第八章基础工程课件.ppt

1、土木工程概论第八章 基础工程28.1 地基及基础的概念地基及基础的概念 建筑物的全部荷载均由其下的地层来建筑物的全部荷载均由其下的地层来承担。受建筑物影响的那一部分地层称为承担。受建筑物影响的那一部分地层称为地基地基；建筑物向地基传递荷载的下部结构；建筑物向地基传递荷载的下部结构称为称为基础基础。建筑物建筑物上部结构上部结构-superstructure基基 础础-foundation-foundation地地 基基-base-base3基基 础础上部结构上部结构地地 基基建筑物三部分示意图建筑物三部分示意图4 建筑物的上部结构、基础和地基三部分，建筑物的上部结构、基础和地基三部分，功能不同，

2、研究方法各异，但它们又是建筑功能不同，研究方法各异，但它们又是建筑物的有机组成部分，缺一不可、彼此联系、物的有机组成部分，缺一不可、彼此联系、相互制约。相互制约。依目前的理论水平，还很难做到这一点。依目前的理论水平，还很难做到这一点。尽管如此，我们在处理地基基础问题时，头尽管如此，我们在处理地基基础问题时，头脑里一定要有脑里一定要有地基地基-基础基础-上部结构相互作用上部结构相互作用的整体概念的整体概念，尽可能全面地加以考虑。，尽可能全面地加以考虑。5 建筑物的地基和基础是建筑物的根本，建筑物的地基和基础是建筑物的根本，它们一旦出现问题，建筑物的安全和正常使它们一旦出现问题，建筑物的安全和正常

3、使用必然受到影响。建筑物的事故，绝大多数用必然受到影响。建筑物的事故，绝大多数都与都与地基地基和和基础基础有关。有关。组成地层的组成地层的土土或岩石是自然界的产物。或岩石是自然界的产物。建筑物建造在地层上面，所以建筑物场地的建筑物建造在地层上面，所以建筑物场地的工程地质条件是决定地基基础设计和施工的工程地质条件是决定地基基础设计和施工的先决条件。先决条件。l基础一般设置在天然地基上。当碰到软弱地基土时，有时候需要进行人工处理，成为人工地基。必要时设置桩基础。l有时基础设计不当，产生过大的变形沉降，尤其是不均匀沉降，使上部建筑产生裂缝、倾斜甚至倒塌实例并不少见。Leaning Bell Towe

4、rat Pisa,Italy比萨斜塔比萨斜塔Unqueal/Differential settlements 不均匀沉降不均匀沉降地质条件：地质条件：30 m of marine clay sits at a depth of 10 m below the surface of the towers foundations南南北北承载能力：承载能力：50kPa负载：负载：500kPaIn 1998，Temporary cableLead of counterweight平衡重平衡重In 1999，Soil extraction 抽土抽土41 tubesquantity of soil to b

5、e removed：50m3 l由于荷载的不均匀，对均匀地基也会产生不均匀沉降。但处理得当亦可以防止发生事故实例：开封开宝寺木塔。l还有地震产生的地基土液化而发生裂缝、倾斜倒塌事例：Effects of liquefaction(液化液化)caused by the 1964 Niigata（新泻）（新泻）earthquake on apartment building(震级震级)magintude of earthquake=7.6 Sandboil(沙涌沙涌)-result of liquefaction Sand erupted upward like eruption of volca

6、nic2011 Christchurch earthquake SandboilResult of liquefaction2011 Christchurch earthquake l土是连续介质，不仅结构基础对上部结构有影响，地基的沉降也能带来附近基础的沉降，使该基础上部建筑出现裂缝。甚至大面积堆料l附近地基施工不妥善处理也会造成已建成建筑的损害。比如：开挖地基、打桩或抽水等。l还有湿陷性土、多年冻土等对基础影响很大。20 研究土体的应力、变形、强度、渗流及稳研究土体的应力、变形、强度、渗流及稳定性的一门力学分支学科称为定性的一门力学分支学科称为土力学土力学。土力学是基础工程的理论基础。土力

7、学是基础工程的理论基础。土力学所要研究的两大基本问题是土体的土力学所要研究的两大基本问题是土体的变形变形和和强度强度。21地基基础设计必须满足的基本条件地基基础设计必须满足的基本条件 建筑物的建造使地基中原有的建筑物的建造使地基中原有的应力状态应力状态发发生变化，所以地基基础的设计必须满足：生变化，所以地基基础的设计必须满足：a.作用于地基的荷载不超过地基的承载能作用于地基的荷载不超过地基的承载能力（力（地基土的强度问题地基土的强度问题）；）；b.控制基础沉降使之不超过允许值（控制基础沉降使之不超过允许值（地基地基土的变形问题土的变形问题）。）。22 在土建、水利、桥隧、道路、港口等有关工程中

