地基處理理第一章概概述述2022/10/26一、地基基、基礎礎和地基基處理地基（foundation，subgrade)是指承托托建筑物物基礎的的這一部部分很小小的場地地。建筑物建建造在軟軟弱地基基和特殊殊土地基基時面臨臨的四個個問題:⑴強度及及穩定性性：當地基的的抗剪強強度不足足以承受受上部結結構的自自重及附附加荷載載時，地地基就會會發生局局部或整整體破壞壞。⑵變形：：當地基在在上部結結構的自自重及附附加荷載載作用下下產生過過大的變變形時，，會影響響建筑物物的正常常使用；；當超過過建筑物物所能容容許的不不均允沉沉降時，，結構可可能產生生開裂；；濕陷性性黃土遇遇水濕陷陷，膨脹脹土遇水水膨脹、、失水收收縮也屬屬于這類類問題。。2022/10/26⑶滲漏：滲漏是由地地下水在運運動中產生生的動水壓壓力而引起起的，當地地基的滲漏漏或水力坡坡降超過容容許值時，，會導致流流砂（土））和管涌事事故。⑷液化：在地震、機機器及車輛輛的振動、、波浪作用用和爆破等等動力荷載載作用下，，會引起飽飽和松散粉粉細砂（包包括部分粉粉土）產生生液化，使使土體類似似于液體而而失去抗剪剪強度，從從而造成地地基失穩和和震陷。2022/10/26基礎（foundation，footing)具有承上啟啟下的作用用。處于上上部結構的的荷載及地地基反力的的相互作用用下，承受受由此而產產生的內力力（軸力、、剪力、彎彎矩）?；A底面的的反力反過過來又作為為地基上的的荷載，使使地基土產產生應力和和變形。基礎設計時時，基礎本本身應具有有足夠的剛剛度和強度度，同時地地基的變形形和強度滿滿足規范的的要求。地基處理（（soiltreatment,soilimprovement)當天然地基基很軟弱，，不能滿足足地基強度度和變形等等的要求時時，事先要要經過人工工處理后再再建造基礎礎，這種地地基加固稱稱為地基處處理。地基處理的的目的是利利用置換、、夯實、擠擠密、排水水、膠結等等方法對地地基進行加加固，用以以改變土的的特性：壓壓縮性、、滲透性等等地基處理的的對象是軟軟弱土地基基和特殊土土地基2022/10/26二、軟弱地地基和特殊殊土地基的的工程性質質及其對建建筑物的危危害軟弱土地基基（softfoundation)：：指由淤泥、、淤泥泥質土土、沖填土土、雜填土土或其它高高壓縮性土土層構成的的地基。軟土（softsoil)淤泥和淤泥泥質土的總總稱。分布在：天津、上海海、武漢、、杭州、寧寧波、溫州州、福州、、廈門、廣州等沿海海地區，昆昆明、武漢漢等內陸地地區。特性：含水水量高、孔孔隙比大、、抗剪強度度低、壓縮縮系數高、、滲透系數小小。沖填土（Hydraulicfill)在整治治河道道時，，用挖挖泥船船通過過泥漿漿泵將將泥砂砂夾大大量水水分吹吹到江江河兩兩面岸岸形成成的沉沉積土土。分布在在：天津、、上海海黃浦浦江和和廣州州珠江江兩岸岸。特性：：主要要取決決于顆顆粒組組成、、均勻勻性和和排水水固結結條件件。如以粘粘土為為主，，屬于于強度度低和和壓縮縮性高高的欠欠固結結土。。以砂或或其他他粗料料為主主，基基本上上與粉粉細砂砂類似似，不不屬于于軟土土。2022/10/26濕陷性性黃土土（Collapsible)：凡天然然黃土土在上上覆土土的自自重應應力作作用下下，或或在上上覆土土自重重應力力和附附加應應力作作用下下，受受水浸浸濕后后土的的結構構迅速速破壞壞而發發生破破壞顯顯著下下沉的的黃土土。分布：：甘肅、、陜西西、黑黑龍江江、吉吉林、、遼寧寧、內內蒙、、山東東、河河北、、河南南、山山西、、青海海、新新疆等等到地地。膨脹土土（ExpansiveSoil)：是指粘粘粒成成分主主要由由親水水性粘粘土礦礦物組組成的的粘性性土，，它是是一種種吸水水膨脹脹和失失水收收縮，，具有有較大大的脹脹縮變變形性性能，，且變變形往往復的的高塑塑性粘粘土。。分布：：廣西、、云南南、湖湖北、、河南南、安安徽、、四川川、河河北、、山東東、陜陜西、、江蘇蘇、貴貴州、、和廣廣東等等地。。特性：：土的強強度較較高、、壓縮縮性較較低。。粘粒粒成分分中含含有大大量的的親水水性礦礦物。。土呈呈黃、、紅、、灰白白等色色。2022/10/26雜填土土（Miscellaneous)是由人人類的的活動動而任任意堆堆填的的建筑筑垃圾圾、工工業廢廢料和和生活活垃圾圾。特性：強度低低、壓壓縮性性高和和均勻勻性差差、一一般具具有浸浸水濕濕陷性性。對對有機機質含含量較較大的的生活活垃圾圾和對對基礎礎有侵侵蝕性性的工工業廢廢料等等雜填填土，，未經經處理理不宜宜作為為持力力層。。其它高高壓縮縮性土土：飽飽和松松散粉粉細砂砂在動動荷載載作用用下將將產生生液化化。2022/10/26紅粘土土（RedClay):石灰巖巖和白白云巖巖等碳碳酸鹽鹽類巖巖石在在亞熱熱帶溫溫濕氣氣候條條件下下，經經風化化作用用所形形成的的褐紅紅色粘粘性土土。通常紅紅粘土土是較較好的的地基基土，，但由由于下下臥巖巖面起起伏及及存在在軟弱弱土層層，一一般容容易引引起地地基不不均勻勻變形形。凍土（（frozensoil):季節性性凍土土(seasonallyfrozenground):冬季凍凍結，，夏季季融化化的土土層；；永凍土土（permafrost):凍結狀狀持續續3年年以上上的土土層。