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1、第二章第二章 地基加固及地基加固及桩基础工程桩基础工程2.1 地基加固处理1 、什么时候需要加固地基?当土层的承载能力较差，如淤泥、冲填土及其它软弱土层或虽然土层较好，但上部荷载甚大时，为使地基具有足够的坚固性和稳定性，可以对土层进行加固。2、地基加固的原理 “将土质由松变实”，“将土的含水量由高变低” 提高软弱地基的强度、保证地基的稳定性；降低软弱地基的压缩性、减少基础的沉降；防止地震时地基土的振动液化；消除特殊土的湿陷性、胀缩性和冻胀性。 3、地基处理的目的坚实稳定的建筑地基坚实稳定的建筑地基 在可靠地基上建造的基础在可靠地基上建造的基础 软弱地基包括：淤淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填泥、淤
2、泥质土、冲填土、杂填土或其它高压缩性土层构成的土或其它高压缩性土层构成的地基。地基。4、地基处理的对象 特殊土地基包括：软土、湿陷性黄土、膨胀土、软土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土和冻土等地基。红粘土和冻土等地基。吹填土的施工现场吹填土的施工现场 淤泥质土淤泥质土 湿陷性黄土湿陷性黄土 膨胀土膨胀土5、地基加固处理的综合措施拟定地基加固处拟定地基加固处理方案时，应考虑理方案时，应考虑地地基与上部结构共同工基与上部结构共同工作作的原则，从地基处的原则，从地基处理、建筑和结构设计、理、建筑和结构设计、施工方案方面均采取施工方案方面均采取相应措施，绝不能单相应措施，绝不能单纯对地基进行处理。纯对地基进
3、行处理。 地基加固处理的方法很多，归纳起来无非是：地基加固处理的方法很多，归纳起来无非是：“挖挖”、“填填”、“换换”、“夯夯”、“压压”、“挤挤”、“拌拌”七个字。七个字。 6 6、地基加固的方法、地基加固的方法 6.1 6.1 “挖挖” 当软弱土地基的承载力当软弱土地基的承载力或变形满足不了建筑地基的或变形满足不了建筑地基的要求，而软弱土层的厚度不要求，而软弱土层的厚度不大时，挖去软土层将基础置大时，挖去软土层将基础置于承载力大的基岩或坚硬的于承载力大的基岩或坚硬的土层中，最为经济。土层中，最为经济。 挖去厚度不大的软土层挖去厚度不大的软土层 6.2 6.2 “填填” 当软土层较厚、承载力
4、或变形又与建筑地基要求的差距不大时，可在软土层上直接回填一定厚度的好土，以提高地基持力层的承载力，减小软土层的承压力。在在软软土土层层上上回回填填好好土土 软土层较厚时，将基础下面一定范围内的软土挖去软土层较厚时，将基础下面一定范围内的软土挖去, ,代代之以之以人工填筑的垫层作持力层人工填筑的垫层作持力层。采用砂石、三合土、矿渣、。采用砂石、三合土、矿渣、素土等材料换土的地基分别称为素土等材料换土的地基分别称为砂石地基砂石地基、三合土地基三合土地基、粉粉煤灰地基煤灰地基。6.3 6.3 “换换”砂砂石石地地基基施施工工 砂石垫层剖面图砂石垫层剖面图 利用打夯工具或机具夯击土壤，排出土壤中的水分
5、利用打夯工具或机具夯击土壤，排出土壤中的水分, ,加加速土壤的固结，提高土壤的密实度和承载力。速土壤的固结，提高土壤的密实度和承载力。 6.4 6.4 “夯夯”平板振动夯进行地基夯实平板振动夯进行地基夯实 冲击夯进行软土压实施工冲击夯进行软土压实施工 是一种较常采用的地基处理是一种较常采用的地基处理方法方法, ,它是用起重机械将它是用起重机械将大吨位夯大吨位夯锤锤( (一般不小于一般不小于8t) )起吊到起吊到高处高处( (一一般不小于般不小于6m) )后，后，自由落下自由落下，对土，对土体进行体进行强力夯实强力夯实。 强夯施工中强夯施工中 强夯适用于强夯适用于粘性土、湿陷性黄粘性土、湿陷性黄
