第九章地基处理 地基处理是一项历史悠久的工程技术。早在二千多年前,我国就开始利用夯实法、软 土中夯入石头、压密土层等方法进行处理。解放后先后采用过砂垫层、砂井化学和电化法处 理软弱地基。现在又发展了振冲法、强夯法、真空预压加固、加筋法等。 随着我国基本建设的发展,建设场地的工程地质情况逐渐向过去认为不宜利用的场地 发展,另外,高层建筑、重型建筑和有特殊要求的建筑物逐渐增多,对地基的要求也越来越 高,需要进行地基处理的工程数量不断增大,技术难度也逐渐增加,而地基处理在总投资中 所占的比例相对增加 当基础强度不足,压缩性过大或不均匀,为保证建筑物安全,需要进行地基处理。如 软粘土、杂填土、冲填土、饱和粉细砂、湿陷性黄土、泥炭土、膨胀土、多年冻土、岩溶和 土洞等。地基处理的设计和施工必须认真贯彻执行国家的各项技术经济政策。做到技术先进 经济合理、安全适适用、质量保证。地基处理尚应做到因地制宜,就地取材,保护环境和节 约资源等。 地基处理方法表91 处即方 适用地基类型 说明 机械压实法 含水量在·定范開的黏性上、填土等 浅层处理 换填法 淤泥、淤泥质上,湿陷性黄土、素填土、杂填土 浅层处理 载預压法 3!预压法 淤淝质士、淤泥、冲填土等徳和黏件土 层处理 真空独法 碑石土、砂土、低饱和度的粉七和黏性土、湿陷性黄士、杂填上和素 填土 深层处理 振冲状 不排水剪强度不小于20kP的黏性士、粉士,饱和黄土火和人工填土 深层处邇 6土或灰土挤桩下水位以上的湿陷性换土、素填土和杂填士等 深层处理 砂石桩法 松散砂土、素填土和杂填土等 深层处珂 8深层法÷等地基 淤泥、漱泥质土,粉土和含水量高地基承载力不大于129P的黏性 深层处押 9高压喷射注寒法泥、猷泥质土、靳性、粉七、黄土、砂土、人工填土和跸石土等「深毖处覜 地基处理的基本方法及适用范围见表9-1。 地基处理还有建筑物纠偏、不均匀沉降、托换、移动等多种方法。 第一节软弱土的种类及性质 〈建筑地基基础设计规范〉规定,软弱地基系指由淤泥、淤泥质土、冲填土 杂填土或其他高压缩性土层构成的地基
第九章 地基处理 地基处理是一项历史悠久的工程技术。早在二千多年前，我国就开始利用夯实法、软 土中夯入石头、压密土层等方法进行处理。解放后先后采用过砂垫层、砂井化学和电化法处 理软弱地基。现在又发展了振冲法、强夯法、真空预压加固、加筋法等。 随着我国基本建设的发展，建设场地的工程地质情况逐渐向过去认为不宜利用的场地 发展，另外，高层建筑、重型建筑和有特殊要求的建筑物逐渐增多，对地基的要求也越来越 高，需要进行地基处理的工程数量不断增大，技术难度也逐渐增加，而地基处理在总投资中 所占的比例相对增加。 当基础强度不足，压缩性过大或不均匀，为保证建筑物安全，需要进行地基处理。如： 软粘土、杂填土、冲填土、饱和粉细砂、湿陷性黄土、泥炭土、膨胀土、多年冻土、岩溶和 土洞等。地基处理的设计和施工必须认真贯彻执行国家的各项技术经济政策。做到技术先进、 经济合理、安全适适用、质量保证。地基处理尚应做到因地制宜，就地取材，保护环境和节 约资源等。 地基处理方法 表 9-1 地基处理的基本方法及适用范围见表 9-1。 地基处理还有建筑物纠偏、不均匀沉降、托换、移动等多种方法。 第一节 软弱土的种类及性质 ‹建筑地基基础设计规范›规定，软弱地基系指由淤泥、淤泥质土、冲填土、 杂填土或其他高压缩性土层构成的地基
