地基处理讲座高大钊

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1、地基处理讲座地基处理讲座同济大学同济大学高大钊高大钊l基基础础直直接接建建造造在在未未经经加加固固的的天天然然土土层层上上时时，这这种种地地基基称称之之为为天天然然地地基基。若若天天然然地地基基很很软软弱弱，不不能能满满足足地地基基强强度度和和变变形形等等要要求求，则则事事先先要要经经过过人人工工处处理理后后再再建造基础，这种地基加固称为地基处理。建造基础，这种地基加固称为地基处理。l地地基基处处理理的的目目的的是是利利用用换换填填、夯夯实实、挤挤密密、排排水水、胶胶结结、加加筋筋和和热热学学等等方方法法对对地地基基土土进进行行加加固固，用用以以改改良良地地基基土土的的工工程特性。程特性。l1

2、.1.提高地基土的抗剪切强度提高地基土的抗剪切强度l 地基的剪切破坏表现在：建筑物的地基的剪切破坏表现在：建筑物的地基承载力不够；由于偏心荷载及侧向地基承载力不够；由于偏心荷载及侧向土压力的作用使结构物失稳；由于填土土压力的作用使结构物失稳；由于填土或建筑物荷载，使邻近地基产生隆起；或建筑物荷载，使邻近地基产生隆起；土方开挖时边坡失稳；基坑开挖时坑底土方开挖时边坡失稳；基坑开挖时坑底隆起。地基的剪切破坏反映在地基土的隆起。地基的剪切破坏反映在地基土的抗剪强度不足，因此，为了防止剪切破抗剪强度不足，因此，为了防止剪切破坏，就需要采取一定措施以增加地基土坏，就需要采取一定措施以增加地基土的抗剪强度

3、。的抗剪强度。l2.2.降低地基土的压缩性降低地基土的压缩性l 地基土的压缩性表现在建筑物的沉地基土的压缩性表现在建筑物的沉降和差异沉降大；由于有填土或建筑物降和差异沉降大；由于有填土或建筑物荷载，使地基产生固结沉降；作用于建荷载，使地基产生固结沉降；作用于建筑物基础的负摩擦力引起建筑物的沉降；筑物基础的负摩擦力引起建筑物的沉降；大范围地基的沉降和不均匀沉降；基坑大范围地基的沉降和不均匀沉降；基坑开挖引起邻近地面沉降；由于降水地基开挖引起邻近地面沉降；由于降水地基产生固结沉降。地基的压缩性反映在地产生固结沉降。地基的压缩性反映在地基土的压缩模量指标的大小。因此，需基土的压缩模量指标的大小。因此

4、，需要采取措施以提高地基土的压缩模量，要采取措施以提高地基土的压缩模量，借以减少地基的沉降或不均匀沉降。借以减少地基的沉降或不均匀沉降。3.改善地基土的透水特性改善地基土的透水特性地地基基土土的的透透水水性性表表现现在在堤堤坝坝等等基基础础产产生生的的地地基基渗渗漏漏；基基坑坑开开挖挖工工程程中中，因因土土层层内内夹夹薄薄层层粉粉砂砂或或粉粉土土而而产产生生流流砂砂和和管管涌涌。以以上上都都是是在在地地下下水水的的运运动动中中所所出出现现的的问问题题。为为此此，必必须须采采取取措措施施使使地地基基土降低透水性或减少其水压力。土降低透水性或减少其水压力。l4.4.改善地基土的动力特性改善地基土的

5、动力特性l 地基土的动力特性表现在地震时饱地基土的动力特性表现在地震时饱和松散粉细砂和松散粉细砂(包括部分粉土包括部分粉土)将产生液将产生液化；由于交通荷载或打桩等原因，使邻化；由于交通荷载或打桩等原因，使邻近地基产生振动下沉。为此，需要采取近地基产生振动下沉。为此，需要采取措施防止地基液化，并改善其振动特性措施防止地基液化，并改善其振动特性以提高地基的抗震性能。以提高地基的抗震性能。l5.5.改善特殊土的不良地基特性改善特殊土的不良地基特性l 主要是消除或减少黄土的湿陷性和主要是消除或减少黄土的湿陷性和膨胀土的胀缩性等。膨胀土的胀缩性等。地基处理按加固原理分类地基处理按加固原理分类l换土垫层

6、法换土垫层法l振密、挤密法振密、挤密法l排水固结法排水固结法l置换法置换法l加筋法加筋法l胶结法胶结法l冷、热处理法冷、热处理法l其它其它换土垫层法换土垫层法l 基本原理是挖除浅层软弱土或不良土，基本原理是挖除浅层软弱土或不良土，分层碾压或夯实土。分层碾压或夯实土。l 按回填的材料可分为砂按回填的材料可分为砂(或砂石或砂石)垫层、垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、灰土、二灰二灰)垫层等。干渣分为分级干渣、混合干渣垫层等。干渣分为分级干渣、混合干渣和原状干渣；粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。和原状干渣；粉煤灰分为湿排灰和调湿灰。换土垫层法可提高持力层的承

7、载力，减少沉换土垫层法可提高持力层的承载力，减少沉降量；消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性；降量；消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性；防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性。常防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性。常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。l 常用于基坑面积宽大和开挖土方量常用于基坑面积宽大和开挖土方量较大的回填土方工程，一般适用于处理较大的回填土方工程，一般适用于处理浅层软弱土层浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等冲填土等)与低洼区域的填筑。一般处理

8、与低洼区域的填筑。一般处理深度为深度为23m。适用于处理浅层非饱和软适用于处理浅层非饱和软弱土层、湿陷性黄土、膨胀土、季节性弱土层、湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土、素填土和杂填土。冻土、素填土和杂填土。l 垫层只解决承载力问题而无助于减垫层只解决承载力问题而无助于减少沉降。少沉降。振密、挤密法振密、挤密法 l 振密、挤密法的原理是采用一定的手振密、挤密法的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。小，强度提高，达到地基处理的目的。l1）表表层层压压实实法法采采用用人人工工或或机机械械夯夯实实、机机械械碾碾压压或或

9、振振动动对对填填土土、湿湿陷陷性性黄黄土土、松松散散无无粘粘性性土土等等软软弱弱或或原原来来比比较较疏疏松松表表层层土土进进行压实。也可采用分层回填压实加固。行压实。也可采用分层回填压实加固。l适适用用于于含含水水量量接接近近于于最最佳佳含含水水量量的的浅浅层层疏疏松松粘粘性性土土；松松散散砂砂性性土土；湿湿陷陷性性黄黄土土及及杂杂填土等。填土等。l2）重重锤锤夯夯实实法法利利用用重重锤锤自自由由下下落落时时的的冲冲击击能能来来夯夯击击浅浅层层土土，使使其其表表面面形形成成一一层层较较为为均均匀匀的的硬硬壳壳层层。适适用用于于无无粘粘性性土土、杂填土、非饱和粘性土及湿陷性黄土。杂填土、非饱和粘

10、性土及湿陷性黄土。l3)强强夯夯法法利利用用强强大大的的夯夯击击能能，迫迫使使深深层层土土液液化化和和动动力力固固结结，使使土土体体密密实实，用用以以提提高高地地基基土土的的强强度度并并降降低低其其压压缩缩性性、消消除除土土的的湿湿陷陷性性、胀胀缩缩性性和和液液化化性性。适适用用于于碎碎石石土土、砂砂土土、素素填填土土、杂杂填填土土、低低饱和度的粉土与粘性土及湿陷性黄土。饱和度的粉土与粘性土及湿陷性黄土。l4)振振冲冲挤挤密密法法振振冲冲挤挤密密法法一一方方面面依依靠靠振振冲冲器器的的强强力力振振动动使使饱饱和和砂砂层层发发生生液液化化，颗颗粒粒重重新新排排列列，孔孔隙隙比比减减少少；另另一一

