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不良地基土、處理與加固的方法及施工工藝

[日期：2009-02-17] 來源：中國園林工程網作者：發表評論(0)打印

　　一、置換法

　　(1)換填法

　　就是將表層不良地基土挖除，然后回填有較好壓密特性的土進行壓實或夯實，形成良好的持力層。從而改變地基的承載力特性，提高抗變形和穩定能力。

　　施工要點：將要轉換的土層挖盡、注意坑邊穩定；保證填料的質量；填料應分層夯實。

　　(2)振沖置換法

　　利用專門的振沖機具，在高壓水射流下邊振邊沖，在地基中成孔，再在孔中分批填入碎石或卵石等粗粒料形成樁體。該樁體與原地基土組成復合地基，達到提高地基承載力減小壓縮性的目的。

　　施工注意事項：碎石樁的承載力和沉降量很大程度取決于原地基土對其的側向約束作用，該約束作用越弱，碎石樁的作用效果越差，因而該方法用于強度很低的軟粘土地基時必須慎重行事。

　　(3)夯(擠)置換法

　　利用沉管或夯錘的辦法將管(錘)置入土中，使土體向側邊擠開，并在管內(或夯坑)放人碎石或砂等填料。該樁體與原地基土組成復合地基，由于擠、夯使土體側向擠壓，地面隆起，土體超靜孔隙水壓力提高，當超靜孔隙水壓力消散后土體強度也有相應的提高。

　　施工注意事項：當填料為透水性好的砂及碎石料時，是良好的豎向排水通道。

　　二、預壓法

　　(1)堆載預壓法

　　在建造建筑物之前，用臨時堆載(砂石料、土料、其他建筑材料、貨物等)的方法對地基施加荷載，給予一定的預壓期。使地基預先壓縮完成大部分沉降并使地基承載力得到提高后，卸除荷載再建造建筑物。

　　施工工藝與要點：

　　a、預壓荷載一般宜取等于或大于設計荷載；

　　b、大面積堆載可采用自卸汽車與推土機聯合作業，對超軟土地基的第一級堆載用輕型機械或人工作業；

　　c、堆載的頂面寬度應小于建筑物的底面寬度，底面應適當放大；

　　d、作用于地基上的荷載不得超過地基的極限荷載。

　　(2)真空預壓法

　　在軟粘土地基表面鋪設砂墊層，用土工薄膜覆蓋且周圍密封。用真空泵對砂墊層抽氣，使薄膜下的地基形成負壓。隨著地基中氣和水的抽出，地基土得到固結。為了加速固結，也可采用打砂井或插塑料排水板的方法，即在鋪設砂墊層和土工薄膜之前打砂井或插排水板，達到縮短排水距離的目的。

　　施工要點：

　　先設置豎向排水系統，水平分布的濾管埋設宜采用條形或魚刺形，砂墊層上的密封膜采用2-3層的聚氯乙烯薄膜，按先后順序同時鋪設。面積大時宜分區預壓；做好真空度、地面沉降量，深層沉降、水平位移等觀測；預壓結束后，應清除砂槽和腐植土層。應注意對周邊環境的影響。

　　(3)降水法

　　降低地下水位可減少地基的孔隙水壓力增加上覆土自重應力，使有效應力增加，從而使地基得到預壓。這實際上是通過降低地下水位，靠地基土自重來實現預壓目的。

　　施工要點：一般采用輕型井點、噴射井點或深井井點；當土層為飽和粘土、粉土、淤泥和淤泥質粘性土時，此時宜輔以電極相結合。

　　(4)電滲法

　　在地基中插入金屬電極并通以直流電，在直流電場作用下，土中水將從陽極流向陰極形成電滲。不讓水在陽極補充而從陰極的井點用真空抽水，這樣就使地下水位降低，土中含水量減少。從而地基得到固結壓密，強度提高。電滲法還可以配合堆載預壓用于加速飽和粘性土地基的固結。

　　三、壓實與夯實法

　　1、表層壓實法

　　采用人工夯，低能夯實機械、碾壓或振動碾壓機械對比較疏松的表層土進行壓實。也可對分層填筑土進行壓實。當表層土含水量較高時或填筑土層含水量較高時可分層鋪墊石灰、水泥進行壓實，使土體得到加固。

