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1、地基处理课程教学教案课程名称地基处理章节、专题第1章绪论教学目标及基本要求了解地基处理的对象、目的、常用方法以及设计的一般流程教学重点绪论重点放在开拓视野、结合事例来介绍本课程的内容、性质和特点，了解地基处理的对象、目的、常用方法。教学难点本课程的内容、性质、特点教学内容与时间分配教学内容：一、先提出12个与地基有关的工程问题。引起学生学习兴趣，再介绍本课程学习目的、要求和内容、参考书。二、地基处理的目的与对象建（构）筑物地基一般存在以下四个方面的问题：（1）强度和稳定性问题（2）沉降变形问题（3）渗透性问题（4）液化问题。地基处理的目的：（1）提高地基的抗剪强度，增加其稳定性（2）降低地基土
2、的压缩性，减少地基的沉降变形（3）改善地基土的渗透特性，减少地基渗漏或加强其渗透稳定（4）改善地基土的动力特性，提高地基的抗振性能，（5）改善特殊土地基的不良特性，满足工程设计要求地基处理的对象是具有不良工程特性的岩土地基，主要包括软弱地基和特殊土地基。三、本学科发展况四、地基处理设计的一般流程五、本课程的特点和学习要求五、教材及参考书课后五分钟学生提出问题，老师解答。课时分配：2学时习题搜集与土体变形、强度以及渗透有关的工程问题，地基处理的施工视频。课程名称地基处理章节、专题第2章换填垫层法教学目标及基本要求了解换填垫层法的基本原理、作用机理，掌握换填垫层法的结构与组成，熟练掌握换填垫层法的
3、厚度计算方法，熟练掌握换填垫层法的施工方法与质量检测要求教学重点换填垫层法的作用机理、设计计算教学难点垫层厚度设计教学内容与时间分配教学内容一、概述换填垫层法是将基础底面下一定深度范围内不满足地基性能要求的土层(或局部岩石)，全部或部分挖出，换填上符合地基性能要求的材料，然后分层夯实作为基础的持力层。换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。垫层法又称开挖置换法、换土垫层法，简称换土法。垫层的作用包括以下几个方面：(1)提高地基承载力(2)减少沉降量(3)加速软弱土层的排水固结(4)防止冻胀(5)消除地基的湿陷性和胀缩性垫层法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗
4、塘等浅层软弱地基及不均匀地基的处理。褥垫法是将基础底面下一定深度范围内局部压缩性较低的岩石凿去，换填上压缩性较大的材料，然后分层夯实的垫层作为基础的部分持力层，使基础整个持力层的变形相互协调。二换填垫层设计2.2.1砂(砂石、碎石、粉煤灰、矿渣)垫层设计1.垫层厚度的确定垫层底面处的附加压力值可分别按下式计算：:bE-P)条形基础2)+2Ztane_bl(Pk-P)矩形基础：S+2ztan)(+2ztan6)换填垫层的厚度不宜小于0.5m,也不宜大于3m。2 .垫层宽度的确定垫层底面的宽度应满足基础底面应力扩散和防止垫层向两侧挤出的要求。b,b+2zlan3 .垫层的压实标准4 .整层承载力的
5、确定经换填处理后的地基，由于理论计算方法尚不够完善，垫层的承载力宜通过现场试验确定。5 .沉降计算垫层地基的变形由垫层自身变形和下卧层变形组成。垫层地基的变形可仅考虑其下卧层的变形。2.2.2素土和灰土垫层设计素士垫层(简称土垫层)和灰土垫层(石灰与土的体积配合比一般为2:8或3:7)在湿陷性黄土地区使用较广泛，处理厚度一般为13m通过处理基底下的部分湿陷性土层，可达到减小地基的总湿陷量，并控制未处理土层湿陷量的处理效果。素土垫层或灰土垫层可分局部垫层和整片垫层。当仅要求消除基底下处理土层的湿陷性时，宜采用素土垫层；除上述要求外，还要求提高士的承载力或水稳性时，宜采用灰土垫层。局部垫层的平面处
6、理范围，每边超出基础底边的宽度不应小于其厚度的一半，整片垫层一般设置在整个建(构)筑物(跨度大的工业厂房除外)的平面范围内，每边超出建筑物墙基础外缘的宽度不应小于垫层的厚度，并不得小于2m。素土垫层或灰土垫层厚度的确定方法同砂垫层，垫层宽度按以下方法确定：(1)局部垫层的平面处理范围，每边超出基础底边的宽度，可按下式计算确定，并不应小于垫层厚度的一半，即8=0+2zia11e+c地基压力扩散线与垂直线的夹角，宜为2230,用素土处理宜取小值，用灰土处理宜取大值。(2)整片垫层的平面处理范围，每边超出建筑物外墙基础外缘的宽度，不应小于垫层的厚度，并不应小于2m。素土垫层或灰土垫层的承载力特征值，
