等边三角形布置：矩形布置：矩形布置：正方形布置：正方形布置：小型工程的粘性土地基，如无现场荷载试验，可按下式确定：小型工程的粘性土地基，如无现场荷载试验，可按下式确定：—桩土应力比，无实测资料时取桩土应力比，无实测资料时取2--4—桩间土的十字板抗剪强度桩间土的十字板抗剪强度4）复合地基的变形计算）复合地基的变形计算采用复合模量法计算：采用复合模量法计算：2、振冲密实法、振冲密实法1）处理范围应大于基底面积，每边放宽不小于）处理范围应大于基底面积，每边放宽不小于5m3）宜用等边三角形或正方形布置）宜用等边三角形或正方形布置2）桩的直径为）桩的直径为60—110cm；；间距为间距为1.8—2.5m4）其余同振冲置换法）其余同振冲置换法例题：例题：某砖石承重结构条形基础上荷载标准值某砖石承重结构条形基础上荷载标准值 基础布置和地基土层断面基础布置和地基土层断面如图，基础埋深如图，基础埋深 ，采用振冲，采用振冲碎石置换法处理淤泥质粉质粘土。

砂石桩碎石置换法处理淤泥质粉质粘土砂石桩桩长桩长7.0m（（设计地面下设计地面下8.2m），），直径直径800mm，，间距间距 ，等边三角形布，等边三角形布置，试设计地基基础置，试设计地基基础杂填土淤泥质粉质粘土1600800设计地面b解：解：1、求复合地基承载力、求复合地基承载力处理后经深度修正后复合地基承载力特征值为：处理后经深度修正后复合地基承载力特征值为：2、条形基础尺寸确定、条形基础尺寸确定实际取基宽实际取基宽b=1.5m课堂作业：课堂作业：已知基宽已知基宽b=1.5m，，桩间土不排水抗剪强度桩间土不排水抗剪强度 ，采用碎石桩处理，，采用碎石桩处理，其余条件同例题，试设计地基处理参数其余条件同例题，试设计地基处理参数 土桩和灰土桩土桩和灰土桩 原理原理 应用应用 土桩、灰土桩的设计土桩、灰土桩的设计土桩、灰土桩的原理土桩、灰土桩的原理土桩和灰土桩又称土挤密法和灰土挤密法，土桩和灰土桩又称土挤密法和灰土挤密法，利用成孔过程中的横向挤压作用，使桩孔内利用成孔过程中的横向挤压作用，使桩孔内的土被挤向周围，使得桩间土得以挤密，然的土被挤向周围，使得桩间土得以挤密，然后在桩孔中分层填入灰土或素土，并分层夯后在桩孔中分层填入灰土或素土，并分层夯实的桩体，称为灰土挤密桩；用素土分层夯实的桩体，称为灰土挤密桩；用素土分层夯实的桩体，称为土挤密桩。

二者分别与挤密实的桩体，称为土挤密桩二者分别与挤密的桩间土组成复合地基，共同承受基础的上的桩间土组成复合地基，共同承受基础的上部荷载土桩、灰土桩的应用土桩、灰土桩的应用土桩和灰土桩适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、土桩和灰土桩适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土、杂填土等地基，不论是消除湿陷性还是提高承素填土、杂填土等地基，不论是消除湿陷性还是提高承载力都有效当含水量大于载力都有效当含水量大于24%24%、饱和度超过、饱和度超过65%65%在成孔在成孔及拔管过程中，桩孔及其周围容易缩颈和隆起，挤密效及拔管过程中，桩孔及其周围容易缩颈和隆起，挤密效果差果差处理深度处理深度5--15m5--15m，，在我国西北和华北地区广泛应用在我国西北和华北地区广泛应用饱和度小于饱和度小于60%60%的湿陷性黄土，其承载力较高，湿陷性的湿陷性黄土，其承载力较高，湿陷性较强，处理地基以消除湿陷性为主；杂填土以降低压缩较强，处理地基以消除湿陷性为主；杂填土以降低压缩性提高承载力为主性提高承载力为主二者在消除湿陷性和减少渗透性效果基本相同；但土桩二者在消除湿陷性和减少渗透性效果基本相同；但土桩地基的承载力和水稳定性不如灰土桩地基的承载力和水稳定性不如灰土桩土桩、灰土桩的设计土桩、灰土桩的设计•处理面积处理面积•处理深度处理深度•桩的布置桩的布置•褥垫层褥垫层•地基承载力特征值地基承载力特征值•地基变形计算地基变形计算 处理面积处理面积处理面积应大于基础或建筑物底层平面的面积，处理面积应大于基础或建筑物底层平面的面积，并应符合下列规定：并应符合下列规定：1 1）当采用局部处理时，超出基础底面的宽度：对非自）当采用局部处理时，超出基础底面的宽度：对非自重湿陷性黄土、素填土和杂填土和杂填土等地基，每边重湿陷性黄土、素填土和杂填土和杂填土等地基，每边不应小于基底宽度的不应小于基底宽度的0.250.25倍，并不应小于倍，并不应小于0.5m0.5m；；对自重对自重湿陷性黄土地基，每边不应小于基底宽度的湿陷性黄土地基，每边不应小于基底宽度的0.750.75倍，并倍，并不应小于不应小于1.0m1.0m2 2））当采用整片处理时，超出建筑物基础底面外缘的宽当采用整片处理时，超出建筑物基础底面外缘的宽度，每边不应小于处理土层厚度的度，每边不应小于处理土层厚度的0.50.5倍，并不应小于倍，并不应小于2.0m2.0m处理深度处理深度处理深度应根据建筑物场地的土质情况、处理深度应根据建筑物场地的土质情况、工程要求和成孔及夯实设备等因素综合确工程要求和成孔及夯实设备等因素综合确定。