8、，在土建、水利、桥隧、道路、港口等有关工程中，以岩土体的利用、改造与整治问题为研究对象的科技以岩土体的利用、改造与整治问题为研究对象的科技领域，因其区别于结构工程的特殊性和各专业岩土问领域，因其区别于结构工程的特殊性和各专业岩土问题的共同性，已发展融合成为一个自成体系的专业题的共同性，已发展融合成为一个自成体系的专业“岩土工程岩土工程”。它的研究方法是由三种基本手段（。它的研究方法是由三种基本手段（数数学模拟学模拟、物理模拟物理模拟和和原位观测原位观测）综合而成。）综合而成。所谓所谓岩土工程岩土工程，即为，即为土力学土力学、工程地质学工程地质学、水文水文地质学地质学和和岩体力学岩体力学的结合。

9、的结合。8.2 基础的重要作用基础的重要作用基础为传递上部结构荷载至地基上的结构。建筑物地基可分为天然地基和人工地基，基础可分为浅基础(Shallow foundation)和深基础(Deep foundation)。深基础埋深较大，其主要作用是把所承受的荷载相对集中地传递到地基深部；而浅基础则是通过基础底面、把荷载扩散分布于浅部地层。Shallow foundationDeep foundation8.3 基础类型墙下条形基础墙下条形基础(Strip footing）柱下单个基础柱下单个基础 (Spread footing)柱下条形基础柱下条形基础 (Combined footing)筏板基

10、础筏板基础 (Mat/Raft footing)薄壳基础薄壳基础 桩基础桩基础ShallowfoundationDeep foundation6.3.1 6.3.1 墙下条形基础墙下条形基础(Strip footing)有无筋和配筋式两种6.3.2 6.3.2 柱下独立基础柱下独立基础(Spread footing)l其中需要注意偏心受压情况。l厂房中也有做成杯口状6.3.3 6.3.3 筏板基础筏板基础 (Mat/Raft footing)(Mat/Raft footing)(a)平板式平板式 Flat plate(b)柱下板加厚式柱下板加厚式 plate thickened under c

11、olumns（柱帽式）（柱帽式）(c)梁板式梁板式 beam-and-slab(d)板上基座式板上基座式 plate with pedestals(e)箱型基础箱型基础 basement walls as part of mat6.3.3 6.3.3 筏板基础筏板基础 (Mat/Raft footing)(Mat/Raft footing)筏板基础筏板基础 Mat footing31第第1节节 概述概述第第2节节 桩的分类桩的分类第第3节节 单桩轴向荷载的传递单桩轴向荷载的传递第第4节节 单桩竖向承载力的确定单桩竖向承载力的确定第第5节节 桩基础设计桩基础设计8.3.4 8.3.4 桩基础桩基

12、础 (Pile foundation)(Pile foundation)32第第1节节 概概 述述 如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑如果建筑场地浅层的土质不能满足建筑物对物对地基承载力地基承载力和和变形变形的要求、而又不宜采的要求、而又不宜采取地基处理措施时，就需要考虑以下部坚实取地基处理措施时，就需要考虑以下部坚实土层或岩层作为持力层的土层或岩层作为持力层的深基础深基础方案。方案。桩基桩基础础是应用最为广泛的一类深基础。是应用最为广泛的一类深基础。8.3.4 8.3.4 桩基础桩基础 (Pile foundation)(Pile foundation)33 桩基础：是由基桩和连接于桩顶的承

13、台桩基础：是由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。承台把桩联结起来并承受上部共同组成。承台把桩联结起来并承受上部结构的荷载，然后通过桩传递到地基中去。结构的荷载，然后通过桩传递到地基中去。桩是垂直或微斜埋置于土中的受力杆件，桩是垂直或微斜埋置于土中的受力杆件，它的横截面尺寸比长度小得多。其作用是它的横截面尺寸比长度小得多。其作用是将上部结构的荷载传递给土层或岩层。将上部结构的荷载传递给土层或岩层。桩基础桩基础35 桩基础设计也应注意满足桩基础设计也应注意满足地基承载力地基承载力和和变形变形这两项基本要求。这两项基本要求。按行业标准按行业标准建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范（JGJ9494），建筑桩

14、基设计与建筑结），建筑桩基设计与建筑结构设计一样，应采用以概率理论为基础的构设计一样，应采用以概率理论为基础的极限状态设计法，并按极限状态设计表达极限状态设计法，并按极限状态设计表达式计算。桩基的极限状态分为下列两类：式计算。桩基的极限状态分为下列两类：36 (1).承载能力极限状态承载能力极限状态 对应于桩基受荷达到最大承载能力导致整体对应于桩基受荷达到最大承载能力导致整体失稳或发生不适于继续承载的变形；失稳或发生不适于继续承载的变形；(2).正常使用极限状态正常使用极限状态 对应于桩基变形达到为保证建筑物正常使用对应于桩基变形达到为保证建筑物正常使用所规定的限值或桩基达到耐久性要求的某项限

