第八章基础工程

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1、土木工程概论第八章 基础工程28.1 地基及基础的概念地基及基础的概念 建建筑筑物物的的全全部部荷荷载载均均由由其其下下的的地地层层来来承承担担。受受建建筑筑物物影影响响的的那那一一部部分分地地层层称称为为地地基基；建建筑筑物物向向地地基基传传递递荷荷载载的的下下部部结结构构称为称为基础基础。建筑物建筑物上部结构上部结构- superstructure基基 础础- foundation- foundation地地 基基- base- base3基基 础础上部结构上部结构地地 基基建筑物三部分示意图建筑物三部分示意图4 建建筑筑物物的的上上部部结结构构、基基础础和和地地基基三三部部分分，功功能能

2、不不同同，研研究究方方法法各各异异，但但它它们们又又是是建建筑筑物物的的有有机机组组成成部部分分，缺缺一一不不可可、彼彼此此联联系系、相互制约。相互制约。 依依目目前前的的理理论论水水平平，还还很很难难做做到到这这一一点点。尽尽管管如如此此，我我们们在在处处理理地地基基基基础础问问题题时时，头头脑脑里里一一定定要要有有地地基基-基基础础-上上部部结结构构相相互互作作用用的整体概念的整体概念，尽可能全面地加以考虑。，尽可能全面地加以考虑。5 建建筑筑物物的的地地基基和和基基础础是是建建筑筑物物的的根根本本，它它们们一一旦旦出出现现问问题题，建建筑筑物物的的安安全全和和正正常常使使用用必必然然受受

3、到到影影响响。建建筑筑物物的的事事故故，绝绝大大多多数数都与都与地基地基和和基础基础有关。有关。 组组成成地地层层的的土土或或岩岩石石是是自自然然界界的的产产物物。建建筑筑物物建建造造在在地地层层上上面面，所所以以建建筑筑物物场场地地的的工工程程地地质质条条件件是是决决定定地地基基基基础础设设计计和和施施工工的的先决条件。先决条件。l基础一般设置在天然地基上。当碰到软弱地基土时，有时候需要进行人工处理，成为人工地基。必要时设置桩基础。l有时基础设计不当，产生过大的变形沉降，尤其是不均匀沉降，使上部建筑产生裂缝、倾斜甚至倒塌实例并不少见。Leaning Bell Towerat Pisa, It

4、aly比萨斜塔比萨斜塔Unqueal/Differential settlements 不均匀沉降不均匀沉降地质条件：地质条件：30 m of marine clay sits at a depth of 10 m below the surface of the towers foundations南南北北承载能力：承载能力：50kPa负载：负载：500kPaIn 1998， Temporary cableLead of counterweight平衡重平衡重In 1999， Soil extraction 抽土抽土41 tubesquantity of soil to be removed

5、： 50m3 l由于荷载的不均匀，对均匀地基也会产生不均匀沉降。但处理得当亦可以防止发生事故实例：开封开宝寺木塔。l还有地震产生的地基土液化而发生裂缝、倾斜倒塌事例：Effects of liquefaction(液化液化) caused by the 1964 Niigata （新泻）（新泻）earthquake on apartment building(震级震级) magintude of earthquake =7.6 Sandboil (沙涌沙涌) -result of liquefaction Sand erupted upward like eruption of volcani

6、c2011 Christchurch earthquake SandboilResult of liquefaction2011 Christchurch earthquake l土是连续介质，不仅结构基础对上部结构有影响，地基的沉降也能带来附近基础的沉降，使该基础上部建筑出现裂缝。甚至大面积堆料l附近地基施工不妥善处理也会造成已建成建筑的损害。比如：开挖地基、打桩或抽水等。l还有湿陷性土、多年冻土等对基础影响很大。20 研研究究土土体体的的应应力力、变变形形、强强度度、渗渗流流及及稳稳定性的一门力学分支学科称为定性的一门力学分支学科称为土力学土力学。 土力学是基础工程的理论基础。土力学是基础

7、工程的理论基础。 土力学所要研究的两大基本问题是土体的土力学所要研究的两大基本问题是土体的变形变形和和强度强度。21地基基础设计必须满足的基本条件地基基础设计必须满足的基本条件 建建筑筑物物的的建建造造使使地地基基中中原原有有的的应应力力状状态态发发生变化，所以地基基础的设计必须满足：生变化，所以地基基础的设计必须满足： a.作作用用于于地地基基的的荷荷载载不不超超过过地地基基的的承承载载能能力（力（地基土的强度问题地基土的强度问题）；）； b.控控制制基基础础沉沉降降使使之之不不超超过过允允许许值值（地地基基土的变形问题土的变形问题）。）。22 在在土土建建、水水利利、桥桥隧隧、道道路路、港

8、港口口等等有有关关工工程程中中，以以岩岩土土体体的的利利用用、改改造造与与整整治治问问题题为为研研究究对对象象的的科科技技领领域域，因因其其区区别别于于结结构构工工程程的的特特殊殊性性和和各各专专业业岩岩土土问问题题的的共共同同性性，已已发发展展融融合合成成为为一一个个自自成成体体系系的的专专业业“岩岩土土工工程程”。它它的的研研究究方方法法是是由由三三种种基基本本手手段段（数数学模拟学模拟、物理模拟物理模拟和和原位观测原位观测）综合而成。）综合而成。 所所谓谓岩岩土土工工程程，即即为为土土力力学学、工工程程地地质质学学、水水文文地地质学质学和和岩体力学岩体力学的结合。的结合。8.2 基础的重

9、要作用基础的重要作用基础为传递上部结构荷载至地基上的结构。 建筑物地基可分为天然地基和人工地基，基础可分为浅基础 (Shallow foundation)和深基础 (Deep foundation)。 深基础埋深较大，其主要作用是把所承受的荷载相对集中地传递到地基深部；而浅基础则是通过基础底面、把荷载扩散分布于浅部地层。Shallow foundationDeep foundation8.3 基础类型墙下条形基础墙下条形基础( (Strip footing）柱下单个基础柱下单个基础 ( (Spread footing) ) 柱下条形基础柱下条形基础 ( (Combined footing) )

10、 筏板基础筏板基础 (Mat/Raft footing) 薄壳基础薄壳基础 桩基础桩基础ShallowfoundationDeep foundation6.3.1 墙下条形基础墙下条形基础( (Strip footing) )有无筋和配筋式两种6.3.2 柱下独立基础柱下独立基础( (Spread footing) )l其中需要注意偏心受压情况。l厂房中也有做成杯口状6.3.3 筏板基础筏板基础 (Mat/Raft footing) )(a)平板式平板式 Flat plate(b) 柱下板加厚式柱下板加厚式 plate thickened under columns（柱帽式）（柱帽式）(c)

11、梁板式梁板式 beam-and-slab(d) 板上基座式板上基座式 plate with pedestals(e) 箱型基础箱型基础 basement walls as part of mat6.3.3 筏板基础筏板基础 (Mat/Raft footing) )筏板基础筏板基础 Mat footing31第第1节节 概述概述第第2节节 桩的分类桩的分类第第3节节 单桩轴向荷载的传递单桩轴向荷载的传递第第4节节 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定第第5节节 桩基础设计桩基础设计8.3.4 桩基础桩基础 (Pile foundation)32第第1节节 概概 述述 如果建筑场地浅层的土质不

12、能满足建筑如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑物对物对地基承载力地基承载力和和变形变形的要求、而又不宜采的要求、而又不宜采取地基处理措施时，就需要考虑以下部坚实取地基处理措施时，就需要考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的土层或岩层作为持力层的深基础深基础方案。方案。桩基桩基础础是应用最为广泛的一类深基础。是应用最为广泛的一类深基础。8.3.4 桩基础桩基础 (Pile foundation)33 桩基础：是由基桩和连接于桩顶的承台桩基础：是由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。承台把桩联结起来并承受上部共同组成。承台把桩联结起来并承受上部结构的荷载，然后通过桩传递到地基中去。结构的荷载，然后通过桩传

