巖土工程師考點(diǎn)：地基處理方法分類及應(yīng)用

　　地基處理方法分類及應(yīng)用范圍

　　軟土地基處理的基本方法主要有置換、夯實(shí)、擠密、排水、膠結(jié)、加筋、和熱學(xué)等方法。

　　常用地基處理方法的原理、作用及適用范圍如下。

　　1.換土墊層法

　　(1)墊層法其基本原理是挖除淺層軟弱土或不良土，分層碾壓或夯實(shí)土，按回填的材料可分為砂(或砂石)墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、土(灰土、二灰)墊層等。干渣分為分級(jí)干渣、混合干渣和原狀干渣;粉煤灰分為濕排灰和調(diào)濕灰。換土墊層法可提高持力層的承載力，減少沉降量;常用機(jī)械碾壓、平板振動(dòng)和重錘夯實(shí)進(jìn)行施工。

　　該法常用于基坑面積寬大和開挖土方量較大的回填土方工程，一般適用于處理淺層軟弱土層(淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、浜填土以及已完成自重固結(jié)的沖填土等)與低洼區(qū)域的填筑。一般處理深度為2～3m。適用于處理淺層非飽和軟弱土層、素填土和雜填土等。

　　(2)強(qiáng)夯擠淤法采用邊強(qiáng)夯、邊填碎石、邊擠淤的方法，在地基中形成碎石墩體?？商岣叩鼗休d力和減小變形。

　　適用于厚度較小的淤泥和淤泥質(zhì)土地基，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)才能確定其適應(yīng)性。

　　2.振密、擠密法

　　振密、擠密法的原理是采用一定的手段，通過(guò)振動(dòng)、擠壓使地基土體孔隙比減小，強(qiáng)度提高，達(dá)到地基處理的目的。軟土地基中常用強(qiáng)夯法

　　強(qiáng)夯法利用強(qiáng)大的夯擊能，迫使深層土液化和動(dòng)力固結(jié)，使土體密實(shí)，用以提高地基土的強(qiáng)度并降低其壓縮性。

　　3.排水固結(jié)法其基本原理是軟土地基在附加荷載的作用下，逐漸排出孔隙水，使孔隙比減小，產(chǎn)生固結(jié)變形。在這個(gè)過(guò)程中，隨著土體超靜孔隙水壓力的逐漸消散，土的有效應(yīng)力增加，地基抗剪強(qiáng)度相應(yīng)增加，并使沉降提前完成或提高沉降速率。

　　排水固結(jié)法主要由排水和加壓兩個(gè)系統(tǒng)組成。排水可以利用天然土層本身的透水性，尤其是上海地區(qū)多夾砂薄層的特點(diǎn)，也可設(shè)置砂井、袋裝砂井和塑料排水板之類的豎向排水體。加壓主要是地面堆載法、真空預(yù)壓法和井點(diǎn)降水法。為加固軟弱的粘土，在一定條件下，采用電滲排水井點(diǎn)也是合理而有效的。

　　(1)堆載預(yù)壓法在建造建筑物以前，通過(guò)臨時(shí)堆填土石等方法對(duì)地基加載預(yù)壓，達(dá)到預(yù)先完成部分或大部分地基沉降，并通過(guò)地基土固結(jié)提高地基承載力，然后撤除荷載，再建造建筑物。

　　臨時(shí)的預(yù)壓堆載一般等于建筑物的荷載，但為了減少由于次固結(jié)而產(chǎn)生的沉降，預(yù)壓荷載也可大于建筑物荷載，稱為超載預(yù)壓。

　　為了加速堆載預(yù)壓地基固結(jié)速度，常可與砂井法或塑料排水帶法等同時(shí)應(yīng)用。如粘土層較薄，透水性較好，也可單獨(dú)采用堆載預(yù)壓法。

　　適用于軟粘土地基。

　　(2)砂井法(包括袋裝砂井、塑料排水帶等)在軟粘土地基中，設(shè)置一系列砂井，在砂井之上鋪設(shè)砂墊層或砂溝，人為地增加土層固結(jié)排水通道，縮短排水距離，從而加速固結(jié)，并加速?gòu)?qiáng)度增長(zhǎng)。砂井法通常輔以堆載預(yù)壓，稱為砂井堆載預(yù)壓法。

