第九章地基处理

1、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

2、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别处算方法1值第殳公於改«境1含M量在定社卫的霸性乜中士等23 rwKM可压也1雌,觥良匕WS憧土，M上M+.端质上爵武然以好盘强岫sfiftssi 柒城上和素眼士深映灵,s6士或狂济雌不带四强科小于*曲峰性土.肚2K 土火利大上第上1就同阳上哪的懒上”:株填埼腿处理7|M翻士、意境土解壕臂"ms.毓麟法雕，解质匕行土吊封1封

3、建箕律产大于1班' 的带性*9肓理雌襄兼龈 加朋士 1釉L和乜 型 砂土人工肚神石均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。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

4、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、昆明海池 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1.02.0之间，个别达6;(2)软土具有高压缩性：压缩系数通常在 0.52.0JP之间，且其压缩性随 液限的增大而增加；(3)软土的强度低，小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-

5、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410,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：在包载作用下，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

6、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，应考虑欠周结、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

7、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w和干密度口土绘成pd卬关系曲线，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”阳。从图中可以看出含水量偏高或偏低时均不能

8、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, 最优含水量悭步与土的塑限相近，大致为力呼二切± 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。而当周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

9、指出，压实功愈大，土的最优含水量愈低，压实效 果愈好。含水量w( %)OOM金MJOOOJJ.019.811 L LftQT言.牛C迷幅H-0.6004次口层）3。次（3层20次（3层）夸击次数1000 次V层）粉质辅土试样； 压实篇=直径100mm十容和1 W0ctn； 用I;质量2.3助常高30cm ；分三层夯实寺标准压实功能25击）5.63kgcn生烦J1 _ 一 一 一|: 一 一L35 事） 45 闻 珏 部 6570含水量w/%图9-1 P，防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

10、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，4看为实测的Pd与击实试验得出的Pdmwx之比，在有些工程中也常用Pd作为填土压实的质量控制指标。不同类别的士要求也不同，但 在主要受力层范围内一般要求 上S96机械碾压法的地基承载力一般通过现场测试取值，在无

11、试验的情况下，亦可按表9-2取值。地基承载力取值表9-2IE 拆秣螂*防：曲）肆石.命石孙则帙百患甲型1,帕蕤敦务应露0 国“ 57孙2%土财（其中何、重般,用喋）150-2加段赚士|虹际小一 1_ 叱M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1.21.5m。一般杂填土地基经振实后，承载力 可达100120

12、KPa。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1530kN,落距一般般采用2.54.5m,夯打遍数 一般为812遍，有效夯实深度可达1.2m左右，夯实后的承载力达100150KPa。第三节强夯法强夯法是将重型锤（一般为1

13、040吨）以820m落距（最高可达40m）下落， 冲击能有时可达10006000KNm,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 25倍，压缩Tt可降低5090%。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0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

14、，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 能转化为夯击能，在地基中产生强大的动应力和冲击波，纵波 (压缩波)使土层液 化，产生超静水压力，土粒之间产生位移；横波剪切波 )剪切破坏土粒之间的 连接，使土粒结构重新排列密实。强夯法对土体产生加密作用、液化作用、固结作用和时效作用。二、强夯法的设计要点应用强夯法加固软弱地基，一定要根据现场的地质条件和工程的使用要求， 正确地选用各项技术参数。这些参数包括：单击夯击能、夯击遍数、间隔时间、 加固

15、范围、夯点布置等。强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。在缺少试验资料的情况下，可按照建筑地基处理技术规范 (JGJ 79-2002)表6. 2. 1取值。1 .强夯法的有效加固深度式中 W异重尸中H畦的落跑尸叼 r有软处理深度 "歌触系药具好在0.47总之凤桃间土和桩体的刚度港别公尢q急小表1IMI裁夯法的有效加固深度由单曲夯由船建有土.矽上等俎黑收土粉土、黏性土、限降性黄土等他担工10005.0 -6.U4.05,0200(,5.0-7.05.0-6.0300076.0-7,04000|8.097.0a.n50009而一九58.QT. 5他00以8,5-9,0前以)1

16、Q.OT0.5969慢夯法的有过加园深度应从盘荀趣有地陶拜2 .夯击次数每夯点的夯击次数应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，并应同时满足：(1)最后两击的平均夯沉量不大于下列数值：当单击夯击能量小于 4000kN.m时为50mm；当单击夯击能量在 4000-6000kN.m时为100 mm ;当单 击夯击能量大于6000kN.m时为200mm； (2)夯坑周围地面不应发生过大的隆起； (3)不因夯坑过深而发生提锤困难。3 .夯击数及两便夯击之间的间隔时间两遍夯击之间的间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间，一般对渗透性较差的粘性土地基，间隔时间不应少于34周，对于渗透性较好的碎