15、值。所规定的限值或桩基达到耐久性要求的某项限值。37第第2节节 桩的分类桩的分类一、按桩的使用功能分类一、按桩的使用功能分类 1.竖向抗压桩竖向抗压桩 主要承受竖向下压荷载（简称主要承受竖向下压荷载（简称竖向荷载竖向荷载）的桩，应进行竖向承载力计算，必要时还需的桩，应进行竖向承载力计算，必要时还需计算桩基沉降，验算软弱下卧层的承载力以计算桩基沉降，验算软弱下卧层的承载力以及负摩阻力产生的下拉荷载。及负摩阻力产生的下拉荷载。8.3.4 8.3.4 桩基础桩基础 (Pile foundation)(Pile foundation)38 2.竖向抗拔桩竖向抗拔桩 主要承受竖向上拔荷载的桩，应进行桩主

16、要承受竖向上拔荷载的桩，应进行桩身强度和抗裂计算以及抗拔承载力验算。身强度和抗裂计算以及抗拔承载力验算。3.水平受荷桩水平受荷桩 主要承受水平荷载的桩，应进行桩身强主要承受水平荷载的桩，应进行桩身强度和抗裂验算以及水平承载力和位移验算。度和抗裂验算以及水平承载力和位移验算。39 4.复合受荷桩复合受荷桩 承受竖向、水平荷载均较大的桩，应承受竖向、水平荷载均较大的桩，应按竖向抗压（或抗拔）桩及水平受荷桩的按竖向抗压（或抗拔）桩及水平受荷桩的要求进行验算。要求进行验算。40二、按桩承载性能分类二、按桩承载性能分类 1.摩擦桩（摩擦桩（Skin friction pile）当软土层很厚，桩端达不到坚

17、硬土层或当软土层很厚，桩端达不到坚硬土层或岩层上时，则桩顶的极限荷载主要靠桩身与岩层上时，则桩顶的极限荷载主要靠桩身与周围土层之间的摩擦力来支承，桩尖处土层周围土层之间的摩擦力来支承，桩尖处土层反力很小，可忽略不计。反力很小，可忽略不计。第第2节节 桩的分类桩的分类41 2.端承桩端承桩(End bearing pile)桩穿过软弱土层，桩端支承在坚硬土层桩穿过软弱土层，桩端支承在坚硬土层或岩层上时，则桩顶极限荷载主要靠桩尖处或岩层上时，则桩顶极限荷载主要靠桩尖处坚硬岩土层提供的反力来支承，桩侧摩擦力坚硬岩土层提供的反力来支承，桩侧摩擦力很小，可以忽略不计。很小，可以忽略不计。3.摩擦端承桩摩

18、擦端承桩(Combined pile)桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但主要由桩端阻力承受。共同承担，但主要由桩端阻力承受。42 4.端承摩擦桩端承摩擦桩(Combined pile)桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻桩顶的极限荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承担，但主要由桩侧阻力承受。力共同承担，但主要由桩侧阻力承受。三、按桩身材料分类三、按桩身材料分类 可分为可分为木桩木桩，混凝土桩混凝土桩，钢桩钢桩，组合组合桩桩等。等。43四、按设置效应分类四、按设置效应分类 1.非挤土桩非挤土桩 包括包括干作业挖孔桩，泥浆护壁钻（冲）孔干作业挖孔桩，泥浆护壁钻（

19、冲）孔桩，套管护壁灌注桩等。桩，套管护壁灌注桩等。这类在成桩过程中基本对桩相邻土不产生这类在成桩过程中基本对桩相邻土不产生挤土效应的桩，称为挤土效应的桩，称为非挤土桩非挤土桩。其设备噪音较。其设备噪音较挤土桩小，而废泥浆、弃土运输等可能会对周挤土桩小，而废泥浆、弃土运输等可能会对周围环境造成影响。围环境造成影响。44 2.部分挤土桩部分挤土桩 当挤土桩无法施工时，可采用预钻小孔当挤土桩无法施工时，可采用预钻小孔后打较大尺寸预制或灌注桩的施工方法后打较大尺寸预制或灌注桩的施工方法，也也可打入敞口桩。可打入敞口桩。3.挤土桩挤土桩 挤土桩除施工噪音较大外，不存在泥浆挤土桩除施工噪音较大外，不存在泥