7、宜通过现场载荷试脸确定。当无试脸资料时，土垫层承载力特征值不宜超过18OkPa；灰土垫层承载力特征值不宜超过25OkPa。其沉降计算方法同砂垫层。2. 2.3褥垫层设计褥垫的作用是调整地基的压缩性，用褥垫改造压缩性低的地基，使之与压缩性较高的地基相适应，从而调整岩土交界部位地基的相对变形，以避免该处由于应力集中而使墙体出现裂缝。褥垫的设计主要是根据地基变形的要求确定其厚度。褥垫的厚度是按照地基所需调整的沉降量的大小确定的，通常褥垫的厚度Z可按下述方式进行计算。1 .确定要求褥垫的沉降量&褥垫的沉降量G可用下式计算Sl=S1-s计算与值时，应控制$24，以避免褥垫的变形过大。2 .褥垫的厚度Z褥
8、垫的厚度Z可用下式计算Z=9O,也可查根据褥垫材料的侧限压缩试验得出的ps曲线，按下式计算_SJlZ=8对于要求褥垫调整地基的沉降量不大时，褥垫的厚度可不进行计算，一般按其构造厚度取300500mm但需注意地基的过大变形。2.2.4垫层材料选用1 .砂石2 .粉质粘土3 .灰土4 .粉煤灰5 .矿渣6 .其他工业废渣7 .土工合成材料8 .聚苯乙烯板快（EPS）三、施工四、质量检脸时间分配：4学时习题27、1-2.2-6课程名称地基处理章节、专题第3章预压法教学目标及基本要求掌握预压法的加固机理、设计计算方法，会计算不同条件下土体的固结度，能进行加荷计划制定，了解预压法的施工方法与质量检验要求
9、教学重点预压法的加固机理、预压法的固结度计算、加载计划制定方法教学难点分级加载时的固结度计算与加载计划制定教学内容与时间分配教学内容：一、概述预压法又称排水固结法，指直接在天然地基或在设置有袋装砂井、塑料排水带等竖向排水体的地基上，利用建筑物本身重量分级逐渐加载或在建筑物建造前在场地先行加载预压，使土体中孔隙水排出，提前完成土体固结沉降，逐步增加地基强度的一种软土地基加固方法。预压法适用于处理淤泥质土、淤泥及冲填土等饱和粘性土地基。二、预压法加固机理预压法就是利用排水固结规律，通过加压系统和排水系统改变地基应力场中的总应力Cr和孔隙水压力为来达到增大有效应力、压缩土层的目的。三、预压法的设计与
10、计算(一)堆载预压法设计计算1.竖向排水体设计(1)竖向排水体材料选择竖向排水体可采用普通砂井、袋装砂井和塑料排水带，若竖向排水体深度超过20m,建议采用袋装砂井和塑料排水带。砂井的砂料应选用中粗砂，其粘粒含量不应大于3%。(2)竖向排水体平面布置1)竖向排水体直径和间距。一般地，普通砂井直径为30Omnr500mm,袋装砂井直径为70m120io塑料排水带的当量换算直径可按下式进行计算,2S+b)4=兀2)竖向排水体排列。竖向排水体在平面上可布置成正三角形或正方形，其相应的有效排水范围分别为正六边形和正方形。竖井的有效排水直径4和竖井间距I的关系为：Jc=/=1.05/等边三角形排列时V不=
11、J-=1.13正方形排列时V/r(3)竖向排水体深度和布置范围，一般为IOnl25m。1)软土层不厚、底部有透水层时，竖向排水体应尽可能穿透软土层。2)当深厚的高压缩土层间有砂层或砂透镜体时，竖向排水体应尽可能打至砂层或砂透镜体，而采用真空预压时应尽量避免竖向排水体与砂层相连，以免影响真空效果。3)对于无砂层的深厚地基则可根据其稳定性及建筑物在地基中造成的附加应力与自重应力之比值确定(一般为0.10.2)。4)对以地基抗滑稳定性控制的工程，竖向排水体深度通过稳定性分析来确定，且至少应超过最危险滑动面2m。5)对以变形控制的工程，竖向排水体深度应根据在限定的预压时间内需完成的变形量来确定。竖向排
12、水体宜穿透受压土层。竖向排水体的布置范围一般比建筑物基础范围稍大为好。扩大的范围可由基础的轮廓线向外增大约2m4m02 .地表砂垫层设计在竖向排水体顶部应铺设排水砂垫层，以保证地基固结过程排出的水能够顺利地通过砂垫层迅速排出，使受压土层的固结能够正常进行，以利于提高地基处理效果，缩短固结时间。(1)垫层材料垫层材料宜采用透水性良好的中粗砂，(2)垫层厚度排水砂垫层的厚度首先应满足地基对其排水能力的要求；其次，承担施工机械荷载。陆上施工时，砂垫层厚度不应小于O.5m；水下施工时，一般为1m。砂垫层的宽度应大于堆载宽度或建筑物底宽。并伸出竖向排水体外边线2倍竖向排水体直径。在砂料贫乏地区，可采用连