13、递到地基中去。 桩是垂直或微斜埋置于土中的受力杆件，桩是垂直或微斜埋置于土中的受力杆件，它的横截面尺寸比长度小得多。其作用是它的横截面尺寸比长度小得多。其作用是将上部结构的荷载传递给土层或岩层。将上部结构的荷载传递给土层或岩层。桩基础桩基础35 桩基础设计也应注意满足桩基础设计也应注意满足地基承载力地基承载力和和变形变形这两项基本要求。这两项基本要求。 按行业标准按行业标准建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范（JGJ9494），建筑桩基设计与建筑结构），建筑桩基设计与建筑结构设计一样，应采用以概率理论为基础的极设计一样，应采用以概率理论为基础的极限状态设计法，并按极限状态设计表达式限状态设计法，并

14、按极限状态设计表达式计算。桩基的极限状态分为下列两类：计算。桩基的极限状态分为下列两类：36 (1).承载能力极限状态承载能力极限状态 对应于桩基受荷达到最大承载能力导致整体对应于桩基受荷达到最大承载能力导致整体失稳或发生不适于继续承载的变形；失稳或发生不适于继续承载的变形； (2).正常使用极限状态正常使用极限状态 对应于桩基变形达到为保证建筑物正常使用对应于桩基变形达到为保证建筑物正常使用所规定的限值或桩基达到耐久性要求的某项限值。所规定的限值或桩基达到耐久性要求的某项限值。37第第2节节 桩的分类桩的分类一、按桩的使用功能分类一、按桩的使用功能分类 1.竖向抗压桩竖向抗压桩 主要承受竖向

15、下压荷载（简称主要承受竖向下压荷载（简称竖向荷载竖向荷载）的桩，应进行竖向承载力计算，必要时还需的桩，应进行竖向承载力计算，必要时还需计算桩基沉降，验算软弱下卧层的承载力以计算桩基沉降，验算软弱下卧层的承载力以及负摩阻力产生的下拉荷载。及负摩阻力产生的下拉荷载。8.3.4 桩基础桩基础 (Pile foundation)38 2.竖向抗拔桩竖向抗拔桩 主要承受竖向上拔荷载的桩，应进行桩主要承受竖向上拔荷载的桩，应进行桩身强度和抗裂计算以及抗拔承载力验算。身强度和抗裂计算以及抗拔承载力验算。 3.水平受荷桩水平受荷桩 主要承受水平荷载的桩，应进行桩身强主要承受水平荷载的桩，应进行桩身强度和抗裂验

16、算以及水平承载力和位移验算。度和抗裂验算以及水平承载力和位移验算。 39 4.复合受荷桩复合受荷桩 承受竖向、水平荷载均较大的桩，应承受竖向、水平荷载均较大的桩，应按竖向抗压（或抗拔）桩及水平受荷桩的按竖向抗压（或抗拔）桩及水平受荷桩的要求进行验算。要求进行验算。40二、按桩承载性能分类二、按桩承载性能分类 1.摩擦桩（摩擦桩（Skin friction pile） 当软土层很厚，桩端达不到坚硬土层或当软土层很厚，桩端达不到坚硬土层或岩层上时，则桩顶的极限荷载主要靠桩身与岩层上时，则桩顶的极限荷载主要靠桩身与周围土层之间的摩擦力来支承，桩尖处土层周围土层之间的摩擦力来支承，桩尖处土层反力很小，

17、可忽略不计。反力很小，可忽略不计。第第2节节 桩的分类桩的分类41 2.端承桩端承桩(End bearing pile) 桩穿过软弱土层，桩端支承在坚硬土层桩穿过软弱土层，桩端支承在坚硬土层或岩层上时，则桩顶极限荷载主要靠桩尖处或岩层上时，则桩顶极限荷载主要靠桩尖处坚硬岩土层提供的反力来支承，桩侧摩擦力坚硬岩土层提供的反力来支承，桩侧摩擦力很小，可以忽略不计。很小，可以忽略不计。 3.摩擦端承桩摩擦端承桩(Combined pile) 桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但主要由桩端阻力承受。共同承担，但主要由桩端阻力承受。 42 4.端承摩擦桩端承摩

18、擦桩(Combined pile) 桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但主要由桩侧阻力承受。力共同承担，但主要由桩侧阻力承受。三、按桩身材料分类三、按桩身材料分类 可分为可分为木桩木桩，混凝土桩混凝土桩，钢桩钢桩，组合组合桩桩等。等。43四、按设置效应分类四、按设置效应分类 1.非挤土桩非挤土桩 包括包括干作业挖孔桩，泥浆护壁钻（冲）孔干作业挖孔桩，泥浆护壁钻（冲）孔桩，套管护壁灌注桩等。桩，套管护壁灌注桩等。 这类在成桩过程中基本对桩相邻土不产生这类在成桩过程中基本对桩相邻土不产生挤土效应的桩，称为挤土效应的桩，称为非挤土桩非挤土桩。其设备噪音较。其

19、设备噪音较挤土桩小，而废泥浆、弃土运输等可能会对周挤土桩小，而废泥浆、弃土运输等可能会对周围环境造成影响。围环境造成影响。44 2.部分挤土桩部分挤土桩 当挤土桩无法施工时，可采用预钻小孔当挤土桩无法施工时，可采用预钻小孔后打较大尺寸预制或灌注桩的施工方法后打较大尺寸预制或灌注桩的施工方法，也也可打入敞口桩。可打入敞口桩。 3.挤土桩挤土桩 挤土桩除施工噪音较大外，不存在泥浆挤土桩除施工噪音较大外，不存在泥浆及弃土污染问题，当施工质量好，方法得当及弃土污染问题，当施工质量好，方法得当时，其单方混凝土材料所提供的承载力较非时，其单方混凝土材料所提供的承载力较非挤土桩及部分挤土桩高。挤土桩及部分挤

20、土桩高。 45五、按桩径大小分类五、按桩径大小分类 1.小桩小桩 桩径桩径d250mm。由于桩径小，施工机械，施。由于桩径小，施工机械，施工场地及施工方法一般较为简单。小桩多用于基础工场地及施工方法一般较为简单。小桩多用于基础加固（树根桩或锚杆静压桩）及复合桩基础。加固（树根桩或锚杆静压桩）及复合桩基础。 2.中等直径桩中等直径桩 250mmd800mm。这类桩长期以来在工业。这类桩长期以来在工业与民用建筑物中大量使用，成桩方法和工艺繁多。与民用建筑物中大量使用，成桩方法和工艺繁多。46 3.大直径桩大直径桩 桩径桩径d800mm。近年来的发展较快，应用。近年来的发展较快，应用范围逐渐增大。因

21、为桩径大且桩端还可以扩大，范围逐渐增大。因为桩径大且桩端还可以扩大，因此，单桩承载力较高。此类桩除大直径钢管桩因此，单桩承载力较高。此类桩除大直径钢管桩外，多数为钻、冲、挖孔灌注桩。通常用于高层外，多数为钻、冲、挖孔灌注桩。通常用于高层或重型建（构）筑物的基础，并可实现柱下单桩或重型建（构）筑物的基础，并可实现柱下单桩的结构型式。正因为如此，也决定了大直径桩施的结构型式。正因为如此，也决定了大直径桩施工质量的重要性。工质量的重要性。8.4 地基处理 (Ground improvement)8.4.1 概述概述8.4.2 换填垫层法换填垫层法-Removal and replacement8.4

22、.3 排水固结法排水固结法-Drainage methods8.4.4 化学加固法化学加固法-Grouting and Injection8.4.5 密实法密实法- In-situ densification8.4.6 加筋土技术加筋土技术- Reinforcement8.4.1 概述概述 地基处理地基处理是指为提高地基承载力，改变其变形性质或渗透是指为提高地基承载力，改变其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方法。欧美国家称地基处理，性质而采取的人工处理地基的方法。欧美国家称地基处理，亦有称地基加固。亦有称地基加固。地基处理地基处理对象对象软弱地基软弱地基 特殊土地基特殊土地基 软弱地基