11、方方面面依依靠靠振振冲冲器器的的水水平平振振动动力力，形形成成垂垂直直孔孔洞洞，在在其其中中加加入入回回填填料料，使使砂砂层层挤挤压压密密实实。适适用用于于砂砂性性土土和和小小于于0.005mm的粘粒含量低于的粘粒含量低于10%的粘性土。的粘性土。l5)土土(或灰土、粉煤灰加石灰或灰土、粉煤灰加石灰)桩法桩法是利用打是利用打入钢套管入钢套管(或振动沉管、炸药爆破或振动沉管、炸药爆破)在地基中在地基中成孔，通过成孔，通过”挤挤”压作用，使地基土得到压作用，使地基土得到“加密加密”，然后在孔中分层填入素土，然后在孔中分层填入素土(或灰土、或灰土、粉煤灰加石灰粉煤灰加石灰)后夯实而成土桩后夯实而成土

12、桩(或灰土桩、或灰土桩、二灰桩二灰桩)。适用于处理地下水位以上湿陷性黄。适用于处理地下水位以上湿陷性黄土、新近堆积黄土、素填土和杂填土。土、新近堆积黄土、素填土和杂填土。l6)砂砂桩桩在在松松散散砂砂土土或或人人工工填填土土中中设设置置砂砂桩桩，能能对对周周围围土土体体或或产产生生挤挤密密作作用用，或或同同时时产产生生振振密密作作用用。可可以以显显著著提提高高地地基基强强度度，改改善善地地基基的的整整体体稳稳定定性性，并并减减少少地地基基沉沉降降量量。适适用用于于处处理理松砂地基和杂填土地基。松砂地基和杂填土地基。l7)夯夯实实水水泥泥土土桩桩利利用用沉沉管管、冲冲击击、人人工工洛洛阳阳铲铲、

13、螺螺旋旋钻钻等等方方法法成成孔孔，回回填填水水泥泥和和土土的的拌拌和和料料，分分层层夯夯实实形形成成坚坚硬硬的的水水泥泥土土柱柱体体，并并挤挤密密桩桩间间土土，通通过过褥褥垫垫层层与与原原地地基基土土形形成成复复合合地地基基。适适用用于于处处理理地地下下水水位位以以上上的的粉粉土土、素素填填土土、杂杂填土、粘性土和淤泥质土等地基。填土、粘性土和淤泥质土等地基。l8)爆爆破破法法利利用用爆爆破破产产生生振振动动使使土土体体产产生生液液化化和和变变形形，从从而而获获得得较较大大密密实实度度，用用以以提提高高地地基基承承载载力力和和减减小小沉沉降降。适适用用于于饱饱和和净净砂砂，非非饱饱和和但但经经

14、灌灌水水饱饱和和的的砂砂、粉土和湿陷性黄土。粉土和湿陷性黄土。排水固结法排水固结法 l 其基本原理是软土地基在附加荷载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，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，随着土体超静孔隙水压力的逐渐消散，土的有效应力增加，地基抗剪强度相应土的有效应力增加，地基抗剪强度相应增加，并使沉降提前完成或提高沉降速增加，并使沉降提前完成或提高沉降速率。率。l 排水固结法主要由排水和加压两个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系统组

15、成。排水可以利用天然土层本身的透水性，尤其是软土地区多夹砂薄层的透水性，尤其是软土地区多夹砂薄层的特点，也可设置砂井、袋装砂井和塑的特点，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、真空预压法和井点降水是地面堆载法、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，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。采用电渗排水井点也是合理而有效的。l(1)堆堆载载预预压压法法在在建建造造建建筑筑物物以以前前，通通过过临临时时堆堆填填土土石石等等方方法法对对地地基基加加载载预预压压，达达到到预预先先完完成成

16、部部分分或或大大部部分分地地基基沉沉降降，并并通通过过地地基基土土固固结结提提高高地地基基承承载载力力，然然后后撤撤除除荷荷载载，再再建造建筑物。建造建筑物。ll临临时时的的预预压压堆堆载载一一般般等等于于建建筑筑物物的的荷荷载载，但但为为了了减减少少由由于于次次固固结结而而产产生生的的沉沉降降，预预压压荷荷载载也也可可大大于于建建筑筑物物荷荷载载，称称为为超超载预压。载预压。l为为了了加加速速堆堆载载预预压压地地基基固固结结速速度度，常常可可与与砂砂井井法法或或塑塑料料排排水水带带法法等等同同时时应应用用。如如粘粘土土层层较较薄薄，透透水水性性较较好好，也也可可单单独独采用堆载预压法。采用堆

17、载预压法。适用于软粘土地基。适用于软粘土地基。l(2)砂砂井井法法(包包括括袋袋装装砂砂井井、塑塑料料排排水水带带等等)在在软软粘粘土土地地基基中中，设设置置一一系系列列砂砂井井，在在砂砂井井之之上上铺铺设设砂砂垫垫层层或或砂砂沟沟，人人为为地地增增加加土土层层固固结结排排水水通通道道，缩缩短短排排水水距距离离，从从而而加加速速固固结结，并并加加速速强强度度增增长长。砂砂井井法法通通常常辅辅以以堆堆载载预预压压，称称为为砂砂井井堆堆载载预预压法。压法。l适用于透水性低的软弱粘性土，但对于适用于透水性低的软弱粘性土，但对于泥炭土等有机质沉积物不适用。泥炭土等有机质沉积物不适用。 l(3)真真空空

18、预预压压法法在在粘粘土土层层上上铺铺设设砂砂垫垫层层，然然后后用用薄薄膜膜密密封封砂砂垫垫层层，用用真真空空泵泵对对砂砂垫垫层层及及砂砂井井抽抽气气，使使地地下下水水位位降降低低，同同时时在在大大气气压压力作用下加速地基固结。力作用下加速地基固结。l适适用用于于能能在在加加固固区区形形成成(包包括括采采取取措措施施后后形形成成)稳定负压边界条件的软土地基。稳定负压边界条件的软土地基。l(4)真真空空-堆堆载载联联合合预预压压法法当当真真空空预预压压达达不不到到要要求求的的预预压压荷荷载载时时，可可与与堆堆载载预预压压联联合合使使用用，其其堆堆载载预预压压荷荷载载和和真真空空预预压压荷荷载载可可

19、叠叠加加计算。计算。l适用于软粘土地基。适用于软粘土地基。l(5)降降低低地地下下水水位位法法通通过过降降低低地地下下水水位位使使土土体体中中的的孔孔隙隙水水压压力力减减小小，从从而而增增大大有有效效应应力力，促促进进地地基基固固结结。适适用用于于地地下下水水位位接接近近地地面面而而开开挖挖深深度度不不大大的的工工程程，特特别别适适用用于于饱饱和和粉粉、细砂地基。细砂地基。l(6)电渗排水法电渗排水法在土中插入金属电极并在土中插入金属电极并通以直流电，由于直流电场作用，土中通以直流电，由于直流电场作用，土中的水从阳极流向阴极，然后将水从阴极的水从阳极流向阴极，然后将水从阴极排除，而不让水在阳极

20、附近补充，借助排除，而不让水在阳极附近补充，借助电渗作用可逐渐排除土中水。在工程上电渗作用可逐渐排除土中水。在工程上常利用它降低粘性土中的含水量或降低常利用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位来提高地基承载力或边坡的稳地下水位来提高地基承载力或边坡的稳定性。适用于饱和软粘土地基。定性。适用于饱和软粘土地基。置换法置换法 l 其原理是以砂、碎石等材料置换软其原理是以砂、碎石等材料置换软土，与未加固部分形成复合地基，达到土，与未加固部分形成复合地基，达到提高地基强度的目的。提高地基强度的目的。l(1)振振冲冲置置换换法法(或或称称碎碎石石桩桩法法)碎碎石石桩桩法法是是利利用用一一种种单单向向或或双