季節性性凍土土在我我國東東北、、華北北和西西北廣廣大地地區均均有分分布，，因其其呈周周期性性的凍凍結和和融化化，對對地基基穩定定性影影響較較大。。巖溶（（Karst)：廣泛分分布在在貴州州和廣廣西兩兩省內內。特性：：地基主主要受受力范范圍內內受水水的化化學和和機械械作用用而形形成溶溶洞、、溶溝溝溶槽槽、落落水洞洞以及及土洞洞等。。危害：：基巖面面起伏伏大、、且可可能有有大塊塊孤石石；常常會遇遇到滑滑波、、崩塌塌和泥泥石流流等不不良地地質現現象。。2022/10/26三、地地基處處理的的方案案選擇擇調查研研究：：結構條條件：：建筑體體型、、剛度度、受受力體體系、、建筑筑材料料、基基礎類類型、、地基基承載載力等等地基條條件：地形及及地質質條件件，地地基成成層狀狀況，，軟弱弱土層層厚度度，不不均勻勻性和和分布布范圍圍，持持力層層位置置及狀狀況，，地下下水情情況及及地基基土的的物理理和力力學性性質。。環境影影響：強夯夯法和和砂樁樁擠密密法施施工時時，振振動和和噪音音對鄰鄰近建建筑物物和居居民產產生影影響和和干擾擾；采采用堆堆載預預壓法法時，，將會會有大大量的的土方方運進進輸出出，即即要有有堆放放場地地，又又不能能妨礙礙交通通；采采用石石灰樁樁或灌灌漿法法時，，有時時會污污染周周圍環環境。。2022/10/26地基處處理方方案的的確定定：資料收收集：：搜集工工程地地質、、水文文地質質及地地基基基礎的的設計計資料料；根根據結結構類類型、、荷載載大小小及使使用要要求，，結合合地形形、地地貌、、地層層結構構、土土質條條件、、地下下水特特征、、周圍圍環境境和相相鄰建建筑物物等因因素，，初步步選定定幾種種可能能的地地基處處理方方案，，同時時考慮慮上部部結構構、基基礎和和地基基的相相互作作用，，方案分析析：對初選的的方案從從處理效效果、材材料來源源及消耗耗、機具具條件、、施工進進度、環環境影響響等方面面進行認認真的技技術經濟濟分析和和對比?！，F場試驗驗：對已選定定的地基基處理方方法，應應按建筑筑物重要要性和場場地復雜雜程度，，可進行行應的現現場試驗驗和試驗驗性施工工。2022/10/262022/10/26(a)山墻的對對稱斜裂裂縫和垂垂直裂縫縫；由于于墻角部部兩面與與大氣接接觸，其其蒸發量量大于中中部，使使墻角沉沉降大于于山墻中中部沉降降而開裂裂。（b)墻面的交交叉裂縫縫；（c)外縱墻的的水平裂裂縫。由由于地基基不均勻勻脹縮變變形而導導致外縱縱墻在門門窗洞口口的上下下部位出出現斜裂裂縫，外外側地基基收縮較較大，條條基轉動動所致。。2022/10/262022/10/26四、地地基處理理方法的的分類及及其特點點1、換土墊墊層法2022/10/262、深層密實法法2022/10/26深層密實法2022/10/263、水泥粉煤灰灰碎石樁法2022/10/264、排水固結法法2022/10/265、加筋法2022/10/266、膠結法2022/10/26膠結法2022/10/26膠結法2022/10/267、熱學法2022/10/268、托換技術術（基礎托托換）9、糾偏技術術2022/10/26地基處理第二章復復合地基基理論2022/10/26一、復合地地基的概念念與分類復合地基是是指由基體體(天然地基土土體）和增增強體（樁樁體）兩部部分組成。。復合地基在在荷載作用用下，基體體(樁間土)和增強體（（樁）共同同承擔荷載載。二、復合地地基與“天天然地基和和樁基”的的不同點復合地基的的分類：（一）按成成樁材料分分1、散體土類類樁（如砂砂、砂石、、碎石樁等等）2、水泥土類類樁（水泥泥土攪拌樁樁、旋噴樁樁等）3、混凝土類類樁（CFG樁、樹根樁樁、錨桿靜靜壓樁等））2022/10/26（二）按成成樁后樁體體的強度分分類1、柔性樁（（散體土類類樁）2、半剛性樁樁（水泥土土攪拌樁））3、剛性樁（（混凝土類類樁）（三）按成成樁后樁體體的強度分分類1、縱向增強強體復合地地基（柔性樁、、半剛性樁樁、剛性樁樁復合地基基）2、橫向增強強體復合地地基（土工合成成材料、金金屬材料格格柵等組成成）2022/10/26三、復合地地基的作用用機理與破破壞模式（一）作用用機理無論何種復復合地基，，都有以下下一種或多多種作用。。1、樁樁體體作作用用；；2、墊墊層層作作用用；；3、擠擠密密作作用用；；4、加加速速固固結結作作用用；；5、加加筋筋作作用用。。2022/10/26（二））破破壞壞模模式式在復復合合地地基基中中，，樁樁體體可可能能存存在在四四種種破破壞壞模模式式1、刺刺入入破破壞壞；；2、鼓鼓脹脹破破壞壞；；3、整整體體剪剪切切破破壞壞；；4、滑滑動動破破壞壞。。2022/10/26復合合地地基基的的破破壞壞模模式式是是比比較較復復雜雜的的，，一一般般可可認為為取取決決于于樁樁與與樁樁間間土土的的破破壞壞特特性性。。①對對不不同同的的樁樁型型，，有有不不同同的的破破壞壞模模式式②對對同同一一樁樁型型，，隨隨樁樁身身強強度度不不同同，，也也存存在在不不同同的的破破壞壞模模式式③對對同同一一樁樁型型，，當當土土層層條條件件不不同同時時，，會會發發生生不不同同的的破破壞壞2022/10/26四、、復復合合地地基基承承載載力力特特性性和和設設計計計計算算1、對對水水泥泥土土類類樁樁：：式中中：：分別別為為復復合合地地基基、、樁樁體體和和樁樁間間土土承承載載力力的的特征征值值。。