6、土土及及人工填土地基人工填土地基的加固。但强夯的加固。但强夯产生的振动对已建成或在建的建筑产生的振动对已建成或在建的建筑物有影响时，不得采用。物有影响时，不得采用。 强夯法施工强夯法施工 强夯可提高地基土的强度，降强夯可提高地基土的强度，降低土的压缩性，改善土的抗液化条低土的压缩性，改善土的抗液化条件。件。 夯锤一般重夯锤一般重101025t25t，大吨位锤通常，大吨位锤通常采用钢板外壳内灌砼，也可用局部钢板浇采用钢板外壳内灌砼，也可用局部钢板浇筑砼组合锤。锤底面积宜按土的性质确定，筑砼组合锤。锤底面积宜按土的性质确定，锤底静压力值可取锤底静压力值可取252540KPa40KPa。夯锤中宜。夯
7、锤中宜设置若干上下贯通的气孔，可减小夯锤起设置若干上下贯通的气孔，可减小夯锤起吊时的吸力（夯锤吸力可达吊时的吸力（夯锤吸力可达3 3倍锤重）。倍锤重）。 夯锤上气孔夯锤上气孔长园柱夯锤长园柱夯锤 短园柱夯锤短园柱夯锤 园锥形夯锤园锥形夯锤园柱形夯锤高园柱形夯锤高宽宽比过大，容易比过大，容易偏偏锤，要慎用锤，要慎用园锥形夯锤园锥形夯锤底底面积小，会面积小，会形形成很深的夯成很深的夯坑坑 在夯坑内回填块、碎石，强行夯在夯坑内回填块、碎石，强行夯入并排开软土，形成砂石桩与软土的复入并排开软土，形成砂石桩与软土的复合地基，称之为合地基，称之为强夯置换强夯置换（或（或动力置换动力置换、强夯挤淤强夯挤淤）
8、。）。 强夯置换强夯置换强夯置换施工强夯置换施工 碎石被夯入深坑中碎石被夯入深坑中 起出并清理起出并清理夯锤夯锤 利用压实机械碾压地基土壤，使地基压实排水固结。也可利用压实机械碾压地基土壤，使地基压实排水固结。也可采用采用预压固结法预压固结法，即先在地基范围的地面上，堆置重物预压一，即先在地基范围的地面上，堆置重物预压一段时间段时间,使地基压密，以提高承载力，减少沉降量。为了在较短使地基压密，以提高承载力，减少沉降量。为了在较短时间内取得预压效果，需要注意改善预压层的的排水条件，常时间内取得预压效果，需要注意改善预压层的的排水条件，常用的方法如下：用的方法如下： 6.5 6.5 “压压”排排水
9、水固固结结法法水平排水体水平排水体竖向排水体竖向排水体塑料排水带塑料排水带排水系统排水系统加压系统加压系统降低地下水法降低地下水法真空法真空法堆载法堆载法砂垫层砂垫层袋装砂井袋装砂井普通砂井普通砂井电渗法电渗法 堆载预压法堆载预压法 在饱和软土地基上在饱和软土地基上施加荷载施加荷载后，孔隙水被缓慢排出，孔后，孔隙水被缓慢排出，孔隙体积随之减少，地基发生固结变形，土体的密实度和强度隙体积随之减少，地基发生固结变形，土体的密实度和强度提高。提高。 加载预压加载预压 堆载预压法包括堆载预压法包括加压系统加压系统和和排水系统排水系统。 按堆载材料分为按堆载材料分为自重预压、加载预压自重预压、加载预压和
10、和加水预压加水预压。 按加压程序可分为按加压程序可分为单级加荷单级加荷和和多级加荷多级加荷。 加水预压加水预压 是在软土地基表面先铺设砂垫层、埋设垂直排水竖井，是在软土地基表面先铺设砂垫层、埋设垂直排水竖井，再用不透气的封闭膜使之与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，再用不透气的封闭膜使之与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过埋设的排水竖井，用真空装置进行抽气。抽气使地表砂通过埋设的排水竖井，用真空装置进行抽气。抽气使地表砂垫层及排水竖井内形成垫层及排水竖井内形成负压负压，使土体内部与排水竖井之间形，使土体内部与排水竖井之间形成成压力差压力差。压差作用下土体中的孔隙水不断由排水竖井排出，。压差作用下土体中