　　2、重錘夯實法

　　重錘夯實就是利用重錘自由下落所產生的較大夯擊能來夯實淺層地基，使其表面形成一層較為均勻的硬殼層，獲得一定厚度的持力層。

　　施工要點：施工前應試夯，確定有關技術參數，如夯錘的重量、底面直徑及落距、最后下沉量及相應的夯擊遍數和總下沉量；夯實前槽、坑底面的標高應高出設計標高；夯實時地基土的含水量應控制在最優含水量范圍內；大面積夯時應按順序；基底標高不同時應先深后淺；冬季施工時，對土已凍結時，應將凍土層挖去或通過燒熱法將土層融解；結束后，應及時將夯松的表土清除或將浮土在接近1m的落距夯實至設計標高。

　　3、強夯

　　強夯是強力夯實的簡稱。將很重的錘從高處自由下落，對地基施加很高的沖擊能，反復多次夯擊地面，地基土中的顆粒結構發生調整，土體變為密實，從而能較大限度提高地基強度和降低壓縮性。

　　其施工工藝流程：

　　1)平整場地；

　　2)鋪級配碎石墊層；

　　3)強夯置換設置碎石墩；

　　4)平整并填級配碎石墊層；

　　5)滿夯一遍；

　　6)找平，并鋪土工布；

　　7)回填風化石渣墊層，用振動碾碾壓八遍。

　　一般在大型強夯施土前，都應選擇面積不大于400m2的場地進行典型試驗，以便取得數據，指導設計與施工。

　　四、擠密法

　　1、振沖密實法

　　利用專門的振沖器械產生的重復水平振動和側向擠壓作用，使土體的結構逐步破壞，孔隙水壓力迅速增大。由于結構破壞，土粒有可能向低勢能位置轉移，這樣土體由松變密。

　　施工工藝：

　　(1)平整施工場地，布置樁位；

　　(2)施工車就位，振沖器對準樁位；

　　(3)啟動振沖器，使之徐徐沉人土層，直至加固深度以上30～50cm，記錄振沖器經過各深度的電流值和時間，提升振沖器至孔口。再重復以上步驟1～2次，使孔內泥漿變稀。

　　(4)向孔內倒人一批填料，將振沖器沉人填料中進行振實并擴大樁徑。重復這一步驟直至該深度電流達到規定的密實電流為止，并記錄填料量。

　　(5)將振沖器提出孔口，繼續施工上節樁段，一直完成整個樁體振動施工，再將振沖器及機具移至另一樁位。

　　(6)在制樁過程中，各段樁體均應符合密實電流、填料量和留振時間等三方面的要求，基本參數應通過現場制樁試驗確定。

　　(7)施工場地應預先開設排泥水溝系，將制樁過程中產生的泥水集中引入沉淀池，池底部厚泥漿可定期挖出送至預先安排的存放地點，沉淀池上部比較清的水可重復使用。

　　(8)最后應挖去樁頂部lm厚的樁體，或用碾壓、強夯(遍夯)等方法壓實、夯實，鋪設并壓實墊層。

　　2、沉管砂石樁(碎石樁、灰土樁、OG樁、低標號樁等)

　　利用沉管制樁機械在地基中錘擊、振動沉管成孔或靜壓沉管成孔后，在管內投料，邊投料邊上提(振動)沉管形成密實樁體，與原地基組成復合地基。

　　3、夯擊碎石樁(塊石墩)

　　利用重錘夯擊或者強夯方法將碎石(塊石)夯人地基，在夯坑里逐步填人碎石(塊石)反復夯擊以形成碎石樁或塊石墩。

　　五、拌和法

　　1、高壓噴射注漿法(高壓旋噴法)

　　以高壓力使水泥漿液通過管路從噴射孔噴出，直接切割破壞土體的同時與土拌和并起部分置換作用。凝固后成為拌和樁(柱)體，這種樁(柱)體與地基一起形成復合地基。也可以用這種方法形成擋土結構或防滲結構。

　　2、深層攪拌法

　　深層攪拌法主要用于加固飽和軟粘土。它利用水泥漿體、水泥(或石灰粉體)作為主固化劑，應用特制的深層攪拌機械將固化劑送人地基土中與土強制攪拌，形成水泥(石灰)土的樁(柱)體，與原地基組成復合地基。水泥土樁(柱)的物理力學性質取決于固化劑與土之間所產生的一系列物理-化學反應。固化劑的摻人量及攪拌均勻性和土的性質是影響水泥土樁(柱)性質以至復合地基強度和壓縮性的主要因素。