、淤泥和淤泥质土 在静水或缓慢流水环境中沉积,经生化作用形成,主要由黏粒和粉粒组成」 天然含水量高于液限,孔隙比大于1,其中e>1.5的为淤泥;1.0<e<1.5的为 淤泥质土。淤泥和淤泥质土在工程上统称为软土 软土按照成因可分为:海岸沉积、湖泊沉积、河滩沉积和沼泽沉积。分布很 广。长江、珠江地区的三角洲,黄河三角洲沉积;天津塘沽,浙江温州、宁波, 连云港等地海滨相沉积;河滩的中下游沉积;洞庭湖、洪泽湖、太湖、昆明渑池 等湖泊相沉积;沼泽沉积有内蒙、东北大小兴安岭、南方、西南山林地区等。 软土具有以下物理力学特性: (1)软土主要由黏粒及粉粒组成,并含有机质。其天然含水量:高于液限, 有时到达200%,孔隙比大于1,一般在10~20之间,个别达6; (2)软土具有高压缩性:压缩系数通常在05~20MPa1之间,且其压缩性随 液限的增大而增加 (3)软土的强度低,中角与加载和排水条件有关,c值低,小于5; (4)软土的渗透性差:其渗透系数一般约为10-5mm/s,固结速率很低; (5)软土具有明显的结构性:其灵敏度一般在4~10,属于高灵敏性土,旦 扰动,强度很低 (6)软土具有明显的流变性:在恒载作用下,受剪切应力的作用,缓慢变形, 导致抗剪强度衰减。孔隙水完全消散后,沉降还继续。 另外,由于生成条件的变化,具有成层性和各向异性。 总之,软土具有强度低、压缩性髙、渗透性小、髙灵敏度和流变性等特点, 因而软土地基上建筑物的沉降量大,稳定所需要的时间长。因此,往往要对软土 进行加固处理。如不处理,是不能做承受较大荷载地基的。 二、杂填土 杂填土是人类生活产生的建筑垃圾、工业废料和生活垃圾。因其成因没有规 律,造成成分复杂,分布不均匀,结构松散。杂填土一般随时间的推移,其承载 力会逐渐增大。 杂填土的主要特征是强度低、压缩性高,尤其是均匀性差。同时,由于含有 机物及亲水和水溶性物质,会造成地基产生过大的沉降和侵水性湿陷 三、冲填土 冲填土由水力冲填而成,用挖泥船或泥浆泵将泥水送达江河两岸而形成的沉 积土层。其成分和分布规律与冲填的固体颗粒和水力密切相关。 由于水力的关系,冲填口的土颗粒较粗,远离出口的土颗粒较细,造成地基 的不均匀;如果固体颗粒的来源不同,也会造成其沿深度方向的不均匀变化;另 外,大量地下水会造成泉水或地下水位过高等 在冲填土上建筑建筑,应考虑欠固结、不均匀性、地下水及山洪、泥石流等 的影响。 第二节机械压实法 定含水量范围内的土,可通过机械压实或落锤夯实以降低其孔隙比,提髙 其密实度,从而提高其强度,降低其压缩性。包括重锤夯实法,机械碾压法、振 动压实法等,统称为一般机械压实法 、土的压实原理 工程实践表明,一定的压实能量,只有在适当的含水量范围内土才能被压实 到最大干密度,即最密实状态。这种适当的含水量称为最优含水量,可以通过室
一、淤泥和淤泥质土 在静水或缓慢流水环境中沉积，经生化作用形成，主要由黏粒和粉粒组成， 天然含水量高于液限，孔隙比大于 1，其中 e＞1.5 的为淤泥；1.0＜e＜1.5 的为 淤泥质土。淤泥和淤泥质土在工程上统称为软土。 软土按照成因可分为：海岸沉积、湖泊沉积、河滩沉积和沼泽沉积。分布很 广。长江、珠江地区的三角洲，黄河三角洲沉积；天津塘沽，浙江温州、宁波， 连云港等地海滨相沉积；河滩的中下游沉积；洞庭湖、洪泽湖、太湖、昆明渑池 等湖泊相沉积；沼泽沉积有内蒙、东北大小兴安岭、南方、西南山林地区等。 软土具有以下物理力学特性： (1)软土主要由黏粒及粉粒组成，并含有机质。其天然含水量；高于液限， 有时到达 200%，孔隙比大于 1，一般在 1.0～2.0 之间，个别达 6； (2)软土具有高压缩性：压缩系数通常在 0.5～2.0 之间，且其压缩性随 液限的增大而增加； (3)软土的强度低，φ角与加载和排水条件有关，c 值低，小于 5； (4)软土的渗透性差：其渗透系数一般约为 10-5mm/s，固结速率很低； (5)软土具有明显的结构性：其灵敏度一般在 4～10，属于高灵敏性土,一旦 扰动，强度很低； (6)软土具有明显的流变性：在恒载作用下，受剪切应力的作用，缓慢变形， 导致抗剪强度衰减。