对湿陷性黄土地基，应符合国家标准定对湿陷性黄土地基，应符合国家标准《《湿陷性黄土地区建筑规范湿陷性黄土地区建筑规范》》规定规定桩的布置桩的布置•桩径：桩径：300--600mm 300--600mm ，，根据成孔设备确定根据成孔设备确定•布置形式：等边三角形或正方形布置形式：等边三角形或正方形•桩距和桩排：桩距和桩排：桩距应保证桩间土的平均密实度不低于设计要求标桩距应保证桩间土的平均密实度不低于设计要求标准，一般取桩孔直径的准，一般取桩孔直径的2--2.52--2.5倍，也可按下式确定：倍，也可按下式确定：ABCsd桩距、排距确定桩距、排距确定h桩的布置桩的布置——桩孔之间的中心距（桩孔之间的中心距（m））——桩孔直径（桩孔直径（m））——桩间土的最大干密度（桩间土的最大干密度（t/m3））——地基处理前土的平均干密度（地基处理前土的平均干密度（t/m3））——桩间土经成孔挤密后的平均挤密系数，对重要工桩间土经成孔挤密后的平均挤密系数，对重要工程不宜小于程不宜小于0.93，一般工程不应小于，一般工程不应小于0.90——在成孔挤密深度内，桩间土的平均干密度（在成孔挤密深度内，桩间土的平均干密度（t/m3））平均试样数不应少于平均试样数不应少于6组组桩数桩数填料和压实系数：填料和压实系数：素土、灰土回填夯实时：素土、灰土回填夯实时：灰土体积比宜为灰土体积比宜为2:82:8或或3:73:7桩孔数量可用下式估算：桩孔数量可用下式估算：——一根桩所承担的处理面积一根桩所承担的处理面积——拟处理的地基面积拟处理的地基面积——一根桩所承担的处理面积的等效一根桩所承担的处理面积的等效圆直径圆直径等边三角形布置：等边三角形布置：正方形布置：正方形布置：褥垫层褥垫层•桩顶以上应设置桩顶以上应设置300—500mm300—500mm厚的厚的2 : 82 : 8垫层垫层•压实系数不应小于压实系数不应小于•褥垫层可使桩顶和桩间土找平褥垫层可使桩顶和桩间土找平•褥垫层有利于改善应力扩散、调整桩土应力比褥垫层有利于改善应力扩散、调整桩土应力比•褥垫层可减小桩身应力集中褥垫层可减小桩身应力集中地基承载力特征值地基承载力特征值桩、灰土桩复合地基地基承载力特征值，应通桩、灰土桩复合地基地基承载力特征值，应通过现场单桩或多桩复合地基荷载试验确定。

初步过现场单桩或多桩复合地基荷载试验确定初步设计无试验资料时可按当地经验确定，但对灰土设计无试验资料时可按当地经验确定，但对灰土桩复合地基承载力特征值不宜大于处理前的桩复合地基承载力特征值不宜大于处理前的2 2倍；倍；对土桩复合地基的承载力特征值不宜大于处理前对土桩复合地基的承载力特征值不宜大于处理前的的1.41.4倍，并不大于倍，并不大于180kPa180kPa地基变形计算地基变形计算•执行执行《《建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范》》的有关规定的有关规定•变形包括桩和桩间土及其下卧层未处理土层的变形包括桩和桩间土及其下卧层未处理土层的变形变形•复合土层的变形可不计算复合土层的变形可不计算•下卧层未处理土层的变形必须计算下卧层未处理土层的变形必须计算施工问题施工问题•成孔方法：沉管（振动、锤击）或冲击成孔方法：沉管（振动、锤击）或冲击•桩顶设计标高以上预留覆盖土层厚度：桩顶设计标高以上预留覆盖土层厚度：–沉管施工：沉管施工：0.5-0.7m0.5-0.7m–冲击施工：冲击施工：1.2-1.5m1.2-1.5m•成孔时，地基土宜接近最优（或塑限）含水量；成孔时，地基土宜接近最优（或塑限）含水量；当土的含水量低于当土的含水量低于12%12%时，宜在拟处理范围内时，宜在拟处理范围内的土层进行增湿的土层进行增湿第八节第八节 砂砂 石石 桩桩1、定义、定义 砂石桩是碎石桩、砂桩和砂石桩的总称，是指用振动、冲击或水冲等方式砂石桩是碎石桩、砂桩和砂石桩的总称，是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将碎石或砂挤压入土中，形成大直径的由砂石所构在软弱地基中成孔后，再将碎石或砂挤压入土中，形成大直径的由砂石所构成的密实桩体。

成的密实桩体2、砂石桩的历史、砂石桩的历史 砂桩起源于砂桩起源于19世纪世纪30年代的欧洲，早期主要应用于挤密砂土地基在年代的欧洲，早期主要应用于挤密砂土地基在20世世纪纪50年代后期，日本采用振动式和冲击式的施工方法，从而提高砂桩的处理年代后期，日本采用振动式和冲击式的施工方法，从而提高砂桩的处理深度、施工质量和施工效率深度、施工质量和施工效率3、砂桩的应用、砂桩的应用 砂石桩主要应用于松散砂土、粉土、粘性土、素填土及杂填土地基砂石桩主要应用于松散砂土、粉土、粘性土、素填土及杂填土地基一、概述一、概述 砂石桩虽然在软粘土中也有采用砂桩获得成功的工程实例，但应慎重，砂石桩虽然在软粘土中也有采用砂桩获得成功的工程实例，但应慎重，仅可在沉降限制不严懂得建筑中考虑使用仅可在沉降限制不严懂得建筑中考虑使用二、砂石桩的设计二、砂石桩的设计1、砂石桩的直径及孔位布置、砂石桩的直径及孔位布置 砂石桩的直径可采用砂石桩的直径可采用300—800mm，，可根据地基土质情况和成桩设备等因素可根据地基土质情况和成桩设备等因素决定对饱和粘性土地基宜选用较大的直径决定对饱和粘性土地基宜选用较大的直径砂石桩宜采用等边三角形或正方形布置砂石桩宜采用等边三角形或正方形布置2、砂石桩的间距、砂石桩的间距 砂石桩的间距应根据现场试验确定，对砂土和粉土地基，不宜大于砂石桩桩砂石桩的间距应根据现场试验确定，对砂土和粉土地基，不宜大于砂石桩桩径的径的4.5倍；对粘性土地基，不宜大于砂石桩桩径的倍；对粘性土地基，不宜大于砂石桩桩径的3倍。