21、双向向振振动动的的冲冲头头，边边喷喷高高压压水水流流边边下下沉沉成成孔孔，然然后后边边填填入入碎碎石石边边振振实实，形形成成碎碎石石桩桩。桩桩体体和和原原来来的的粘粘性性土土构构成成复复合合地地基基，以以提提高高地地基基承承载力和减小沉降。载力和减小沉降。l适适用用于于地地基基土土的的不不排排水水抗抗剪剪强强度度大大于于20kPa的的淤淤泥泥、淤淤泥泥质质土土、砂砂土土、粉粉土土、粘粘性性土土和和人人工工填填土土等等地地基基。对对不不排排水水抗抗剪剪强强度度小小于于20kPa的的软软土土地地基基，采采用用碎碎石石桩时须慎重。桩时须慎重。l(2)石石灰灰桩桩法法在在软软弱弱地地基基中中用用机机械

22、械成成孔孔，填填入入作作为为固固化化剂剂的的生生石石灰灰并并压压实实形形成成桩桩体体，利利用用生生石石灰灰的的吸吸水水、膨膨胀胀、放放热热作作用用以以及及土土与与石石灰灰的的物物理理化化学学作作用用，改改善善桩桩体体周周围围土土体体的的物物理理力力学学性性质质，同同时时桩桩与与土土形形成成复复合合地地基基，达达到到地地基基加加固固的的目目的。适用于软弱粘性土地基。的。适用于软弱粘性土地基。l(3)强强夯夯置置换换法法对对厚厚度度小小于于6m的的软软弱弱土土层层，边边夯夯边边填填碎碎石石，形形成成深深度度36m、直直径径为为2m左左右右的的碎碎石石柱柱体体，与与周周围围土土体体形形成复合地基。成

23、复合地基。l适用于软粘土。适用于软粘土。l(4)水水泥泥粉粉煤煤灰灰碎碎石石桩桩(CFG桩桩)是是在在碎碎石石桩桩基基础础上上加加进进一一些些石石屑屑、粉粉煤煤灰灰和和少少量量水水泥泥，加加水水拌拌和和，用用振振动动沉沉管管打打桩桩机机或或其其它它成成桩桩机机具具制制成成的的一一种种具具有有一一定定粘粘结结强强度度的的桩桩。桩桩和和桩桩间间土土通通过过褥褥垫垫层层形形成成复复合合地地基基。适适用用于于填填土土、饱饱和和及及非非饱饱和和粘粘性性土土、砂砂土土、粉粉土土等等地地基。基。l(5)柱柱锤锤冲冲扩扩法法柱柱锤锤冲冲扩扩法法是是利利用用直直径径为为200600mm、长长度度为为26m、质质

24、量量为为16t的的柱柱状状锤锤冲冲扩扩成成孔孔，填填入入碎碎砖砖三三合合土土等等材材料料，夯夯实实成成桩桩，桩桩和和桩桩间间土土通通过过褥垫层形成复合地基。褥垫层形成复合地基。l适适用用于于处处理理杂杂填填土土、粉粉土土、粘粘性性土土、粘粘性素填土、黄土等地基。性素填土、黄土等地基。l(6)EPS超超轻轻质质料料填填土土法法发发泡泡聚聚苯苯乙乙烯烯(EPS)的的重重度度只只有有土土的的1/501/100，并并具具有有较较好好的的强强度度和和压压缩缩性性能能，用用于于填填土土料料，可可有有效效减减少少作作用用在在地地基基上上的的荷荷载载，需需要要时时也也可可置置换换部部分分地地基基土土，以以达达

25、到到更更好好的的效果。效果。l适用于软弱地基上的填方工程。适用于软弱地基上的填方工程。加筋法加筋法 l通通过过在在土土层层中中埋埋设设强强度度较较大大的的土土工工聚聚合合物物、拉拉筋筋、受受力力杆杆件件等等提提高高地地基基承承载力、减小沉降、或维持建筑物稳定。载力、减小沉降、或维持建筑物稳定。l(1)土土工工合合成成材材料料利利用用土土工工合合成成材材料料的的高高强强度度、韧韧性性等等力力学学性性能能，扩扩散散土土中中应应力力，增增大大土土体体的的抗抗拉拉强强度度，改改善善土土体体或或构成加筋土以及各种复合土工结构。构成加筋土以及各种复合土工结构。l适适用用于于砂砂土土、粘粘性性土土和和软软土

26、土，或或用用作作反反滤、排水和隔离材料。滤、排水和隔离材料。l(2)加加筋筋土土把把抗抗拉拉能能力力很很强强的的拉拉筋筋埋埋置置在在土土层层中中，通通过过土土颗颗粒粒和和拉拉筋筋之之间间的的摩摩擦擦力力形形成成一个整体，用以提高土体的稳定性。一个整体，用以提高土体的稳定性。l适用于人工填土的路堤和挡墙结构。适用于人工填土的路堤和挡墙结构。l(3)土土层层锚锚杆杆土土层层锚锚杆杆是是依依赖赖于于土土层层与与锚锚固固体体之之间间的的粘粘结结强强度度来来提提供供承承载载力力的的，它它使使用用在在一一切切需需要要将将拉拉应应力力传传递递到到稳稳定定土土体体中中去去的的工工程程结结构构，如如边边坡坡稳稳

27、定定、基基坑坑围围护护结结构构的的支支护、地下结构抗浮、高耸结构抗倾覆等。护、地下结构抗浮、高耸结构抗倾覆等。l适适用用于于一一切切需需要要将将拉拉应应力力传传递递到到稳稳定定土土体体中中去的工程。去的工程。l(4)土土钉钉土土钉钉技技术术是是在在土土体体内内放放置置一一定定长长度度和和分分布布密密度度的的土土钉钉体体，与与土土共共同同作作用用，用用以以弥弥补补土土体体自自身身强强度度的的不不足足。不不仅仅提提高高了了土土体体整整体体刚刚度度，又又弥弥补补了了土土体体的的抗抗拉拉和和抗抗剪剪强强度度低低的的弱弱点点，显显著著提提高高了了整整体体稳稳定定性。性。l适用于开挖支护和天然边坡的加固。

28、适用于开挖支护和天然边坡的加固。l(5)树根桩法树根桩法在地基中沿不同方向，设在地基中沿不同方向，设置直径为置直径为75250mm的细桩，可以是竖的细桩，可以是竖直桩，也可以是斜桩，形成如树根状的直桩，也可以是斜桩，形成如树根状的群桩，以支撑结构物，或用以挡土，稳群桩，以支撑结构物，或用以挡土，稳定边坡。定边坡。适用于软弱粘性土和杂填土地适用于软弱粘性土和杂填土地基。基。胶结法胶结法 l在在软软弱弱地地基基中中部部分分土土体体内内掺掺入入水水泥泥、水水泥泥砂砂浆浆以以及及石石灰灰等等物物，形形成成加加固固体体，与与未未加加固固部部分分形形成成复复合合地地基基，以以提提高高地地基基承承载载力力和

29、和减小沉降。减小沉降。l(1)注注浆浆法法其其原原理理是是用用压压力力泵泵把把水水泥泥或或其其它它化化学学浆浆液液注注入入土土体体，以以达达到到提提高高地地基基承承载载力力、减小沉降、防渗、堵漏等目的。减小沉降、防渗、堵漏等目的。l适用于处理岩基、砂土、粉土、淤泥质粘土、适用于处理岩基、砂土、粉土、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土和一般人工填土，也可加固粉质粘土、粘土和一般人工填土，也可加固暗浜和使用在托换工程中。暗浜和使用在托换工程中。l(2)高高压压喷喷射射注注浆浆法法将将带带有有特特殊殊喷喷嘴嘴的的注注浆浆管管，通通过过钻钻孔孔置置入入要要处处理理土土层层的的预预定定深深度度，然然后后将将水水