孔隙水完全消散后，沉降还继续。 另外，由于生成条件的变化，具有成层性和各向异性。 总之，软土具有强度低、压缩性高、渗透性小、高灵敏度和流变性等特点， 因而软土地基上建筑物的沉降量大，稳定所需要的时间长。因此，往往要对软土 进行加固处理。如不处理，是不能做承受较大荷载地基的。 二、杂填土 杂填土是人类生活产生的建筑垃圾、工业废料和生活垃圾。因其成因没有规 律，造成成分复杂，分布不均匀，结构松散。杂填土一般随时间的推移，其承载 力会逐渐增大。 杂填土的主要特征是强度低、压缩性高，尤其是均匀性差。同时，由于含有 机物及亲水和水溶性物质，会造成地基产生过大的沉降和侵水性湿陷。 三、冲填土 冲填土由水力冲填而成，用挖泥船或泥浆泵将泥水送达江河两岸而形成的沉 积土层。其成分和分布规律与冲填的固体颗粒和水力密切相关。 由于水力的关系，冲填口的土颗粒较粗，远离出口的土颗粒较细，造成地基 的不均匀；如果固体颗粒的来源不同，也会造成其沿深度方向的不均匀变化；另 外，大量地下水会造成泉水或地下水位过高等。 在冲填土上建筑建筑，应考虑欠固结、不均匀性、地下水及山洪、泥石流等 的影响。 第二节 机械压实法 一定含水量范围内的土，可通过机械压实或落锤夯实以降低其孔隙比，提高 其密实度，从而提高其强度，降低其压缩性。包括重锤夯实法，机械碾压法、振 动压实法等，统称为一般机械压实法。 一、土的压实原理 工程实践表明，一定的压实能量，只有在适当的含水量范围内土才能被压实 到最大干密度，即最密实状态。这种适当的含水量称为最优含水量，可以通过室
内击实试验测定。 对于一般的黏性土,击实试验的方法是:将测试的黏性土分别制成含水量不 同的松散试样,用同样的击实能逐一进行击实,然后测定各试样的含水量和 干密度Pd,绘成Pd~w 关系曲线,如图9-1所示。曲线的极值为最大干密度 pdmx,相应的含水量即为最优含水量。从图中可以看出含水量偏高或偏低 时均不能压实。其原因是:含水量偏低时,土颗粒周围的结合水膜很薄,致使颗 粒间具有很强的引力,阻止颗粒移动,击实困难;含水量偏髙时,空隙中存在着 自由水,击实时孔隙中过多水分不易立即排出;当土体含水量处于特定范围时, 土颗粒间的连接减弱,从而使土颗粒易于移动,获得最佳的击实效果。试验证明 最优含水量咿与士的塑限P相近,大致为p±2 。试验还证明,土的 最优含水量将随夯击能量的大小与土的矿物组成的不同而有所不同。当击实能加 大时,最大干密度将加大,而最优含水量将降低。而当固相中黏性土矿物增多时, 最优含水量将增大而最大干密度将下降。土的最优含水量和最大干密度由室内标 准或重型击实试验测得。需要指出,压实功愈大,土的最优含水量愈低,压实效 果愈好。 十口最大十密度:167 量优含水量:202% 如1.6 泡和度100% 1315i71921232527 含水量(%)
内击实试验测定。 对于一般的黏性土，击实试验的方法是：将测试的黏性土分别制成含水量不 同的松散试样，用同样的击实能逐一进行击实，然后测定各试样的含水量 和 干密度 ，绘成 关系曲线，如图 9-1 所示。曲线的极值为最大干密度 ，相应的含水量即为最优含水量 。从图中可以看出含水量偏高或偏低 时均不能压实。其原因是：含水量偏低时，土颗粒周围的结合水膜很薄，致使颗 粒间具有很强的引力，阻止颗粒移动，击实困难；含水量偏高时，空隙中存在着 自由水，击实时孔隙中过多水分不易立即排出；当土体含水量处于特定范围时， 土颗粒间的连接减弱，从而使土颗粒易于移动，获得最佳的击实效果。试验证明， 最优含水量 与土的塑限 相近，大致为 。试验还证明，土的 最优含水量将随夯击能量的大小与土的矿物组成的不同而有所不同。当击实能加 大时，最大干密度将加大，而最优含水量将降低。而当固相中黏性土矿物增多时， 最优含水量将增大而最大干密度将下降。土的最优含水量和最大干密度由室内标 准或重型击实试验测得。需要指出，压实功愈大，土的最优含水量愈低，压实效 果愈好