13、通竖向排水体的纵、横砂沟代替整片砂垫层。3 .预压荷载确定(1)制订加荷计划：1）利用地基的天然地基土抗剪强度计算第一级容许施加的荷载p10一般可根据斯开普顿极限荷载的半经验公式作为初步估算，即Pl啜（1+0.29（1+0.23+加对饱和软粘土，可采用下式估算对长条形填土，可根据FeIIeniUS公式估算K2）计算第一级荷载Pl作用下地基强度增长值。在Pl荷载作用下经过一段时间预压，地基强度逐渐提高，地基强度为：%=（,+M）3）计算Pl作用下达到所定的固结度（一般取70%）所需要的时间，目的在于确定第一级荷载停歇的时间，或第二级荷载开始施加的时间。4）根据第二步所得到的地基强度%确定第二级所
14、能施加的荷载p2,p2可按下式近似估算：PLK同样，求出在p2作用下地基固结度达70%的强度及所需要的时间，然后计算第三级所施加的荷载。依次按上述步骤计算出每级荷载和每一级荷载的停歇时间，直至达到设计荷载。5）按上述加荷计划进行每一级荷载下的地基稳定性计算。如果稳定性不满足要求，需调整加荷计划。6）计算预压荷载下地基的最终沉降量和预压期间的沉降量，以确定预压荷载卸除的时间。如果预压工作期内，地基沉降量不满足设计要求,则应采用超载预压，需调整加荷计划。（2）地基固结度计算固结度计算是堆载预压设计中制订加荷计划的一个重要环节，根据每级荷载下不同时间的固结度，可推算地基强度的增长值，分析地基的稳定性
15、，确定相应的加荷计划，估算加荷期间地基的沉降量，确定预压荷载的期限等。1）瞬时加荷条件下的固结度计算a.竖向排水平均固结度上。某一时间，时的竖向排水平均固结度S可按下式计算：当3o%时，可采用下式计算：8T.b.径向排水平均固结度Ur。某一时间，时的径向排水平均固结度Ur计算公式为Ur=-efTTt1.n2/、32-1P=-rrln()一-n-4/T计算出时间因素Th、井径比，可查曲线图或直接计算可得到径向排水平均固结度Ur。当竖向排水体采用挤压方式施工时，应考虑涂抹对土体固结的影响。当竖向排水体的纵向通水量qw与天然土层水平向渗透系数kh的比值较小，且长度又较长时，尚应考虑井阻影响。瞬时加载
16、条件下，考虑涂抹和井阻影响时，竖向排水体地基径向排水平均固结度Ur可按下式计算：U,=l-e盘F=Fn+FFr3Fa=ln(z?)4(n15)c.1UkhFt=lC.总平均固结度Urz。根据卡里罗(CarrilIo)理论证明，可得由径向、竖向共同排水引起的总平均固结度，其计算式为：utl=-(-ur)(-ul)I18/=In；点(I-4)当竖向排水体间距较密、软土层很厚或径向固结系数Ch远大于竖向固结系数G,竖向平均固结度”的影响很小，常可忽略不计，可只考虑径向固结度作为整个竖向排水体有效影响范围内的总平均固结度。整个受压土层的平均固结度U按式计算：U=QUn+(-Q)Ul2)分级加荷条件下的
17、固结度计算。在实际工程中，为保证堆载预压过程中地基的稳定性，其预压荷载多为分级逐渐施加。但以上固结度的计算都是假设荷载是一次瞬间加足的，因此，必须对求得的固结时间关系和沉降时间关系加以修正。修正的方法有改进的太沙基法和改进的高木俊介法，a.改进的太沙基法二级等速加荷与瞬时加荷的固结过程下面推导二级等速加荷的平均固结度公式：当7；V/V7；(=0)时5=uH=U,-rz(P2勺P2当7；VfV7；(Pl=M)时5=u旦=U口也ETP2P2当nVY看时u；=u,li1-+Ul,-=U1-+Ut-AP2rz,r,P2,ei,2,P2rz(2*P2当f/时U,=U.A+t.坐=U.且+U.也,P2P2