23、软弱地基 ：淤泥、淤泥质土、泥炭、：淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等泥炭质土等 冲填土冲填土 杂填土杂填土 湿陷性黄土湿陷性黄土 膨胀土膨胀土 盐渍土盐渍土 季节性冻土季节性冻土 地基处理的目的：地基处理的目的：1. 1. 提高地基的抗剪强度，增加其稳定性提高地基的抗剪强度，增加其稳定性; ;2. 2. 降低地基土的压缩性，减少地基的沉降变形降低地基土的压缩性，减少地基的沉降变形; ; 3. 3. 改善地基土的渗透特性，减少地基渗漏或加强其改善地基土的渗透特性，减少地基渗漏或加强其渗透稳定渗透稳定; ;4. 4. 改善地基土的动力特性，提高地基的抗震性能改善地基土的动力特性，提高地基的抗震性能

24、; ; 5. 5. 改善特殊土地基的不良特性，满足工程设计要求改善特殊土地基的不良特性，满足工程设计要求. . 地基处理方法分类地基处理方法分类 地基处理的分类方法多种多样，按地基处理的分类方法多种多样，按时间可分为临时处理时间可分为临时处理和永久处理和永久处理；按；按处理深度分为浅层处理和深层处理处理深度分为浅层处理和深层处理；按处理按处理土性对象分为砂性土处理和粘性土处理，饱和土处理和非饱土性对象分为砂性土处理和粘性土处理，饱和土处理和非饱和土处理和土处理；也可按地基处理的加固机理进行分类也可按地基处理的加固机理进行分类。因为现有。因为现有的地基处理方法很多，新的地基处理方法还在不断发展，

25、要的地基处理方法很多，新的地基处理方法还在不断发展，要对各种地基处理方法进行精确分类是困难的。对各种地基处理方法进行精确分类是困难的。常见的分类方常见的分类方法主要是按照地基处理的加固机理进行分类：法主要是按照地基处理的加固机理进行分类： 地基处理方法地基处理方法换填法换填法 ：换土垫层法、褥垫法：换土垫层法、褥垫法 密实法密实法：浅层密实、深层密实：浅层密实、深层密实 排水法排水法：堆载预压、砂井堆载预压、真空预压、：堆载预压、砂井堆载预压、真空预压、 井点降水预压井点降水预压固化法固化法：灌浆法、喷拌法：灌浆法、喷拌法 加筋法加筋法：土工聚合物加筋、锚杆、树根桩：土工聚合物加筋、锚杆、树根

26、桩 一、定义一、定义l换填垫层法换填垫层法是将基础底面下一定深度范围内不是将基础底面下一定深度范围内不满足地基性能要求的土层（或局部岩石），全部或满足地基性能要求的土层（或局部岩石），全部或部分挖出，换填上符合地基性能要求的材料，然后部分挖出，换填上符合地基性能要求的材料，然后分层夯实作为基础的持力层。换填垫层法适用于浅分层夯实作为基础的持力层。换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。换填垫层法按其层软弱地基及不均匀地基的处理。换填垫层法按其换填材料的功能不同，又分为换填材料的功能不同，又分为垫层法和褥垫法垫层法和褥垫法。8.4.2 换填垫层法换填垫层法 -Removal and re

27、placement 二、作用二、作用 a. 提高地基承载力提高地基承载力 b. 减少沉降量减少沉降量 c. 加速软弱土层的排水固结加速软弱土层的排水固结 d. 防止冻胀防止冻胀 e. 消除地基的湿陷性和胀缩性消除地基的湿陷性和胀缩性 淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层软弱地杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层软弱地基及不均匀地基的处理。基及不均匀地基的处理。垫层厚度，垫层宽度垫层厚度，垫层宽度砂石、粉质粘土、灰土、粉煤灰、矿渣、工砂石、粉质粘土、灰土、粉煤灰、矿渣、工业废渣、土工合成材料业废渣、土工合成材料分层夯实，控制含水量分层夯实，

28、控制含水量 排水固结法排水固结法又称预压法（又称预压法（Preloading），指直接在），指直接在天然地基或在设置有袋状砂井、塑料排水带等竖向排天然地基或在设置有袋状砂井、塑料排水带等竖向排水体水体的地基上，利用的地基上，利用建筑物本身重量分级逐渐加载或建筑物本身重量分级逐渐加载或在建筑物建造前在场地先行加载预压在建筑物建造前在场地先行加载预压，使土体中孔隙使土体中孔隙水排出，提前完成土体固结沉降，逐步增加地基强度水排出，提前完成土体固结沉降，逐步增加地基强度的一种软土地基加固方法。的一种软土地基加固方法。8.4.3 排水固结法排水固结法Drainage method 排水固结法由排水固结法

29、由加压系统和排水系统加压系统和排水系统两部分组成两部分组成。加压系统通过加压系统通过预先对地基施加荷载，使地基中的孔预先对地基施加荷载，使地基中的孔隙水产生压力差，从饱和地基中自然排出隙水产生压力差，从饱和地基中自然排出，进而使进而使土体固结；排水系统则通过土体固结；排水系统则通过改变地基原有的排水边改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离界条件，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离，使地基在预压期间尽快地完成设计要求的沉降量，使地基在预压期间尽快地完成设计要求的沉降量，并及时提高地基土强度。并及时提高地基土强度。 排水固结法适用于排水固结法适用于处理各类淤泥质土、淤处理各

30、类淤泥质土、淤泥及冲填土等饱和粘性土地基泥及冲填土等饱和粘性土地基。预压荷载是其预压荷载是其中的关键问题中的关键问题，因为施加预压荷载后才能引起，因为施加预压荷载后才能引起地基土的排水固结。地基土的排水固结。 （一）砂井堆载预压法（一）砂井堆载预压法（二）袋装砂井和塑料排水板预压法（二）袋装砂井和塑料排水板预压法（三）天然地基堆载预压法（三）天然地基堆载预压法（四）真空预压法和降水位预压法（四）真空预压法和降水位预压法三三 排水固结法分类：排水固结法分类： 浆液固化法是指利用水泥浆液浆液固化法是指利用水泥浆液、粘土浆液或其它化学浆粘土浆液或其它化学浆液，液，通过通过灌注压入、高压喷射或机械搅拌

31、灌注压入、高压喷射或机械搅拌，使浆液与土颗粒使浆液与土颗粒胶结起来，以改善地基土的物理和力学性质的地基处理方法。胶结起来，以改善地基土的物理和力学性质的地基处理方法。 目前浆液固化法中常用的方法除原来已有的目前浆液固化法中常用的方法除原来已有的灌浆法灌浆法外，外，后面出现了后面出现了高压喷射注浆法和水泥土搅拌法。前者高压喷射注浆法和水泥土搅拌法。前者利用高压利用高压射水切削地基土，通过注浆管喷出浆液，就地将土和浆液进射水切削地基土，通过注浆管喷出浆液，就地将土和浆液进行搅拌混合，行搅拌混合，后者后者通过特制的搅拌机械，在地基深部将粘士通过特制的搅拌机械，在地基深部将粘士颗粒和水泥强制拌和，使粘

32、士硬结成具有整体性、水稳性和颗粒和水泥强制拌和，使粘士硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的地基土。足够强度的地基土。8.4.4 浆液加固法浆液加固法-Grout and Injection1.1.概述概述 灌浆法是指利用灌浆法是指利用液压、气压或电化学原理，液压、气压或电化学原理，通过注浆管把通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密填充、渗透和挤密等方式，赶等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经人工走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整控制一定时间后，浆液将原

33、来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体体，形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性良好形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性良好的的“结石体结石体”。 灌浆法的应用始于灌浆法的应用始于18021802年，法国工程师年，法国工程师Charles Charles BeriguyBeriguy在在DieppeDieppe采用了灌注粘土和水硬石灰浆的方法修复了一座受冲采用了灌注粘土和水硬石灰浆的方法修复了一座受冲刷的水闸。此后，灌浆法成为地基加固中的一种常用方法。刷的水闸。此后，灌浆法成为地基加固中的一种常用方法。 一、灌浆法一、灌浆法2 2 加固目的有以下几个方面：加固目的有以下几个方面：