　　適用于透水性低的軟弱粘性土，但對(duì)于泥炭土等有機(jī)質(zhì)沉積物不適用。

　　(3)真空預(yù)壓法在粘土層上鋪設(shè)砂墊層，然后用薄膜密封砂墊層，用真空泵對(duì)砂墊層及砂井抽氣，使地下水位降低，同時(shí)在大氣壓力作用下加速地基固結(jié)。

　　適用于能在加固區(qū)形成(包括采取措施后形成)穩(wěn)定負(fù)壓邊界條件的軟土地基。

　　(4)真空-堆載聯(lián)合預(yù)壓法當(dāng)真空預(yù)壓達(dá)不到要求的預(yù)壓荷載時(shí)，可與堆載預(yù)壓聯(lián)合使用，其堆載預(yù)壓荷載和真空預(yù)壓荷載可疊加計(jì)算。

　　適用于軟粘土地基。

　　(5)降低地下水位法通過(guò)降低地下水位使土體中的孔隙水壓力減小，從而增大有效應(yīng)力，促進(jìn)地基固結(jié)。

　　適用于地下水位接近地面而開挖深度不大的工程，特別適用于飽和粉、細(xì)砂地基。

　　(6)電滲排水法在土中插入金屬電極并通以直流電，由于直流電場(chǎng)作用，土中的水從陽(yáng)極流向陰極，然后將水從陰極排除，而不讓水在陽(yáng)極附近補(bǔ)充，借助電滲作用可逐漸排除土中水。在工程上常利用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位來(lái)提高地基承載力或邊坡的穩(wěn)定性。

　　適用于飽和軟粘土地基。

　　4.置換法其原理是以砂、碎石等材料置換軟土，與未加固部分形成復(fù)合地基，達(dá)到提高地基強(qiáng)度的目的。

　　(1)振沖置換法(或稱碎石樁法)碎石樁法是利用一種單向或雙向振動(dòng)的沖頭，邊噴高壓水流邊下沉成孔，然后邊填入碎石邊振實(shí)，形成碎石樁。樁體和原來(lái)的粘性土構(gòu)成復(fù)合地基，以提高地基承載力和減小沉降?！　∵m用于地基土的不排水抗剪強(qiáng)度大于20kPa的淤泥、淤泥質(zhì)土、砂土、粉土、粘性土和人工填土等地基。對(duì)不排水抗剪強(qiáng)度小于20kPa的軟土地基，采用碎石樁時(shí)須慎重。

　　(2)石灰樁法在軟弱地基中用機(jī)械成孔，填入作為固化劑的生石灰并壓實(shí)形成樁體，利用生石灰的吸水、膨脹、放熱作用以及土與石灰的物理化學(xué)作用，改善樁體周圍土體的物理力學(xué)性質(zhì)，同時(shí)樁與土形成復(fù)合地基，達(dá)到地基加固的目的。

　　適用于軟弱粘性土地基。

　　(3)強(qiáng)夯置換法對(duì)厚度小于6m的軟弱土層，邊夯邊填碎石，形成深度3～6m、直徑為2m左右的碎石拄體，與周圍土體形成復(fù)合地基。

　　適用于軟粘土。

　　(4)水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)是在碎石樁基礎(chǔ)上加進(jìn)一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和，用振動(dòng)沉管打樁機(jī)或其它成樁機(jī)具制成的具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的樁。樁和樁間土通過(guò)褥墊層形成復(fù)合地基。

　　適用于填土、飽和及非飽和粘性土、砂土、粉土等地基。

　　(6)EPS超輕質(zhì)料填土法發(fā)泡聚苯乙烯(EPS)的重度只有土的1/50～1/100，并具有較好的強(qiáng)度和壓縮性能，用于填土料可有效減少作用在地基上的荷載，需要時(shí)也可置換部分地基土，以達(dá)到更好的效果。

　　適用于軟弱地基上的填方工程。

　　5.加筋法通過(guò)在土層中埋設(shè)強(qiáng)度較大的土工聚合物、拉筋、受力桿件等提高地基承載力、減小沉降、或維持建筑物穩(wěn)定。

　　(1)土工合成材料土工合成材料是巖土工程領(lǐng)域中的一種新型建筑材料，是用于土工技術(shù)和土木工程，而以聚合物為原料的具滲透性的材料名詞的總稱。它是將由煤、石油、天然氣等原材料制成的高分子聚合物通過(guò)紡絲和后處理制成纖維，再加工制成各種類型的產(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面或各層土體之間，發(fā)揮加強(qiáng)或保護(hù)土體的作用。常見的這類纖維有：聚酰胺纖維(PA，如尼龍、錦綸)、聚酯纖維(如滌綸)、聚丙烯纖維(PP，如腈綸)、聚乙烯纖維(PE，如維綸)以及聚氯乙烯纖維(PVC，如氯綸)等。