20、浆及弃土污染问题，当施工质量好，方法得当及弃土污染问题，当施工质量好，方法得当时，其单方混凝土材料所提供的承载力较非时，其单方混凝土材料所提供的承载力较非挤土桩及部分挤土桩高。挤土桩及部分挤土桩高。45五、按桩径大小分类五、按桩径大小分类 1.小桩小桩 桩径桩径d250mm。由于桩径小，施工机械，施。由于桩径小，施工机械，施工场地及施工方法一般较为简单。小桩多用于基工场地及施工方法一般较为简单。小桩多用于基础加固（树根桩或锚杆静压桩）及复合桩基础。础加固（树根桩或锚杆静压桩）及复合桩基础。2.中等直径桩中等直径桩 250mmd800mm。这类桩长期以来在工业。这类桩长期以来在工业与民用建筑物中

21、大量使用，成桩方法和工艺繁多。与民用建筑物中大量使用，成桩方法和工艺繁多。46 3.大直径桩大直径桩 桩径桩径d800mm。近年来的发展较快，应用。近年来的发展较快，应用范围逐渐增大。因为桩径大且桩端还可以扩大，范围逐渐增大。因为桩径大且桩端还可以扩大，因此，单桩承载力较高。此类桩除大直径钢管桩因此，单桩承载力较高。此类桩除大直径钢管桩外，多数为钻、冲、挖孔灌注桩。通常用于高层外，多数为钻、冲、挖孔灌注桩。通常用于高层或重型建（构）筑物的基础，并可实现柱下单桩或重型建（构）筑物的基础，并可实现柱下单桩的结构型式。正因为如此，也决定了大直径桩施的结构型式。正因为如此，也决定了大直径桩施工质量的重

22、要性。工质量的重要性。8.4 地基处理(Ground improvement)8.4.1 概述概述8.4.2 换填垫层法换填垫层法-Removal and replacement8.4.3 排水固结法排水固结法-Drainage methods8.4.4 化学加固法化学加固法-Grouting and Injection8.4.5 密实法密实法-In-situ densification8.4.6 加筋土技术加筋土技术-Reinforcement8.4.1 概述概述 地基处理地基处理是指为提高地基承载力，改变其变形性质或渗透是指为提高地基承载力，改变其变形性质或渗透性质而采取的人工处理地基的方

23、法。欧美国家称地基处理，性质而采取的人工处理地基的方法。欧美国家称地基处理，亦有称地基加固。亦有称地基加固。地基处理地基处理对象对象软弱地基软弱地基 特殊土地基特殊土地基 软弱地基软弱地基 ：淤泥、淤泥质土、泥炭、：淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等泥炭质土等 冲填土冲填土 杂填土杂填土 湿陷性黄土湿陷性黄土 膨胀土膨胀土 盐渍土盐渍土 季节性冻土季节性冻土 地基处理的目的：地基处理的目的：1.1.提高地基的抗剪强度，增加其稳定性提高地基的抗剪强度，增加其稳定性;2.2.降低地基土的压缩性，减少地基的沉降变形降低地基土的压缩性，减少地基的沉降变形;3.3.改善地基土的渗透特性，减少地基渗漏或加强

24、其改善地基土的渗透特性，减少地基渗漏或加强其渗透稳定渗透稳定;4.4.改善地基土的动力特性，提高地基的抗震性能改善地基土的动力特性，提高地基的抗震性能;5.5.改善特殊土地基的不良特性，满足工程设计要求改善特殊土地基的不良特性，满足工程设计要求.地基处理方法分类地基处理方法分类 地基处理的分类方法多种多样，按地基处理的分类方法多种多样，按时间可分为临时处时间可分为临时处理和永久处理理和永久处理；按；按处理深度分为浅层处理和深层处理处理深度分为浅层处理和深层处理；按处按处理土性对象分为砂性土处理和粘性土处理，饱和土处理和非理土性对象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饱和土处理；

25、也可按地基处理的加固机理进行分类也可按地基处理的加固机理进行分类。因为现。因为现有的地基处理方法很多，新的地基处理方法还在不断发展，有的地基处理方法很多，新的地基处理方法还在不断发展，要对各种地基处理方法进行精确分类是困难的。要对各种地基处理方法进行精确分类是困难的。常见的分类常见的分类方法主要是按照地基处理的加固机理进行分类：方法主要是按照地基处理的加固机理进行分类：地基处理方法地基处理方法换填法换填法 ：换土垫层法、褥垫法：换土垫层法、褥垫法 密实法密实法：浅层密实、深层密实：浅层密实、深层密实 排水法排水法：堆载预压、砂井堆载预压、真空预压、：堆载预压、砂井堆载预压、真空预压、井点降水预

26、压井点降水预压固化法固化法：灌浆法、喷拌法：灌浆法、喷拌法 加筋法加筋法：土工聚合物加筋、锚杆、树根桩：土工聚合物加筋、锚杆、树根桩 一、定义一、定义l 换填垫层法换填垫层法是将基础底面下一定深度范围内不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。换填垫层法按其层软弱地基及不均匀地基的处理。换填垫层法按其换填材料的功能