34、增加地基的不透水性，常用于防止流砂、钢板桩渗水、增加地基的不透水性，常用于防止流砂、钢板桩渗水、坝基漏水、隧道开挖时涌水以及改善地下工程的开挖条件；坝基漏水、隧道开挖时涌水以及改善地下工程的开挖条件； 截断渗透水流，增加边坡、堤岸的稳定性。常用于整治截断渗透水流，增加边坡、堤岸的稳定性。常用于整治塌方、滑坡、堤岸以及蓄水结构等；塌方、滑坡、堤岸以及蓄水结构等； 提高地基承载力，减少地基的沉降和不均匀沉降；提高地基承载力，减少地基的沉降和不均匀沉降； 提高岩土的力学强度和变形模量，固化地基和恢复工程提高岩土的力学强度和变形模量，固化地基和恢复工程结构的整体性，常用于地基基础的加固和纠偏处理。结构

35、的整体性，常用于地基基础的加固和纠偏处理。3 3 应用主要有以下几个方面：应用主要有以下几个方面： 坝基的加固及防渗坝基的加固及防渗 建筑物地基的加固建筑物地基的加固 土坡稳定性加固土坡稳定性加固 挡土墙后土体的加固挡土墙后土体的加固 已有结构的加固：已有结构的加固： 道路地基基础加固道路地基基础加固 地下结构的止水及加固：地下结构的止水及加固： 井巷工程中的加固及止水井巷工程中的加固及止水 动力基础的抗振加固动力基础的抗振加固 其他：预填骨料灌浆、后拉锚杆灌浆及钻孔灌其他：预填骨料灌浆、后拉锚杆灌浆及钻孔灌注桩后灌浆。注桩后灌浆。大坝帷幕灌浆大坝帷幕灌浆溢洪闸帷幕灌浆溢洪闸帷幕灌浆建筑物地基

36、的加固建筑物地基的加固土坡稳定性加固土坡稳定性加固隧道加固隧道加固挡土墙后土体的加固挡土墙后土体的加固道路地基基础加固道路地基基础加固二、二、 水泥土搅拌法水泥土搅拌法 1.概述概述 水泥土搅拌法是利用水泥土搅拌法是利用水泥或石灰水泥或石灰等材料作为固化等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将固剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将固化剂和地基土强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、化剂和地基土强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体的地基处理方法。水稳定性和一定强度的桩体的地基处理方法。根据施根据施工方法的不同，水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌（以下工方法的不

37、同，水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌（以下简称湿法）和粉体喷射搅拌（以下简称干法）两种简称湿法）和粉体喷射搅拌（以下简称干法）两种。 水泥土搅拌法最早水泥土搅拌法最早在美国研制成功，称为在美国研制成功，称为Mixed-in-Place-Pile(简称简称MIP法法)。l适用于：适用于：正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土地基。素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土地基。l应用：应用：l 水泥土搅拌桩法形成的水泥土加固体，可作为竖向承水泥土搅拌桩法形成的水泥土加固体，可作为竖向承载的复合地基，基坑工程围护

38、挡墙、被动区加固、防渗帷载的复合地基，基坑工程围护挡墙、被动区加固、防渗帷幕，大体积水泥稳定土等。幕，大体积水泥稳定土等。l水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌法：水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌法：l水泥浆搅拌法：水泥浆搅拌法：l简称简称湿法湿法，利用水泥（或石灰）作为固化剂，通过特，利用水泥（或石灰）作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，从不断回旋的中空轴端部向周围已被制的深层搅拌机械，从不断回旋的中空轴端部向周围已被搅松的土中喷出水泥浆，经叶片搅拌而形成水泥土桩，并搅松的土中喷出水泥浆，经叶片搅拌而形成水泥土桩，并与地基土共同作用，提高地基的承载力，改善地基变形特与地基土共同作用，提高地基的承载力，改善地基变

39、形特性的一种地基处理方法，称为深层搅拌法，简称为性的一种地基处理方法，称为深层搅拌法，简称为CDMCDM法。法。深基坑围护水泥搅拌桩机深基坑围护水泥搅拌桩机深层搅拌桩施工现场深层搅拌桩施工现场l粉体喷射搅拌法（粉体喷射搅拌法（DJM DJM ）：）： 简称为粉喷（干喷）法，这是在软土地基中，简称为粉喷（干喷）法，这是在软土地基中，通过粉喷机械把加固材料（石灰或水泥）的粉料，通过粉喷机械把加固材料（石灰或水泥）的粉料，用气体喷射到地基中并与土搅拌混合，使粉喷料与用气体喷射到地基中并与土搅拌混合，使粉喷料与地基土发生化学作用，形成具有一定强度、水稳定地基土发生化学作用，形成具有一定强度、水稳定性的

40、加固体，应用于地基加固。性的加固体，应用于地基加固。 注：注：当地基土的天然含水率小于当地基土的天然含水率小于30%(30%(黄土含水率小黄土含水率小于于25%)25%)、大于、大于70%70%或地下水的或地下水的pH pH 值小于值小于4 4 时不宜采时不宜采用干法。用干法。2 2 水泥土搅拌法加固软土技术，具有以下独特的优点：水泥土搅拌法加固软土技术，具有以下独特的优点： 水泥土搅拌法由于将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，因而水泥土搅拌法由于将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，因而最大最大限度地利用了原土；限度地利用了原土； 搅拌时搅拌时无振动、无噪音和无污染无振动、无噪音和无污染，可在市区

41、内和密集建筑群中进行可在市区内和密集建筑群中进行施工；施工； 搅拌时不会使地基搅拌时不会使地基侧向挤出侧向挤出，所以对周围原有建筑物及地下沟管影，所以对周围原有建筑物及地下沟管影响很小；响很小； 水泥土搅拌法形成的水泥土加固体，可作为竖向承载的复合地基、水泥土搅拌法形成的水泥土加固体，可作为竖向承载的复合地基、基坑工程围护挡墙、基坑被动区加固、防渗帷幕、大体积水泥稳定土等，基坑工程围护挡墙、基坑被动区加固、防渗帷幕、大体积水泥稳定土等，其设计灵活，可按不同地基土的性质及工程设计要求，合理选择固化剂及其设计灵活，可按不同地基土的性质及工程设计要求，合理选择固化剂及其配方；其配方； 根据上部结构的

42、需要，可灵活地采用根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状柱状、壁状、格栅状和块状等等加固形式；加固形式； 与钢筋混凝土桩基相比，可节约大量的钢材，并降低造价。与钢筋混凝土桩基相比，可节约大量的钢材，并降低造价。 水泥土搅拌法可用于增加软土地基的承载能力，水泥土搅拌法可用于增加软土地基的承载能力，减少沉降量，提高边坡的稳定性，适用于以下情况：减少沉降量，提高边坡的稳定性，适用于以下情况： 作为建筑物或构筑物的地基、厂房内具有作为建筑物或构筑物的地基、厂房内具有地面荷载的地坪、高填方路堤下基层等；地面荷载的地坪、高填方路堤下基层等； 进行大面积地基加固、以防止码头岸壁的进行大面积

43、地基加固、以防止码头岸壁的滑动、深基坑开挖时坍塌、坑底隆起和减少软土中滑动、深基坑开挖时坍塌、坑底隆起和减少软土中地下构筑物的沉降；地下构筑物的沉降； 作为地下防渗墙以阻止地下渗透水流，对作为地下防渗墙以阻止地下渗透水流，对桩侧或板桩背后的软土加固以增加侧向承载能力。桩侧或板桩背后的软土加固以增加侧向承载能力。（二）深层水泥搅拌法（二）深层水泥搅拌法 施工方法：施工方法： 用回转的搅拌叶将压入软土内的水泥浆与周围软土强制用回转的搅拌叶将压入软土内的水泥浆与周围软土强制拌和形成水泥加固体。搅拌机由电动机、中心管、输浆管、拌和形成水泥加固体。搅拌机由电动机、中心管、输浆管、搅拌轴和搅拌头组成，并有