初步设计时，砂石桩倍初步设计时，砂石桩间距可按下列公式估算：间距可按下列公式估算：1）用于砂性土层：）用于砂性土层： 目前有两种计算方法：目前有两种计算方法：1、以灌砂率为参数，绘出天然地基标贯值、砂桩地、以灌砂率为参数，绘出天然地基标贯值、砂桩地基桩间土标贯值之间的关系曲线，求砂桩间距和灌砂量；基桩间土标贯值之间的关系曲线，求砂桩间距和灌砂量；2、基本假定挤密后的、基本假定挤密后的土体中颗粒增多而体积不变，以控制加固后要求的孔隙比，从而计算砂桩的间土体中颗粒增多而体积不变，以控制加固后要求的孔隙比，从而计算砂桩的间距和灌砂量距和灌砂量ABCsd砂桩间距的确定砂桩间距的确定三角形布桩：三角形布桩：矩形布桩：矩形布桩：——地基处理前砂土的孔隙比地基处理前砂土的孔隙比——修正系数，当考虑振动下沉密实作用时，可取修正系数，当考虑振动下沉密实作用时，可取1.1—1 .2；否则可取；否则可取1.0——地基挤密后要求达到的孔隙比地基挤密后要求达到的孔隙比——砂土最大、最小孔隙比砂土最大、最小孔隙比——地基挤密后要求达到的相对密实度，可取地基挤密后要求达到的相对密实度，可取0.70—0.852）砂桩用于粘性土中按复合地基设计）砂桩用于粘性土中按复合地基设计三角形布桩：三角形布桩：矩形布桩：矩形布桩：——一根桩所承担的处理面积一根桩所承担的处理面积3、加固深度及范围：、加固深度及范围：1）当软土层厚度不大时可穿透整个软土层；厚度较大时，对按稳定性控制的工）当软土层厚度不大时可穿透整个软土层；厚度较大时，对按稳定性控制的工程，砂石桩桩长应不小于最危险滑动面以下程，砂石桩桩长应不小于最危险滑动面以下2m的深度；对按变形控制的工程，的深度；对按变形控制的工程，砂石桩桩长应满足处理后地基变形量不超过建筑物的地基变形允许值并满足软砂石桩桩长应满足处理后地基变形量不超过建筑物的地基变形允许值并满足软弱下卧层承载力的要求；用于处理液化地基时，砂石桩桩长应按现行国家标准弱下卧层承载力的要求；用于处理液化地基时，砂石桩桩长应按现行国家标准《《建筑物抗震设计规范建筑物抗震设计规范》》的有关规定采用；桩长不宜小于的有关规定采用；桩长不宜小于4m。

2）加固范围一般大于基础面积；对一般地基应扩大）加固范围一般大于基础面积；对一般地基应扩大1--3排；用于处理液化松散砂排；用于处理液化松散砂层时应在基础外缘扩大宽度不小于液化土层厚度的层时应在基础外缘扩大宽度不小于液化土层厚度的1/2，并不小于，并不小于5m可根据下式确定：可根据下式确定：4、褥垫层：、褥垫层：在砂石桩顶部宜铺设在砂石桩顶部宜铺设300—500mm砂石垫层砂石垫层5、复合地基承载力特征值、复合地基承载力特征值粘性土地基，按复合地基确定粘性土地基，按复合地基确定砂性土地基，按处理后土的密实状态确定砂性土地基，按处理后土的密实状态确定例题：例题： 某场地为细砂地基，天然孔隙比某场地为细砂地基，天然孔隙比 ，承载力，承载力标准值为标准值为100kN/m2由于不能满足上部结构荷载的要求，决定采用碎石桩加密由于不能满足上部结构荷载的要求，决定采用碎石桩加密地基，桩长地基，桩长7.5m，，桩径桩径500mm，，等边三角形布置，地基挤密后要求砂土达到的等边三角形布置，地基挤密后要求砂土达到的相对密度为相对密度为0.8，试确定桩的间距和复合地基承载力。

试确定桩的间距和复合地基承载力解：解：1、求桩距、求桩距2、求复合地基承载力、求复合地基承载力取：S=1.0m课堂作业课堂作业 某独立基础，持力层某独立基础，持力层为松砂地基，地下水与地面平齐，由松砂地基，地下水与地面平齐，由于不能满足上部结构荷载的要求，采用挤密砂桩加固，砂桩桩于不能满足上部结构荷载的要求，采用挤密砂桩加固，砂桩桩径径500mm该地基土参数：该地基土参数： 天然地基承载力标准值为天然地基承载力标准值为100kN/m2地基挤密后要求砂土达地基挤密后要求砂土达到的相对密度为到的相对密度为0.8，试确定桩的间距和复合地基承载力试确定桩的间距和复合地基承载力第九节第九节 水泥粉煤灰碎石桩水泥粉煤灰碎石桩一、概述一、概述1、定义、定义 水泥粉煤灰碎石桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合而成的高粘水泥粉煤灰碎石桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合而成的高粘结强度桩（简称结强度桩（简称CFG桩）水泥粉煤灰碎石桩是高粘结强度桩，需在基础和桩桩）水泥粉煤灰碎石桩是高粘结强度桩，需在基础和桩顶设置褥垫层，由桩、桩间土和褥垫层组成复合地基顶设置褥垫层，由桩、桩间土和褥垫层组成复合地基。