27、不同，又分为换填材料的功能不同，又分为垫层法和褥垫法垫层法和褥垫法。8.4.2 换填垫层法换填垫层法 -Removal and replacement 二、作用二、作用 a.提高地基承载力提高地基承载力 b.减少沉降量减少沉降量 c.加速软弱土层的排水固结加速软弱土层的排水固结 d.防止冻胀防止冻胀 e.消除地基的湿陷性和胀缩性消除地基的湿陷性和胀缩性 淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层软弱地杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层软弱地基及不均匀地基的处理。基及不均匀地基的处理。垫层厚度，垫层宽度垫层厚度，垫层宽度砂石、粉质粘土、灰土、粉

28、煤灰、矿渣、工砂石、粉质粘土、灰土、粉煤灰、矿渣、工业废渣、土工合成材料业废渣、土工合成材料分层夯实，控制含水量分层夯实，控制含水量 排水固结法排水固结法又称预压法（又称预压法（Preloading），指直接），指直接在在天然地基或在设置有袋状砂井、塑料排水带等竖天然地基或在设置有袋状砂井、塑料排水带等竖向排水体向排水体的地基上，利用的地基上，利用建筑物本身重量分级逐渐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加载或在建筑物建造前在场地先行加载预压，使土使土体中孔隙水排出，提前完成土体固结沉降，逐步增体中孔隙水排出，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

29、。加地基强度的一种软土地基加固方法。8.4.3 排水固结法排水固结法Drainage method 排水固结法由排水固结法由加压系统和排水系统加压系统和排水系统两部分组成两部分组成。加压系统通过加压系统通过预先对地基施加荷载，使地基中的孔预先对地基施加荷载，使地基中的孔隙水产生压力差，从饱和地基中自然排出隙水产生压力差，从饱和地基中自然排出，进而使进而使土体固结；排水系统则通过土体固结；排水系统则通过改变地基原有的排水边改变地基原有的排水边界条件，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离界条件，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离，使地基在预压期间尽快地完成设计要求的沉降量，使地基在预压期间尽快地完成

30、设计要求的沉降量，并及时提高地基土强度。并及时提高地基土强度。排水固结法适用于排水固结法适用于处理各类淤泥质土、淤处理各类淤泥质土、淤泥及冲填土等饱和粘性土地基泥及冲填土等饱和粘性土地基。预压荷载是其预压荷载是其中的关键问题中的关键问题，因为施加预压荷载后才能引起，因为施加预压荷载后才能引起地基土的排水固结。地基土的排水固结。加压系统加压系统排水系统排水系统竖向排水体竖向排水体水平排水体水平排水体普通砂井普通砂井袋装砂井袋装砂井塑料排水带塑料排水带砂垫层砂垫层堆载预压堆载预压真空预压真空预压降水预压降水预压电渗排水电渗排水真空联合堆载预压真空联合堆载预压排水固结排水固结（一）砂井堆载预压法（一

31、）砂井堆载预压法（二）袋装砂井和塑料排水板预压法（二）袋装砂井和塑料排水板预压法（三）天然地基堆载预压法（三）天然地基堆载预压法（四）真空预压法和降水位预压法（四）真空预压法和降水位预压法三三 排水固结法分类：排水固结法分类：浆液固化法是指利用水泥浆液浆液固化法是指利用水泥浆液、粘土浆液或其它化学浆粘土浆液或其它化学浆液，液，通过通过灌注压入、高压喷射或机械搅拌灌注压入、高压喷射或机械搅拌，使浆液与土颗粒使浆液与土颗粒胶结起来，以改善地基土的物理和力学性质的地基处理方法。胶结起来，以改善地基土的物理和力学性质的地基处理方法。目前浆液固化法中常用的方法除原来已有的目前浆液固化法中常用的方法除原来

32、已有的灌浆法灌浆法外，外，后面出现了后面出现了高压喷射注浆法和水泥土搅拌法。前者高压喷射注浆法和水泥土搅拌法。前者利用高压利用高压射水切削地基土，通过注浆管喷出浆液，就地将土和浆液进射水切削地基土，通过注浆管喷出浆液，就地将土和浆液进行搅拌混合，行搅拌混合，后者后者通过特制的搅拌机械，在地基深部将粘士通过特制的搅拌机械，在地基深部将粘士颗粒和水泥强制拌和，使粘士硬结成具有整体性、水稳性和颗粒和水泥强制拌和，使粘士硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的地基土。足够强度的地基土。8.4.4 浆液加固法浆液加固法-Grout and Injection1.1.概述概述 灌浆法是指利用灌浆法是指利用液压