18、%仙呼，Pz对多级荷载，可依次类推，并归纳如下式：u；工U3声=lb.改进的高木俊介法该法的特点是不需要求得瞬时加荷条件下地基的固结度，而是直接求得修正后的平均固结度。修正后的平均固结度为：5=Y-A-etV-*)-pfl/-I(3)地基土强度增长估算饱和软土地基在预压荷载的作用下排水固结，其抗剪强度逐渐提高。但预压荷载同时在地基中产生剪应力，当这种剪应力超过地基的抗剪强度时，地基将发生剪切破坏。因此，如果能适当地控制加荷速率，使由于固结而增长的地基强度与剪应力的增长相适应，则地基稳定。目前常用的估算地基土强度增长的方法有：1)有效应力法。品=植7+2&。5一刈)或%r(%+kUAJ2)按建筑
19、地基处理技术规范QGJ79-2012)计算。+3jan九(4)地基抗滑稳定性验算一般预压地基的失稳多为圆弧剪切破坏，图3-15为软土地基上一个堤坝断面的稳定性分析示意图。I表示地基部分，Il表示填土部分。假定地基破坏时，沿圆心为。点，半径为R的圆弧48C滑动。考虑地基因预压固结而引起的强度增长，采用瑞典条分法分析地基的稳定性。堆载预压地基抗滑稳定性分析示意图滑动力矩为MT=R(7+G,=Hf必+WJsinq+f叱“sin%A8(3-38)抗滑力矩由地基部分抗滑力矩MRAB和填土部分抗滑力矩MRBC构成，即MR=MRAB+MrbcMRAB=RZ(Cj+%COSa,tan*u+%WCoSa,tan
20、%,)ACMRBC=*(以,COSaJan”)R综合式(3-38)式(3-41)可得地基抗滑稳定安全系数K,即：BmZ(CJ+WbCoSa,tai!R+WU,UCOSajan外,)K=如=jMT+W11)fsinaf+Mlisinar.八aC%Z(c+%8S%lan例)+Sc(叱+WJsin4+X%,sin%H(5)地基沉降计算预压荷载作用下地基的最终沉降量SR由机理不同的三部分沉降组成，其表达式为：1.=Sd+.+久式中Sd一一瞬时沉降；5c固结沉降；5s次固结沉降。瞬时沉降Sd可采用弹性理论公式计算，当粘土地基厚度很大，作用于其上的圆形或矩形面积上的压力为均布时，sd可按下式计算：M上)固
21、结沉降SC按分层总和法计算，即S/纽V1+%次固结沉降SS按下式计算：-g,/-I1TCOi1如果在建筑物使用年限内，次固结沉降经判断可以忽略的话，则地基最终沉降量L可按下式计算，即几=Sd+&在实际工程中，为计算简便，常以固结沉降量SC为基准，用经验系数予以修正，得到预压地基的最终沉降量力。按照建筑地基处理技术规范(JGJ79-2012)规定，预压荷载下地基的最终竖向变形量的计算可取附加应力与土自重应力的比值为0.1的深度作为压缩层的计算深度，按下式计算/=I1T%变形计算时，可取附加应力与土自重应力比值为0.1的深度作为受压土层的计算深度。3. 3.2真空预压法设计计算1 .竖向排水体的断
22、面尺寸、间距、排列方式和深度一般采用袋装砂井或塑料排水带作为竖向排水体，其断面尺寸、间距、排列方式和深度的确定与堆载预压法相同。砂井的砂料应选用中粗砂，其渗透系数应大于IXlO-2cms抽真空的时间与土质条件和竖向排水体的间距密切相关。达到相同的固结度，竖向排水体的间距越小，则所需时间越短，见表3-6。2 .预压区面积和分块大小真空预压区边缘应大于建筑物基础轮廓线，每边增加量不得小于3.0m,每块预压面积宜尽可能大且呈方形，分区面积宜为20000m240000m2o根据加固要求彼此间可搭接或有一定间距。加固面积越大，加固面积与周边长度之比也越大，气密性就越好，真空度就越高，见表3-7o3 .膜
23、下真空度和土层的固结度真空预压效果与密封膜内能达到的真空度密切相关。建筑地基处理技术规范(JGJ79-2012)规定：真空预压的膜下真空度应稳定地保持在86.7kPa(650EHg)以上，且应分布均匀。竖向排水体深度范围内土层的平均固结度应大于90%,预压时间不宜低于90do4 .真空预压工艺真空预压一般能取得相当于7892kPa的等效堆载预压效果。当建筑物荷载超过真空预压的压力，且建筑物对地基的变形有严格要求时，可采用真空一堆载联合预压法，其总压力宜超过建筑物荷载。真空预压所需真空设备的数量，可按加固面积的大小、形状、土层结构特点，以一套设备可抽真空的面积为100O1500m2确定。5 .真