　　施工工藝：

　　①定位

　　②漿液配制

　　③送漿

　　④鉆進噴漿攪拌

　　⑤提升攪拌噴漿

　　⑥重復鉆進噴漿攪拌

　　⑦重復提升攪拌

　　⑧當攪拌軸鉆進、提升速度為0.65-1.Om/min時，應重復攪拌一次。

　　⑨成樁完畢，清理攪拌葉片上包裹的土塊及噴漿口，樁機移至另一樁位施工。

　　六、加筋法

　　(1)土工合成材料

　　土工合成材料是一種新型的巖土工程材料。它以人工合成的聚合物，如塑料、化纖、合成橡膠等為原料，制成各種類型的產品，置于土體內部、表面或各層土體之間，發揮加強或保護土體的作用。土工合成材料可分為土工織物、土工膜、特種土工合成材料和復合型土工合成材料等類型。

　　(2)土釘墻技術

　　土釘一般是通過鉆孔、插筋、注漿來設置，但也有通過直接打人較粗的鋼筋和型鋼、鋼管形成土釘。土釘沿通長與周圍土體接觸，依靠接觸界面上的粘結摩阻力，與其周圍土體形成復合土體，土釘在土體發生變形的條件下被動受力。并主要通過其受剪工作對土體進行加固，土釘一般與平面形成一定的角度，故稱之為斜向加固體。土釘適用于地下水位以上或經降水后的人工填土、粘性土、弱膠結砂土的基坑支護和邊坡加固。

　　(3)加筋土

　　加筋土是將抗拉能力很強的拉筋埋置于土層中，利用土顆粒位移與拉筋產生的摩擦力使土與加筋材料形成整體，減少整體變形和增強整體穩定。拉筋是一種水平向增強體。一般使用抗拉能力強、摩擦系數大而耐腐蝕的條帶狀、網狀、絲狀材料，例如，鍍鋅鋼片；鋁合金、合成材料等。

　　七、灌漿法

　　是利用氣壓、液壓或電化學原理將能夠固化的某些漿液注入地基介質中或建筑物與地基的縫隙部位。灌漿的漿液可以是水泥漿、水泥砂漿、粘土水泥漿、粘土漿、石灰漿及各種化學漿材如聚氨酯類、木質素類、硅酸鹽類等。根據灌漿的目的可分為防滲灌漿、堵漏灌漿、加固灌漿和結構糾傾灌漿等。按灌漿方法可分為壓密灌漿、滲入灌漿、劈裂灌漿和電化學灌漿。灌漿法在水利、建筑、道橋及各種工程領域有著廣泛的應用。

　　八、常見不良地基土及其特點

　　1.軟粘土

　　軟粘土也稱軟土，是軟弱粘性土的簡稱。它形成于第四紀晚期，屬于海相、瀉湖相、河谷相、湖沼相、溺谷相、三角洲相等的粘性沉積物或河流沖積物。多分布于沿海、河流中下游或湖泊附近地區。常見的軟弱粘性土是淤泥和淤泥質土。軟土的物理力學性質包括如下幾個方面：

　　(1)物理性質

　　粘粒含量較多，塑性指數Ip一般大于17，屬粘性土。軟粘土多呈深灰、暗綠色，有臭味，含有機質，含水量較高、一般大于40%，而淤泥也有大于80%的情況。孔隙比一般為1.0-2.0，其中孔隙比為1.0～1.5稱為淤泥質粘土，孔隙比大于1.5時稱為淤泥。由于其高粘粒含量、高含水量、大孔隙比，因而其力學性質也就呈現與之對應的特點---低強度、高壓縮性、低滲透性、高靈敏度。

　　(2)力學性質

　　軟粘土的強度極低，不排水強度通常僅為5～30kPa，表現為承載力基本值很低，一般不超過70kPa，有的甚至只有20kPa。軟粘土尤其是淤泥靈敏度較高，這也是區別于一般粘土的重要指標。

　　軟粘土的壓縮性很大。壓縮系數大于0.5MPa-1，最大可達45MPa-1，壓縮指數約為0.35-0.75。通常情況下，軟粘土層屬于正常固結土或微超固結土，但有些土層特別是新近沉積的土層有可能屬于欠固結土。

　　滲透系數很小是軟粘土的又一重要特點，一般在10-5-10-8cm/s之間，滲透系數小則固結速率就很慢，有效應力增長緩慢，從而沉降穩定慢，地基強度增長也十分緩慢。這一特點是嚴重制約地基處理方法和處理效果的重要方面。

　　(3)工程特性

　　軟粘土地基承載力低，強度增長緩慢；加荷后易變形且不均勻；變形速率大且穩定時間長；具有滲透性小、觸變性及流變性大的特點。常用的地基處理方法有預壓法、置換法、攪拌法等。

　　2.雜填土

　　雜填土主要出現在一些老的居民區和工礦區內，是人們的生活和生產活動所遺留或堆放的垃圾土。這些垃圾土一般分為三類：即建筑垃圾土、生活垃圾土和工業生產垃圾土。不同類型的垃圾土、不同時間堆放的垃圾土很難用統一的強度指標、壓縮指標、滲透性指標加以描述。