33、、气压或电化学原理，液压、气压或电化学原理，通过注浆管把通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密填充、渗透和挤密等方式，赶等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经人工走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体体，形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性良好形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性良好的的“结石体结石体”。灌浆法的应用始于灌浆法的应用始于18021802年，法国工程师年，法国工程师Ch

34、arles BeriguyCharles Beriguy在在DieppeDieppe采用了灌注粘土和水硬石灰浆的方法修复了一座受冲采用了灌注粘土和水硬石灰浆的方法修复了一座受冲刷的水闸。此后，灌浆法成为地基加固中的一种常用方法。刷的水闸。此后，灌浆法成为地基加固中的一种常用方法。一、灌浆法一、灌浆法2 2 加固目的有以下几个方面：加固目的有以下几个方面：增加地基的不透水性，常用于防止流砂、钢板桩渗水、增加地基的不透水性，常用于防止流砂、钢板桩渗水、坝基漏水、隧道开挖时涌水以及改善地下工程的开挖条件；坝基漏水、隧道开挖时涌水以及改善地下工程的开挖条件；截断渗透水流，增加边坡、堤岸的稳定性。常用于

35、整截断渗透水流，增加边坡、堤岸的稳定性。常用于整治塌方、滑坡、堤岸以及蓄水结构等；治塌方、滑坡、堤岸以及蓄水结构等；提高地基承载力，减少地基的沉降和不均匀沉降；提高地基承载力，减少地基的沉降和不均匀沉降；提高岩土的力学强度和变形模量，固化地基和恢复工提高岩土的力学强度和变形模量，固化地基和恢复工程结构的整体性，常用于地基基础的加固和纠偏处理。程结构的整体性，常用于地基基础的加固和纠偏处理。3 3 应用主要有以下几个方面：应用主要有以下几个方面：坝基的加固及防渗坝基的加固及防渗 建筑物地基的加固建筑物地基的加固 土坡稳定性加固土坡稳定性加固 挡土墙后土体的加固挡土墙后土体的加固 已有结构的加固：

36、已有结构的加固：道路地基基础加固道路地基基础加固 地下结构的止水及加固：地下结构的止水及加固：井巷工程中的加固及止水井巷工程中的加固及止水 动力基础的抗振加固动力基础的抗振加固 其他：预填骨料灌浆、后拉锚杆灌浆及钻孔灌其他：预填骨料灌浆、后拉锚杆灌浆及钻孔灌注桩后灌浆。注桩后灌浆。大坝帷幕灌浆大坝帷幕灌浆溢洪闸帷幕灌浆溢洪闸帷幕灌浆建筑物地基的加固建筑物地基的加固土坡稳定性加固土坡稳定性加固隧道加固隧道加固挡土墙后土体的加固挡土墙后土体的加固道路地基基础加固道路地基基础加固二、二、水泥土搅拌法水泥土搅拌法 1.概述概述 水泥土搅拌法是利用水泥土搅拌法是利用水泥或石灰水泥或石灰等材料作为固化等材

37、料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将固剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将固化剂和地基土强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、化剂和地基土强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体的地基处理方法。水稳定性和一定强度的桩体的地基处理方法。根据施根据施工方法的不同，水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌（以下工方法的不同，水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌（以下简称湿法）和粉体喷射搅拌（以下简称干法）两种简称湿法）和粉体喷射搅拌（以下简称干法）两种。水泥土搅拌法最早水泥土搅拌法最早在美国研制成功，称为在美国研制成功，称为Mixed-in-Place-Pile(简称简称MIP法法)

38、。l 适用于：适用于：正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土地基。素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土地基。l 应用：应用：l 水泥土搅拌桩法形成的水泥土加固体，可作为竖向水泥土搅拌桩法形成的水泥土加固体，可作为竖向承载的复合地基，基坑工程围护挡墙、被动区加固、防承载的复合地基，基坑工程围护挡墙、被动区加固、防渗帷幕，大体积水泥稳定土等。渗帷幕，大体积水泥稳定土等。l 水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌法：水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌法：l 水泥浆搅拌法：水泥浆搅拌法：l简称简称湿法湿法，利用水泥（或石灰）作为

39、固化剂，通过特，利用水泥（或石灰）作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，从不断回旋的中空轴端部向周围已制的深层搅拌机械，从不断回旋的中空轴端部向周围已被搅松的土中喷出水泥浆，经叶片搅拌而形成水泥土桩，被搅松的土中喷出水泥浆，经叶片搅拌而形成水泥土桩，并与地基土共同作用，提高地基的承载力，改善地基变并与地基土共同作用，提高地基的承载力，改善地基变形特性的一种地基处理方法，称为深层搅拌法，简称为形特性的一种地基处理方法，称为深层搅拌法，简称为CDMCDM法。法。深基坑围护水泥搅拌桩机深基坑围护水泥搅拌桩机深层搅拌桩施工现场深层搅拌桩施工现场l 粉体喷射搅拌法（粉体喷射搅拌法（DJM DJM）：）：简