樁間間土土承承載載力力折折減減系系數數，，反反映映樁樁和和樁樁間間土土共共同同作作用用的的參參數數，，當當樁樁端端土土為為軟軟土土0.5～1硬土土0.1～0.42022/10/262、對對散散體體材材料料樁樁：：2022/10/26確定定地地基基承承載載力力時時有有關關參參數數：：1、面積積置換換率m樁的直直徑；；等效影影響圓圓的直直徑。。2022/10/261、樁土土應力力比nn是復合合地基基中的的一個個重要要參數數，它它與水水平荷荷載、、樁土土模量量比、、樁土土面積積置換換率、、原地地基土土強度度、樁樁長、、固結結時間間和墊墊層情情況等等因素素有關關?；?022/10/26五、復復合地地基變變形計計算1、加固固區土土層壓壓縮變變形量量計算算（1）復合合模量量法；；（2）應力力修正正法；；（3）樁身身壓縮縮模量量法。。2、加固固區下下臥層層的變變形量量計算算（1）應力力擴散散法；；（2）等效效實體體法。。2022/10/26地基處理理第三章換換填填法法2022/10/26一、墊層層分類和和適用范范圍換填法（（replacementmethod):當軟弱土土地基的的承載力力和變形形不滿足足要求而而軟弱土土層的厚厚度又不不是很大大時，將將基礎底底面下處處理范圍圍內的軟軟弱土層層部分或或全部挖挖去，然后分分層填入入強度較較大的砂砂、碎石石、素土土、灰土土、粉煤煤灰、礦礦渣以及及其它性性能穩定定和無侵侵蝕性的的材料，，并壓（（或夯、、振）實實至要求求的密實實度。換填材料料：砂、、碎石、、素土、、干渣、、粉煤灰灰墊層。。按施工機機械可分分為：重重錘夯實實法，機機械碾壓壓法和振振動壓實實法。。適用范圍圍：淤泥泥、淤泥泥質土、、素填土土、雜填填土、暗暗溝、暗暗塘等的的淺層處處理。常常用于輕輕型建筑筑、地坪坪、堆料料場地和和道路工工程等地地基處理理。2022/10/26換填法的作用用：(1)提高持力層的的強度，并將將建筑物基礎礎壓力擴散到到墊層以下的的軟弱地基；；(2)墊層置換了軟軟弱土層，可可以減少地基基的變形量；；(3)加速軟土層的的排水固結；；(4)調整不均勻地地基的剛度；；(5)對濕陷性黃土土、膨脹土或或季節性凍土土等特殊土，，其處理目的的主要是為了了消除或部分分消除地基土土的濕陷性、、脹縮性或凍凍脹性。2022/10/26墊層的分類及及適用范圍墊層分類適用范圍砂（碎）石多用于中小型建筑工程的暗溝、暗塘等的局部處理。適用于一般飽和、非飽和的軟弱土和水下黃土地基處理。素土適用于中小型建筑工程及大面積回填、濕陷性黃土地基處理。灰土適用于中小型工程，尤其適用于濕陷性黃土地基處理。粉煤灰適用于廠房、機場、港區陸域和堆場等大、中、小型工程的大面積填筑工程。礦渣適用于中小型建筑工程，尤其適用于地坪、堆場等工程大面積的地基處理。2022/10/26二、勘查和調調查1.查明地基土的的性質及不良良地質現象；；2.查明場地的地地形、地址構構造；3.查明地下水的的情況；4.查明地下管線線等；5.查明換填材料料的成分。2022/10/26三、土的壓實實機理土的壓實性指指在一定的含含水率下，以以人工或機械械的方法，使使土體能夠壓壓實到某種密密實程度的性性質。壓實的目的：：增加土的密密實度，提高高土的強度，，減少壓縮性性。土工建筑物，，如土壩、土土堤及道路填填方是用土作作為建筑材料料填筑而成，，為了保證填填土有足夠的的強度，較小小的壓縮性和和透水性。在在施工中常常常需要壓密填填料，以提高高土的密實度度和均勻性。。填土的密實實度常以其干干密度來表示示。在實驗室內研研究土的密實實性是通過擊擊實試驗進行行的。2022/10/26大量工工程實實踐和和試驗驗研究究表明明，控控制土土的壓壓實效效果的的主要要因素素是：：土的含含水量量，壓實機機械及其壓實功功能等。土土的壓壓實效效果常常用干密度度d（單位土土體積積內土土粒的的質量量）來來衡量量。2022/10/26擊實試試驗及及其影影響因因素（一））擊實實試驗驗及擊擊實曲曲線室內方方法：：輕型型：粒粒經小小于5mm的粘性性土重型：：粒經經大于于20mm的土2022/10/26擊實試試驗輕型：：粒徑徑小于于5毫米25下，分分三層層擊實實重型：：粒徑徑小于于40毫米米56下，，分分5層擊擊實實2022/10/26擊實實儀儀2022/10/26擊實曲曲線2022/10/26擊實曲曲線的的特點點：1）峰值值：最大干干密度度dmax2）擊實曲曲線位位于理理論飽飽和曲曲線左左邊。。3）擊實實曲線線的形形態：：左陡陡右緩緩2022/10/26（二））影響響土的的壓實實性的的因素素1、含水水率的的影響響對同一一種土土料，，分別別在不不同的的含水水率下下，用用同一一擊數數將他他們分分層擊擊實，，測定定土樣樣的含含水率率和密密度，，然后后以含含水率率為橫橫坐標標，干干密度度為縱縱坐標標，繪繪制擊擊實曲曲線。。