　　雜填土的主要特點是無規劃堆積、成分復雜、性質各異、厚薄不均、規律性差。因而同一場地表現為壓縮性和強度的明顯差異，極易造成不均勻沉降，通常都需要進行地基處理。

　　3.沖填土

　　沖填土是人為的用水力沖填方式而沉積的土。近年來多用于沿海灘涂開發及河漫灘造地。西北地區常見的水墜壩(也稱沖填壩)即是沖填土堆筑的壩。沖填土形成的地基可視為天然地基的一種，它的工程性質主要取決于沖填土的性質。沖填土地基一般具有如下一些重要特點。

　　(1)顆粒沉積分選性明顯，在入泥口附近，粗顆粒較先沉積，遠離入泥口處，所沉積的顆粒變細；同時在深度方向上存在明顯的層理。

　　(2)沖填土的含水量較高，一般大于液限，呈流動狀態。停止沖填后，表面自然蒸發后常呈龜裂狀，含水量明顯降低，但下部沖填土當排水條件較差時仍呈流動狀態，沖填土顆粒愈細，這種現象愈明顯。

　　(3)沖填土地基早期強度很低，壓縮性較高，這是因沖填土處于欠固結狀態。沖填土地基隨靜置時間的增長逐漸達到正常固結狀態。其工程性質取決于顆粒組成、均勻性、排水固結條件以及沖填后靜置時間。

　　4，飽和松散砂土

　　粉砂或細砂地基在靜荷載作用下常具有較高的強度。但是當振動荷載(地震、機械振動等)作用時，飽和松散砂土地基則有可能產生液化或大量震陷變形，甚至喪失承載力。這是因為土顆粒松散排列并在外部動力作用下使顆粒的位置產生錯位，以達到新的平衡，瞬間產生較高的超靜孔隙水壓力，有效應力迅速降低。對這種地基進行處理的月的就是使它變得較為密實，消除在動荷載作用下產生液化的可能性。常用的處理方法有擠出法、振沖法等。

　　5.濕陷性黃土

　　在上覆土層自重應力作用下，或者在自重應力和附加應力共同作用下，因浸水后土的結構破壞而發生顯著附加變形的土稱為濕陷性土，屬于特殊土。有些雜填土也具有濕陷性。廣泛分布于我國東北、西北、華中和華東部分地區的黃土多具濕陷性。(這里所說的黃土泛指黃土和黃土狀土。濕陷性黃土又分為自重濕陷性和非自重濕陷性黃土，也有的老黃土不具濕陷性)。在濕陷性黃土地基上進行工程建設時，必須考慮因地基濕陷引起附加沉降對工程可能造成的危害，選擇適宜的地基處理方法，避免或消除地基的濕陷或因少量濕陷所造成的危害。

　　6.膨脹土

　　膨脹土的礦物成分圭要是蒙脫石，它具有很強的親水性，吸水時體積膨脹，失水時體積收縮。這種脹縮變形肚往很大，極易對建筑物造成損壞。膨脹土在我國的分布范圍很廣，如廣西、云南、河南、湖北、四川、陜西、河北、安徽、江蘇等地均有不同范圍的分布。膨脹土是特殊土的一種，常用的地基處理方法有換土、土性改良、預浸水，以及防止地基土含水量變化等工程措施。

　　7.含有機質土和泥炭土

　　當土中含有不同的有機質時，將形成不同的有機質土，在有機質含量超過一定含量時就形成泥炭土，它具有不同的工程特性，有機質的含量越高，對土質的影響越大，主要表現為強度低、壓縮性大，并且對不同工程材料的摻入有不同影響等，對直接工程建設或地基處理構成不利的影響。

　　8.山區地基土

　　山區地基土的地質條件較為復雜，主要表現在地基的不均勻性和場地穩定性兩個方面。由于自然環境和地基土的生成條件影響，場地中可能存在大孤石，場地環境也可能存在滑坡、泥石流、邊坡崩塌等不良地質現象。它們會給建筑物造成直接的或潛在的威脅。在山區地基建造建筑物時要特別注意場地環境因素及不良地質現象，必要時對地基進行處理。

　　9.巖溶(喀斯特)

　　在巖溶(喀斯特)地區常存在溶洞或土洞、溶溝、溶隙、洼地等。地下水的沖蝕或潛蝕使其形成和發展，它們對結構物的影響很大，易于出現地基不均勻變形、崩塌和陷落。因此在修建結構物之前，必須進行必要的處理。

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