水泥粉煤灰碎石桩与素混凝土桩只是桩体材料构成不同，其受力和变形特性相同水泥粉煤灰碎石桩与素混凝土桩只是桩体材料构成不同，其受力和变形特性相同2、特点、特点1）承载力高）承载力高3）造价低）造价低2）变形小）变形小4）适用不同条件）适用不同条件3、应用、应用1）基础类型：条基、独立基础、筏基和箱基；工业厂房和民用建筑）基础类型：条基、独立基础、筏基和箱基；工业厂房和民用建筑2）土层类型：粘土、粉土、砂土和正常固结素填土；淤泥质土通过试验确定）土层类型：粘土、粉土、砂土和正常固结素填土；淤泥质土通过试验确定3）高承载力地基和低承载力地基）高承载力地基和低承载力地基4）液化地基可以和碎石桩联合使用，形成多桩复合地基）液化地基可以和碎石桩联合使用，形成多桩复合地基二、二、CFG桩的设计桩的设计1、、CFG桩的直径及孔位布置桩的直径及孔位布置 CFG桩的直径可采用桩的直径可采用350—600mm，，桩径过小施工质量不易控制，桩径过大桩径过小施工质量不易控制，桩径过大需加厚褥垫层的厚度才能保证桩土共同承担上部结构传来的荷载需加厚褥垫层的厚度才能保证桩土共同承担上部结构传来的荷载 CFG桩可只布置在基础范围内，宜采用等边三角形或正方形布置。

对于液化桩可只布置在基础范围内，宜采用等边三角形或正方形布置对于液化地基，在基础内可采用振动沉管地基，在基础内可采用振动沉管CFG桩和振动沉管碎石桩间隔的加固方案，但在桩和振动沉管碎石桩间隔的加固方案，但在基础外一定范围布置碎石桩基础外一定范围布置碎石桩2、、CFG桩的间距桩的间距 CFG桩的间距应根据设计要求的复合地基承载力、建筑物控制沉降量、土性、桩的间距应根据设计要求的复合地基承载力、建筑物控制沉降量、土性、施工工艺等确定，宜取施工工艺等确定，宜取3—5倍桩距3、褥垫层、褥垫层 褥垫层的作用：褥垫层的作用：1）保证桩、土共同承担荷载，是复合地基组成部分；）保证桩、土共同承担荷载，是复合地基组成部分；2）通过）通过改变褥垫层厚度，调整桩垂直荷载的分担，通常褥垫层约薄桩承担的荷载占总荷改变褥垫层厚度，调整桩垂直荷载的分担，通常褥垫层约薄桩承担的荷载占总荷载的百分比越高，反之亦然；载的百分比越高，反之亦然；3）减少底面的应力集中；）减少底面的应力集中；4）调整桩土水平荷载的）调整桩土水平荷载的分担，垫层厚度约厚土分担的水平荷载占总荷载的百分比越大，桩分担的水平荷分担，垫层厚度约厚土分担的水平荷载占总荷载的百分比越大，桩分担的水平荷载占总荷载的百分比越小。

载占总荷载的百分比越小 褥垫层的材料：中砂、粗砂、级配砂石、碎石，最大粒径不大于褥垫层的材料：中砂、粗砂、级配砂石、碎石，最大粒径不大于30mm ，，不宜不宜采用卵石采用卵石4、、CFG桩复合地基承载力桩复合地基承载力 复合地基承载力应通过现场复合地基荷载试验确定，初步设计时可采用下式估复合地基承载力应通过现场复合地基荷载试验确定，初步设计时可采用下式估算：算：其中：其中：f fsp.ksp.k——————复合地基承载力特征值（复合地基承载力特征值（KPaKPa）；）； m———m———面积置换率；面积置换率； A Ap p——————桩的截面积（桩的截面积（m m2 2）；）； f fsksk——————处理后桩间土承载力特征值（处理后桩间土承载力特征值（KPaKPa）；）； β———β———桩间土承载力折减系数，取桩间土承载力折减系数，取0.75—0.950.75—0.95；； R Ra a——————单桩竖向承载力特征值（单桩竖向承载力特征值（KNKN）；）；正方形布桩：正方形布桩：5 5、单桩竖向承载力特征值、单桩竖向承载力特征值其中：其中：R Ra a——————单桩竖向承载力特征值；单桩竖向承载力特征值；kNkN U Up p——————桩的周长；桩的周长；m m q qsisi——————第第i i层土的侧阻力特征值；层土的侧阻力特征值；kPakPa l li i——————第第i i层土的厚度；层土的厚度； q qp p——————桩端持力层的端阻力特征值；桩端持力层的端阻力特征值；kPakPa A Ap p——————桩的截面积；桩的截面积； 当采用单桩荷载试验，应将极限承载力除以安全系数当采用单桩荷载试验，应将极限承载力除以安全系数2 2；无试验资料时，单桩；无试验资料时，单桩竖向承载力特征值按下列两式计算，取最小值：竖向承载力特征值按下列两式计算，取最小值：f fcncn. .——————桩体桩体2828天标准养护立方体强度；天标准养护立方体强度；6 6、桩体强度、桩体强度桩体试块抗压强度平均值应满足下式：桩体试块抗压强度平均值应满足下式：7 7、复合地基变形计算、复合地基变形计算其中：其中：n n1 1 ——————加固区总分层数；加固区总分层数； n n2 2 ——————总分层数；总分层数； p po o——————基底附加压力；基底附加压力； E Esisi——————第第I I层土的压缩模量；层土的压缩模量； h hi i ——————第第I I层土的分层厚度；层土的分层厚度； ζ———ζ———压缩模量提高系数，压缩模量提高系数，ζ= ζ= f fsp.ksp.k/ / f fakak，，其中其中f fakak为第为第I I层层 土的天然地基承载力特征值。