30、泥泥浆浆液液以以高高压压冲冲切切土土体体，在在喷喷射射浆浆液液的的同同时时，以以一一定定速速度度旋旋转转、提提升升，形形成成水水泥泥土土圆圆柱柱体体；若若喷喷嘴嘴提提升升而而不不旋旋转转，则则形形成成墙墙状状固固结结体体。可可以以提提高高地地基基承承载载力力、减减少少沉沉降降、防防止止砂砂土液化、管涌和基坑隆起。土液化、管涌和基坑隆起。l适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土等地基。对既有黄土、砂土、人工填土等地基。对既有建筑物可进行托换加固。建筑物可进行托换加固。l(3)水水泥泥土土搅搅拌拌法法利利用用水水泥泥、石石灰灰或或其其它它材材料

31、料作作为为固固化化剂剂的的主主剂剂，通通过过特特别别的的深深层层搅搅拌拌机机械械，在在地地基基深深处处就就地地将将软软土土和和固固化化剂剂(水水泥泥或或石石灰灰的的浆浆液液或或粉粉体体)强强制制搅搅拌拌，形形成成坚坚硬硬的的拌拌和和拄拄体体，与与原原地地层共同形成复合地基。层共同形成复合地基。l适适用用于于淤淤泥泥、淤淤泥泥质质土土、粉粉土土和和含含水水量量较较高高且且地地基基承承载载力力标标准准值值不不大大于于120kPa的粘性土地基。的粘性土地基。冷、热处理法冷、热处理法 l(1)冻冻结结法法通通过过人人工工冷冷却却，使使地地基基温温度度低低到到孔孔隙隙水水的的冰冰点点以以下下，使使之之冷

32、冷却却，从从而而具具有理想的截水性能和较高的承载力。有理想的截水性能和较高的承载力。l适适用用于于饱饱和和的的砂砂土土或或软软粘粘土土地地层层中中的的临临时时措施。措施。l(2)烧烧结结法法通通过过渗渗入入压压缩缩的的热热空空气气和和燃燃烧烧物物，并并依依靠靠热热传传导导，而而将将细细颗颗粒粒土土加加热热到到100以上，从而增加土的强度，减小变形。以上，从而增加土的强度，减小变形。l适用于非饱和粘性土、粉土和湿陷性黄土适用于非饱和粘性土、粉土和湿陷性黄土。其其它它l(1)锚锚杆杆静静压压桩桩是是结结合合锚锚杆杆和和静静压压桩桩技技术术而而发发展展起起来来的的，它它是是利利用用建建筑筑物物的的自

33、自重重作作为为反反力力架架的的支支承承，用用千千斤斤顶顶把把小小直直径径的的预预制制桩桩逐逐段段压压入入地地基基，在在将将桩桩顶顶和和基基础础紧紧固固成成一一体体后后卸卸荷荷，以以达达到到减减少少建建筑物沉降的目的。筑物沉降的目的。l主主要要使使用用于于加加固固处处理理淤淤泥泥质质土土、粘粘性性土土、人工填土和松散粉土。人工填土和松散粉土。l(2)沉沉降降控控制制复复合合桩桩基基是是指指桩桩与与承承台台共共同同承承担担外外荷荷载载，按按沉沉降降要要求求确确定定用用桩桩数数量量的的低低承承台台摩摩擦擦桩桩基基。目目前前上上海海地地区区沉沉降降控控制制复复合合桩桩基基中中的的桩桩，宜宜采采用用桩桩

34、身身截截面面边边长长250mm、长长细细比比在在80左左右右的的预预制制混混凝凝土土小小桩桩，同同时时工工程程中中实实际际应应用用的的平平均桩距一般在均桩距一般在56倍桩径以上。倍桩径以上。l主要适用于较深厚软弱地基上，以沉降主要适用于较深厚软弱地基上，以沉降控制为主的八层以下多层建筑物。控制为主的八层以下多层建筑物。复合地基理论复合地基理论 l复合地基是指天然地基在地基处理过程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，加固区是由天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体基体(天然地基土体天然地基土体)和增强体两部

35、分组和增强体两部分组成的人工地基。成的人工地基。作用机理作用机理l1)桩体作用桩体作用l由于复合地基中桩体的刚度较周围土体由于复合地基中桩体的刚度较周围土体为大，在刚性基础下等量变形时，地基为大，在刚性基础下等量变形时，地基中应力将按材料模量进行分布。因此，中应力将按材料模量进行分布。因此，桩体产生应力集中现象，大部分荷载由桩体产生应力集中现象，大部分荷载由桩体承担，桩间土上应力相应减小。这桩体承担，桩间土上应力相应减小。这样就使得复合地基承载力较原地基有所样就使得复合地基承载力较原地基有所提高，沉降量有所减少。提高，沉降量有所减少。l2)垫层作用垫层作用l桩与桩间土复合形成的复合地基或称复桩

36、与桩间土复合形成的复合地基或称复合层，由于其性能优于原天然地基，它合层，由于其性能优于原天然地基，它可起到类似垫层的换土、均匀地基应力可起到类似垫层的换土、均匀地基应力和增大应力扩散角等作用。和增大应力扩散角等作用。l各各类类复复合合地地基基都都有有垫垫层层作作用用。水水平平向向增增强强体体复复合合地地基基和和松松散散材材料料桩桩复复合合地地基基垫垫层作用更加明显。层作用更加明显。l3)加速固结作用加速固结作用l除碎石桩、砂桩具有良好的透水特性，除碎石桩、砂桩具有良好的透水特性，可加速地基的固结外，水泥土类和混凝可加速地基的固结外，水泥土类和混凝土类桩在某种程度上也可加速地基固结。土类桩在某种

37、程度上也可加速地基固结。l4)挤密作用挤密作用l如如砂砂桩桩、土土桩桩、石石灰灰桩桩、砂砂石石桩桩等等在在施施工工过过程程中中由由于于振振动动、挤挤压压、排排土土等等原原因因，可可使使桩桩间间土土起起到到一一定定的的密密实实作作用用。另另外外，石石灰灰桩桩、粉粉体体喷喷射射搅搅拌拌桩桩中中的的生生石石灰灰、水水泥泥粉粉具具有有吸吸水水、放放热热和和膨膨胀胀作作用用，对对桩间土也有一定的挤密效果。桩间土也有一定的挤密效果。l5)加筋作用加筋作用l各各种种桩桩土土复复合合地地基基除除了了可可提提高高地地基基的的承承载载力力外外，还还可可用用来来提提高高土土体体的的抗抗剪剪强强度度，增增加加土土坡坡

38、的的抗抗滑滑能能力力。目目前前在在国国内内的的深深层层搅搅拌拌桩桩、粉粉体体喷喷搅搅桩桩和和砂砂桩桩等等以以被被广广泛泛地地用用于于高高速速公公路路等等路路基基或或路路堤堤的的加加固固，这都利用了复合地基中桩体的加筋作用。这都利用了复合地基中桩体的加筋作用。桩土应力比桩土应力比l桩桩土土应应力力比比是是竖竖向向增增强强体体复复合合地地基基的的一一个个重重要要计计算算参参数数，它它关关系系到到复复合合地地基基承承载载力力和和变变形形的的计计算算，它它与与荷荷载载水水平平、桩桩土土模模量量比比、桩桩土土面面积积置置换换率率、原原地地基基土土强强度度、桩桩长长、固固结结时时间间和和垫垫层层情情况况等