從圖中中可以以看出出，當當含水水率較較小時時，土土的干干密度度隨著著含水水率的的增加加而增增大，，而當當干密密度增增加到到某一一值后后，含含水率率繼續續增加加反而而使干干密度度減小小。干干密度度的這這一最最大值值稱為為該擊擊數下下的最最大干干密度度，此此時對對應的的含水水率稱稱為最最優含含水率率。2022/10/26最優含含水量量對粘性性土，，當壓壓實功功能和和條件件相同同時，，土的的含水水量過過大或或過小小，土土體都都不易易壓實實，只只有把把土的的含水水量調調整到到某一一適宜宜值時時，才才能收收到最最佳的的壓實實效果果。在一定定壓實實機械械的功功能條條件下下，土最最易于于被壓壓實，，并能能達到到最大大密度度時的的含水水量，，稱為為最優含含水量量wop，相應的的干密密度則則稱為為最大干干密dmax。2022/10/262、擊實實功能能的影影響實驗室室中的的擊實實功能能是用用擊數數來反反映的的，對對同一一種土土，壓壓實功功能小小，則則能達達到的的最大大干密密度也也小，，最優優含水水率大大；壓壓實功功能大大，則則能達達到的的最大大干密密度也也大，，最優優含水水率小小用同一一種土土料在在不同同含水水率下下分別別用不不同的的擊數數進行行擊實實試驗驗，就就能得得到一一組隨隨擊數數而異異的含含水率率與干干密度度關系系曲線線。2022/10/26土料的的最大大干密密度和和最優優含水水率不不是常常數。。最大大干密密度隨隨擊數數的增增加而而逐漸漸增大大，最最優含含水率率則逐逐漸減減小。。但是是這種種增大大或減減小的的速率率是遞遞減的的，因因而光光靠增增加擊擊實功功能來來提高高土的的干密密度是是有一一定限限度的的。含水率率較低低時擊擊數的的影響響顯著著。當當含水水率較較高時時，含含水率率與干干密度度的關關系曲曲線趨趨近于于飽和和線，，也就就是說說，這這時提提高擊擊實功功能是是無效效的。。填料料的含含水率率過高高和過過低都都是不不利的的，過過高惡惡化土土體的的力學學性質質，過過低則則填土土遇水水后容容易引引起濕濕陷。。2022/10/263、土類和級級配的影響響同樣的含水水率情況下下，粘性土土的粘粒含含量越高或或塑性指數數越大，越越難于壓實實對于無粘性性土，含水水率對壓實實性的影響響沒有像粘粘性土那么么敏感，其其擊實曲線線與粘性土土是不同的的，在含水水率較大時時得到較高高的干密度度。因此在在無粘性土土的實際填填筑中，同同時需要不不斷灑水使使其在較高高含水率下下壓實。無無粘性土的的填筑標準準，通常是是用相對密密實度來控控制的，一一般不進行行擊實試驗驗級配良好的的土易于壓壓實，反之之則不易壓壓實2022/10/26（三）壓實特性性在現場填土土中的應用壓實系數：工地壓實時要要求達到的干干密度。室內擊實試驗驗得到的最大大干土密度。。2022/10/26四、砂（砂石石、碎石）墊墊層設計（一）砂墊層的設計1.墊層的設計原原則⑴足夠的厚度度以置換可能能受剪破壞的的軟弱土層；；⑵足夠的寬度度以防止砂墊墊層向兩側擠擠出；⑶設計墊層為為排水墊層。。2.砂墊層的厚度度z的確定2022/10/262022/10/263.墊層寬度應根據墊層側側面土的承載載力來決定，，砂墊層底部部寬度b′可由下式或根根據當地經驗驗確定。砂墊層的厚度度一般不宜大大于3m，太厚則施工工困難；也不不宜小于0.5m，太簿則換土土墊層的作用用不顯著。2022/10/264.砂墊層承載力力的確定5.沉降計算2022/10/26（二）砂（砂砂礫、碎石））墊層施工1.墊層材料砂石：顆粒級級配良好、質質地堅硬的砂砂石，不得含含有草根、垃垃圾，含泥量量應小于5％。用粉細砂作墊墊層時，應摻摻入不小于30％的碎石或卵卵石，且應應分布的均勻勻，最大粒徑徑不得大于50mm。2.施工參數室內擊實試驗驗無室內擊實試試驗資料時，，用作作為施工碾壓壓質量檢驗及及施工控制的的技術指標。。3.施工要點(1)保證達到設計計要求的密度度，施工機械械宜采用振動碾壓法和平板振動法壓壓實機，壓實參數由由現場試驗確確定；不同施施工機具應采采用不同的最最優含水量；；(2)墊層的砂料必必須具有良好好的壓實性；；(3)開挖基坑鋪設設墊層時嚴禁禁擾動墊層下下臥的淤泥和和淤泥質土等等軟弱土層；；2022/10/26（三）質量檢檢驗采用環刀法或或貫入測定法法⑴環刀法：用用容積不小于于200cm3的環刀壓入每每層2/3的深度處取樣樣，測定其干干密度，干密密度應不小于于該砂石料在在中密狀態的的干密度值。。⑵貫入測定法法：先將砂墊墊層表面3cm左右厚的砂刮刮去，然后用用貫入儀、鋼鋼叉或鋼筋以以貫入度的大大小來定性地地檢查砂墊層層質量。采用貫入法時時，檢驗點的的間距應小于于4m；環刀法：基基坑50～100m2不小于1個，基槽每10～20m不應少于1個點。2022/10/26五、土墊層設設計素土、灰土、、二灰土墊層層總稱土墊層層。適于處理1～4m厚的軟弱土層層。灰土墊層即通通常講的2：8或3：7灰土。墊層強強度隨灰量的增增加而提高。。二灰墊層是將將石灰和粉煤煤灰兩種材料料按2：8或3：7體積比加適當當水拌和均勻勻后分層夯實實。其強度比比灰土墊層高得得多，常用于于處理濕陷性性黃土。2022/10/261、厚度確定軟土地基上土土墊層厚度的的確定與砂墊墊層相同。1.