17、石与砂土地基可连续夯击。4 .强夯处理范围应大于建筑物基础范围，每边超出基础外沿的宽度宜为基底下设计处理深 度的1/2l/3,并不宜小于3m。第四节换土垫层法一、换填法的处理原理及适用范围当软弱地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软弱土层的厚度又不很大时，可将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去， 代之以分层换 填强度较大、性能稳定的其他材料，砂石、素土、灰土、工业废料等材料 ，并压 实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为换填垫层法。换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基、暗搪等 的浅层处理，换填法用于消除黄土湿陷性、膨胀土胀缩性、冻土冻胀以及采用大 面积

18、填土作为建筑地基时，尚应按国家有关规范的规定执行。换填垫层的设计，应根据建筑体型、结构特点、荷载性质和地质条件并结合机械设备与当地材料来源等综合分析，合理选择换填材料和施工方法。图9-2砂垫层剖面图二、设计要点如图9-2所示，垫层的厚度z根据下卧层土层的承载力确定，应符合下式要 求：(9-1)式中 Pw一垫层底面处的附加压力设计值（kPa）；一垫层底面处的自重压力标准值(kPa)；了取一垫层底层处下卧土层的地基承载力特征值 （kPa）垫层的厚度不宜大于3m。垫层底面处的附加压力值工,（9-3）简化计算。条形基础_ b（Pk - fJ士 - b 4 京（9-2）矩形基础_- Pr）P'

19、=（6 + 2如皿0）（,4- 2如zQQ,（9-3）式中b矩形基础或条形基础底面的宽度（m）;d矩形基础底面的长度（m）;Pk一基础底面压力设计值(kPa)；P：一基础底面处土的自重压力标准值(kPa)； z一基础底面下垫层的厚度(m)； 5垫层的压力扩散角，可按表9-3采用。压力扩散角8(°) 表9-3注:1.当时，除灰土取 程2中外, 其余材料均取日二上，必要时【宜由试验磁定；2.0 25 z/i <O.50ntt个彳直可内捅求彳导垫层顶面宽度应满足基础地面应力扩散的要求，可按下式计算或根据当地经 验确定： 式中 b 垫层底面宽度(m)；*注 6 + 2tanf?(9-4

20、)5垫层的压力扩散角，可按照表 9-3采用；当z/b<0.25时，仍按表中z/b= 0.25 取值。整片垫层的宽度可根据施工的要求适当加宽； 垫层顶面宽度宜超出基础底面 每边不小于300mm,或从垫层底面两侧向上按开挖基坑的要求放坡。垫层的承载力应通过现场试验确定。一般工程当无试验资料时可按建筑地 基处理技术规范选用，并应验算下卧层的承载力。垫层的材料：(1)砂石：应为级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂时， 应掺入30%的碎石或卵石，最大粒径不宜大于 50mm。对湿陷性黄土地基，不得 选用砂石等透水材料。(2)粉质黏土： 土料中有机质含有量不得超过 5%0不得含有冻土或膨胀

21、土。 当含有碎石时，其粒径不得大于 50mm。用于湿陷性黄土地基的素土垫层，土层 中不得夹有砖、瓦和石块。(3)灰土：体积配合比宜为2: 8或3: 7。土料宜用粉质黏土，不宜使用块状 黏土和砂质粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其粒径不得大于15mm o石灰 宜用新鲜的消石灰，具颗粒不得大于 5mm。(4)工业废渣：应质地坚硬、性能稳定和无腐蚀性，其最大粒径及级配直通 过试验确定。三、施工要点(1)施工机械应根据不同的换填材料选择。粉质黏土、灰土宜采用平碾、振 动碾或羊足碾；砂石等宜用振动碾。当有效压实深度内土的饱和度小于并接近 0.6时，可采用重锤夯实。(2)施工方法、分层厚度、每层压实遍数

22、等宜通过试验确定。一般情况下， 分层铺厚度可取200300mm。但接近下卧软土层的垫层底层应，根据施工机械 设备及下卧层土质条件的要求具有足够的厚度。严禁扰动垫层下的软土。(3)素填土和灰土垫层土料的施工含水量宜控制在最优含水量土 2.0%范围。 灰土应拌合均匀并应当日铺填夯压， 且压实后3d内不得受水浸泡。垫层竣工后， 应及时进行基础施工和基坑回填。(4)重锤夯实的夯锤宜采用圆台形，锤重宜大于2t,锤底面单位静压力宜在1520KPa。夯锤落距宜大于4m。重锤夯实宜一夯挨一夯顺序进行。在独立柱 基坑内，宜先外后里顺序夯击；同一基坑底面标高不同时，应先深后浅逐层夯实。 同一夯点夯击一次为一遍，夯