39、等因因素有关。素有关。l1)荷载水平荷载水平桩土应力比与荷载水平间存桩土应力比与荷载水平间存在着一定的关系。在着一定的关系。l2)桩土模量比桩土模量比桩土模量比是影响桩土应桩土模量比是影响桩土应力比大小比较明显的另一个参数。力比大小比较明显的另一个参数。l3)桩土面积置换率桩土面积置换率l5)桩长桩长地基处理方法的选用地基处理方法的选用地基处理方案的确定步骤地基处理方案的确定步骤 l1)搜搜集集详详细细的的工工程程地地质质、水水文文地地质质及及地地基基基础的设计资料。基础的设计资料。l2 2）根据结构类型、荷载大小及使用要求，）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、土质条件

40、、地下结合地形地貌、地层结构、土质条件、地下水特征、周围环境和相邻建筑物等因素，初水特征、周围环境和相邻建筑物等因素，初步选定几种可供考虑的地基处理方案。另外。步选定几种可供考虑的地基处理方案。另外。在选择地基处理方案时，应同时考虑上部结在选择地基处理方案时，应同时考虑上部结构、基础和地基的共同作用；也可选用加强构、基础和地基的共同作用；也可选用加强结构措施（如设置圈梁和沉降缝等）和处理结构措施（如设置圈梁和沉降缝等）和处理地基相结合的方案。地基相结合的方案。l3)对对初初步步选选定定的的各各种种地地基基处处理理方方案案，分分别别从从处处理理效效果果、材材料料来来源源及及消消耗耗、机机具具条条

41、件件、施施工工进进度度、环环境境影影响响等等方方面面进进行行认认真真的的技技术术经经济济分分析析和和对对比比，根根据据安安全全可可靠靠、施施工工方方便便、经经济济合合理理等等原原则则，从从而而因因地地制制宜宜地地选选择择最最佳佳的的处处理理方方法法。值值得得注注意意的的是是，每每一一种种处处理理方方法法都都有有一一定定的的适适用用范范围围、局局限限性性和和优优缺缺点点。没没有有一一种种处处理理方方法法是是万万能能的的。必必要要时时也也可可选选择择两两种种或或多多种种地地基基处处理理方方法法组组成成的的综综合合方案。方案。l4)对对已已选选定定的的地地基基处处理理方方法法，应应按按建建筑筑物物重

42、重要要性性和和场场地地复复杂杂程程度度，可可在在有有代代表表性性的的场场地地上上进进行行相相应应的的现现场场试试验验和和试试验验性性施施工工，并并进进行行必必要要的的测测试试以以验验算算设设计计参参数数和和检检验验处处理理效效果果。如如达达不不到到设设计计要要求求时时，应应查查找找原原因因采采取取措措施施或或修修改改设设计。计。地基处理若干方法介绍地基处理若干方法介绍 强夯法强夯法 l自自80年代中我国采用强夯法处理填年代中我国采用强夯法处理填海地基获得成功，并在沿海地区推广应海地基获得成功，并在沿海地区推广应用，为我国广大沿海地区进行大规模用，为我国广大沿海地区进行大规模“填海造地填海造地”

43、工程提供了经济有效的地基工程提供了经济有效的地基处理方法和经验，并从根本上解决了建处理方法和经验，并从根本上解决了建设与农业争地问题的矛盾，且具有重大设与农业争地问题的矛盾，且具有重大的经济效益和社会效益。的经济效益和社会效益。强夯法的设计内容强夯法的设计内容l1.有效加固深度有效加固深度l2.夯锤和落距夯锤和落距l3.夯点布置及间距夯点布置及间距l4.夯击数与遍数夯击数与遍数l5.垫层垫层l6.间歇时间间歇时间l7.施工监测与质量检测施工监测与质量检测有效加固深度有效加固深度梅那公式梅那公式规范的经验值规范的经验值强夯点的平面布置强夯点的平面布置夯击击数与遍数夯击击数与遍数l一般为一般为41

44、0击，最后两击的夯沉量不大击，最后两击的夯沉量不大于于50mm，夯坑周围地面不应发生过大的夯坑周围地面不应发生过大的隆起，不因夯坑过深而起锤发生困难。隆起，不因夯坑过深而起锤发生困难。l遍数一般为遍数一般为18遍，击数与遍数构成总遍，击数与遍数构成总夯击能量。夯击能量。l间隙时间，使夯击产生的超孔隙水压力间隙时间，使夯击产生的超孔隙水压力得以消散。得以消散。强强夯夯效效果果检检测测l 贵阳龙洞堡机场飞行区总长度贵阳龙洞堡机场飞行区总长度3840m，宽宽度为度为460m，场区挖填面平整面积约场区挖填面平整面积约1766400m2，最大削方高度为最大削方高度为114.67m，最大填方厚度为最大填方

45、厚度为54m，挖填土石方工程量为挖填土石方工程量为2400m3，属大面积、属大面积、大块石、高填方地基，在国内外尚属罕见。设大块石、高填方地基，在国内外尚属罕见。设计前进行了强夯法处理大块石填筑地基试验，计前进行了强夯法处理大块石填筑地基试验，取得了成功，并在此基础上进行了五十多万平取得了成功，并在此基础上进行了五十多万平方米的强夯处理工程实践。强夯试验结果表明：方米的强夯处理工程实践。强夯试验结果表明：大块石填筑地基经中等夯击能量大块石填筑地基经中等夯击能量3000kNm分分层夯实，达到了密实、均匀；加固后地基变形层夯实，达到了密实、均匀；加固后地基变形模量从夯前的模量从夯前的27.4MPa

46、增加到增加到58.5MPa；加固加固后地基承载力标准值大于后地基承载力标准值大于700kPa。l 长江三峡水利枢纽库区秭归新县城是长江三峡水利枢纽库区秭归新县城是为配合三峡工程的建设，由归州镇迁至剪为配合三峡工程的建设，由归州镇迁至剪刀峪，新县城回填砂分布较广，面积较大，刀峪，新县城回填砂分布较广，面积较大，其中松散回填砂面积为其中松散回填砂面积为132860m2，稍密回稍密回填砂面积为填砂面积为133000m2，含架空块石回填砂含架空块石回填砂面积为面积为16580m2，较均匀中密回填砂面积为较均匀中密回填砂面积为209640m2，密实回填砂面积仅密实回填砂面积仅8800m2，最最大厚度达大

47、厚度达2535m。l 按照规划布局，在回填砂地段建造按照规划布局，在回填砂地段建造多层房屋约多层房屋约105栋。采用强夯法进行处理，栋。采用强夯法进行处理，强夯试验结果表明：强夯试验结果表明：5m以内的加固效果以内的加固效果非常明显，比贯入阻力由夯前的非常明显，比贯入阻力由夯前的4MPa提提高到高到1020MPa，密实度由原来的松散密实度由原来的松散状态提高到中密状态提高到中密-密实状态；加固后地基密实状态；加固后地基承载力大于承载力大于200kPa，变形模量一般大于变形模量一般大于11MPa。l 某机场场道地基为新近沉积的软粘土某机场场道地基为新近沉积的软粘土(淤泥质粉质粘土淤泥质粉质粘土)

48、和吹砂填方，地下水位离和吹砂填方，地下水位离原地面仅原地面仅1m左右，土层含水量高，属欠固结左右，土层含水量高，属欠固结土。从土。从1996年年9月至月至1998年年10月，共进行了月，共进行了四次强夯试验和一次堆载预压试验，最终选四次强夯试验和一次堆载预压试验，最终选择强夯法对软粘土地基和吹砂填方进行处理。择强夯法对软粘土地基和吹砂填方进行处理。对强夯加固采用了多项措施：增加塑料排水对强夯加固采用了多项措施：增加塑料排水板，改善土体的排水条件；增多遍数，减少板，改善土体的排水条件；增多遍数，减少每遍击数；逐步增加能量，从表层土至深层每遍击数；逐步增加能量，从表层土至深层土逐层加固；考虑时间效