　　利用土工合成材料的高強(qiáng)度、韌性等力學(xué)性能，擴(kuò)散土中應(yīng)力，增大土體的抗拉強(qiáng)度，改善土體或構(gòu)成加筋土以及各種復(fù)合土工結(jié)構(gòu)。土工合成材料的功能是多方面的，主要包括排水作用、反濾作用、隔離作用和加筋作用。

　　適用于砂土、粘性土和軟土，或用作反濾、排水和隔離材料。

　　(2)加筋土把抗拉能力很強(qiáng)的拉筋埋置在土層中，通過(guò)土顆粒和拉筋之間的摩擦力形成一個(gè)整體，用以提高土體的穩(wěn)定性。

　　適用于人工填土的路堤和擋墻結(jié)構(gòu)。

　　(3)土層錨桿土層錨桿是依賴于土層與錨固體之間的粘結(jié)強(qiáng)度來(lái)提供承載力的，它使用在一切需要將拉應(yīng)力傳遞到穩(wěn)定土體中去的工程結(jié)構(gòu)，如邊坡穩(wěn)定、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)、地下結(jié)構(gòu)抗浮、高聳結(jié)構(gòu)抗傾覆等。

　　適用于一切需要將拉應(yīng)力傳遞到穩(wěn)定土體中去的工程。

　　(4)土釘土釘技術(shù)是在土體內(nèi)放置一定長(zhǎng)度和分布密度的土釘體，與土共同作用，用以彌補(bǔ)土體自身強(qiáng)度的不足。不僅提高了土體整體剛度，又彌補(bǔ)了土體的抗拉和抗剪強(qiáng)度低的弱點(diǎn)，顯著提高了整體穩(wěn)定性。

　　適用于開挖支護(hù)和天然邊坡的加固。

　　(5)樹根樁法在地基中沿不同方向，設(shè)置直徑為75～250mm的細(xì)樁，可以是豎直樁，也可以是斜樁，形成如樹根狀的群樁，以支撐結(jié)構(gòu)物，或用以擋土，穩(wěn)定邊坡。

　　適用于軟弱粘性土和雜填土地基。

　　6.膠結(jié)法在軟弱地基中部分土體內(nèi)摻入水泥、水泥砂漿以及石灰等物，形成加固體，與未加固部分形成復(fù)合地基，以提高地基承載力和減小沉降。

　　(1)注漿法其原理是用壓力泵把水泥或其它化學(xué)漿液注入土體，以達(dá)到提高地基承載力、減小沉降、防滲、堵漏等目的。

　　適用于處理巖基、砂土、粉土、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粘土和一般人工填土，也可加固暗浜和使用在托換工程中。

　　(2)高壓噴射注漿法將帶有特殊噴嘴的注漿管，通過(guò)鉆孔置入要處理土層的預(yù)定深度，然后將水泥漿液以高壓沖切土體，在噴射漿液的同時(shí)，以一定速度旋轉(zhuǎn)、提升，形成水泥土圓柱體;若噴嘴提升而不旋轉(zhuǎn)，則形成墻狀固結(jié)體?？梢蕴岣叩鼗休d力、減少沉降、防止砂土液化、管涌和基坑隆起。

　　適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、人工填土等地基。對(duì)既有建筑物可進(jìn)行托換加固。

　　(3)水泥土攪拌法利用水泥、石灰或其它材料作為固化劑的主劑，通過(guò)特別的深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和固化劑(水泥或石灰的漿液或粉體)強(qiáng)制攪拌，形成堅(jiān)硬的拌和拄體，與原地層共同形成復(fù)合地基。

　　適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高且地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值不大于120kPa的粘性土地基。

　　7.冷熱處理法

　　凍結(jié)法通過(guò)人工冷卻，使地基溫度低到孔隙水的冰點(diǎn)以下，使之冷卻，從而具有理想的截水性能和較高的承載力。適用于軟粘土或飽和的砂土地層中的臨時(shí)措施。

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