23、击宜分23遍进行，累计夯击1015次，最后两 遍平均夯击下沉量应控制在：砂土不超过510mm；细颗粒土不超过1020mm。第五节排水固结法一、加固原理及适用范围根据有效应力原理，土体在外荷载作用下发生排水固结时， 其中的有效应力 就会增大、土的体积就会压缩；随着土体被压密，土的强度也会随之提高。也就 是说，地基土排水过程就是地基土中有效应力不断增大、土体变形不断发生、土体强度不断增长的过程。排水固结法就是利用这一原理，设法使土体中的水分排 出、有效应力增长来达到压密土体、 提高土体承载能力、减小土体变形特性的一 类地基处理方法。其中包括：预压系统有堆载法和真空预压两类；排水系统有砂 井法、袋装

24、砂井 等一系列地基处理方法。预压法适用于处理淤泥、淤泥质土和冲填土等饱和粘性土地基。通常，当软 土层厚度小于4.0m时，可采用天然地基堆载预压法处理；当软土层厚度超过4.0m 时，为加速预压过程，应采用塑料排水袋、砂井等竖井排水预压法处理地基。对 真空预压工程，必须在地基内设置排水竖井。二、堆载预压法和砂井加载预压法堆载预压法预压荷载的大小通常可与建筑物的基底压力大小相同。对沉降 有严格要求的建筑物，应采取超载预压法。加载的范围不应小于建筑物基础外缘所包围的范围。为了加速地基排水，减少预压时间，可采用砂井加载预压法，砂井分普通砂 井和袋装砂井。 普通砂井直径可取 300500mm,袋装砂井直径

25、可取 70 100mm,塑料排水带的当量换算直径可按式 9-5计算：诙二 '7r(9-5)式中 Gf一塑料排水带当量换算直径(mm)； b一塑料排水带带宽 (mm)；d一塑料排水带厚度（mm）图9-3砂井布置图（a）剖面图；（b）正方形布置；（c）等边三角形布置；（d）砂井的排水途径 砂酢的平面布置可采用等边三角形或正方形排列（见图9-3）。一根砂井的有效排水圆柱体的直径壮£和砂井间距s的关系可按下列规定取用：等边三角形布置：d。3 1 -05s正方形布置：（=L 13s砂井的间距可根据地基土的固结特征和在预定时间内所要求达到的固结度来确定。通常砂井的间距可按井径比 nd =

26、 djd，为砂井直径，（为一 根砂井的排水圆的直径）确定。普通砂井间距可按n=68选用；袋装砂井或塑料 排水带的间距可按n=1522选用。砂井的深度应根据建筑物对地基的稳定性和变形的要求确定。砂井加载预压的固结度、抗剪强度、竖向变形量可按建筑地基处理技术规 范（JGJ79 2002）中相关公式计算。预压处理地基必须在地表铺设排水砂垫层，砂垫层厚度宜大于0.4m;砂垫层宜采用中粗砂，含泥量应小于5%,砂料中可混有少量粒径小于 50mm的石粒砂垫层的干密度应大于1.5/m1。在预压区内宜设置与砂垫层相连的排水盲沟， 并把地基中排出的水引出预压区。砂井的砂料宜用中粗砂，含泥量应小于 3%。砂井的灌砂

27、量，应按井孔的体积和砂在中密时的干密度计算，、其实际灌砂 量不得小于计算值的95%o灌人砂袋的砂宜用干砂，并应灌制密实，砂袋放人孔 内至少应高出孔口 200mm,以便埋入砂垫层中。袋装砂井施工时所用钢管内径直略大于砂井直径，以减少施工过程中对地基 土的扰动。塑料排水带应由良好的透水性及足够的湿润抗拉强度和抗弯能力。需要接长时，应采用滤膜内芯板平搭接方式。搭接长度宜大于200mm。袋装砂井和塑料排水带施工时，平面井距偏差应不大于井径，垂直偏差宜小 于15%。拔管后砂袋或塑料排水带的长度宜超过 500mm。加载方式应根据设计分级逐渐加载， 在加载过程中应每天进行沉降、边桩位 移和孔隙水压力等项目的

