第十二章地基处理 重点内容： 1.软土的物理力学性质及其工程特性 2.各种地基处理方法的基本原理
第十二章 地基处理 重点内容： 1.软土的物理力学性质及其工程特性 2.各种地基处理方法的基本原理
§12.1概述 一，地基处理的对象和目的 地基处理的：对象主要是软弱地基和特殊土地基。 软弱地基系指主要由软土（淤泥、淤泥质土)、冲填 土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。 1.软土：淤泥及淤泥质土的总称为软土。 软土的特性是含水率高、孔隙比大、渗透系数小、 压缩性高、抗剪强度低。软土地基承载力低，在外荷载 作用下，地基变形大，不均匀变形也大，且变形稳定历 时较长，在比较深厚的软土层上，建筑物基础的沉降往 往持续数年甚至数十年之久。 软土地基是在工程实践中最需要人工处理的地基
地基处理的：对象主要是软弱地基和特殊土地基。 软弱地基系指主要由软土（淤泥、淤泥质土）、冲填 土、杂填土或其它高压缩性土层构成的地基。 §12.1 概 述 一. 地基处理的对象和目的 软土的特性是含水率高、孔隙比大、渗透系数小、 压缩性高、抗剪强度低。软土地基承载力低，在外荷载 作用下，地基变形大，不均匀变形也大，且变形稳定历 时较长，在比较深厚的软土层上，建筑物基础的沉降往 往持续数年甚至数十年之久。 软土地基是在工程实践中最需要人工处理的地基。 1. 软土：淤泥及淤泥质土的总称为软土
2.杂填土：由人类活动所形成的建筑垃圾、工业废弃物和 生活垃圾等无规则堆填物。 杂填土主要特性是强度低、压缩性高和均匀性差，即使 在同一建筑场地的不同位置，其地基承载力和压缩性也有 较大差异。杂填土未经人工处理一般不宜作为持力层。 3.冲填土：在整治和疏浚江河航道时，用挖泥船通过泥浆 泵将夹大量水分的泥砂吹到江河两岸而形成的沉积土。 冲填土的工程性质主要取决于颗粒组成、均匀性和排 水固结条件，如以粘性土为主的冲填土往往是欠固结的， 其强度较低且压缩性较高，一般需经过人工处理才能作为 建筑物地基；如以砂性土或其它粗颗粒土所组成的冲填土 ,其性质基本上与砂性土相类似，可按砂性土考虑是否需 要进行地基处理
杂填土主要特性是强度低、压缩性高和均匀性差，即使 在同一建筑场地的不同位置，其地基承载力和压缩性也有 较大差异。杂填土未经人工处理一般不宜作为持力层。 2. 杂填土：由人类活动所形成的建筑垃圾、工业废弃物和 生活垃圾等无规则堆填物。 3. 冲填土：在整治和疏浚江河航道时，用挖泥船通过泥浆 泵将夹大量水分的泥砂吹到江河两岸而形成的沉积土。 冲填土的工程性质主要取决于颗粒组成、均匀性和排 水固结条件，如以粘性土为主的冲填土往往是欠固结的， 其强度较低且压缩性较高，一般需经过人工处理才能作为 建筑物地基；如以砂性土或其它粗颗粒土所组成的冲填土 ，其性质基本上与砂性土相类似，可按砂性土考虑是否需 要进行地基处理
4.其它高压缩土：饱和松散粉细砂及部分粉土，在机械振 动、地震等动力荷载的重复作用下，有可能会产生液化或 震陷变形。另外，在基坑开挖时，也可能会产生流砂或管 涌。因此，对于这类地基土，往往需要进行地基处理。 5.特殊土地基：大部分带有地区性特点，包括湿陷性黄土、 膨胀土和冻土等。 对软弱土和特殊土进行地基处理。 目的：为了提高地基的强度和保证地基的稳定、降低地基 的压缩性、减少地基的沉降和不均匀沉降、防止地震时地 基土的振动液化以及消除特殊性土的湿陷性、胀缩性和冻 胀性
对软弱土和特殊土进行地基处理。 目的：为了提高地基的强度和保证地基的稳定、降低地基 的压缩性、减少地基的沉降和不均匀沉降、防止地震时地 基土的振动液化以及消除特殊性土的湿陷性、胀缩性和冻 胀性。 4. 其它高压缩土: 饱和松散粉细砂及部分粉土，在机械振 动、地震等动力荷载的重复作用下，有可能会产生液化或 震陷变形。另外，在基坑开挖时，也可能会产生流砂或管 涌。因此，对于这类地基土，往往需要进行地基处理。 5. 特殊土地基：大部分带有地区性特点，包括湿陷性黄土、 膨胀土和冻土等