24、空预压固结度和地基强度增长的计算与堆载预压法相同。6 .沉降计算3. 3.3真空和堆载联合预压法设计计算当设计地基预压荷载大于80kPa,且进行真空预压处理地基不能满足设计要求时，可采用真空和堆载联合预压处理地基。1 .堆载体顶面积、加载时间及加载方式堆载体的坡肩线宜与真空预压边线一致。对于一般软粘土，上部堆载施工宜在真空预压膜下真空度稳定地达到86.7kPa(650mmHg)且抽真空时间不少于IOd后进行。对于高含水量淤泥类土，上部堆载施工宜在真空预压膜下真空度稳定地达到86.7kPa(650mmHg)且抽真空时间不少于20d30d后可进行。当堆载较大时，真空和联合预压应采用分级加载，分级数
25、应根据地基土稳定计算确定。分级加载时，应待前期预压荷载下地基的承载力增长满足满足下一级荷载下地基的稳定性要求时，方可增加堆载。2 .地基固结度和强度增长计算真空和堆载联合预压时，固结度和地基强度增长的计算与堆载预压法相同。3 .沉降计算课时分配：8学时习题3-2、3-4、3-7湖南科技大学课程教案课程名称地基处理章节、专题第4章强夯与强夯置换法教学目标及基本要求了解强夯与强夯置换法的基本概念、作用机理，熟练掌握其设计计算方法，了解强度与强夯置法的施工机械、施工方法、施工要点与质量检测要求。教学重点强夯置换法的作用机理、有效加固深度、最佳夯能、加固后地基承载力特征值教学难点动力固结理论与最佳夯能
26、的确定教学内容与时间分配教学内容：一、概述强夯法是反复将夯锤（质量一般为IookN400kN）提到一定高度使其自由落下（落距一般为IOnl40m）,给地基以冲击和振动能量，从而提高地基的承载力，降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。强夯置换法是采用在夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料，用夯锤夯击形成连续的强夯置换墩。二、加固机理1 .动力密实采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密实的机理，即用冲击型动力荷载，使土体中的孔隙减小，土体变得密实，从而提高地基土强度。2 .动力固
27、结强夯法处理细颗粒饱和土时，则是借助于动力固结的理论，巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波，破坏了土体原有的结构，使土体局部发生液化并产生许多裂隙，增加了排水通道，使孔隙水顺利逸出，待超孔隙水压力消散后，土体固结。由于软土的触变性，强度得到提高。3 .震动波压密4 .动力置换整式置换是采用强夯将碎石整体挤入淤泥中，其作用机理类似于换土垫层。桩式置换是通过强夯将碎石填筑土体中，部分碎石桩（或墩）间隔地夯入软土中，形成桩式（或墩式）的碎石墩（或桩）。其作用机理类似于振冲法等形成的碎石桩，它主要是靠碎石内摩擦角和桩（或墩）间士也侧限来维持桩体的平衡并与桩（或整）间土起复合地基的作用。OOOO（CTQ
28、.Oo二三孑。/j，/，I，I，叩”力，）V/）叱7/，/（a）（b）动力置换类型a）整式置换b）桩式置换三、设计3.1强夯法设计1 .有效加固深度有效加固深度HH=ayMh2 .夯锤和落距击夯击能为夯锤重M与落距h的乘积。锤重和落距越大，则单击夯击能越大，加固效果越好整个加固场地的总夯击能量（即锤重X落距X总夯击数）除以加固面积称为单位夯击能。夯锤的平面一般有圆形和方形等形状，其中有气孔式和封闭式两种。，圆形和带有气孔的锤较好，它可克服方形锤由于上下两次夯击着地并不完全重合，而造成夯击能量损失和着地时倾斜的缺点。国内通常采用的落距是8m25m0对相同的夯击能量，常选用大落距的施工方案，这是因
29、为增大落距可获得较大的接地速度，能将大部分能量有效地传到地下深处，增加深层夯实效果，减少消耗在地表土层塑性变形的能量。3 .最佳夯击能最佳夯击能是指在夯击过程中地基中的孔隙水压力增大到等于土的上覆压力时的夯击能称为最佳夯击能。粘性土而言，夯击过程中孔隙水压力消散慢，随夯击能逐渐增加，孔隙水压力亦相应地快速叠加，因而在粘性土中，可根据孔隙水压力的叠加值来确定最佳夯击能。由于孔隙水压力沿深度的分布规律是上大下小，而土的自重压力则是上小下大，因此，最佳夯击能宜按有效加固深度确定为宜。粘性土中孔隙水压力增长及消散过程仅为几分钟，因此，孔隙水压力不能随夯击能增大而叠加，为此可绘制孔隙水压力增量与夯击击数