44、灰浆搅拌机、灰浆泵等配套设备。搅拌轴和搅拌头组成，并有灰浆搅拌机、灰浆泵等配套设备。 我国生产的搅拌机现有单搅头和双搅头两种，加固深度我国生产的搅拌机现有单搅头和双搅头两种，加固深度达达30m30m，形成的桩柱体直径，形成的桩柱体直径60cm-80cm60cm-80cm。 施工过程施工过程深层搅拌法施工过程深层搅拌法施工过程 优点优点 与粉体喷射搅拌法相比有其独特的优点：与粉体喷射搅拌法相比有其独特的优点：1.1.加固深度加加固深度加深；深；2.2.由于将固化剂和原地基软土就地搅拌，因而最大限度由于将固化剂和原地基软土就地搅拌，因而最大限度利用了原土；利用了原土；3.3.搅拌时不会侧向挤土，环

45、境效应较小。搅拌时不会侧向挤土，环境效应较小。搅拌机械就位、调平搅拌机械就位、调平预搅下沉预搅下沉预搅下沉至设计深度预搅下沉至设计深度边搅拌提升边搅拌提升三、高压喷射注浆法三、高压喷射注浆法 高压喷射注浆法是指用高压水泥浆通过钻杆由水平方向高压喷射注浆法是指用高压水泥浆通过钻杆由水平方向的喷嘴喷出，形成喷射流，以此切割土体并与土拌和形成水的喷嘴喷出，形成喷射流，以此切割土体并与土拌和形成水泥土加固体的地基处理方法。泥土加固体的地基处理方法。 高压喷射注浆法高压喷射注浆法2020世纪世纪6060年代后期创始于日本。我国是年代后期创始于日本。我国是继日本之后研究开发较早和应用范围较广的国家。继日本

46、之后研究开发较早和应用范围较广的国家。19751975年首年首先在铁道部门进行单管法的试验和应用，先在铁道部门进行单管法的试验和应用，19771977年原冶金部建年原冶金部建筑研究总院在宝钢工程中首次应用三重管法喷射注浆获得成筑研究总院在宝钢工程中首次应用三重管法喷射注浆获得成功，功，19861986年该院又开发成功高压喷射注浆的新工艺年该院又开发成功高压喷射注浆的新工艺干喷干喷法，并取得国家专利。至今，我国已有上百项工程应用了高法，并取得国家专利。至今，我国已有上百项工程应用了高压喷射注浆法。压喷射注浆法。 高压喷射注浆法所形成的固结体形状与喷射流移动方向有关。高压喷射注浆法所形成的固结体形

47、状与喷射流移动方向有关。一般分为旋转喷射一般分为旋转喷射( (简称旋喷简称旋喷) )、定向喷射、定向喷射( (简称定喷简称定喷) )和摆动喷和摆动喷射射( (简称摆喷简称摆喷) )三种型式。三种型式。 旋喷法施工时，喷嘴一边喷射一边旋转和提升，固结体呈圆旋喷法施工时，喷嘴一边喷射一边旋转和提升，固结体呈圆柱状。柱状。主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基土主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基土的变形性质，也可组成闭合的帷幕，用于截阻地下水流和治理的变形性质，也可组成闭合的帷幕，用于截阻地下水流和治理流砂。流砂。旋喷法施工后，在地基中形成的圆柱体，简称旋喷桩。旋喷法施工后，在地

48、基中形成的圆柱体，简称旋喷桩。定喷法施工时，喷嘴一边喷射一边提升，喷射的方向固定不变，定喷法施工时，喷嘴一边喷射一边提升，喷射的方向固定不变，固结体形如板状或壁状。摆喷法施工时，喷嘴一边喷射一边提固结体形如板状或壁状。摆喷法施工时，喷嘴一边喷射一边提升，喷嘴的方向呈较小的角度来回摆动，固结体形如较厚的墙升，喷嘴的方向呈较小的角度来回摆动，固结体形如较厚的墙板状。板状。 定喷和摆喷两种方法通常用于基坑防渗、改善地基土的水流定喷和摆喷两种方法通常用于基坑防渗、改善地基土的水流性质及稳定边坡等工程。性质及稳定边坡等工程。1.1.适用性：适用性： 高压喷射注浆法适用于砂类土、粘性土、湿陷性黄土、高压喷

49、射注浆法适用于砂类土、粘性土、湿陷性黄土、淤泥和人工填土等多种土类。淤泥和人工填土等多种土类。 对于砾石粒径过大，含腐殖质过多的土加固效果较差；对于砾石粒径过大，含腐殖质过多的土加固效果较差；对地下水流较大，对水泥有严重腐蚀的地基土也不宜采用。对地下水流较大，对水泥有严重腐蚀的地基土也不宜采用。2.2.根据注浆管的类型：根据注浆管的类型： 高压喷射注浆法又可分为单管法、双管法、三管法和多高压喷射注浆法又可分为单管法、双管法、三管法和多管法等四种施工方法。管法等四种施工方法。 单管法单管法的特点是用单层注浆管喷射，只喷射水泥浆液一的特点是用单层注浆管喷射，只喷射水泥浆液一种介质。由于喷射流在土中

50、衰减快，破碎土的射程较短，成种介质。由于喷射流在土中衰减快，破碎土的射程较短，成桩直径较小，一般为桩直径较小，一般为0.30.30.8m0.8m。 双管法双管法的特点是用双层注浆管喷射，喷射高压水泥浆液的特点是用双层注浆管喷射，喷射高压水泥浆液和压缩空气，或喷射高压水泥浆液和高压水两种介质，成桩和压缩空气，或喷射高压水泥浆液和高压水两种介质，成桩直径直径1.0m 1.0m 左右。左右。 多管法多管法的特点是用多重管喷射，喷射超高压力水射的特点是用多重管喷射，喷射超高压力水射流，切削破坏四周的土体，经高压水冲击下来的土和石流，切削破坏四周的土体，经高压水冲击下来的土和石成为泥浆后，立即用真空泵从

51、多重管中抽出。装在喷嘴成为泥浆后，立即用真空泵从多重管中抽出。装在喷嘴附近的超声波传感器及时测出空间的直径和形状，最后附近的超声波传感器及时测出空间的直径和形状，最后根据工程要求选用浆液、砂浆、砾石等材料进行填充。根据工程要求选用浆液、砂浆、砾石等材料进行填充。成桩直径可达成桩直径可达4m4m。 三管法三管法的特点是用三层注浆管喷射，喷射高压水流的特点是用三层注浆管喷射，喷射高压水流与气流复合喷射流，喷射高压水、压缩空气及高压水泥与气流复合喷射流，喷射高压水、压缩空气及高压水泥浆液三种介质由于高压水流和气流的作用，使地基中一浆液三种介质由于高压水流和气流的作用，使地基中一部分土粒随着水、气排出

52、地面，高压水泥浆流随之填充部分土粒随着水、气排出地面，高压水泥浆流随之填充空隙。成桩直径较大，一般有空隙。成桩直径较大，一般有1.01.02.0m2.0m，但成桩强度较，但成桩强度较低。低。l高压喷射注浆法分类及参数表：高压喷射注浆法分类及参数表：旋喷加固方法分类旋喷加固方法分类 方法分类方法分类单管法单管法二重管法二重管法三重管法三重管法喷射方式喷射方式浆液喷射浆液喷射浆液、空气喷射浆液、空气喷射 水、空气喷射，浆液注入水、空气喷射，浆液注入硬化剂硬化剂水泥浆水泥浆水泥浆水泥浆水泥浆水泥浆常用压力（常用压力（MPa） 15.020.015.020.0高高20.040.0；低；低0.53.0喷