對非自重濕陷陷性黃土地基基上的墊層厚厚度應保證天天然黃土層所所受的壓力小小于其濕陷起起始壓力值。。2.對自重濕陷性性黃土地基上上，墊層厚度度應大于非自自重濕陷性黃黃土地基上墊墊層的厚度，，或控制剩余余濕陷量不大大于20cm才能取得好的的效果。2、寬度確定：：灰土墊層的寬寬度可取3、平面處理范范圍素土墊層或灰灰土墊層可分分為局部墊層層和整片墊層層。2022/10/26六、粉煤灰墊墊層1.化學性質粉煤灰和天然然土中的化學學成分具有很很大的相似性性，具有火山山灰的特性，，在潮濕條件件下具有凝硬硬性，與二氧氧化硅，三氧氧化二鋁等物物質進行水化化反應，生成成水化產物，，使碾壓密實實的粉煤灰顆顆粒膠結固化化形成塊狀結結構，可提高高粉煤灰的強強度，降低壓壓縮變形，增增強抗滲性和和水穩定性。。2.物理性質粉煤灰的壓實實曲線與粘性性土相似，具具有相對較寬寬的最優含水水量區間，其其干密度對含含水量的敏感感性比粘性土土小，最優含含水量易于控控制。2022/10/263.粉煤灰的工程程特性及其對對環境的影響響1）自重輕粉煤灰相對密密度比黏性土土小得多，一一般松散重度度在6-7kN／m3間；經輕型擊擊實試驗擊實實后干密度在在0.92－1.35t／m3間；比土要輕輕得多，對回回填土工程帶來有利的一一面，可降低低下臥層土的的壓力，減少少沉降，如利用該該特點，道路路路堤的填筑筑高度現在可可提高至8m，打破了土路路堤4．5m的高度極限。。為此，在《公路粉煤灰路路堤設計與施施工技術規范范》(JTJ016－93)中規定：軟弱弱地基上的高高路堤在技術術經濟合理的條件下應應優先采用粉粉煤灰。2022/10/262)擊實性能好粉煤灰的顆粒粒組成特點，，使它具有可可振實或碾壓壓的條件，擊實實試驗曲線峰峰值段比天然然土具有相對對較寬的最優含水水量區間。粉粉煤灰的最優優含水量變動動幅度是±4％，大于土的的±2％的變動幅度度。因此，粉粉煤灰在回填施施工過程中達達到設計密實實度要求的含含水量容易控制，，施工質量容容易得到保證證。當地下水位高高、雨水多多、土含水量量大，壓實試試驗采用輕型擊擊實標準較為為適宜，大量量實踐證明，，壓實系數達到95％。以上的輕輕型擊實標準準，亦要采用用10t振動動壓壓路路機機碾碾壓壓8-10遍。。2022/10/263)抗剪剪強強度度抗剪剪試試驗驗按按直直剪剪(快剪剪)和三三軸軸剪剪(固結結不排排水水剪剪)分別別進進行行，，粉粉煤煤灰灰的的內內摩摩擦擦角角、、黏聚聚力力均均與與粉粉煤煤灰灰的的灰灰種種、、剪剪切切方方法法、、壓實實系系數數大大小小和和齡齡期期長長短短有有關關。。c、值應應通通過過室室內內ii試驗驗確確定定，，當當無無試試驗驗資資料時時，，可可定定為為當當壓壓實實系系數數為為0.9－0.95時，，23～30度。。C＝5～30kPa。2022/10/264)壓縮性粉煤灰的的壓縮性性能與擊擊實功能能、密實實度和飽飽和程度等因素素有關。。應通過過土工試試驗確定定，當無無試驗資資料時，在在壓實系系數為0．9～0．95時，E0＝8～20MPa。5)承載能力力粉煤灰墊墊層經壓壓實后承承載能力力的試驗驗結果得得知，具具有遇水后后強度降降低的特特性。當當無試驗驗資料時時，壓實實系數為0.9～0.95時的浸水水墊層，，其地基基承載力力特征值可采用用120～150kPa，但尚應應滿足軟軟弱下臥臥層的承承載力與地地基變形形要求。。2022/10/266)滲透性性由于粉粉煤灰灰顆粒粒組成成近似似砂質質粉土土，壓壓實過過程中中與壓壓實初期具具有較較大的的滲透透系數數，但但隨著著齡期期的增增加，，滲透透性能能逐漸減減弱。。粉煤灰灰還具具有較較強的的齡期期效應應，由由于粉粉散狀狀態下下細顆顆粒并有水水存在在時，，會在在常溫溫下與與氫氧氧化鈣鈣產生生化學學反應應，形形成具有有膠凝凝能力力的化化合物物，這這種反反應即即稱火火山灰灰反應應，反反應的產產物有有效填填充了了孔隙隙，從從而使使強度度和抗抗滲性性能得得到改改善。前前述抗抗剪強強度和和承載載能力力隨齡齡期的的提高高，其其原因因也在在于此。。這一一特性性還能能使墊墊層在在后期期形成成一塊塊具有有隔水水性能能的剛度度和強強度均均較好好的板板塊，，這就就大大大地改改善了了地基基的承承載能力力。2022/10/267)抗液化化性粉煤灰灰經壓壓實后后是否否能避避免在在振動動條件件下的的液化化析。試試驗結結果，，實際際貫人人擊數數證明明不會會發生生液化化。粉煤灰灰地基基有較較高的的標貫貫擊數數反應應了它它的齡齡期效效應特征征。有有一定定的膠膠凝性性，其其抗液液化能能力要要比砂砂質粉土強強得多多。8)對環境境的影影響粉煤灰灰是一一種堿堿性材材料，，同時時粉煤煤灰中中還含含有一一定量的的微量量有害害元素素和放放射性性元素素，因因此粉粉煤灰灰在填筑過過程中中是否否能推推廣應應用，，在很很大程程度上上取決決于是否能能滿足足我國國現行行的有有關環環境方方面的的要求求。2022/10/262022/10/262.粉煤灰墊層層的設計與與施工1）同砂墊層層設計2）采用分層層壓實法3）對于過濕濕的墊層應應瀝干裝運運4)壓實系數一一般為0.9～0.955）應分層鋪鋪筑與碾壓壓6）虛鋪厚度度和碾壓遍遍數應通過過現場小型型試驗確定定。