30、（夯击能）的关系曲线（见图4-5）来确定最佳夯击能。4.夯击击数与遍数夯点的夯击击数，应按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定，且应同时满足下列条件：1）最后两击的平均夯沉量，宜满足表4-3的要求，当单击夯击能E大于12000kNm时，通过试验确定。2）夯坑周围地面不应发生过大隆起；3）不因夯坑过深而发生起锤困难。国内确定夯击击数的方法有所不同：有的以孔隙水压力达到液化压力为准则；有的以最后一击的夯沉量达某一数值为限值；也有的以上、下两击所产生的沉降差小于某一数值为标准。总之，各夯击点的夯击数，应使土体竖向压缩最大，而侧向位移最小为原则，一般为410击。夯击遍数应根据地基土的性质确定，可
31、采用点夯（24）遍，对于渗透性质较差的细颗粒土，应适当增加夯击遍数；最后以低能量满夯2遍，满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接。5.夯击点布置及间距夯击点位置可根据基础底面形状，采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。对某些基础面积较大的建筑物或构筑物，可按等边三角形或正方形布置夯击点对办公楼和住宅建筑等，可根据承重墙位置布置夯点，一般可采用等腰三角形布点；对工业厂房可根据柱网来布置夯击点。布置夯击点时应考虑施工时吊机的行走通道。第一遍夯击点间距可取夯锤直径的（2.53.5）倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。以后各遍夯击点间距可适当减少。对处理深度较大的工程，第一遍夯击点间距适当增大
32、。对一般建筑物，每边超出基础外缘的宽度宜为基底下设计处理深度的1223,并不应小于3m。6 .间歇时间对砂性土，孔隙水压力的峰值出现在夯完后的瞬间，消散时间只有24min,故对渗透性较大的砂性土，两遍夯击间的间歇时间很短，亦即可连续夯击。对粘性土，由于孔隙水压力消散较慢，故当夯击能逐渐增加时，孔隙水压力亦相应地叠加，其间歇时间取决于孔隙水压力的消散情况，对于渗透性差的粘性土地基，间隔时间不应少于（23）。7 .现场试夯8 .强夯地基承载力特征值9 .沉降计算4. 3.2强夯置换法设计1 .处理深度强夯置换墩的深度由土质条件确定。除厚层饱和粉土外，应穿透软土层，到达较硬土层上，深度不宜超过Iom
33、。2 .单位夯击能强夯置换法的单位夯击能应根据现场试脸确定。3 .墩体材料墩体材料可采用级配良好的块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料，且粒径大于30Omm的颗粒含量不宜超过全重的30%o4 .夯击击数夯点的夯击击数应通过现场试夯确定，且应同时满足下列条件：1）墩底穿透软弱土层，且达到设计墩长；2）累计夯沉量为设计墩长的（152.0）倍；3）最后两击的平均夯沉量可按表4-3确定。5 .墩位布置及间距墩位布置宜采用等边三角形或正方形。对独立基础或条形基础可根据基础形状与宽度相应布置。墩间距应根据荷载大小和原土的承载力选定，当满堂布置时，可取夯锤直径的（23）倍。对独立基础或条形基础可取夯锤
34、直径的（1.52.0）倍。墩的计算直径可取夯锤直径的（1.11.2）倍。当墩间净距较大时，应适当提高上部结构和基础的刚度。强夯置换处理范围应大于建筑物基础范围。每边超出基础外缘的宽度宜为基底下设计处理深度的1223,并不宜小于3m。6 .垫层铺设墩顶应铺设一层厚度不小于500mm的压实垫层，垫层材料可与墩体相同，粒径不宜大于IoOmm。7 .现场试夯8 .强夯置换地基承载力特征值9 .沉降计算时间分配：4学时习题4-1、4-3、4-4课程名称土力学章节、专题第5章挤密桩法教学目标及基本要求了解挤密桩的特征、作用机理，掌握砂石桩、灰土桩的设计计算方法、桩间距的确定方法、加固后地基承载力特征值的确