二、地基处理方法的分类 地基处理方法的分类可有多种多样。 按时间：可分为临时处理和永久处理； 按处理深度：可分为浅层处理和深层处理； 按处理土性对象：可分为砂性土处理和粘性土处理，饱和 土处理和非饱和土处理； 按地基处理作用机理：可分为置换、夯实、挤密、排水、 胶结、加筋和冷热等处理方法。 最本质的是根据地基处理作用机理进行分类，其具体 分类以及加固原理、适用范围见表12-1。 五大类：换土垫层法、深层密实法、排水固结法、加筋 法、化学加固法
二、地基处理方法的分类 地基处理方法的分类可有多种多样。 按 时 间：可分为临时处理和永久处理； 按 处 理 深 度：可分为浅层处理和深层处理； 按处理土性对象：可分为砂性土处理和粘性土处理，饱和 土处理和非饱和土处理； 按地基处理作用机理：可分为置换、夯实、挤密、排水、 胶结、加筋和冷热等处理方法。 最本质的是根据地基处理作用机理进行分类，其具体 分类以及加固原理、适用范围见表12-1。 五大类：换土垫层法、深层密实法、排水固结法、加筋 法、化学加固法
三地基处理的原则及其注意事项 地基处理是一门技术性和经验性很强的应用学科。在 选择地基处理方法之前，必须认真研究上部结构和地基两 方面的特，点，并结合当地的经验，选择经济有效的处理方 法。地基处理的几条原则。 1.针对地质条件和工程特点选用合适的地基处理方法； 2.所选用的处理方法必须符合土力学的基本原理： 3.根据地基处理的时效特点进行工程验算与控制； 4.重视地基处理的工程经验。 在众多的地基处理方法中，加固机理、理论分析和计 算方法等都尚需进一步研究，因此，经验具有相当重要的 作用。岩土工程师必须不断的研究和总结。因地制宜，切 忌机械地搬用
三 地基处理的原则及其注意事项 地基处理是一门技术性和经验性很强的应用学科。在 选择地基处理方法之前，必须认真研究上部结构和地基两 方面的特点，并结合当地的经验，选择经济有效的处理方 法。地基处理的几条原则。 1. 针对地质条件和工程特点选用合适的地基处理方法； 2. 所选用的处理方法必须符合土力学的基本原理; 3. 根据地基处理的时效特点进行工程验算与控制; 4. 重视地基处理的工程经验。 在众多的地基处理方法中，加固机理、理论分析和计 算方法等都尚需进一步研究，因此，经验具有相当重要的 作用。岩土工程师必须不断的研究和总结。因地制宜，切 忌机械地搬用
§12.2换填法 换填法就是将基础底面下一定深度范围内的软弱土 层部分或全部挖去，然后换填强度较大的砂、碎石、素 土、灰土、粉煤灰、干渣等性能稳定且无侵蚀性的材料 ,并分层夯压至要求的密实度。 换填法适用条件：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、暗塘等的浅层处理 ,且建筑物荷载不太大的地基。换填法的处理深度通常 宜控制在3m以内较为经济合理，但不应小于0.5m。 换填法处理地基时换填材料所形成的垫层，按其材 料的不同，可分为砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土 垫层、粉煤灰垫层等。不同材料垫层上建筑物沉降特点 基本相似，各种材料垫层的设计都可参照砂垫层方法
换填法就是将基础底面下一定深度范围内的软弱土 层部分或全部挖去，然后换填强度较大的砂、碎石、素 土、灰土、粉煤灰、干渣等性能稳定且无侵蚀性的材料 ，并分层夯压至要求的密实度。 换填法适用条件：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、暗塘等的浅层处理 ，且建筑物荷载不太大的地基。换填法的处理深度通常 宜控制在3m以内较为经济合理，但不应小于0.5m。 换填法处理地基时换填材料所形成的垫层，按其材 料的不同，可分为砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土 垫层、粉煤灰垫层等。不同材料垫层上建筑物沉降特点 基本相似，各种材料垫层的设计都可参照砂垫层方法。 §12.2 换填法
一、换填法的作用和适用范围 换填法处理地基的作用主要有以下几个方面： (1)提高地基承载力 地基中的剪切破坏是从基础底面开始的，并随着基底 压力的增大而逐渐向纵深发展。因此，若以强度较大的砂 或其它填筑材料代替软弱土层，就可提高地基承载力，从 而避免地基破坏。 (2)减少地基沉降量 基础下地基浅层部分的应力较大，其沉降量一般在地 基总沉降中所占的比例也较大，若以密实的砂或密实填筑 材料代替浅层软弱土，就可减少地基的大部分沉降量。另 外，由于密实垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧土层 上的压力较小，因此也相应减少了下卧土层的沉降量