若無試試驗資料時，，可選用鋪鋪筑厚度200-300mm，碾壓后的的壓實厚度度為150～200mm。7）對小型工工程可采用用人工分層層攤鋪，在在整平后用用平板振動動器或蛙式式打夯機進進行壓實。。2022/10/26六.礦渣墊墊層層礦渣亦稱高高爐重礦渣渣或干渣。。它是高爐爐冶煉生鐵過程中所所產生的固固體廢渣經經自然冷卻卻而成。礦渣取代天天然碎石是是冶金渣綜綜合利用的的有效途徑徑之一。它具有有原料量大大、工程造造價低和節節約天然資資源等優點。凡凡缺乏天然然的砂石料料地區，礦礦渣不僅用用于回填可增加加其應用途途徑，而且且可緩解砂砂石料緊缺缺的矛盾，因而而具有顯著著的社會效效益和經濟濟效益。2022/10/26七.其他墊墊層層除以上砂(砂石、碎石石)墊層、粉煤煤灰墊層、、礦渣墊層、、土(素土)和灰土墊層層外，還有有以下幾種。1、粉質黏土土墊層2、石屑墊層層3、工業廢渣渣墊層4、加筋墊層層5、聚苯乙烯烯板塊(EPS)2022/10/26八、墊層施施工方法機械碾壓法法、重錘夯夯實法和振振動壓實法法三種。（一）機械械壓實法機械碾壓法法是采用壓壓路機、推推土機、羊羊足碾、振振動碾或其其它壓實界界些來壓實實軟弱地基基土或分層層填土墊層層。施工步驟1.現將擬建范范圍內一定定深度內的的軟弱土挖挖出至設計計要求，2.再將底部土土體碾壓加加固，3.然后分層填填筑，逐層層加密。2022/10/26土類和場地地對碾壓設設備選用的的影響粘性土等軟弱土雜填土砂土、濕陷性黃土、碎石土狹窄場地，邊角平碾或羊足碾平碾振動碾或振動壓實機蛙式夯實機2022/10/26機械碾壓壓法是采采用各種種壓實機機械來壓壓實地基基土，此此法常用用于基坑坑面積寬寬大和開開挖土方方量較大大的工程程。在工程實實踐中，，對墊層層碾壓質質量的檢檢驗，要要求獲得得填土最最大干密密度。施工參數數：如施施工機械械、鋪筑筑厚度、、碾壓遍遍數與填填筑含水水量等都都必須由由工地試試驗確定定。2022/10/26(二)重錘夯實實法重錘夯實實法是用用起重機機械將夯夯錘提升升到一定定高度，，然后自自由落錘錘，不斷斷重復夯夯擊以加加固地基基。1、施工順順序重錘夯實實宜一夯夯挨一夯夯順序進進行。在在獨立柱柱基基坑坑內，宜宜按先外外后里的的順序夯夯擊。同同一基坑坑底面標標高不同同時，應應按先深深后淺的的順序逐逐層夯實實。2022/10/262.施工要點點⑴現場試試夯⑵夯擊前前應檢查查坑中土土的含水水量⑶施工夯夯打工藝藝⑷現場有有邊坡或或鄰近建建筑物時時，應當當采用必必要的防防護措施施。3.質量檢驗驗不僅要檢檢查施工工記錄及及試夯最最后下沉沉量，而而且要檢檢查加固固質量。?；勖棵?0m一點，整整片地基基每100m22點以上2022/10/26(三)平板振動動法振動壓實實法是利利用各種種振動壓壓實機，，將松散散土振壓壓密實。。適用于處處理無粘粘性土或或粘粒含含量少，，透水性性較好的的松散雜雜填土地地基。振動壓實實機的工工作原理理是由電電動機帶帶動兩個個偏心塊塊以相同同速度反反向轉動動而產生生很大的的垂直振振動力。。壓實效果果：一般般雜填土土經振實實后，地地基承載載力特征征值可達達100～120kPa。2022/10/26振動壓實實的效果果與填土土成分、、振動時時間等因因素有關關，一般般振動時時間越長長，效果果越好，，但振動動時間超超過某一一值后，，振動引引起的下下沉基本本穩定，，再繼續續振動就就不能起起到進一一步的壓壓實作用用。振實范圍圍應從基基礎邊緣緣放出0.6m左右，先先振基槽槽兩邊，，后振中中間，其其振實的的標準是是以振動動機原地地振實不不再繼續續下沉為為合格，，并輔以以輕便觸觸探試驗驗檢驗其其均勻性性及影響響深度。。2022/10/26作業題題1某條形形基礎礎，寬寬1.2m，埋深深為1.0m，作用用于基基礎的的荷載載每米米180kN，基礎礎平均均重度度為。表層層土為為雜填填土，，厚1.5m，重度度為17.0kN/m3；第二二層土土為淤淤泥質質粘土土，厚厚8m，重度度為16.5kN/m3，fak＝72kPa；試設設計基基礎的的墊層層。砂砂墊層層深度度修正正系數數ηd＝1.0，壓力力擴散散角θ取30度。2022/10/26（1）墊層層材料料選取取粗砂砂=20kN/m3，并設設墊層層厚度度z=1.5m，z/b=1.5/1.2>0.5,θ=30度(2)墊層厚厚度的的驗算算,根據題題意,基礎底底面處處的平平均壓壓力值值為:2022/10/262022/10/26說明滿滿足強強度要要求,墊層厚厚度.(3)確定墊墊層寬寬度按1:1.5放坡.2022/10/26工程概概況：：上海機機械學學院動動力館館，三三層混混合結結構，，建在在沖填填土的的暗浜浜上，，正立立面與與基礎礎平面面布置置如圖圖。2022/10/26設計計方方案案的的選選擇擇，，挖除除填填土土，，加加大大基基礎礎埋埋深深，，如如將將基基礎礎落落至至淤淤泥泥質質粉粉土土層層內內，，需需挖挖土土4m施工工困困難難。。打鋼鋼筋筋混混凝凝土土短短樁樁，，長長度度5～～8m，，單樁樁承承載載力力50～～80kN，造價價高高。。采用用基基礎礎梁梁跨跨越越，，但但本本工工程程暗暗浜浜太太寬寬；；采用用砂砂墊墊層層置置換換部部分分沖沖填填土土。。