35、定，掌握各种挤密桩的施工所需机具、施工步骤、施工要点与质量检测要求。教学重点挤密桩的桩间距确定和加固后地基承载力特征值得的确定教学难点挤密桩的设计方法教学内容与时间分配教学内容：一、概述挤密桩法是以振动、冲击或带套管等方法成孔，然后向孔中填入砂、石、土（或灰土、二灰、水泥土）、石灰或其它材料，再加以振实而成为直径较大桩体的方法。二、砂石桩法砂石桩适用于挤密松散砂土、粉土、粉质粘土、素填土、杂填土等地基，以及用于可液化地基。饱和粘土地基，如对变形控制不严格，可采用砂石桩置换处理。对大型、重要的或场地地层复杂的工程，以及对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的饱和粘性土和饱和黄土地基，应在施工前通
36、过现场试验确定其适用性。1 .对松散砂土和粉土的加固机理砂石桩法加固砂性土地基的主要目的是提高地基土承载力、减少变形和增强抗液化性。砂石桩加固砂土地基抗液化的机理主要：（1）挤密作用，（2）排水减压作用，（3）砂基预震效应。2 .对粘性土的加固机理：（1）置换作用，（2）排水作用三、砂石桩法设计计算1.处理范围地基处理范围应根据建筑物的重要性和场地条件确定，宜在基础外缘扩大（13）排桩。对可液化地基，在基础外缘扩大宽度应不应小于可液化土层厚度的1/2,并不应小于5m。2 .桩位布置3 .桩长砂石桩桩长可根据工程要求和工程地质条件，通过计算确定。4 .桩径砂石桩直径可根据地基土质情况、成桩方式和
37、成桩设备等因素确定，桩的平均直径可按每根桩所用填料量计算。振冲碎石桩桩径宜为8001200mm;沉管砂石桩桩径宜为300800mm.5 .桩间距砂石桩间距应通过现场试脸确定。振冲碎石桩的桩间距应根据上部结构荷载大小和场地土层情况，并结合所采用的振冲器功率大小综合考虑：(1)松散粉土和砂土地基正方形布桩s=0.89乳正三角形布桩s=0.95/(2)粘性土地基正方形布桩S=灰正三角形布桩s=1.08?6 .桩体材料砂石桩桩体材料可就地取材。振冲桩桩体材料可采用含泥量不大于5%的碎石、卵石、矿渣或其他性能稳定的硬质材料，不宜使用风化易碎的石料。7 .填料量砂石桩桩孔内的填料量应通过现场试脸确定，估算
38、时可按设计桩孔体积乘以充盈系数B确定，B可取1214如施工中地面有下沉或隆起现象，则填料量应根据现场具体情况予以增减。8 .垫层桩顶和基础之间宜铺设厚度为300500mm的垫层。垫层材料宜用中砂、粗砂、级配砂石和碎石等，最大粒径不宜大于30mm,其夯填度（夯实后的厚度与虚铺厚度的比值）不应大于0.9。9 .砂石桩复合地基承载力特征值砂石桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基荷载试验确定。10 .沉降计算11 .稳定性分析四石灰桩法（一）概述石灰桩法是指由生石灰与粉煤灰等掺合料拌和均匀，在孔内分层夯实形成竖向增强体，并与桩间土组成复合地基的处理方法。按用料特征和施工工艺的分类方法如下：（1）石
39、灰桩法（又称块灰灌入法）（2）石灰柱法（也叫粉灰搅拌法）（3）石灰浆压力喷注法（二）加固机理石灰桩的加固机理可从桩间土、桩身和复合地基三方面进行分析。1 .桩间土加固机理（1）成孔挤密（2）膨胀挤密（3）脱水挤密（4）胶凝作用（5）离子交换2 .桩身加固机理克服桩中心软弱的问题：1）必须要求石灰桩应具有一定的初始密度，而且吸水过程中有一定的压力，限制其自由胀发。当填充的初始重度为11.7kNm3,上覆压力大于50kPa时，石灰吸水并不软化。2）加大充盈系数（如1.61.7）,提高石灰含量或缩短桩距，进一步约束桩的胀发作用，也可提高桩的密实度。3）桩顶采用粘土封顶，可限制由于石灰膨胀而隆起，同样
40、可起到提高桩身密实度的作用。4）用砂填石灰桩的孔隙，使胀发后的石灰桩本身比胀发前密实，但并不减弱桩身的排水固结作用。5）采用掺合料（粉煤灰、火山灰、钢渣或粘性土）也可防止石灰桩的软心，3 .复合地基由于石灰桩桩体较桩间土具有更大的强度（抗压强度约50OkPa）,在与桩间土形成复合地基中具有桩体作用。当承受荷载时，桩上将产生应力集中现象。根据国内实测数据，石灰桩复合地基的桩土应力比一般为2.55.0。石灰桩法适用于处理饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地基。用于地下水位以上的土层时，宜增加掺合料的含水量并减少生石灰用量，或采取土层浸水等措施。（三）设计计算1 .桩径、桩位及布置石灰桩成