49、应，保证有足够的土逐层加固；考虑时间效应，保证有足够的时间。由于措施合理，时间。由于措施合理，45万平方米的大面积万平方米的大面积强夯中没有出现强夯中没有出现“橡皮土橡皮土”。l 经强夯加固后，吹砂层的最大值达经强夯加固后，吹砂层的最大值达8.29MPa，最小值为最小值为3.72MPa，大部分集大部分集中在中在5MPa6MPa之间；淤泥质粉质粘之间；淤泥质粉质粘土层的由夯前的土层的由夯前的0.25MPa0.7MPa，提提高到高到1.14MPa2.69MPa；强夯的有效强夯的有效加固深度在加固深度在5.2m8.8m之间；地基容许之间；地基容许承载力达到承载力达到138kPa156kPa，均大于均

50、大于120kPa的设计要求；强夯工后沉降经的设计要求；强夯工后沉降经1 12月的观测，其最大沉降均不超过月的观测，其最大沉降均不超过10mm，远小于远小于50mm的设计要求。的设计要求。强夯置换强夯置换l 在夯坑内回填块石、碎石、砂或其它在夯坑内回填块石、碎石、砂或其它粗颗粒材料，通过夯击排开软土，从而在粗颗粒材料，通过夯击排开软土，从而在地基中形成块地基中形成块(碎碎)石墩。这种方法称为强石墩。这种方法称为强夯置换法夯置换法(DynamicReplacement)。由于块由于块(碎碎)石墩具有较高的强度，因此和周围的石墩具有较高的强度，因此和周围的软土构成复合地基，其承载力和变形模量软土构成

51、复合地基，其承载力和变形模量有较大的提高，而且块有较大的提高，而且块(碎碎)石墩中的空隙石墩中的空隙可为排出软土的孔隙水提供了良好的通道，可为排出软土的孔隙水提供了良好的通道，从而缩短了软土的排水固结时间。工程实从而缩短了软土的排水固结时间。工程实践证明，强夯置换法具有较好的加固效果践证明，强夯置换法具有较好的加固效果预压法预压法l 在软土地基上建造油罐时，对于软在软土地基上建造油罐时，对于软粘土夹粉细砂薄层的粘土夹粉细砂薄层的“千层饼千层饼”状土层，状土层，它本身具有良好的水平向透水性，采用它本身具有良好的水平向透水性，采用充水预压法加固油罐地基，可取得较好充水预压法加固油罐地基，可取得较好

52、的效果。的效果。l1.堆载预压堆载预压l分级堆填土、石料分级堆填土、石料l2.充水预压充水预压l利用油罐分级充水利用油罐分级充水l3.真空预压真空预压l在土体内形成真空度，利用大气压在土体内形成真空度，利用大气压加载加载l堆载堆载l砂垫层砂垫层l排水体排水体l软土软土l透水层透水层l预压过程预压过程中安全系中安全系数的变化数的变化预压过程中变形速率的变化预压过程中变形速率的变化预压法设计内容预压法设计内容l1.确定竖向排水体（砂井、塑料排确定竖向排水体（砂井、塑料排水板）的尺寸、种类、排列和深度水板）的尺寸、种类、排列和深度l2.确定加载的数量、范围、速率和确定加载的数量、范围、速率和预压的时

53、间预压的时间l3.计算地基的固结度、强度增长、计算地基的固结度、强度增长、抗滑稳定性和地基变形抗滑稳定性和地基变形l竖向排水体的排列，间距小，固结快；竖向排水体的排列，间距小，固结快；l竖向排水体的深度取决于加固土层的深竖向排水体的深度取决于加固土层的深度；度；l加载的数量取决于加固的要求；加载的数量取决于加固的要求；l加载的速率取决于地基固结的速率；加载的速率取决于地基固结的速率；l加载的范围取决于工程的范围；加载的范围取决于工程的范围；l预压的时间取决于孔隙水压力的消散速预压的时间取决于孔隙水压力的消散速率率碎石桩碎石桩l我国于我国于70年代中期引进振冲法加固年代中期引进振冲法加固技术，江

54、苏省江阴市振冲器厂已正式投技术，江苏省江阴市振冲器厂已正式投产系列振冲器供应市场。近二十多年来产系列振冲器供应市场。近二十多年来中国在大坝、道路、桥涵、大型厂房及中国在大坝、道路、桥涵、大型厂房及工业与民用建筑地基上广泛用振冲法加工业与民用建筑地基上广泛用振冲法加固。如在十字板强度低于固。如在十字板强度低于20kPa的软粘土的软粘土地基，在含水量达地基，在含水量达206%的淤泥、泥炭地的淤泥、泥炭地基采用振冲法加固都有成功的实例。基采用振冲法加固都有成功的实例。l1989年年以以来来，交交通通部部二二航航局局在在广广州州新新沙沙港港区区码码头头(长长1100m)和和深深圳圳盐盐田田港港码码头头

55、(长长850m)工工程程水水下下软软基基处处理理中中，用用并并列列悬悬挂挂8台台或或12台台振振冲冲器器的的水水上上施施工工驳驳船船，采采用用振振冲冲法法挤挤密密14m16m深深水水下下挖挖除除淤淤泥泥加加填填的的中中、粗粗砂砂或或砾砾、粗粗砂砂。振振冲冲后后水水下下松松砂砂的的相相对对密密度度由由原原来来的的30%50%提提高高到到70%90%，标标贯贯击击数数提提高高3.25倍倍。工工程程竣竣工工后后3个个月月码码头头沉沉降降仅仅40mm左左右右，其其海海面面深深水水下下振振冲冲加加固固技技术术已达到国际领先水平。已达到国际领先水平。l上海高桥炼油厂建造的上海高桥炼油厂建造的5000100

56、000m3油罐，根据勘察报告表明，场油罐，根据勘察报告表明，场地天然地基承载力仅地天然地基承载力仅100kPa，不能满足不能满足设计要求，且粘质粉土层在设计要求，且粘质粉土层在7度地震条件度地震条件下有液化可能，最后决定采用碎石桩加下有液化可能，最后决定采用碎石桩加固。经加固后的复合地基容许承载力达固。经加固后的复合地基容许承载力达200kPa，满足了地基承载力的设计要求；满足了地基承载力的设计要求；同样，原来可能出现液化的粘质粉土层，同样，原来可能出现液化的粘质粉土层，经加固后的标准贯入击数均大于临界贯经加固后的标准贯入击数均大于临界贯入击数，确保在入击数，确保在7度地震条件下将不发生度地震

57、条件下将不发生液化；充水预压后，经分析罐中心的固液化；充水预压后，经分析罐中心的固结度很快达结度很快达80%以上。以上。水泥搅拌桩水泥搅拌桩 l 水泥土搅拌法是用于加固饱和粘性土地水泥土搅拌法是用于加固饱和粘性土地基的一种方法。它是利用水泥基的一种方法。它是利用水泥(或石灰或石灰)等材等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂基深处就地将软土和固化剂(浆液或粉体浆液或粉体)强强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳

58、定性和一定强度的水泥加固土，从而提水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。水泥土搅拌法高地基强度和增大变形模量。水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者分为水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用水泥浆和地基土搅拌，后者是用水泥粉是用水泥浆和地基土搅拌，后者是用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌。或石灰粉和地基土搅拌。l 江阴振冲器厂试制成一种大功率的单江阴振冲器厂试制成一种大功率的单轴搅拌机轴搅拌机,加固深度可达加固深度可达30m;交通部第一交通部第一航务工程局于航务工程局于1992年开发了我国第一代深年开发了我国第一代深层水泥拌和船层水泥拌和船,该机双头拌和该机双头