53、射量（喷射量（L/min）60706070高高6070；低；低80150压缩空气（压缩空气（kPa）500700500700提升速度提升速度(cm/min)2025约约10约约10旋转速度（旋转速度（rpm）约约20约约10约约10桩径桩径（cm）与土质有关与土质有关国内最大深度国内最大深度(m)4520533 3 高压喷射注浆法的特征高压喷射注浆法的特征(1)(1)适用范围较广。可用于既有建筑和新建建筑的地基加固，适用范围较广。可用于既有建筑和新建建筑的地基加固，深基坑、地铁等工程的土层加固或防水。深基坑、地铁等工程的土层加固或防水。(2)(2)适用土层较多。适用范围从淤泥、淤泥质土到碎石土

54、，适用土层较多。适用范围从淤泥、淤泥质土到碎石土，均有良好的加固效果。均有良好的加固效果。(3)(3)施工简便灵活。设备较简单、轻便，机械化程度高，全施工简便灵活。设备较简单、轻便，机械化程度高，全套设备紧凑，体积小，机动性强，占地少，能在狭窄场地套设备紧凑，体积小，机动性强，占地少，能在狭窄场地施工；操作容易，管理方便，速度快，效率高，用途广泛，施工；操作容易，管理方便，速度快，效率高，用途广泛，成本低。成本低。(4)(4)可控制加固体的形状和加固范围。可控制加固体的形状和加固范围。(5)(5)耐久性好，可用于永久性工程中。耐久性好，可用于永久性工程中。(6)(6)环保效果好。用于已有建筑物

55、地基加固而不扰动附近土环保效果好。用于已有建筑物地基加固而不扰动附近土体，施工噪声低，振动小。体，施工噪声低，振动小。1 1）高压喷射流对土体的破坏作用）高压喷射流对土体的破坏作用 破坏土体的结构强度的最主要因素是喷射动压，为了取破坏土体的结构强度的最主要因素是喷射动压，为了取得更大的破坏力，需要增加平均流速，也就是需要增加得更大的破坏力，需要增加平均流速，也就是需要增加旋喷压力，一般要求高压脉冲泵的工作压力在旋喷压力，一般要求高压脉冲泵的工作压力在20MPa20MPa以上，以上，这样就使射流象刚体一样，冲击破坏土体，使土与浆液这样就使射流象刚体一样，冲击破坏土体，使土与浆液搅拌混合，凝固成圆

56、柱状的固结体。搅拌混合，凝固成圆柱状的固结体。 喷射流在终期区域，能量衰减很大，不能直接冲击土体喷射流在终期区域，能量衰减很大，不能直接冲击土体使土颗粒剥落，但能对有效射程的边界土产生挤压力，使土颗粒剥落，但能对有效射程的边界土产生挤压力，对四周土有压密作用，并使部分浆液进入土粒之间的空对四周土有压密作用，并使部分浆液进入土粒之间的空隙里，使固结体与四周土紧密相依，不产生脱离现象。隙里，使固结体与四周土紧密相依，不产生脱离现象。4 4 加固机理及其性质加固机理及其性质2 2）水泥与土的固结机理）水泥与土的固结机理 水泥与水拌合后，首先产生铝酸三钙水化物和氢氧化钙，水泥与水拌合后，首先产生铝酸三

57、钙水化物和氢氧化钙，它们可溶于水中，但溶解度不高，很快就达到饱和，这种它们可溶于水中，但溶解度不高，很快就达到饱和，这种化学反应连续不断地进行，就析出一种胶质物体。这种胶化学反应连续不断地进行，就析出一种胶质物体。这种胶质物体有一部分混在水中悬浮，后来就包围在水泥微粒的质物体有一部分混在水中悬浮，后来就包围在水泥微粒的表面，形成一层胶凝薄膜。所生成的硅酸二钙水化物几乎表面，形成一层胶凝薄膜。所生成的硅酸二钙水化物几乎不溶于水，只能以无定形体的胶质包围在水泥微粒的表层，不溶于水，只能以无定形体的胶质包围在水泥微粒的表层，另一部分渗入水中。由水泥各种成分所生成的胶凝膜，逐另一部分渗入水中。由水泥各

58、种成分所生成的胶凝膜，逐渐发展起来成为胶凝体，此时表现为水泥的初凝状态，开渐发展起来成为胶凝体，此时表现为水泥的初凝状态，开始有胶粘的性质。此后，水泥各成分在不缺水、不干涸的始有胶粘的性质。此后，水泥各成分在不缺水、不干涸的情况下，继续不断地按上述水化程序发展、增强和扩大。情况下，继续不断地按上述水化程序发展、增强和扩大。5 5 设计要点设计要点1) 1) 加固体强度和范围加固体强度和范围 高压喷射注浆形成的加固体强度和范围，应通过现场试高压喷射注浆形成的加固体强度和范围，应通过现场试验确定。当无现场试验资料时，可参照相似土质条件的工程验确定。当无现场试验资料时，可参照相似土质条件的工程经验估

59、计。经验估计。2) 2) 桩的平面布置桩的平面布置 竖向承载旋喷桩的平面布置可根据上部结构和基础特点竖向承载旋喷桩的平面布置可根据上部结构和基础特点确定。独立基础下的桩数一般不应少于确定。独立基础下的桩数一般不应少于4 4根。根。3) 3) 褥垫层设置褥垫层设置 竖向承载旋喷桩复合地基宜在基础和桩顶之间设置褥垫竖向承载旋喷桩复合地基宜在基础和桩顶之间设置褥垫层，褥垫层厚度可取层，褥垫层厚度可取200200300mm300mm，其材料可选用中砂、粗砂、，其材料可选用中砂、粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜大于级配砂石等，最大粒径不宜大于30mm30mm。l旋喷桩形成防渗帷幕。旋喷桩形成防渗帷幕。l双

60、双排排或或三三排排布布孔孔孔孔距距应应为为0.8660.866d d、排距为、排距为0.750.75d d；当当单单排排旋旋喷喷桩桩帷帷幕幕的的最最小小厚厚度度h h由由水水力力计计算算确确定定后后，旋旋喷喷孔孔距距s s可按下式确定：可按下式确定：l摆喷与支护桩防渗连接：摆喷与支护桩防渗连接：l用旋喷法对细砂层进行加固用旋喷法对细砂层进行加固 ，防流砂管涌：，防流砂管涌：高喷机通管高喷机通管旋喷开始旋喷开始1 强夯法和强夯置换法强夯法和强夯置换法Dynamic compaction （浅层密实法）（浅层密实法）8.4.5 密实法密实法-In-situ densification 强强夯夯法法

61、是是法法国国MenardMenard技技术术公公司司于于19691969年年首首创创的的一一种种地地基基加加固固方方法法，又又名名动动力力固固结结法法或或动动力力压压实实法法。这这种种方方法法是是反反复复将将夯夯锤锤（质质量量一一般般为为5 540t40t）提提到到一一定定高高度度使使其其自自由由落落下下（落落距距一一般般为为101040m40m），给给地地基基以以冲冲击击和和振振动动能能量量，从从而而提提高高地地基基的的承承载载力力，降降低低土土的的压压缩缩性性、改改善善砂砂土土的的抗抗液液化化条条件件、消消除除湿湿陷陷性性黄黄土土的的湿湿陷陷性性等等。同同时时，夯夯击击能能还还可可提提高高

62、土土层层的的均均匀匀强强度，减小将来可能出现差异沉降。度，减小将来可能出现差异沉降。 强强夯夯置置换换法法是是采采用用在在夯夯坑坑内内回回填填块块石石、碎碎石石等等粗粗颗颗粒粒材材料料，用用夯夯锤锤夯夯击击形形成成连连续续的的强强夯夯置置换换墩墩。强强夯夯置置换换法法是是2020世世纪纪8080年年代代后后期期开开发发的的方方法法，适适用用于于高高饱饱和和度度的的粉粉土土与与软软塑塑- -流流塑塑的的粘粘性性土土等等地地基基上上对对变变形形控控制制要要求求不不严严的的工工程程。强强夯夯置置换换法法具具有有加加固固效效果果显显著著、施工期短、施工费用低等特点。施工期短、施工费用低等特点。强夯法强