砂砂墊墊層層厚厚選選用用0.9m和1.5m，，工程程地地質質條條件件：：建筑筑場場地地系系一一池池塘塘沖沖填填時時塘塘底底淤淤泥泥未未挖挖除除地地下下水水位位較較高高。。地地基基容容許許承承載載力力為為50kpa。2022/10/26施工工情情況況砂墊墊層層采采用用中中砂砂，，使使用用平平板板振振動動器器分分層層振振實實，，控控制制土土的的干干密密度度為為1.6t/m3建筑筑物物四四周周布布置置井井點點，，效果果評評價價由于于縱縱橫橫條條形形基基礎礎和和砂砂墊墊層層處處理理起起到到了了均均勻勻傳傳遞遞擴擴散散壓壓力力的的作作用用，，并并改改善善了了暗暗浜浜內內沖沖填填土土的的排排水水固固結結條條件件。。2022/10/26軟弱弱地地基基處處理理第四四章章深深層層密密實實2022/10/26第一一節節強強夯夯和和強強夯夯置置換換法法（動動力力固固結結法法））一.概述述強夯夯法法：：是法法國國Menard技術術公公司司于于1969年年首首創創的的一一種種地地基基處處理理加加固固方方法法，，它它通通過過一一般般8～～30t的重重錘錘和和8～～20m的落落距距，，對對地地基基土土施施加加很很大大的的沖沖擊擊能能，，一一般般能能量量為為500～～8000kN··m。在地地基基土土中中所所出出現現的的沖沖擊擊能能和和動動應應力力，，可可提提高高地地基基土土的的強強度度、、降降低低土土的的壓壓縮縮性性、、改改善善砂砂土土的的抗抗液液化化條條件件，，消消除除濕濕陷陷性性黃黃土土的的濕濕陷陷性性。。2022/10/26強夯夯法法最最初初使使用用于于法法國國的的Riviera夯實濱海海填土。。該現場場是新近近填筑的的約9m厚的碎石石填土，，其下是是12m厚的疏松松的砂質質粉土，，場地上上要求建建造20幢8層層居住建建筑，由由于碎石石填土是是新近填填筑的，，使用樁基基，將產產生占單單樁承載載力60%～70%的的負摩阻阻力。堆載預壓壓法：經經3個月月的堆載載預壓，，沉降值值達200mm。強夯法：：錘重10t，落距13m，用100t起重機起起吊夯錘錘。夯后后整個場場地沉降降量達到到500mm。建造的8層居住住建筑物物后，其其平均沉沉降量為為13㎜㎜。2022/10/26按現行規規范《建筑地基基處理技技術規范范》（JGJ79-2002）強夯法法可定義義為兩種種：強夯法和和強夯置置換法1.強夯法反復將夯夯錘提到到一定高高處使其其自由落落下，給給地基以以沖擊和和振動能能量，將將地基土土夯實的的地基處處理方法法。此法適用用于處理理碎石土土、砂土土、低飽飽和度的的粉土與與粘性土土、濕陷陷性黃土土、素填填土和雜雜填土等等地基。。2022/10/262.強夯置換換法將重錘提提到高處處使其自自由下落落形成夯夯坑，并并不斷夯夯擊坑內內回填的的砂石、、鋼渣等等硬粒料料，使其其形成密密實的墩墩體的地地基處理理方法。。此法適用用于高飽飽和度的的粉土與與軟塑～～流塑的的粘性土土等地基基上對變變形控制制要求不不嚴的工工程。2022/10/26二、加固固機理目前，根根據地基基土的類類別和強強夯施工工工藝有有三種加加固機理理：動力密實實、動力固結結和動力置換換。動力密實實：加固多孔孔隙、粗粗顆粒、、非飽和和土是基基于動力力密實的的機理，，即用沖沖擊型動動力荷載載，使土土體中的的孔隙體體積減小小。從而而提高地地基土的的強度。。非飽和和土的夯夯實過程程，主要要是土中中的孔隙隙被擠出出的過程程。動力固結結：即巨大的的沖擊能能在土中中產生很很大的應應力波，，破壞了了土體原原有的結結構，使使土體局局部發生生液化并并產生許許多裂隙隙，增加加了排水水通道，，使孔隙隙水順利利逸出，，等超孔孔隙水消消散后土土體因結結。動力置換換：可分為整整體式置置換和樁樁式置換換。整體體式置換換是采用用強夯法法將碎石石整體擠擠入淤泥泥中，其其作用機機理類似似是于換換土墊層層。樁式式置換是是通過強強夯將碎碎石填筑筑土體中中，部分分碎石樁樁間隔地地夯入軟軟土中，，形成樁樁式的碎碎石墩，，與墩間間土起復復合地基基的作用用。2022/10/26（一）動動力密實實對于多孔孔隙、粗粗粒土、、非飽和和土是利利用強夯法的動動力密實實理論。。夯錘夯擊擊底面的的沖擊能能量是以以振動波波的形式式在地基中傳播播，縱波波石土體體受拉、、壓作用用，使孔孔隙水壓壓力增加，，導致土土骨架解解體；橫橫波使解解體的土土顆粒處處于更密實實的狀態態。土體在沖沖擊能量量作用下下，被擠擠密壓實實，強度度提高，壓縮縮性降低低。2022/10/26（二）動動力置換換動力置換換是指在在沖擊能能量作用用下，強強行將砂砂、碎石等擠填填到飽和和軟土層層中，置置換飽和和軟土，，形成密密實的砂、石石層或樁樁。其有三種種形式：：⑴動力力置換砂砂柱；⑵⑵動力置置換碎石樁；⑶⑶動力置置換擠淤淤?？煞譃檎街脫Q換和樁式式置換。。2022/10/26（三）動動力固結結對于細粒粒飽和土土用強夯夯法處理理是利用用動力固固結理論。1.飽和土的的壓縮性性2.局部液化化3.滲透性變變化4.觸變恢復復（時間間效應））5.土強度的的增長過過程機理理2022/10/261.