59、拌和,叶片直径达叶片直径达1.2m,间距可调间距可调,施工中各项参数可监控；施工中各项参数可监控；交通部第三航务工程局科研所交通部第三航务工程局科研所1992年首次年首次试制成搅拌斜桩的机械，最大加固深度达试制成搅拌斜桩的机械，最大加固深度达26m,最大斜度为最大斜度为19.6；上海市隧道工程公；上海市隧道工程公司隧道施工技术研究所于司隧道施工技术研究所于1992年正在试制年正在试制三轴式三轴式(3500mm)搅拌机，形成等边三角搅拌机，形成等边三角形排列。可见我国今后搅拌机械的研制是形排列。可见我国今后搅拌机械的研制是向深、大和多功能干湿两用方向发展。向深、大和多功能干湿两用方向发展。水泥搅

60、拌桩计算水泥搅拌桩计算l单桩承载力取两者中的小值单桩承载力取两者中的小值l按桩身强度计算：按桩身强度计算：l按土对桩的支持计算：按土对桩的支持计算：复合地基承载力复合地基承载力土工合成材料土工合成材料 l土土工工合合成成材材料料是是一一种种新新型型建建筑筑材材料料，是是用用于于土土工工技技术术和和土土木木工工程程，而而以以聚聚合合物物为为原原料料的的具具渗渗透性的材料名词的总称。透性的材料名词的总称。l土土工工合合成成材材料料是是将将由由煤煤、石石油油、天天然然气气等等原原材材料料制制成成的的高高分分子子聚聚合合物物通通过过纺纺丝丝和和后后处处理理制制成成纤纤维维，再再加加工工而而成成。常常见

61、见的的这这类类纤纤维维有有：聚聚酰酰胺胺纤纤维维(PA，如如尼尼龙龙、锦锦纶纶)、聚聚酯酯纤纤维维(如如涤涤纶纶)、聚聚丙丙烯烯纤纤维维(PP，如如腈腈纶纶)、聚聚乙乙烯烯纤纤维维(PE，如如维纶维纶)以及聚氯乙烯纤维以及聚氯乙烯纤维(PVC，如氯纶如氯纶)等。等。l土土工工合合成成材材料料根根据据加加工工制制造造不不同同，可可分分为为：1.有有纺纺型型土土工工织织物物；2.编编织织型型土土工工织织物物；3.无无纺纺型型土土工工织织物物；4.土土工工膜膜；5.土土工工格格栅栅；6.土土工工垫垫；7.土土工工网网；8.土土工塑料排水带；工塑料排水带；9.组合材料。组合材料。l不不同同材材料料的的

62、功功能能不不尽尽相相同同，但但一一种种材材料料往往往往兼兼有有多多种种功功能能。土土工工合合成成材材料料在在工工程程上上的的四四种种主主要要用用途途见见表表5，表表中中的的符符号号为为土土工工合合成成材材料料在在不不同同应应用用领领域域中中功能的相对重要性。功能的相对重要性。土工合成材料的作用土工合成材料的作用l1.排水作用排水作用具有一定厚度的土工合成材料具有具有一定厚度的土工合成材料具有良好的三维透水性，利用这一种特性除了可作良好的三维透水性，利用这一种特性除了可作透水反滤层外，还可使水经过土工合成材料的透水反滤层外，还可使水经过土工合成材料的平面迅速沿水平方向排走，构成水平排水层。平面迅

63、速沿水平方向排走，构成水平排水层。l2.反反滤滤作作用用在在渗渗流流出出口口区区铺铺设设土土工工合合成成材材料料作作为为反反滤滤层层，这这和和传传统统的的砂砂砾砾石石滤滤层层一一样样，均均可可提提高高被被保保护护土土的的抗抗渗渗强强度度。对对这这方方面面国国内内外外都都曾进行过广泛的研究。曾进行过广泛的研究。l3.隔离作用隔离作用一般修筑道路时，路基、路床一般修筑道路时，路基、路床材料和一般材料都混合在一起，这虽然是材料和一般材料都混合在一起，这虽然是局部现象，但使原设计的强度、排水、过局部现象，但使原设计的强度、排水、过滤的功能减弱。为了防止这种现象的发生，滤的功能减弱。为了防止这种现象的发

64、生，可将土工合成材料设置在二种不同特性的可将土工合成材料设置在二种不同特性的材料间，不使其混杂，但又能保持统一的材料间，不使其混杂，但又能保持统一的作用。在铁路工程中，铺设土工合成材料作用。在铁路工程中，铺设土工合成材料后借以保持轨道的稳定，减少养护费用；后借以保持轨道的稳定，减少养护费用；在道路工程中可起渗透膜的功能可防止软在道路工程中可起渗透膜的功能可防止软弱土层侵入路基的碎石，不然会引起翻浆弱土层侵入路基的碎石，不然会引起翻浆冒泥，最后使路基、路床设计厚度减小，冒泥，最后使路基、路床设计厚度减小，导致道路破坏；导致道路破坏；l 用于地基加固方面，可将新筑基础用于地基加固方面，可将新筑基础

65、和原有地基层分开，能增强地基承载力，和原有地基层分开，能增强地基承载力，有利于排水和加速土体固结；用于材料有利于排水和加速土体固结；用于材料的储存和堆放，可避免材料的损失和劣的储存和堆放，可避免材料的损失和劣化，对于废料还可有助于防止污染。用化，对于废料还可有助于防止污染。用作隔离的土工合成材料，其渗透性应大作隔离的土工合成材料，其渗透性应大于所隔离土的渗透性；在承受动荷载作于所隔离土的渗透性；在承受动荷载作用时，土工合成材料还应有足够的耐磨用时，土工合成材料还应有足够的耐磨性。当被隔离材料或土层间无水流作用性。当被隔离材料或土层间无水流作用时，也可用不透水土工膜。时，也可用不透水土工膜。l4

66、.加加筋筋作作用用当当土土工工合合成成材材料料用用作作土土体体加加筋筋时时，其其基基本本作作用用是是给给土土体体提提供供抗抗拉拉强强度度。其其应应用用范范围围有有：土土坡坡、地地基基、挡挡土土墙。墙。l(1)用于加固土坡和堤坝用于加固土坡和堤坝提高强度的土提高强度的土工合成材料在路堤工程中有几种可能的工合成材料在路堤工程中有几种可能的加筋用途：加筋用途：可使边坡变陡，节省占地可使边坡变陡，节省占地面积；面积；防止滑动圆弧通过路堤和地基防止滑动圆弧通过路堤和地基土；土；防止路堤下面发生承载力不足而防止路堤下面发生承载力不足而破坏；破坏；跨越可能的沉陷区等。跨越可能的沉陷区等。l(2)用用于于加加

67、固固地地基基由由于于土土工工合合成成材材料料有有较较高高的的强强度度和和韧韧性性等等力力学学性性能能，且且能能紧紧贴贴于于地地表表面面，使使其其上上部部施施加加的的荷荷载载能能均均匀匀分分布布在在地地层层中中。当当地地基基可可能能产产生生冲冲切切破破坏坏时时，铺铺设设的的土土工工合合成成材材料料将将阻阻止止破破坏坏面面的的出出现现。从从而而提提高高地地基基承承载载力力。当当很很软软的的地地基基加加荷荷后后，可可能能产产生生很很大大变变形形。根根据据国国内内新新港港筑筑防防波波堤堤的的经经验验，沉沉入入软软土土中中的的体体积积竟竟等等于于防防波波堤堤的的原原设设计计断断面面，由由于于软软土土地地