1200 1.000 夯击次数 1000次 8; 3层) .0900 4次(3层 帕 H08030次(3层 20次(3层 粉质黏土试样; 0700 压实筒:直径00mm容积100cm3 夯锤:履量2kg喜高30cm; 05004 分三层夯实;标准压实功能(25击)563kgcm/em3 含水量w‰ 图91Pd~1关系曲线 砂性土被压实时则表现出几乎相反的性质。干砂在压力与振动作用下,也容 易被压实。惟有稍湿的砂土,因颗粒间的表面张力使砂土颗粒互相约束而阻止其 实 二、机械碾压法 机械碾压法是采用机械压实松软土的方法,常用的机械有平碾、羊足碾、压 路机等。这些方法常用于大面积填土和杂填土地基的压实 通过室内试验,确定在一定压实能量的条件下土的最优含水量、分层厚度和 压实遍数。黏性土压实前,被碾压的土料应先进行含水量测定,只有含水量在合 适范围内的土料才允许进场。每层铺土厚度一般约为300mm。碾压后地基的质 量常以压实系数λe控制,A。为实测的Pd与击实试验得出的Pdmx之比,在有些 工程中也常用Fd作为填土压实的质量控制指标。不同类别的土要求也不同,但 在主要受力层范围内一般要求A≥0.96
图 9-1 关系曲线 砂性土被压实时则表现出几乎相反的性质。干砂在压力与振动作用下，也容 易被压实。惟有稍湿的砂土，因颗粒间的表面张力使砂土颗粒互相约束而阻止其 压实. 二、机械碾压法 机械碾压法是采用机械压实松软土的方法，常用的机械有平碾、羊足碾、压 路机等。这些方法常用于大面积填土和杂填土地基的压实。 通过室内试验，确定在一定压实能量的条件下土的最优含水量、分层厚度和 压实遍数。黏性土压实前，被碾压的土料应先进行含水量测定，只有含水量在合 适范围内的土料才允许进场。每层铺土厚度一般约为 300mm。碾压后地基的质 量常以压实系数 控制， 为实测的 与击实试验得出的 之比，在有些 工程中也常用 作为填土压实的质量控制指标。不同类别的土要求也不同，但 在主要受力层范围内一般要求
机械碾压法的地基承载力一般通过现场测试取值,在无试验的情况下,亦可 按表9-2取值。 地基承载力取值表92 填土类型 压实系效λ。|承裁力桥征值( 碎石、卵石 砂夹石(其中碎石、驷石占全重30%-5% 0.94~0.9 土夹石(其中碎石、卵石占全重3%-50%) 粉厥黏土、粉土(8< 三、振动压实法 振动压实用振动压实机在地基表面施加振动把浅层松散土振密的方法。这种 方法主要应用于处理杂填土、湿陷性黄土、炉渣、细砂、碎石等类土。振动压实 的效果与被压实土的成分和振压时间有关。且在开始时振密作用较为显著,随时 间推移变形渐趋于稳定。在施工前应先进行现场试验测试,根据振实的要求确定 振压的时间。 振动压实的有效深度一般约1.2~1.5m。一般杂填土地基经振实后,承载力 可达100~120KPa。如地下水位太高,则将影响振实效果,此外尚应注意振动对 周围建筑物的影响,振源与建筑物的距离应大于3m 四、重锤夯实法 重锤夯实法是用起重机械将重锤提到一定高度后,让其自由下落,不断重复 夯击,使地基形成一层较密实的土层。这种方法可用于处理地下水距地表08m 以上的非饱和黏性土或杂填土。夯打时地基土应保持最优含水量,否则不能密实。 对于饱和软土层,在夯打时会出现“橡皮土”,应降低地下水位后再夯打。 