40、称为粉喷（干喷）法，这是在软土地基中，简称为粉喷（干喷）法，这是在软土地基中，通过粉喷机械把加固材料（石灰或水泥）的粉料，通过粉喷机械把加固材料（石灰或水泥）的粉料，用气体喷射到地基中并与土搅拌混合，使粉喷料与用气体喷射到地基中并与土搅拌混合，使粉喷料与地基土发生化学作用，形成具有一定强度、水稳定地基土发生化学作用，形成具有一定强度、水稳定性的加固体，应用于地基加固。性的加固体，应用于地基加固。注：注：当地基土的天然含水率小于当地基土的天然含水率小于30%(30%(黄土含水率小黄土含水率小于于25%)25%)、大于、大于70%70%或地下水的或地下水的pH pH 值小于值小于4 4 时不宜采时

41、不宜采用干法。用干法。2 2 水泥土搅拌法加固软土技术，具有以下独特的优点：水泥土搅拌法加固软土技术，具有以下独特的优点：水泥土搅拌法由于将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，因而水泥土搅拌法由于将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，因而最大最大限度地利用了原土；限度地利用了原土；搅拌时搅拌时无振动、无噪音和无污染无振动、无噪音和无污染，可在市区内和密集建筑群中进行可在市区内和密集建筑群中进行施工；施工；搅拌时不会使地基搅拌时不会使地基侧向挤出侧向挤出，所以对周围原有建筑物及地下沟管影，所以对周围原有建筑物及地下沟管影响很小；响很小；水泥土搅拌法形成的水泥土加固体，可作为竖向承载的复合地基、水泥土搅拌

42、法形成的水泥土加固体，可作为竖向承载的复合地基、基坑工程围护挡墙、基坑被动区加固、防渗帷幕、大体积水泥稳定土等，基坑工程围护挡墙、基坑被动区加固、防渗帷幕、大体积水泥稳定土等，其设计灵活，可按不同地基土的性质及工程设计要求，合理选择固化剂及其设计灵活，可按不同地基土的性质及工程设计要求，合理选择固化剂及其配方；其配方；根据上部结构的需要，可灵活地采用根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状柱状、壁状、格栅状和块状等等加固形式；加固形式；与钢筋混凝土桩基相比，可节约大量的钢材，并降低造价。与钢筋混凝土桩基相比，可节约大量的钢材，并降低造价。水泥土搅拌法可用于增加软土地基的承载能力

43、，水泥土搅拌法可用于增加软土地基的承载能力，减少沉降量，提高边坡的稳定性，适用于以下情况：减少沉降量，提高边坡的稳定性，适用于以下情况：作为建筑物或构筑物的地基、厂房内具有作为建筑物或构筑物的地基、厂房内具有地面荷载的地坪、高填方路堤下基层等；地面荷载的地坪、高填方路堤下基层等；进行大面积地基加固、以防止码头岸壁的进行大面积地基加固、以防止码头岸壁的滑动、深基坑开挖时坍塌、坑底隆起和减少软土中滑动、深基坑开挖时坍塌、坑底隆起和减少软土中地下构筑物的沉降；地下构筑物的沉降；作为地下防渗墙以阻止地下渗透水流，对作为地下防渗墙以阻止地下渗透水流，对桩侧或板桩背后的软土加固以增加侧向承载能力。桩侧或板

44、桩背后的软土加固以增加侧向承载能力。（二）深层水泥搅拌法（二）深层水泥搅拌法 施工方法：施工方法：用回转的搅拌叶将压入软土内的水泥浆与周围软土强制用回转的搅拌叶将压入软土内的水泥浆与周围软土强制拌和形成水泥加固体。搅拌机由电动机、中心管、输浆管、拌和形成水泥加固体。搅拌机由电动机、中心管、输浆管、搅拌轴和搅拌头组成，并有灰浆搅拌机、灰浆泵等配套设备。搅拌轴和搅拌头组成，并有灰浆搅拌机、灰浆泵等配套设备。我国生产的搅拌机现有单搅头和双搅头两种，加固深度我国生产的搅拌机现有单搅头和双搅头两种，加固深度达达30m30m，形成的桩柱体直径，形成的桩柱体直径60cm-80cm60cm-80cm。施工过程

45、施工过程深层搅拌法施工过程深层搅拌法施工过程 优点优点 与粉体喷射搅拌法相比有其独特的优点：与粉体喷射搅拌法相比有其独特的优点：1.1.加固深度加加固深度加深；深；2.2.由于将固化剂和原地基软土就地搅拌，因而最大限度由于将固化剂和原地基软土就地搅拌，因而最大限度利用了原土；利用了原土；3.3.搅拌时不会侧向挤土，环境效应较小。搅拌时不会侧向挤土，环境效应较小。搅拌机械就位、调平搅拌机械就位、调平预搅下沉预搅下沉预搅下沉至设计深度预搅下沉至设计深度边搅拌提升边搅拌提升三、高压喷射注浆法三、高压喷射注浆法 高压喷射注浆法是指用高压水泥浆通过钻杆由水平方向高压喷射注浆法是指用高压水泥浆通过钻杆由水