63、夯法强夯法强夯法强夯法强夯法王曲电厂王曲电厂8000KN8000KNM M强夯强夯2 深层挤密法深层挤密法-Dynamic deep compaction 深层挤密法是以振动、冲击或带套管等方法成孔，深层挤密法是以振动、冲击或带套管等方法成孔，然后向孔中填入砂、石、土（或灰土、二灰、水泥土）然后向孔中填入砂、石、土（或灰土、二灰、水泥土）、石灰或其它材料，再加以振实而成为直径较大桩体、石灰或其它材料，再加以振实而成为直径较大桩体的方法。的方法。 挤密桩属于柔性桩，而木桩、钢筋混凝土桩和钢挤密桩属于柔性桩，而木桩、钢筋混凝土桩和钢桩属于刚性桩。桩属于刚性桩。振冲法是指在振冲器和高压水的共同作用下

64、，使松振冲法是指在振冲器和高压水的共同作用下，使松砂土层振密，或在软弱土层中成孔，然后回填碎石等砂土层振密，或在软弱土层中成孔，然后回填碎石等粗粒料形成桩柱，并和原地基组成复合地基的处理方粗粒料形成桩柱，并和原地基组成复合地基的处理方法。法。 振冲法振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。土和杂填土等地基。施工机具施工机具 振冲器振冲器是振冲法施工的主要机具是振冲法施工的主要机具. .振冲法振冲法- Vibro Compaction(Vibroflotation)振冲器振冲器-Vibro Stitcher 振冲器有振冲器有两个功能两个功能

65、，一是产生水平向振动力，一是产生水平向振动力(40(4090kN)90kN)作用于周围土体；二是从端部和侧部作用于周围土体；二是从端部和侧部进行射水和补给水。振动力是加固地基的主要因进行射水和补给水。振动力是加固地基的主要因素，射水起协助振动力在土中使振冲器钻进成孔，素，射水起协助振动力在土中使振冲器钻进成孔，并在成孔后清孔及实现护壁作用。并在成孔后清孔及实现护壁作用。 孔口喂料孔口喂料 Top-feed加固机理加固机理 对于松散的砂土层，砂桩的加固机理有挤密作用、对于松散的砂土层，砂桩的加固机理有挤密作用、排水减压作用和砂土地基预振作用。排水减压作用和砂土地基预振作用。 对于松软粘性土地基中

66、，主要通过桩体的置换和对于松软粘性土地基中，主要通过桩体的置换和排水作用加速桩间土的排水固结，并形成复合地基，排水作用加速桩间土的排水固结，并形成复合地基，提高地基的承载力和稳定性，改善地基土的力学性质。提高地基的承载力和稳定性，改善地基土的力学性质。对于砂土与粘性土互层的地基及冲填土，砂桩也能起对于砂土与粘性土互层的地基及冲填土，砂桩也能起到一定的挤实加固作用。到一定的挤实加固作用。振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法振冲桩方法3 3 水泥粉煤灰碎石桩法水泥粉煤灰碎石桩法Cement Fly-ash GraveCeme

67、nt Fly-ash Grave （1 1）. .概述概述 水水泥泥粉粉煤煤灰灰碎碎石石桩桩法法又又称称CFGCFG桩桩法法，是是指指由由水水泥泥、粉粉煤煤灰灰、石石屑屑或或砂砂等等混混合合料料加加水水拌拌和和形形成成高高粘粘结结强强度度桩桩，并并由由桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基处理方法。桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基处理方法。 水水泥泥粉粉煤煤灰灰碎碎石石桩桩法法吸吸取取了了振振冲冲碎碎石石桩桩和和水水泥泥搅搅拌拌桩桩的的优优点点。第第一一，施施工工工工艺艺与与普普通通振振动动沉沉管管灌灌注注桩桩一一样样，工工艺艺简简单单，与与振振冲冲碎碎石石桩桩相相比比，无无场场地地

68、污污染染，振振动动影影响响也也较较小小。第第二二，所所用用材材料料仅仅需需少少量量水水泥泥，便便于于就就地地取取材材，基基础础工工程程不不会会与与上上部部结结构构争争“三三材材”，这这也也是是比比水水泥泥搅搅拌拌桩桩优优越之处。第三，受力特性与水泥搅拌桩类似。越之处。第三，受力特性与水泥搅拌桩类似。CFGCFG桩桩 水泥粉煤灰碎石桩（水泥粉煤灰碎石桩（CFGCFG桩）法适用于处理粘性土、桩）法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。 2.2.

69、加固机理加固机理 CFGCFG桩加固软弱地基，桩和桩间土一起通过褥垫层形成桩加固软弱地基，桩和桩间土一起通过褥垫层形成CFGCFG桩复合地基。其加固软弱地基主要有三种作用：桩复合地基。其加固软弱地基主要有三种作用： 桩体作用；桩体作用； 挤密作用；挤密作用； 褥垫层作用。褥垫层作用。 (1)(1)桩体作用桩体作用 CFGCFG桩不同于碎石桩，是具有一定粘结强度的混合料。在桩不同于碎石桩，是具有一定粘结强度的混合料。在荷载作用下荷载作用下CFGCFG桩的压缩性明显比其周围软土小，因此基础传桩的压缩性明显比其周围软土小，因此基础传给复合地基的附加应力随地基的变形逐渐集中到桩体上，出现给复合地基的附

70、加应力随地基的变形逐渐集中到桩体上，出现应力集中现象，复合地基的应力集中现象，复合地基的CFGCFG桩起到了桩体作用。桩起到了桩体作用。 (2)(2)挤密作用挤密作用 CFGCFG桩采用振动沉管法施工，由于振动和挤压作用使桩间桩采用振动沉管法施工，由于振动和挤压作用使桩间土得到挤密。土得到挤密。 (3)(3)褥垫层作用褥垫层作用 保证桩、土共同承担荷载保证桩、土共同承担荷载 减少基础底面的应力集中减少基础底面的应力集中 调整桩土荷载分担比调整桩土荷载分担比3.3.施工施工 1) 1) 成桩成桩 水泥粉煤灰碎石桩的施工，应根据现场条件选用下列施水泥粉煤灰碎石桩的施工，应根据现场条件选用下列施工工

71、艺：工工艺： 长螺旋钻孔灌注成桩，适用于地下水位以下的粘性土、长螺旋钻孔灌注成桩，适用于地下水位以下的粘性土、粉土、素填土、中等密实以上的砂土。粉土、素填土、中等密实以上的砂土。 长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩，适用于粘性长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩，适用于粘性土、粉土、砂土，以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地。土、粉土、砂土，以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地。 振动沉管灌注成桩，适用于粉土、粘性土及素填土地振动沉管灌注成桩，适用于粉土、粘性土及素填土地基。基。长螺旋钻孔施工长螺旋钻孔施工桩头清理桩头清理桩头清理桩头清理桩头清理完毕桩头清理完毕切割桩头切割桩头切割桩头切割桩头切割后

72、桩头切割后桩头1 1） 概述概述8.4.6 8.4.6 加筋土技术加筋土技术 加筋土技术是将基础下一定范围内的软弱土层挖去，然后逐层加筋土技术是将基础下一定范围内的软弱土层挖去，然后逐层铺设土工合成材料与砂石等组成的加筋垫层作为地基持力层，通过铺设土工合成材料与砂石等组成的加筋垫层作为地基持力层，通过筋材与土体之间的摩擦作用可以改善土体抗拉、抗剪性能，提高地筋材与土体之间的摩擦作用可以改善土体抗拉、抗剪性能，提高地基承载力，减小沉降。基承载力，减小沉降。加筋土技术的发展与加筋材料的发展密不可加筋土技术的发展与加筋材料的发展密不可分，加筋材料从早期的天然植物、帆布、金属和预制钢筋混凝土发分，加筋