28、测定。严格控制加载速率，沉降每天不应超过 10mm, 边桩水平位移每天不应超过4m。三、真空预压法如图9-4所示，真空预压法施工时先在地面设一层透水的砂及砾石，并在其上覆盖不透气的薄膜材料如橡皮布、塑料布、黏土或沥青等，然后用射流泵 抽气使透水材料中保持较高的真空度，使土体排水固结。目前用得更多的是先 在土中打人砂井，在砂井上铺设砂石垫层及密封材料，将抽气管伸入砂井内， 然后抽气，这种方法效果更好。直亨家图9-4真空预压加固地基示意图真空预压和加载预压比较具有如下优点：不需堆载材料，节省运输与造 价；场地清洁，噪声小；不需分期加荷，工期短；可在很软的地基采用真空预压的抽气设备宜采用射流真空泵，

29、真空泵的设置应根据预压面积大 小、真空泵效率以及工程经验确定，但每块预压区至少应设置两台真空泵。第六节挤密法和振冲法一、挤密法和振冲法作用机理通过机械振动挤压或加水振动可以使土密实。挤密法和振冲法就是利用这个 原理发展起来的两种地基加固方法。（一）挤密法的加固机理挤密法是以振动或冲击的方法成孔，然后在孔中填入砂、石、土、石灰或其他材料，并加以捣实成为桩体。 按其填入材料的不同分别称为砂桩、砂石桩、 石灰桩等。挤密法的加固机理在砂土中主要靠桩管打入地基中， 对土产生横向挤 密作用，在一定挤密功能作用下，土粒彼此移动，小颗粒填入大颗粒空隙，颗粒 间彼此靠近，空隙减少，使土密实，地基土的强度得到增强

30、。在黏性土中，由于 桩体本身具有较大的强度和变形模量， 桩的断面也较大，故桩体与土组成复合地 基，共同承担建筑物荷载。挤密桩主要适用于处理松软砂类土、素填土、杂填土、湿陷性黄土等，将土 挤密或消除湿陷性，其效果是显著的。（二）振冲法的加固机理振冲法是利用一个振冲器，在高压水流的振动下，在黏性土中成孔，在孔 中填人碎石制成一根根的桩体，这样的桩体和原来的土构成比原来抗剪强度高 和压缩性小的复合地基。振冲对砂土的作用主要是振动和密实振动液化，然后随着孔隙水消散固结， 砂土挤密。振动液化与振动加速度有关，而振动加速度又随着离振冲器的距离 增大而衰减。因此，把振冲器的影响范围从振冲器壁向外，按加速度的

31、大小划 分为液化区、过渡区和压密区。压密区外无加固效果。一般来说过渡区和压密区 愈大，加固效果愈好。根据工程实践的结果，砂土加固的效果取决于土的性质（砂 土的密度、颗粒的大小、形状、级配、比重、渗透性和上覆压力等）和振冲器的性能（如偏心力、振动频率、振幅和振动历时 ）。土的平均有效粒径=0.22.0mm 时加密的效果较好；颗粒较细易产生较大的液化区，振冲加固的效果较差。所以 对于颗粒较细的砂土地基，需在振冲孔中添加碎石形成碎石桩，才能获得较好的 加密效果。第七节化学加固法化学加固法指的是采用化学浆液灌入或喷入土中，使土体固结以加固地基的 处理方法。这类方法加固土体的原理是，在土中灌入或喷入化学

32、浆液，使土粒胶 结成固体，以提高土体强度，减小其压缩性和加强其稳定性。本节主要介绍几种常用的化学加固方法。一、灌浆法灌浆法是利用液压、气压或电化法，通过注浆管把化学浆液注入土的孔隙中， 以填充、渗透、挤密等方式，替代土颗粒间孔隙或岩石裂隙中的水和气。经一定 时间硬化后，松散的土粒结成整体。目前工程上采用的化学浆液主要是水泥系浆 液。水泥系浆液是指以水泥为主要原料， 根据需要加入稳定剂、减水剂或早强剂 等外加剂组成的复合型浆液。因其价格低廉、不具毒性而得到广泛采用。灌浆法加固地基的目的主要有以下几个方面：（1）防渗：增加地基的不透水性。常用于防止流砂、钢板桩渗水、坝基及其 他结构漏水、隧道开挖时