土的天然地基承载力特征值 ψ———ψ———沉降计算经验系数，参照沉降计算经验系数，参照《《建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范》》 （（GB7-89GB7-89））表表5.2.55.2.5取值CFG桩复合地基设计计算程序桩复合地基设计计算程序选定持力层选定持力层确定桩长、桩径确定桩长、桩径计算单桩承载力计算单桩承载力计算面积置换率计算面积置换率计算桩间距计算桩间距计算沉降计算沉降结结 束束符合规范和设计要求符合规范和设计要求不符合规范和设计要求不符合规范和设计要求处理地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土和淤泥质土地基处理地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土和淤泥质土地基处理深度处理深度6--10m第十节第十节 夯实水泥土桩夯实水泥土桩一、概述一、概述1、定义、定义 夯实水泥土桩是采用沉管、冲击、螺旋或人工洛阳铲成孔，将按比夯实水泥土桩是采用沉管、冲击、螺旋或人工洛阳铲成孔，将按比例拌合的水泥土（水泥土体积比例拌合的水泥土（水泥土体积比2:8或或3:7，夯实系数不小于，夯实系数不小于0.93 ）分层）分层回填夯实形成密实的桩体。

在基础和桩顶设置褥垫层，由桩、桩间土回填夯实形成密实的桩体在基础和桩顶设置褥垫层，由桩、桩间土和褥垫层组成复合地基和褥垫层组成复合地基2、特点、特点1）施工周期短）施工周期短3）施工文明）施工文明2）造价低）造价低4）质量容易控制）质量容易控制3、应用、应用近年来由中国建筑研究院开发，在北京、河北等地近年来由中国建筑研究院开发，在北京、河北等地1200多项工程应用多项工程应用二、夯实水泥土桩的设计二、夯实水泥土桩的设计1、水泥土桩的直径及孔位布置、水泥土桩的直径及孔位布置 水泥土桩的直径可采用水泥土桩的直径可采用300—600mm 水泥土桩可只布置在基础范围内，宜采用等边三角形或正方形布置水泥土桩可只布置在基础范围内，宜采用等边三角形或正方形布置2、水泥土桩的间距、水泥土桩的间距 桩的间距应根据设计要求的复合地基承载力、建筑物控制沉降量、土性、施工桩的间距应根据设计要求的复合地基承载力、建筑物控制沉降量、土性、施工工艺等确定，宜取工艺等确定，宜取2—4倍桩距3、褥垫层、褥垫层厚度厚度100--300mm，，中粗砂或碎石，最大粒径不宜大于中粗砂或碎石，最大粒径不宜大于20mm；；夯填度不大于夯填度不大于0.94、、CFG桩复合地基承载力桩复合地基承载力 复合地基承载力应通过现场复合地基荷载试验确定，初步设计时可采用下式估复合地基承载力应通过现场复合地基荷载试验确定，初步设计时可采用下式估算：算：正方形布桩：正方形布桩： β———β———桩间土承载力折减系数，取桩间土承载力折减系数，取0.9—1.00.9—1.05 5、单桩竖向承载力特征值、单桩竖向承载力特征值其中：其中：R Ra a——————单桩竖向承载力特征值；单桩竖向承载力特征值；kNkN U Up p——————桩的周长；桩的周长；m m q qsisi——————第第i i层土的侧阻力特征值；层土的侧阻力特征值；kPakPa l li i——————第第i i层土的厚度；层土的厚度； q qp p——————桩端持力层的端阻力特征值；桩端持力层的端阻力特征值；kPakPa A Ap p——————桩的截面积；桩的截面积； 当采用单桩荷载试验，应将极限承载力除以安全系数当采用单桩荷载试验，应将极限承载力除以安全系数2 2；无试验资料时，单桩；无试验资料时，单桩竖向承载力特征值按下列两式计算，取最小值：竖向承载力特征值按下列两式计算，取最小值：f fcncn. .——————桩体桩体2828天标准养护立方体强度；天标准养护立方体强度；6 6、桩体强度、桩体强度桩体试块抗压强度平均值应满足下式：桩体试块抗压强度平均值应满足下式：7 7、复合地基变形计算、复合地基变形计算其中：其中：n n1 1 ——————加固区总分层数；加固区总分层数； n n2 2 ——————总分层数；总分层数； p po o——————基底附加压力；基底附加压力； E Esisi——————第第I I层土的压缩模量；层土的压缩模量； h hi i ——————第第I I层土的分层厚度；层土的分层厚度； ζ———ζ———压缩模量提高系数，压缩模量提高系数，ζ= ζ= f fsp.ksp.k/ / f fakak，，其中其中f fakak为第为第I I层层 土的天然地基承载力特征值。