73、材料从早期的天然植物、帆布、金属和预制钢筋混凝土发展到土工合成材料，土工合成材料的出现被誉为岩土工程的一次革展到土工合成材料，土工合成材料的出现被誉为岩土工程的一次革命，它以优越的性能和丰富的产品型式在工程建设中得到广泛应用，命，它以优越的性能和丰富的产品型式在工程建设中得到广泛应用，在地基处理工程中也发挥了重要的作用。在地基处理工程中也发挥了重要的作用。2020世纪世纪7070年代后，土工合年代后，土工合成材料迅猛发展，被誉为继砖石、木材、钢铁和水泥后的第五大工成材料迅猛发展，被誉为继砖石、木材、钢铁和水泥后的第五大工程建筑材料，已经广泛应用于水利、建筑、公路、铁路、海港、环程建筑材料，已经

74、广泛应用于水利、建筑、公路、铁路、海港、环境、采矿和军工等领域，其种类和应用范围还在不断发展扩大。境、采矿和军工等领域，其种类和应用范围还在不断发展扩大。 19581958年，美国佛罗里达州将土工织物布设在海岸块石护坡下作为防年，美国佛罗里达州将土工织物布设在海岸块石护坡下作为防冲垫层，公认为是土工合成材料用于岩土工程的开端。冲垫层，公认为是土工合成材料用于岩土工程的开端。19631963年，法国工年，法国工程师维多尔根据三轴试验结果提出了加筋土的概念及加筋土的设计理论，程师维多尔根据三轴试验结果提出了加筋土的概念及加筋土的设计理论，成为加筋土发展历史上的一个重要里程碑，标志着现代加筋土技术的

75、兴成为加筋土发展历史上的一个重要里程碑，标志着现代加筋土技术的兴起，从而使得加筋土技术的工程应用从经验性到具有较为系统的理论指起，从而使得加筋土技术的工程应用从经验性到具有较为系统的理论指导。导。983983年国际土力学与基础工程学会成立了土工织物协会，后更名为国年国际土力学与基础工程学会成立了土工织物协会，后更名为国际土工合成材料协会，成为土工学术界重视土工合成材料的重要标志。际土工合成材料协会，成为土工学术界重视土工合成材料的重要标志。 在我国，自在我国，自19791979年由云南煤矿设计院在田坝修建第一批加筋土挡土年由云南煤矿设计院在田坝修建第一批加筋土挡土墙以来，加筋土技术逐步在我国得

76、到广泛应用，并于墙以来，加筋土技术逐步在我国得到广泛应用，并于19981998年颁布了国家年颁布了国家标准标准土工合成材料应用技术规范土工合成材料应用技术规范（GB50290-98GB50290-98）。现在除西藏和青）。现在除西藏和青海省以外，其它各省市已修建了大量的加筋土工程海省以外，其它各省市已修建了大量的加筋土工程 。 2 2） 土工合成材料分类土工合成材料分类 目前，使用较为广泛的的筋材绝大部分为土工织物和土目前，使用较为广泛的的筋材绝大部分为土工织物和土工格栅。工格栅。 (1) (1) 土工格栅土工格栅 土工格栅是一种土工格栅是一种以塑料（高密度聚乙烯或聚丙烯）以塑料（高密度聚乙烯

77、或聚丙烯）为原为原料加工形成的开口的、类似格栅状的产品，具有较大的网孔，料加工形成的开口的、类似格栅状的产品，具有较大的网孔，可以在一个方向或两个方向上进行定向拉伸以提高力学性能，可以在一个方向或两个方向上进行定向拉伸以提高力学性能，多用于加筋。除塑料格栅外，还有编织格栅，即用众多的纤多用于加筋。除塑料格栅外，还有编织格栅，即用众多的纤维形成纵向和横向肋条，中间有较大的开口空间。编织格栅维形成纵向和横向肋条，中间有较大的开口空间。编织格栅采用的原料是聚酯，上面涂有一些保护材料，如采用的原料是聚酯，上面涂有一些保护材料，如PVCPVC、乳胶或、乳胶或沥青。此外，还有玻纤格栅，它也是一种编织格栅。

78、沥青。此外，还有玻纤格栅，它也是一种编织格栅。钢塑格栅钢塑格栅塑料格栅塑料格栅尼纶格栅尼纶格栅现场施工现场施工 (2)(2)土工格室土工格室 土工格室一般用长土工格室一般用长12.5m12.5m，宽，宽75200mm75200mm、厚、厚1.2mm1.2mm的高的高密度聚乙烯条制成，条间沿宽度方向用超声波焊接，焊缝密度聚乙烯条制成，条间沿宽度方向用超声波焊接，焊缝间距约间距约300mm300mm。在加筋地基现场像手风琴一样展开，展开的。在加筋地基现场像手风琴一样展开，展开的面积大面积大10m10m5m5m，每块面积中含有数百个独立的格室，每格，每块面积中含有数百个独立的格室，每格直径约直径约2

79、00mm200mm。在格室中充填砂砾料，振动压实后构成加筋。在格室中充填砂砾料，振动压实后构成加筋垫层。垫层。 土工格室土工格室高速公路使用土工格室高速公路使用土工格室格室中充填砂砾料格室中充填砂砾料3 3） 土工合成材料主要功能土工合成材料主要功能 (1)(1)加筋功能加筋功能 加筋是土工合成材料在地基处理中的最主要功能。在土加筋是土工合成材料在地基处理中的最主要功能。在土中加拉筋材料可以改变土中的应力分布状况，约束土体的侧中加拉筋材料可以改变土中的应力分布状况，约束土体的侧向变形，从而提高土体结构的稳定性。用于加筋的土工合成向变形，从而提高土体结构的稳定性。用于加筋的土工合成材料要求具有较

80、高的抗拉强度和刚度，并且与填土之间的咬材料要求具有较高的抗拉强度和刚度，并且与填土之间的咬合力强，对于永久性结构还要求蠕变小，耐久性好。合力强，对于永久性结构还要求蠕变小，耐久性好。 (2)(2)过滤和排水功能过滤和排水功能 很多土工合成材料具有良好的过滤性、透水性和导水性，很多土工合成材料具有良好的过滤性、透水性和导水性，因而，在土体中需要设置过滤或排水的地方都可以采用土工因而，在土体中需要设置过滤或排水的地方都可以采用土工合成材料合成材料 。 (3)(3)隔离功能隔离功能 利用土工合成材料把两种不同粒径的土、砂子、石料或把利用土工合成材料把两种不同粒径的土、砂子、石料或把土、砂子、石料和其

81、它结构隔离开来，以免相互混杂，造成土、砂子、石料和其它结构隔离开来，以免相互混杂，造成土料污染、流失，或其它不良效果，当放置在建筑物和软弱土料污染、流失，或其它不良效果，当放置在建筑物和软弱地基之间时，发挥隔离功能的同时亦起到加筋作用。地基之间时，发挥隔离功能的同时亦起到加筋作用。 (4)(4)防渗功能防渗功能 土工合成材料如土工膜和复合土工膜，可以制成不透水土工合成材料如土工膜和复合土工膜，可以制成不透水的或极不透水的土工膜以及各种复合不透水的土工合成材料。的或极不透水的土工膜以及各种复合不透水的土工合成材料。这些土工合成材料可以用在各种需要防水、防气以及防有害这些土工合成材料可以用在各种需要防水、防气以及防有害物质的地方。物质的地方。 (5)(5)防护功能防护功能 土工合成材料在防护方面的应用非常广泛，如防冲、防土工合成材料在防护方面的应用非常广泛，如防冲、防沙、防震、保温、植生绿化、环境保护等。沙、防震、保温、植生绿化、环境保护等。 过滤功能过滤功能隔离功能隔离功能加筋功能加筋功能加筋功能：桥台加筋加筋功能：桥台加筋坝体加筋：法国某坝坝体加筋：法国某坝三峡三峡防渗功能防渗功能