33、涌水等。（2）加固：提高地基土的强度和变形模量，固化地基和提高土体的整体性， 常用于地基基础事故的加固处理。（3）托换：常用于建筑物基础下的注浆式托换。水泥浆液一般都采用普通硅酸盐水泥为主剂，水灰比一般为0.62.0,常用的水灰比是1:1。为了调节水泥浆的性能，有时可加入速凝剂、缓凝剂、流动 剂、膨胀剂等附加剂。常用速凝剂有（水玻璃）和心口，其用量约为水泥 重量的1%-2%;缓凝剂有木质磺酸钙和洒石酸，其用量约为水泥用量的0.2%-0.5%;木质磺酸钙还有流动剂的作用；膨胀剂常用铝粉，其用量为水泥重量的 0.005%- 0.02%。水泥浆可采用加压或无压灌注。灌浆法常采用的另一种主剂为N/SQ

34、水玻璃），通过下端带孔的管子，利 用一定的压力将浆液注入渗透性较大的土中（渗透系数k=0.180m/d）,使土中的 硅酸盐达到饱和状态。硅酸盐在土中分解形成的凝胶， 把土颗粒胶结起来，形成 固态的胶结构，也可在不同的注浆管中分别注入水玻璃和氯化钙溶液。两者在土 中产生化学反应而形成硅胶等物质（又称为双液硅化法），渗透性小的黏性土（ 0.1m/d）,在一般的压力下难以注入浆液，应采用电动硅化法。即将所使用的金 属注浆管兼作电极，在注浆过程中同时通电，使孔隙水由阳极流向阴极，化学溶 液也随之流入土孔隙中起胶结作用。经过硅化法或电动硅化法处理后的地基土，可提高强度20%25%;其承载力宜通过现场静载

35、荷试验确定。二、高压喷射注浆法高压喷射注浆法是指利用特制的机具向土层中喷射浆液，与破坏的土混合或拌合使地基土层固化。高压喷射注浆法是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进 至设计的土层深度，以高压设备使浆液形成压力为20MPa左右的射流从喷嘴中喷射出来冲击破坏土体，使土粒从土体剥落下来与浆液搅拌混合，经凝结固化后形成加固体。加固体的形状与注浆管的提升速度和喷射流方向有关。一般分为旋转喷射（简称旋喷）、定向喷射（简称定喷）和摆动喷射（简称摆喷）三种注入浆形式。 旋喷时，喷嘴边喷射边旋转和提升，可形成圆柱状加固体 （又称为旋喷桩）。定喷 时，喷嘴边喷射边提升而且喷射方向固定不变， 可形成墙板状加固体。

36、摆喷时喷 嘴边喷射边摆动一定角度和提升，可形成扇形状加固体。高压喷射法的施工机具，主要由钻机和高压发生设备两部分组成。 高压发 生设备是高压泥浆泵和高压水泵，另外还有空气压缩机、泥浆搅拌机等。具施工 工艺如图9-5所示。根据工程需要和机具设备条件可分别采用单管法、二重管法 和三管法。单管法只喷射水泥浆，可形成直径为 0.61.2m的圆柱形加固体；二 重管法则为同轴复合喷射高压水泥浆和压缩空气两种介质，可形成直径为0.81.6m的桩体；三重管法则为同轴复合喷射高压水、压缩空气和水泥浆液三种介 质，形成的桩径可达1.22.2m 0高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉

37、土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。当土中含有较多的大粒径块石、坚硬 黏性土、大量植物根茎或有过多的有机质时，应根据现场试验结果确定。图9-5高压喷射法施工工艺1-开始钻进；2-钻进结束；3-高压旋喷开始；4-喷嘴边旋转；5-旋喷结束高压喷射注浆法可用于既有建筑和新建建筑的地基处理、深基坑侧壁挡土或 挡水、基坑底部加固、防止管涌与隆起、坝的加固与防水帷幕等工程。对地下水 流速过大和已涌水的工程，应慎重使用。高压喷射注浆法的特点是：(1)能够比较均匀地加固透水性很小的细粒土，成为复合地基，可提高其承 载力，降低压缩性；(2)可控制加固体的形状，形成连续墙可防止渗漏和流砂；(3)施工设备简单、灵活，能在室内或洞内净高很小的条件下对土层深部进行加而；(4)不污染环境，无公害。三、深层搅拌法深层搅拌法是利用水泥作固化剂，通过深层搅拌机械，在加固深度内将软土 和水泥强制拌合，结硬成具有整体性和足够强度的水泥土桩或地下连续墙。水泥 加固土的加固机理主要有以下的三种作用：(1)水泥的骨架作用：水泥与饱和黏土搅拌后，首先发生水泥的水解和水化反应，生成水泥水化物并形成凝胶体将土颗粒或小土团凝聚在一起形成一种稳定的结构整体。(2)离子交换和团粒化作用： 水泥在水化过程中生成的钙离子与土粒表面的 C卡,(或K+)进行离子交换，使大量的土颗粒形成较大的土团