飽和土的壓壓縮性土中存在一一些微小氣氣泡，強夯夯時，氣體體壓縮，孔孔隙水壓力力增大，隨隨后氣體膨膨脹，孔隙隙水排出，，液相、氣氣相體積減減小。這種種現象使飽飽和土具有有壓縮性。。強夯時，含含氣孔隙水水不能立即即消散而具具有滯后現現象，氣相相體積不能能立即膨脹脹，可由動動力固結模模型的摩擦擦活塞來模模擬。2022/10/262.局部液化強夯時，土土體被壓縮縮，夯擊能能越大，沉沉降越大，，孔隙水壓壓力也不斷斷增加，當當孔隙水壓壓力達到上上覆土壓力力時，土體體產生液化化，土中吸吸著水變為為自由水，，土的強度度降低到最最小。表明明土體壓縮縮模量是可可變的。2022/10/263.滲透性變化化在強夯沖擊擊能量作用用下，土中中超孔隙水水壓力大于于土顆粒間間的側向壓壓力是，土土顆粒間會會出現裂隙隙并形成樹樹枝狀排水水通道，使使土的滲透透性變好，，孔隙水順順利排出。。ai：臨界液化化度當液化度超超過ai時，滲透系系數劇增，，夯坑周圍圍出現冒氣氣冒水現。。2022/10/264.觸變恢復土體在夯擊擊能量作用用下，結構構被破壞，，當出現液液化時，抗抗剪強度幾幾乎為零，，但隨著時時間的推移移，土的結結構逐漸恢恢復，強度度逐漸增長長，這一過過程稱為觸觸變恢復，，也稱為時時效。地基土強度度增長與孔孔隙水壓力力有關。液化度為100％時，土的的強度為零零；隨著孔孔隙水的消消散，土的的強度逐漸漸增長，即即存在一個個觸變恢復復階段。2022/10/265.土強度的增增長過程機機理地基土強度度增長規律律與土體中中孔隙水壓壓力的狀態態有關。在在第(3)階段為土的的液化階段段時，土的的強度降到到零；而孔孔隙水壓力力消散階段段即為土的的強度增長長階段；第第(4)階段為土的的觸變恢復復階段。2022/10/26靜力固結理理論和動力力固結理論論模型比較較2022/10/26三、強夯法設計計計算對于不同土土類強夯法法的作用不不同：1.軟土地基，，提高地基基承載力和和減少沉沉降量；；2.飽和砂土和和粉土，消消除液化趨趨勢；3.黃土和新近近堆積黃土土，消除濕濕陷性、提提高承載力力。2022/10/26一、強夯參參數選擇(一)有效加固深深度(二)夯擊能(三)夯擊點布置置及間距(四)夯擊遍數(五)間歇時間2022/10/26(一)有效加固深深度有效加固深深度：式中M-夯錘重h—落距強夯時的有有效加固深深度(m)單擊夯擊能(kN﹒m)碎石土、砂土粉土、粘性土10005.0～6.04.0～5.020006.0～7.05.0～6.030007.0～8.06.0～7.040008.0～9.07.0～8.050009.0～9.58.0～8.560009.5～10.08.5～9.52022/10/26強夯法的有有效加固深深度是指起起夯面以下下，經強夯夯加固后，，土的物理理力學指標標已達到或或超過設計計值的深度度。有效固結深深度可按修修正的Menard公式估算：：2022/10/262022/10/26(二)夯擊1.單擊夯擊能單擊夯擊能是是指夯擊錘M和落距h的乘積。單擊夯擊能越越大，加固效效果越好。應應根據加固土層的厚度、、土質情況和和施工條件確確定。2.單位夯擊能整個加固場地地的總夯擊能能除以加固面面積稱為單位夯擊能。應根據地基土土類別結構類類型、荷載大大小和要求處理的深度等等綜合考慮并并通過試夯確確定。包括：單擊夯夯擊能、單位位夯擊能和最最佳夯擊能。。2022/10/263.最佳夯擊能（（最佳夯擊次次數）⑴最佳夯擊能能：由動力固結理理論，使地基基中產生的孔孔隙水壓力達達到土的覆蓋蓋壓力時的夯夯擊能稱為最最佳夯擊能。。⑵最佳夯擊次次數：當單擊夯擊能能一定時，與與最佳夯擊能能相對應的夯夯擊次數稱為為最佳夯擊數數。2022/10/26⑶最佳夯擊能能(最佳夯擊次數數)的確定①由孔隙水壓壓力確定a.對于粘性土地地基，可根據據有效影響深深度孔隙水壓壓力的疊加值值來確定最佳佳夯擊能。b.對砂性土地基基，可根據最最大孔隙水壓壓力增量與夯夯擊次數的關關系曲線來確確定最佳夯擊擊次數。2022/10/26②由夯沉量與與夯擊次數關關系曲線確定定a.確定原則：夯夯坑的壓縮量量最大，而夯夯坑的隆起最最小。b.確定方法：當當△S－N趨向趨于穩定定，接近常數數，且同時滿滿足以下條件件時，可取相相應夯擊次數數為最佳夯擊擊次數。2022/10/26Ⅰ.最后兩擊的平平均夯沉量不不大于50mm，當單擊夯夯擊能能量較大時不不大于100mm；Ⅱ.夯坑周圍底面面不應發生過過大的隆起；；Ⅲ.不因夯坑過深深而發生起錘錘困難。2022/10/26(三)夯擊點點布置置及間間距1.夯擊點點布置置夯擊點點平面面位置置可根根據建建筑結結構類類型進進行布布置。。⑴基礎礎面積積較大大建筑筑物，，按等等邊三三角形形或正正方形形布置置。⑵辦公公樓、、住宅宅樓，，可按按承重重墻位位置布布置夯夯點，，取等等腰三三角形形布置置。⑶工業業廠房房可按按柱網網布置置夯擊擊點。。2022/10/262.夯擊點點間距距夯擊點點間距距一般般根據據地基基土的的性質質和加加固深深度確確定。。第一遍遍一般般可取取5～9m，對于于處理理深度度較深深或單單擊夯夯擊能能較大大的工工程，，夯擊擊點間間距應應適當當增大大。3.夯擊點點布置置范圍圍由于基基礎應