换填法处理地基的作用主要有以下几个方面： (1)提高地基承载力 地基中的剪切破坏是从基础底面开始的，并随着基底 压力的增大而逐渐向纵深发展。因此，若以强度较大的砂 或其它填筑材料代替软弱土层，就可提高地基承载力，从 而避免地基破坏。 (2)减少地基沉降量 基础下地基浅层部分的应力较大，其沉降量一般在地 基总沉降中所占的比例也较大，若以密实的砂或密实填筑 材料代替浅层软弱土，就可减少地基的大部分沉降量。另 外，由于密实垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧土层 上的压力较小，因此也相应减少了下卧土层的沉降量。 一、换填法的作用和适用范围
(3)加速软弱土层的排水固结 由于砂或碎石等垫层材料的透水性大，当软弱土层受 压后，垫层可作为良好的排水面，使基础下面的孔隙水压 力得以迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结，从而提高 地基土强度。 (4)防止地基土冻胀 由于粗颗粒垫层材料的孔隙较大，不易产生毛细管现 象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。 在各类工程中，垫层所起的主要作用有时是不同的， 如建筑物基础下的垫层主要是起换土作用；而在路堤和土 坝等工程，主要是利用垫层起排水固结作用。 换填法主要适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素 填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理
由于粗颗粒垫层材料的孔隙较大，不易产生毛细管现 象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。 (3) 加速软弱土层的排水固结 由于砂或碎石等垫层材料的透水性大，当软弱土层受 压后，垫层可作为良好的排水面，使基础下面的孔隙水压 力得以迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结，从而提高 地基土强度。 (4)防止地基土冻胀 在各类工程中，垫层所起的主要作用有时是不同的， 如建筑物基础下的垫层主要是起换土作用；而在路堤和土 坝等工程，主要是利用垫层起排水固结作用。 换填法主要适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素 填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理
二、垫层的设计与计算 换填法处理软弱地基的设计内容： 确定垫层的厚度和宽度。对于换土垫层，根据建筑物对 地基强度和变形的要求，既要求垫层有足够的厚度以置 换可能被剪切破坏的软弱土层，又要求垫层有足够的宽 度以防止垫层向两侧挤出；而对于排水垫层，则主要是 在基础底面下设置厚度为30cm的砂、砂石或碎石等透水 性大的垫层，以形成一个排水层，从而促使软弱土层的 排水固结。 (一)垫层厚度的确定 垫层厚度(P328图12-1)应根据垫层底面下卧软弱土层 的承载力来确定，即要求作用在垫层底面处土的自重压力 与附加压力之和不大于下卧软弱土层顶面处的地基承载力 ,应满足下式要求：
二、垫层的设计与计算 换填法处理软弱地基的设计内容： 确定垫层的厚度和宽度。对于换土垫层，根据建筑物对 地基强度和变形的要求，既要求垫层有足够的厚度以置 换可能被剪切破坏的软弱土层，又要求垫层有足够的宽 度以防止垫层向两侧挤出；而对于排水垫层，则主要是 在基础底面下设置厚度为30cm的砂、砂石或碎石等透水 性大的垫层，以形成一个排水层，从而促使软弱土层的 排水固结。 (一)垫层厚度的确定 垫层厚度(P328 图12-1)应根据垫层底面下卧软弱土层 的承载力来确定，即要求作用在垫层底面处土的自重压力 与附加压力之和不大于下卧软弱土层顶面处的地基承载力 ，应满足下式要求：