46、平方向的喷嘴喷出，形成喷射流，以此切割土体并与土拌和形成水的喷嘴喷出，形成喷射流，以此切割土体并与土拌和形成水泥土加固体的地基处理方法。泥土加固体的地基处理方法。高压喷射注浆法高压喷射注浆法2020世纪世纪6060年代后期创始于日本。我国是年代后期创始于日本。我国是继日本之后研究开发较早和应用范围较广的国家。继日本之后研究开发较早和应用范围较广的国家。19751975年首年首先在铁道部门进行单管法的试验和应用，先在铁道部门进行单管法的试验和应用，19771977年原冶金部建年原冶金部建筑研究总院在宝钢工程中首次应用三重管法喷射注浆获得成筑研究总院在宝钢工程中首次应用三重管法喷射注浆获得成功，功

47、，19861986年该院又开发成功高压喷射注浆的新工艺年该院又开发成功高压喷射注浆的新工艺干喷干喷法，并取得国家专利。至今，我国已有上百项工程应用了高法，并取得国家专利。至今，我国已有上百项工程应用了高压喷射注浆法。压喷射注浆法。高压喷射注浆法所形成的固结体形状与喷射流移动方向有高压喷射注浆法所形成的固结体形状与喷射流移动方向有关。关。一般分为旋转喷射一般分为旋转喷射(简称旋喷简称旋喷)、定向喷射、定向喷射(简称定喷简称定喷)和摆和摆动喷射动喷射(简称摆喷简称摆喷)三种型式。三种型式。旋喷法施工时，喷嘴一边喷射一边旋转和提升，固结体呈旋喷法施工时，喷嘴一边喷射一边旋转和提升，固结体呈圆柱状。圆

48、柱状。主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基主要用于加固地基，提高地基的抗剪强度，改善地基土的变形性质，也可组成闭合的帷幕，用于截阻地下水流和治土的变形性质，也可组成闭合的帷幕，用于截阻地下水流和治理流砂。理流砂。旋喷法施工后，在地基中形成的圆柱体，简称旋喷桩。旋喷法施工后，在地基中形成的圆柱体，简称旋喷桩。定喷法施工时，喷嘴一边喷射一边提升，喷射的方向固定不变，定喷法施工时，喷嘴一边喷射一边提升，喷射的方向固定不变，固结体形如板状或壁状。摆喷法施工时，喷嘴一边喷射一边提固结体形如板状或壁状。摆喷法施工时，喷嘴一边喷射一边提升，喷嘴的方向呈较小的角度来回摆动，固结体形如较厚的墙升，喷嘴

49、的方向呈较小的角度来回摆动，固结体形如较厚的墙板状。板状。定喷和摆喷两种方法通常用于基坑防渗、改善地基土的水定喷和摆喷两种方法通常用于基坑防渗、改善地基土的水流性质及稳定边坡等工程。流性质及稳定边坡等工程。摆喷摆喷喷射注浆管喷射注浆管旋喷旋喷定喷定喷冒浆冒浆射流射流板板墙墙桩桩1.1.适用性：适用性：高压喷射注浆法适用于砂类土、粘性土、湿陷性黄土、高压喷射注浆法适用于砂类土、粘性土、湿陷性黄土、淤泥和人工填土等多种土类。淤泥和人工填土等多种土类。对于砾石粒径过大，含腐殖质过多的土加固效果较差；对于砾石粒径过大，含腐殖质过多的土加固效果较差；对地下水流较大，对水泥有严重腐蚀的地基土也不宜采用。对

50、地下水流较大，对水泥有严重腐蚀的地基土也不宜采用。2.2.根据注浆管的类型：根据注浆管的类型：高压喷射注浆法又可分为单管法、双管法、三管法和多高压喷射注浆法又可分为单管法、双管法、三管法和多管法等四种施工方法。管法等四种施工方法。单管法单管法的特点是用单层注浆管喷射，只喷射水泥浆液一的特点是用单层注浆管喷射，只喷射水泥浆液一种介质。由于喷射流在土中衰减快，破碎土的射程较短，成种介质。由于喷射流在土中衰减快，破碎土的射程较短，成桩直径较小，一般为桩直径较小，一般为0.30.30.8m0.8m。双管法双管法的特点是用双层注浆管喷射，喷射高压水泥浆液的特点是用双层注浆管喷射，喷射高压水泥浆液和压缩空