土的天然地基承载力特征值 ψ———ψ———沉降计算经验系数，参照沉降计算经验系数，参照《《建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范》》 （（GB7-89GB7-89））表表5.2.55.2.5取值第十一节第十一节 水泥土搅拌法水泥土搅拌法一、概述一、概述1、原理、原理 水泥土搅拌法分深层搅拌法（湿法）和粉体喷搅法（干法），是利用水泥为水泥土搅拌法分深层搅拌法（湿法）和粉体喷搅法（干法），是利用水泥为固化剂，通过特制搅拌机械在地基深部就地将软土与固化剂强制搅拌，利用水泥固化剂，通过特制搅拌机械在地基深部就地将软土与固化剂强制搅拌，利用水泥和土产生的物理化学反应，使土体硬结形成水泥土桩体桩体、桩间土和褥垫层和土产生的物理化学反应，使土体硬结形成水泥土桩体桩体、桩间土和褥垫层共同形成复合地基共同形成复合地基2、水泥土的基本性能、水泥土的基本性能 水泥和土产生的物理化学反应有：水泥水化反应的水化物与土颗粒发生离子交水泥和土产生的物理化学反应有：水泥水化反应的水化物与土颗粒发生离子交换、团粒化作用、碳酸化反应及硬凝反应。

换、团粒化作用、碳酸化反应及硬凝反应 水泥土水泥土90天的无侧线抗压强度标准值一般为天的无侧线抗压强度标准值一般为0.3—2MPa随龄期增长而增长，随龄期增长而增长，一般有下列关系：一般有下列关系：水泥土的强度取决于：土的性质，水泥品种、标号、掺入量及外加剂等水泥土的强度取决于：土的性质，水泥品种、标号、掺入量及外加剂等 水泥标号直接影响水泥土的强度，水泥强度等级提高水泥标号直接影响水泥土的强度，水泥强度等级提高10级，水泥土强度级，水泥土强度 约约增大增大20%--30%如要达到相同强度，水泥强度等级提高如要达到相同强度，水泥强度等级提高10级可降低水泥掺入比级可降低水泥掺入比2%--3% 水泥掺入比水泥掺入比 是指水泥掺入量与被加固土重的比值水泥土随掺入比增加而是指水泥掺入量与被加固土重的比值水泥土随掺入比增加而增加，但因场地土质和施工条件的差异，掺入比的提高与水泥土强度的提高百分增加，但因场地土质和施工条件的差异，掺入比的提高与水泥土强度的提高百分比是不完全一致的比是不完全一致的 各种外加剂对水泥土强度有不同的影响当掺入与水泥等量的粉煤灰时可提各种外加剂对水泥土强度有不同的影响。

当掺入与水泥等量的粉煤灰时可提高水泥土强度高水泥土强度10%2、特点、特点1）最大限度利用原土）最大限度利用原土3）根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状加固）根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状加固2）搅拌时无噪音、振动和污染，可在城市施工，对环境影响小）搅拌时无噪音、振动和污染，可在城市施工，对环境影响小4）与钢筋混凝土桩比节约钢材）与钢筋混凝土桩比节约钢材5）质量不容易控制）质量不容易控制 1）适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性）适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基当地基土的天然含水量小于土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基当地基土的天然含水量小于30%（黄土含水量小于（黄土含水量小于25%）、大于）、大于70%或地下水的或地下水的PH值小于值小于4时不宜采用干法时不宜采用干法 2）水泥土搅拌法用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数）水泥土搅拌法用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数IP大于大于25的粘土、地的粘土、地下水具有腐蚀性时以及无工程经验的地区，必须通过现场试验确定其适用性。

下水具有腐蚀性时以及无工程经验的地区，必须通过现场试验确定其适用性3、应用、应用 水泥搅拌法最早在美国研制成功，称为水泥搅拌法最早在美国研制成功，称为Mixed-in-Place Pile（（简称简称MIP法），法），国内国内1977年由冶金建筑研究总院和交通部水运规划院共同开发，年由冶金建筑研究总院和交通部水运规划院共同开发，1978年研制成第年研制成第一台一台SJB-1双轴搅拌机双轴搅拌机 粉体喷射搅拌法最早在粉体喷射搅拌法最早在1967年瑞典研制成功，称为年瑞典研制成功，称为Dry Jet Mixing Method（（简称简称DJM法），国内法），国内1983年由铁道部第四勘测设计院用年由铁道部第四勘测设计院用DPP-100汽车钻改装成汽车钻改装成第一台第一台粉体粉体喷射搅拌机喷射搅拌机1）应用历史）应用历史2）应用条件）应用条件 3）实验室资料，水泥土搅拌对于加固膨润土、高岭土含量高的软土效果好；加固）实验室资料，水泥土搅拌对于加固膨润土、高岭土含量高的软土效果好；加固伊利土、氯化物含量高的软粘土及有机质含量高、伊利土、氯化物含量高的软粘土及有机质含量高、PH值低的粘性土效果差。