重锤夯实法的锤重一般为15~30kN,落距一般般采用2.5~4.5m,夯打遍数 一般为8~12遍,有效夯实深度可达1.2m左右,夯实后的承载力达100~150KPa 第三节强夯法 强夯法是将重型锤(一般为10~40吨)以8~20m落距(最高可达40m)下落, 冲击能有时可达1000~6000KN·m,给地基冲积振动。巨大能量产生很大冲击 泼和动应力,引起地基土压缩和振密。进行强力夯实可消除液化危害和消除湿陷 性黄土的湿陷性等,同时还能提髙土层的均匀程度,减少地基的不均匀沉降 据统计,强夯法处理地基强度可提髙2~5倍,压缩性可降低50~90%。影响 深度可达10m以上 强夯法适用于碎石土、砂土、粉土、人工填土和湿陷性黄土等地基的处理 可用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土和动性土、湿陷性黄土、杂填土利原填土 等地基。 淤泥和淤泥质土地基,尤其是高灵敏度的软土,须经试验证明其加固效果时 才能采用。 对于饱和细粒土,强夯的效果尚待研究,成功和失败的例子均有报道应持慎 重考虑。强夯法施工时噪声和振动大,公共建筑物稠密区不宜使用 强夯法的加固机理 强夯法加固地基的机理,与重锤夯实法有着本质的不同。强夯法主要是将势
机械碾压法的地基承载力一般通过现场测试取值，在无试验的情况下，亦可 按表 9-2 取值。 地基承载力取值 表 9-2 三、振动压实法 振动压实用振动压实机在地基表面施加振动把浅层松散土振密的方法。这种 方法主要应用于处理杂填土、湿陷性黄土、炉渣、细砂、碎石等类土。振动压实 的效果与被压实土的成分和振压时间有关。且在开始时振密作用较为显著，随时 间推移变形渐趋于稳定。在施工前应先进行现场试验测试，根据振实的要求确定 振压的时间。 振动压实的有效深度一般约 1.2～1.5m。一般杂填土地基经振实后，承载力 可达 100～120KPa。如地下水位太高，则将影响振实效果，此外尚应注意振动对 周围建筑物的影响，振源与建筑物的距离应大于 3m。 四、重锤夯实法 重锤夯实法是用起重机械将重锤提到一定高度后，让其自由下落，不断重复 夯击，使地基形成一层较密实的土层。这种方法可用于处理地下水距地表 0.8m 以上的非饱和黏性土或杂填土。夯打时地基土应保持最优含水量，否则不能密实。 对于饱和软土层，在夯打时会出现“橡皮土”，应降低地下水位后再夯打。 重锤夯实法的锤重一般为 15～30kN，落距一般般采用 2.5～4.5m，夯打遍数 —般为 8～12 遍，有效夯实深度可达 1.2m左右，夯实后的承载力达 100～150KPa。 第三节 强夯法 强夯法是将重型锤(一般为 10～40 吨)以 8～20m 落距(最高可达 40m)下落， 冲击能有时可达 1000～6000KN·m，给地基冲积振动。巨大能量产生很大冲击 泼和动应力，引起地基土压缩和振密。进行强力夯实可消除液化危害和消除湿陷 性黄土的湿陷性等，同时还能提高土层的均匀程度，减少地基的不均匀沉降。 据统计，强夯法处理地基强度可提高 2~5 倍，压缩性可降低 50~90%。影响 深度可达 10m 以上。 强夯法适用于碎石土、砂土、粉土、人工填土和湿陷性黄土等地基的处理； 可用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土和动性土、湿陷性黄土、杂填土利原填土 等地基。 淤泥和淤泥质土地基，尤其是高灵敏度的软土，须经试验证明其加固效果时 才能采用。 对于饱和细粒土，强夯的效果尚待研究，成功和失败的例子均有报道应持慎 重考虑。强夯法施工时噪声和振动大，公共建筑物稠密区不宜使用。 一、强夯法的加固机理 强夯法加固地基的机理，与重锤夯实法有着本质的不同。强夯法主要是将势