41、孔直径，常用300400rm,可按等边三角形或矩形布桩，桩中心距可取（23）倍成孔直径。石灰桩可布置在基础底面下，当基底土的承载力特征值小于70kPa时，宜在基础以外布置12排围护桩。2 .桩长桩的长度取决于石灰桩的加固目的、上部结构条件及成孔机具。1）若石灰桩加固只是为了形成一层压缩性较小的垫层，则桩长可较小，一般可取24m。2）若加固目的是为了减少沉降，则需要较长的桩。如果为了解决深层滑动问题，也需要较长的桩，保证桩长穿过滑动面。3）洛阳铲成孔时桩长不宜超过6m；机械成孔管外投料时，桩长不宜超过8m,螺旋钻成孔及管内投料时，可适当增加桩长。4）石灰桩桩端宜选在承载力较高的土层中。在深厚的软
42、弱地基中采用“悬浮桩”时，应减少上部结构重心与基础形心的偏心，必要时宜加强上部结构及基础的刚度。5）地基处理深度应根据岩土工程勘察资料及上部结构设计要求确定。3 .桩体材料石灰桩的主要固化剂为生石灰，掺合料宜优先选用粉煤灰、火山灰、炉渣等工业废料。生石灰与掺合料的配合比宜根据地质情况确定，生石灰与掺合料的配合比可选用1:1或1:2,对于淤泥、淤泥质土等软土可适当增加生石灰用量，桩顶附近生石灰用量不宜过大。当掺石膏和水泥时，掺加量为生石灰用量的3%10%4 .垫层当地基需要排水通道时，可在桩顶上设200300e厚的砂石垫层。5 .石灰桩桩复合地基承载力特征值初步设计时也可采用单桩和处理后桩间土承
43、载力特征值按下式估算ZPk=砒6 .沉降计算石灰桩处理后的地基变形应按现行国家标准建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）的有关规定进行计算。变形经验系数s可按地区沉降观测资料及经验确定。石灰桩复合土层的压缩模量宜通过桩身及桩间土压缩试验确定，初步设计时可按下式估算A=+加耳四土挤密桩法和灰土挤密桩法（一）概述士挤密桩法或灰土挤密班法是指利用横向挤压成孔设备，使桩间土得以挤密。用素土或灰土填入桩孔内分层夯实形成土桩或灰土桩，并与桩间土组成复合地基的地基处理方法。土（或灰土）挤密桩适用于处理地下水位以上的粉土、粘性土、素填土、杂填土和湿陷性黄土等地基，可处理地基的厚度宜为315m0（二）
44、加固机理7 .挤密作用8 .灰土性质作用：（1）灰土桩，（2）双灰桩9 .桩体作用（三）设计计算1 .处理范围土挤密桩和灰土挤密桩处理地基的面积，应大于基础或建筑物底层平面的面积，并应符合下列规定：1）当采用局部处理时，超出基础底面的宽度：对非自重湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，每边不应小于基底宽度的0.25倍，并不应小于0.5m；对自重湿陷性黄土地基，每边不应小于基底宽度的75%倍，并不应小于1.Omo2）当采用整片处理时，超出建筑物外墙基础底面外缘的宽度，每边不宜小于处理土层厚度的1/2,并不应小于2.0m。2 .处理深度土挤密桩和灰土挤密桩处理地基的深度，应根据建筑场地的土质情况、工程
45、要求和成孔及夯实设备等综合因素确定。3 .桩间距及桩位布置4 .桩孔数量桩孔数量可按下式估算：An=一AC5 .桩体填料夯实密度及配合比桩孔内的填料，应根据工程要求或处理地基的目的确定，桩体的夯实质量宜用平均压实系数工控制。当桩孔内用灰土或素填土分层回填、分层夯实时，桩体内的平均压实系数儿不应小于0.97,其中压实系数最小值不应低于0.93o桩孔内的灰土填料，其消石灰与土的体积配合比，宜为2:8或3:7。土料宜选用粉质粘土，土料中的有机质含量不应超过5%,且不得含有冻土，渣土垃圾粒径不超过15mm0石灰可选用新鲜的消石灰或生石灰粉，粒径不应大于5mmo消石灰的质量应合格，有效CaO+MgO含量不低于60%.6 .垫层桩顶标高以上应设置300600m厚褥垫层。的2:8灰土垫层，其压实系数均不应低于0.95。7 .土（或灰土）挤密桩复合地基承载力特征值灰土挤密桩复合地基的承载力特征值，不宜大于处理前天然地基承载力特征值的2.0倍，且不宜大于250kPa;对土挤密桩复合地基的承载力特征值，不宜大于处理前天然地基承载力特征值的1.4倍，且不宜大于180kPao8 .沉降计算