值低的粘性土效果差二、水泥土搅拌法的设计二、水泥土搅拌法的设计1、加固形式、加固形式 加固形式有柱状、壁状、块状，可只布置在基础内，独立基础不宜少于加固形式有柱状、壁状、块状，可只布置在基础内，独立基础不宜少于3根，根，柱状加固可采用等边三角形、正方形布置柱状加固可采用等边三角形、正方形布置2、水泥及掺入量、水泥及掺入量 水泥强度等级宜选用水泥强度等级宜选用32.5级及以上的普通硅酸盐水泥，水泥掺入量除块状加固级及以上的普通硅酸盐水泥，水泥掺入量除块状加固时可用被加固湿土质量的时可用被加固湿土质量的7%--12%外，其余宜用外，其余宜用12%--20%湿法的水泥浆水灰湿法的水泥浆水灰比可选用比可选用0.45--0.55，根据工程需要和土质条件选择早强、缓凝、减水以及节省水，根据工程需要和土质条件选择早强、缓凝、减水以及节省水泥得到能够作用的外掺剂泥得到能够作用的外掺剂 湿法的加固深度不宜大于湿法的加固深度不宜大于20m；；干法不宜大于干法不宜大于15m搅拌桩的直径不宜小于搅拌桩的直径不宜小于500mm当桩长超过当桩长超过10m时宜采用变掺量设计，在水泥总掺入量不变条件下，时宜采用变掺量设计，在水泥总掺入量不变条件下，上部上部1/3桩长范围可适当增加水泥掺量和搅拌次数；下部桩长范围可适当增加水泥掺量和搅拌次数；下部1/3桩长范围可适当减少桩长范围可适当减少水泥掺量水泥掺量3、水泥搅拌桩复合地基承载力特征值、水泥搅拌桩复合地基承载力特征值 复合地基承载力应通过现场单桩或多桩复合地基荷载试验确定，初步设计时可复合地基承载力应通过现场单桩或多桩复合地基荷载试验确定，初步设计时可采用下式估算：采用下式估算：正方形布桩：正方形布桩： β———β———桩间土承载力折减系数，当桩端土未经修正的承载力特征值大于桩周土桩间土承载力折减系数，当桩端土未经修正的承载力特征值大于桩周土的承载力特征值的平均值时取的承载力特征值的平均值时取0.1—0.40.1—0.4，差值大时去低值；当桩端土未经修正的，差值大时去低值；当桩端土未经修正的承载力特征值小于桩周土的承载力特征值的平均值时取承载力特征值小于桩周土的承载力特征值的平均值时取0.5—0.90.5—0.9，差值大或设置，差值大或设置褥垫层时去高值褥垫层时去高值4、单桩竖向承载力特征值、单桩竖向承载力特征值 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值应通过现场荷载试验确定；初步设计时，单桩竖向承载应通过现场荷载试验确定；初步设计时，单桩竖向承载力特征值按下列两式计算，应同时满足两式的要求，应使由桩身材料强度确定的力特征值按下列两式计算，应同时满足两式的要求，应使由桩身材料强度确定的单桩承载力大于或等于由桩周土和桩端土抗力所提供的单桩承载力：单桩承载力大于或等于由桩周土和桩端土抗力所提供的单桩承载力：其中：其中：R Ra a——————单桩竖向承载力特征值；单桩竖向承载力特征值；kNkN U Up p——————桩的周长；桩的周长；m m q qsisi——————第第i i层土的侧阻力特征值；对淤泥可取层土的侧阻力特征值；对淤泥可取4--7kPa4--7kPa；；对于淤泥质土可对于淤泥质土可 取取6--12kPa6--12kPa；；对于软塑粘性土可取对于软塑粘性土可取10--15kPa10--15kPa；；对于可塑粘性土可取对于可塑粘性土可取12--18kPa12--18kPa l li i——————第第i i层土的厚度；层土的厚度； q qp p——————桩端持力层的端阻力特征值；桩端持力层的端阻力特征值；kPakPa A Ap p——————桩的截面积；桩的截面积； ——————桩身强度折减系数，干法可取桩身强度折减系数，干法可取0.20—0.300.20—0.30；湿法可取；湿法可取0.25—0.330.25—0.33 ——————与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块（边长与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块（边长70.7mm70.7mm或或50mm50mm的的立方体）在标准养护条件下立方体）在标准养护条件下9090天龄期的立方体抗压强度平均值（天龄期的立方体抗压强度平均值（kPakPa）） ——————桩端天然土承载力折减系数，可取桩端天然土承载力折减系数，可取0.40—0.600.40—0.60；承载力高取低值；承载力高取低值4、褥垫层、褥垫层厚度厚度200--300mm，，中粗砂或碎石，最大粒径不宜大于中粗砂或碎石，最大粒径不宜大于20mm；；夯填度不大于夯填度不大于0.95、软弱下卧层的验算、软弱下卧层的验算按群桩作用原理，即将搅拌桩和桩间土视为一假想实体进行下卧层验算。

按群桩作用原理，即将搅拌桩和桩间土视为一假想实体进行下卧层验算搅拌桩下卧层验算模型搅拌桩下卧层验算模型6、复合地基变形计算、复合地基变形计算水泥土搅拌法复合地基变形包括水泥土搅拌法复合地基变形包括2部分：搅拌部分：搅拌桩复合土层的平均压缩变形桩复合土层的平均压缩变形S1和桩端下未加和桩端下未加固的土层的压缩变形固的土层的压缩变形S2——搅拌桩复合土层顶面的附加压力，搅拌桩复合土层顶面的附加压力，kPa——搅拌桩复合土层底面的附加压力，搅拌桩复合土层底面的附加压力，kPa——搅拌桩复合土层压缩模量，搅拌桩复合土层压缩模量，kPa——搅拌桩压缩模量，搅拌桩压缩模量，kPa，，可取可取 ，短桩或强度低者取低值，短桩或强度低者取低值 例题例题: 某独立基础某独立基础,其上部结构传至基础顶面其上部结构传至基础顶面的竖向力标准值的竖向力标准值Fk=1450KN，，基础及工基础及工程地质剖面如图由于建筑场地的限制，程地质剖面如图由于建筑场地的限制，基底指定设计面积为：基底指定设计面积为：3mX4m=12m2,天然地基承载力不能满足设计要求，需天然地基承载力不能满足设计要求，需对地基进行处理，现采用水泥土搅拌法对地基进行处理，现采用水泥土搅拌法处理，水泥土试块无侧限抗压强度平均处理，水泥土试块无侧限抗压强度平均值值fcuk=1800kPa，，试设计该地基参数。