11、的孔隙水不断由排水竖井排出，从而使从而使土体固结土体固结。 真空预压法真空预压法 吹吹填填施施工工软软弱弱的的吹吹填填地地基基 真空预压和降水预压是在负超真空预压和降水预压是在负超静水压力下排水固结，又称为静水压力下排水固结，又称为负压负压固结固结。 按照竖向排水体的不同，真空按照竖向排水体的不同，真空预压法又可分为预压法又可分为普通砂井普通砂井、袋装砂袋装砂井井和和塑料排水带塑料排水带。 袋装砂井施工袋装砂井施工 袋装砂井施工机械袋装砂井施工机械 袋装砂井埋设完毕袋装砂井埋设完毕 （导管式振动打桩机）（导管式振动打桩机）袋装砂井袋装砂井袋装砂井埋设完毕袋装砂井埋设完毕袋装砂井与排水横管连接袋
12、装砂井与排水横管连接插板机在进行塑料排水带施工插板机在进行塑料排水带施工塑料排水带埋设完毕塑料排水带埋设完毕真空预压法真空预压法覆盖封闭膜覆盖封闭膜真空预压法真空预压法排气进行时排气进行时 用带桩靴的工具式用带桩靴的工具式桩管打入土中，挤压土桩管打入土中，挤压土壤形成桩孔，拔出桩管壤形成桩孔，拔出桩管再在桩孔中灌入砂石或再在桩孔中灌入砂石或石灰、素土、灰土等填石灰、素土、灰土等填充料进行捣实。其原理充料进行捣实。其原理是挤密土壤、排水固结，是挤密土壤、排水固结，提高地基的承载力，俗提高地基的承载力，俗称称“挤密桩挤密桩”。包括包括碎碎( (砂砂) )石桩、石灰桩、灰石桩、石灰桩、灰土桩、土桩、
13、CFGCFG桩桩等。等。6.66.6 “挤挤”施工完的灰土桩施工完的灰土桩灰土桩施工现场灰土桩施工现场 CFG桩桩 CFG桩又称桩又称水泥粉煤灰碎石桩水泥粉煤灰碎石桩。由长螺旋钻机或振动沉管桩机成孔，由长螺旋钻机或振动沉管桩机成孔，将碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥将碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和灌注成桩。加水拌和灌注成桩。CFG桩的适用桩的适用范围很广范围很广,在在砂土、粉土、粘土、淤砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土泥质土、杂填土等地基均有大量成等地基均有大量成功的实例。功的实例。CFG桩破桩头施工现场桩破桩头施工现场CFG桩桩施施工工现现场场CFG桩和桩和桩间土通桩间土通过褥垫层过褥垫
14、层形成形成CFG桩复合地桩复合地基基 又称又称振冲碎石桩振冲碎石桩，是用振动或冲，是用振动或冲击荷载将底部装有活瓣式桩靴的击荷载将底部装有活瓣式桩靴的桩桩管挤入地层管挤入地层，在软弱地基中，在软弱地基中成孔成孔后，后，再将碎石从桩管投料口处投入桩管再将碎石从桩管投料口处投入桩管内，然后内，然后边击实边击实、边上拔桩管边上拔桩管，形，形成密实碎石桩，并与桩间土体形成成密实碎石桩，并与桩间土体形成复合地基。复合地基。 挤密碎石桩挤密碎石桩碎石桩施工流程图碎石桩施工流程图边边击击实实、边边拔拔管管碎碎石石桩桩施施工工全全景景干干法法振振冲冲碎碎石石桩桩- -底底部部给给料料( (法法国国公公司司)