68、基基的的塑塑性性流流动动，铺铺垫垫土土周周围围的的地地基基即即向向侧侧面面隆隆起起。如如将将土土工工合合成成材材料料铺铺设设在在软软土土地地基基的的表表面面，由由于于其其承承受受拉拉力力和和土土的的摩摩擦擦作作用用而而增增大大侧侧向向限限制制，阻阻止止侧侧向向挤挤出出，从而减小变形和增大地基的稳定性。从而减小变形和增大地基的稳定性。l(3)用用于于加加筋筋垫垫层层砂砂石石垫垫层层为为散散体体结结构构，不不能能承承受受拉拉力力，抵抵抗抗不不均均匀匀沉沉降降和和限限制制水水平平位位移移的的能能力力有有限限。随随着着土土工工合合成成材材料料的的广广泛泛应应用用，在在砂砂石石垫垫层层中中增增加加铺铺设

69、设一一层层或或多多层层的的土土工工织织物物，形形成成加加筋筋土土垫垫层层，并并进进一一步步发发展展了了多多种种形形式式的的土土工工合合成成材材料料加加筋筋土土垫垫层层，如如土土工工格格栅栅垫垫层层、土工格室垫层、土工垫等。土工格室垫层、土工垫等。 加筋垫层作用机理加筋垫层作用机理 l 1土土工工加加筋筋垫垫层层具具有有一一定定的的抵抵抗抗水水平平拉拉力力能能力力，即即当当路路堤堤-垫垫层层-地地基基产产生生滑滑动动破破坏坏时时，垫垫层层内内的的土土工工织织物物将将提提供供较较大大的的抵抵抗抗滑滑动动之之拉拉力力，从从而而提提高高抗抗滑滑稳稳定定性。性。l2土土工工织织物物加加筋筋垫垫层层可可有

70、有效效地地限限制制和和减减小小地地基基的的侧侧向向位位移移和和剪剪应应变变，有有利利于于增增强强地地基基的的抗抗滑滑稳稳定定性性,并并使使竖竖向向沉沉降降随随之之减小。减小。l3采采用用土土工工织织物物加加筋筋后后的的垫垫层层具具有有一一定定的的抗抗弯弯刚刚度度，即即当当其其承承受受不不均均匀匀压压力力或或地地基基产产生生不不均均匀匀沉沉降降时时，可可以以对对所所承承受受压力进行调整。压力进行调整。l4土土工工织织物物加加筋筋垫垫层层与与未未加加筋筋垫垫层层相相比比强强度度指指标标和和应应力力-应应变变关关系系指指标标均均有有所所变变化化，有有利利于于提提高高地地基基抗抗滑滑稳稳定定性性和和减

71、减小小地基不均匀沉降。地基不均匀沉降。l5土土工工织织物物自自身身具具有有良良好好的的渗渗透透性性，可可改改善善垫垫层层的的透透水水性性。如如沪沪宁宁高高速速公公路路普普遍遍采采用用一一层层土土工工织织物物加加筋筋30cm厚厚砂砂垫垫层层替代非加筋替代非加筋50cm厚砂垫层。厚砂垫层。l6土土工工织织物物还还具具有有隔隔离离作作用用，即即将将地地基基软软土土、垫垫层层及及路路堤堤填填料料有有效效地地分分隔隔开开来来，确确保保垫垫层层水水平平连连续续性性从从而而使使砂砂垫垫层层厚厚度度可适当降低。可适当降低。近十年来土工合成材料的使用近十年来土工合成材料的使用l在水利工程、环境保护工程、近海在水

72、利工程、环境保护工程、近海工程、航道工程、公路铁路工程中大量工程、航道工程、公路铁路工程中大量应用。应用。l在在1995年全国使用土工合成材料的年全国使用土工合成材料的项目项目3万项，万项，2005年已经达到年已经达到10万项；万项；l1995年用量年用量6000多万平方米，到多万平方米，到2003年的用量已超过年的用量已超过1.2亿平方米。亿平方米。l在在1998年长江洪水以后各地在加固年长江洪水以后各地在加固堤防中普遍采用土工合成材料；例如，堤防中普遍采用土工合成材料；例如，仅江苏仪征长江护岸工程中，在长度仅江苏仪征长江护岸工程中，在长度3440m，堤高堤高9.3m，顶宽顶宽8m，1:3坡

73、度，坡度，铺设土工织物反滤、垫层砌石护坡，铺设土工织物反滤、垫层砌石护坡，就使用了就使用了54600平方米土工布。平方米土工布。l长江航道整治一期工程，从长江航道整治一期工程，从1997年年至至2000年全部结束，使用土工合成材料年全部结束，使用土工合成材料护底、筑堤，共使用土工合成材料护底、筑堤，共使用土工合成材料1000万平方米；万平方米；l土土的的加加筋筋是是指指在在软软弱弱土土层层中中沉沉入入碎碎石石桩桩(或或砂砂桩桩)；或或在在人人工工填填土土的的路路堤堤或或挡挡墙墙内内铺铺设设土土工工合合成成材材料料(或或钢钢带带、钢钢条条、尼尼龙龙绳绳等等)；或或在在边边坡坡内内打打入入土土锚锚

74、(或或土土钉钉、树树根根桩桩等等)作作为为加加筋筋，使使这这种种人人工工复复合合的的土土体体，可可承承受受抗抗拉拉、抗抗压压、抗抗剪剪或或抗抗弯弯作作用用，籍籍以以提提高高地地基基承承载载力力、减减少少沉沉降降和和增增加加地地基基稳稳定定性性。这这种种加加筋筋作作用用的的人人工工材材料料称称为为筋筋体体。由由土土和和筋筋体体所所组组成成的的复复合合土土体体称称为为加加筋筋土土。如如图图所所示示为为几种土的加筋技术的工程应用。几种土的加筋技术的工程应用。l加加筋筋土土挡挡墙墙系系由由填填土土中中布布置置一一定定量量的的带带状状筋筋体体(或或称称拉拉筋筋）以以及及直直立立的的墙墙面面板板三三部部分

75、分组组成成一一个个整整体体的的复复合合结结构构。这这种种结结构构内内部部存存在在着着墙墙面面土土压压力力、拉拉筋筋的的拉拉力力、及及填填料料与与拉拉筋筋间间的的摩摩擦擦力力等等相相互互作作用用的的内内力力平平衡衡，保保证证了了这这个个复复合合结结构构的的内内部部稳稳定定性性。同同时时，加加筋筋土土挡挡墙墙这这一一复复合合结结构构还还要要能能抵抵抗抗拉拉筋筋尾尾部部后后面面填填土土所所产产生生的的侧侧压压力力，即即加加筋筋土土挡挡墙墙的的外外稳稳定性，从而使整个复合结构稳定。定性，从而使整个复合结构稳定。l 现今加筋土技术已广泛用于路基、现今加筋土技术已广泛用于路基、桥梁、驳岸、码头、贮煤仓、槽

76、道和堆桥梁、驳岸、码头、贮煤仓、槽道和堆料场等。近年来加筋土挡墙技术在上海料场等。近年来加筋土挡墙技术在上海地区也在大力推广应用，地区也在大力推广应用，1992年年10月在月在沪青平一级公路拦路港桥高路堤，首次沪青平一级公路拦路港桥高路堤，首次较大规模采用加筋粉煤灰挡墙技术，高较大规模采用加筋粉煤灰挡墙技术，高路堤高度为路堤高度为39m，长长200m；1993年年10月沪嘉高速公路东延伸段工程，又大规月沪嘉高速公路东延伸段工程，又大规模推广应用加筋粉煤灰挡墙技术，高路模推广应用加筋粉煤灰挡墙技术，高路堤长度堤长度300余米，高度余米，高度48m；1996年年4月月在亭大一级公路光钱通道又造了加筋土在亭大一级公路光钱通道又造了加筋土桥台，路中高度达桥台，路中高度达7m。讲座结束讲座结束l再再见见