试设计该地基参数杂填土淤泥质土2500设计地面12508000粉质粘土分析分析:计算内容：置换率、桩长桩径、复合地基承载力、桩数计算内容：置换率、桩长桩径、复合地基承载力、桩数思路：基本公式的应用思路：基本公式的应用解：解：1、确定桩长、桩径、布桩形式、确定桩长、桩径、布桩形式正方形布桩正方形布桩2、计算单桩承载力、计算单桩承载力3、计算复合地基承载力、计算复合地基承载力4、计算面积置换率、计算面积置换率5、计算桩距和桩数、计算桩距和桩数第十二节第十二节 高压喷射注浆法高压喷射注浆法一、概述一、概述1、原理、原理高压喷射注浆法是利用钻机在需要加固的地基中成孔，通过钻杆底端的喷嘴高压喷射注浆法是利用钻机在需要加固的地基中成孔，通过钻杆底端的喷嘴产生射流，冲切土体并试之与浆液混合，浆液固结后形成坚硬的固结体，从产生射流，冲切土体并试之与浆液混合，浆液固结后形成坚硬的固结体，从而达到加固地基目的而达到加固地基目的2、高压喷射注浆法的类型、高压喷射注浆法的类型1）按注浆形式分）按注浆形式分高压旋喷注浆：边旋边提，形成圆柱体，旋喷桩高压旋喷注浆：边旋边提，形成圆柱体，旋喷桩高压定喷注浆：固定方向提升，形成壁状高压定喷注浆：固定方向提升，形成壁状高压摆喷注浆：按一定角度边摆动边提升，形成扇形状高压摆喷注浆：按一定角度边摆动边提升，形成扇形状2）按喷射管形式）按喷射管形式单管法：单一浆液，单管法：单一浆液，20MPa压力、直径压力、直径0.6—1.2m双管法双管法: 浆液浆液+空气，空气， 20（（0.7））MPa压力、直径压力、直径0.8—1.5m三管法三管法: 高压水高压水+空气空气+浆液，浆液， 20（（0.7））MPa压力、直径压力、直径 1.2—2.5m3、高压喷射注浆法的特点、高压喷射注浆法的特点1）适用地层较广：淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、）适用地层较广：淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、 黄土、素填土和碎石土等地基黄土、素填土和碎石土等地基2）适用于新建工程、在建工程及加固工程）适用于新建工程、在建工程及加固工程3）设备较轻，机动性强；改变固结体形状和角度比较方便）设备较轻，机动性强；改变固结体形状和角度比较方便4）施工中振动、噪音小，施工成本低）施工中振动、噪音小，施工成本低4、高压喷射注浆法的应用、高压喷射注浆法的应用二、旋喷桩的设计二、旋喷桩的设计1、旋喷桩的桩径、旋喷桩的桩径旋喷桩的桩径与土质、施工方法等有关，应通过现场试验确定，也可参照下表确定：旋喷桩的桩径与土质、施工方法等有关，应通过现场试验确定，也可参照下表确定：土土 质质标准贯入击数标准贯入击数旋旋 喷喷 桩桩 直直 径（径（mm））粘性土粘性土砂砂 土土单管法单管法二重管法二重管法三重管法三重管法多管法多管法2、旋喷桩的喷浆量、旋喷桩的喷浆量——喷浆量，喷浆量，m3——设计桩径，设计桩径，m——设计桩长，设计桩长，m——混合系数，粘性土混合系数，粘性土0.5--1.3，砂土，砂土0.8--2.0——作业损失系数，作业损失系数，0.1--0.33、旋喷桩的布置、旋喷桩的布置 旋喷桩的布置应根据工程需要、上部结构、基础特点等确定，可选用正方旋喷桩的布置应根据工程需要、上部结构、基础特点等确定，可选用正方形、三角形、分散群桩等布置。

形、三角形、分散群桩等布置4、竖向旋喷桩复合地基承载力特征值、竖向旋喷桩复合地基承载力特征值 复合地基承载力应通过现场单桩或多桩复合地基荷载试验确定，初步设计时可复合地基承载力应通过现场单桩或多桩复合地基荷载试验确定，初步设计时可采用下式估算：采用下式估算：正方形布桩：正方形布桩： β———β———桩间土承载力折减系数，应根据试验或当地经验确定，无资料或经验桩间土承载力折减系数，应根据试验或当地经验确定，无资料或经验时取时取0—0.50—0.5，承载力较低时去低值承载力较低时去低值5、单桩竖向承载力特征值、单桩竖向承载力特征值 单桩竖向承载力特征值单桩竖向承载力特征值应通过现场荷载试验确定；初步设计时，单桩竖向承载应通过现场荷载试验确定；初步设计时，单桩竖向承载力特征值按下列两式计算，应取最小值：力特征值按下列两式计算，应取最小值：其中：其中：R Ra a——————单桩竖向承载力特征值；单桩竖向承载力特征值；kNkN U Up p——————桩的周长；桩的周长；m m q qsisi——————第第i i层土的侧阻力特征值；可按层土的侧阻力特征值；可按《《地基基础设计规范地基基础设计规范》》取值取值 l li i——————第第i i层土的厚度；层土的厚度； q qp p——————桩端持力层的端阻力特征值；桩端持力层的端阻力特征值；kPakPa A Ap p——————桩的截面积；桩的截面积； ——————桩身强度折减系数，可取桩身强度折减系数，可取0.330.33；； ——————与旋喷桩身水泥土配比相同的室内加固土试块（边长与旋喷桩身水泥土配比相同的室内加固土试块（边长70.7mm70.7mm的立方体）的立方体）在标准养护条件下在标准养护条件下2828天龄期的立方体抗压强度平均值（天龄期的立方体抗压强度平均值（kPakPa））q qp p————桩端地基土未经修正的承载力特征值；可按桩端地基土未经修正的承载力特征值；可按《《地基基础设计规范地基基础设计规范》》取值取值6、变形计算、变形计算 桩长范围复合土层及下卧层地基变形应按桩长范围复合土层及下卧层地基变形应按《《地基基础设计规范地基基础设计规范》》规定计算规定计算 ，复，复合土层压缩模量可按下式确定：合土层压缩模量可按下式确定：。