15、)振冲碎石桩施工振冲碎石桩施工待待验验收收的的碎碎石石桩桩6.7 “6.7 “拌拌” 是指用是指用旋喷法旋喷法或或深层搅拌法深层搅拌法加固地基。原理是利用加固地基。原理是利用高压高压射流切削土壤射流切削土壤，旋喷浆液旋喷浆液( (水泥浆、水玻璃、丙凝等水泥浆、水玻璃、丙凝等) )，搅拌搅拌浆土浆土，使，使浆液浆液和和土壤混合土壤混合，凝结成坚硬的，凝结成坚硬的柱体柱体或或土壁土壁。 深层搅拌桩深层搅拌桩 深层搅拌机定位启动后，深层搅拌机定位启动后，叶片旋转切削土壤，下沉至设叶片旋转切削土壤，下沉至设计深度后缓慢提升搅拌机，同计深度后缓慢提升搅拌机，同时喷射水泥浆与软粘土时喷射水泥浆与软粘土强制
16、拌强制拌和和，待搅拌机提升到地面时再，待搅拌机提升到地面时再原位下沉提升搅拌原位下沉提升搅拌一次，使浆一次，使浆土均匀混合形成土均匀混合形成水泥土桩水泥土桩。深层搅拌桩施工工艺流程图深层搅拌桩施工工艺流程图SMW工法桩（日本）工法桩（日本） SMW工法桩是深层搅拌工法桩是深层搅拌桩的一项新工艺，以桩的一项新工艺，以多轴型钻多轴型钻掘搅拌机掘搅拌机钻掘，在钻头处喷出钻掘，在钻头处喷出水泥系强化剂与地基土水泥系强化剂与地基土反复混反复混合搅拌合搅拌，各施工单元之间采取，各施工单元之间采取重叠搭接重叠搭接施工，在水泥土混合施工，在水泥土混合体未结硬前插入体未结硬前插入H型钢或钢板型钢或钢板作为作为应
17、力补强材应力补强材，形成一道具，形成一道具有一定强度和刚度的、连续完有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的整的、无接缝的地下墙体地下墙体。清除钻头上的余泥清除钻头上的余泥形成一道水地下连续墙形成一道水地下连续墙型型钢钢补补强强材材导导沟沟三三轴轴型型钻钻掘掘搅搅拌拌机机 水水泥泥浆浆液液钻钻杆杆 高压旋喷桩高压旋喷桩 是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻至设计深度，将是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻至设计深度，将水泥浆液由喷嘴向四周水泥浆液由喷嘴向四周高速喷射切削土层高速喷射切削土层，同时将旋转的，同时将旋转的钻钻杆徐徐提升杆徐徐提升, ,浆液与土体在高压射流作用下充分浆液与土体在高压射流作
18、用下充分搅拌混合搅拌混合，形，形成连续搭接的成连续搭接的水泥加固体水泥加固体。高压旋喷桩施工高压旋喷桩施工旋喷法施工流程图旋喷法施工流程图 单管旋喷的成桩直径较小，为获得大直径截面的桩，可单管旋喷的成桩直径较小，为获得大直径截面的桩，可分别采用分别采用二重管旋喷二重管旋喷（二根同心管分别喷水、喷浆二根同心管分别喷水、喷浆），或），或三三重管旋喷重管旋喷（三根同心管分别喷水、喷气、喷浆三根同心管分别喷水、喷气、喷浆）。）。 喷浆方式有喷浆方式有旋喷、定喷旋喷、定喷和和摆喷摆喷三种，可分别获得三种，可分别获得柱状、柱状、壁状壁状和和块状加固体块状加固体。高压旋喷施工示意图高压旋喷施工示意图2.2 2.2 地基加固的方法地基加固的方法共共4141页页 第第3838页页高压旋喷设备及机具高压旋喷设备及机具滑撬式旋喷钻机滑撬式旋喷钻机 履带式旋喷钻机履带式旋喷钻机 高压注浆泵高压注浆泵单重管喷具单重管喷具 双重管喷具双重管喷具 三重管喷具三重管喷具 灰浆搅拌机灰浆搅拌机泥浆泵泥浆泵 旋喷法旋喷法可用于处理软可用于处理软弱地基，也可用于桩、地下弱地基，也可用于桩、地下连续墙、挡土墙、深基坑支连续墙、挡土墙、深基坑支护结构的施工和防管涌、流护结构的施工和防管涌、流砂的技术措施。砂的技术措施。
