地基处理方法.docx
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地基处理方法
1换填垫层法
适用范围和目的
适用范围：
软弱地基（淤泥、淤泥质土、膨胀土、冻胀土、湿陷性黄土、素填土、杂填土及暗沟、暗塘、古井、古墓或者拆除旧基础的坑穴等）、不均匀地基。
不同垫层方法适用范围：
垫层种类
适用范围
砂石垫层
多用于中小型建筑工程的浜、塘、沟等的局部处理，适用于一般饱和、非饱和的软弱土和水下黄土地基处理，不得用于湿陷性黄土地基、不宜用于大面积堆载、密集基础和动力基础的软土地基处理，砂垫层不宜用于地下水流速快、流量大的地层
土垫层
素土（粉质粘土）垫层
适用于中小型工程及大面积回填、湿陷性黄土或膨胀土地基处理
灰土或二灰垫层
适用于中小型工程，尤其是湿陷性黄土
粉煤灰垫层
适用于厂房、机场、道路、港区陆域、堆场和小型建筑。
作为建筑物的垫层的粉煤灰应符合有关放射性安全标准的要求（国标《工业废渣建筑材料放射性物质控制标准》（GB9196-88）及《放射卫生防护基本标准》（GB4792-84）的有关规定）
矿渣垫层（高炉重矿渣）
用于堆场、道路和地坪，也可用于小型建筑构筑物地基处理、铁路、道路地基处理，但对于受碱性或酸性废水影响的地基土不得用矿渣作垫层
其他工业废渣
对质地坚硬、性能稳定、无腐蚀和放射性危害的工业废渣通过试验可用于小型建筑、构筑物的填筑换填垫层
人工合成材料
用于各种中小型建筑物局部地基的处理及靠近岸、边坡边缘的建筑物（构筑物）的地基处理
注：
1）对于深厚软弱土层，不应采用局部换填处理地基；2）一般说来，对于受振动荷载的地基，不应用砂垫层进行换填处理，对于放射性超标准的矿渣（如粉煤灰），不应用于建筑物的换填处理；3）对三级建筑物及不太重要的建筑，或对沉降要求不严的建筑，或结构设计初期，可按下表确定换填地基的承载力特征值和换填地基的垫层模量：
垫层承载力
施工方法
换填材料
压实系数λc
承载力特征值
（kPa）
碾压或振密
碎石、卵石
砂夹石（其中碎、卵石占全重的30%～50%）
土夹石（其中碎、卵石占全重的30%～50%）
中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾
粉质黏土
石屑
0.94-0.97
200-300
200-250
150-200
150-200
130-180
120-150
200-250
120-150
200-300
灰土
0.95
粉煤灰
矿渣
0.90-0.95
重锤夯实
土或灰土
0.93-0.95
150-200
注：
压实系数满足规范要求，矿渣是指的原状矿渣垫层。
压实系数小的取小值，大的取大值。
如果分级矿渣或混合矿渣要降低。
垫层模量
垫层材料
模量（MPa）
备注
压缩模量（Es）
变形模量（E0）
粉煤灰
砂
碎石、卵石
矿渣
8-20
20-30
30-50
35-70
压实矿渣的Es/E0值按1.5～3取用
目的：
1）提高承载力，增强地基稳定。
2）减少基础沉降。
3）垫层用透水材料可加速地基排水固结。
设计
主要内容是确定垫层厚度z（根据需置换软弱土的深度或下卧层的承载力确定），其校核条件必须满足下卧层承载力要求，即：
Pz+Pcz≤faz和垫层底宽b′（满足基础底面应力扩散要求，b′≥b+2ztanθ和不破坏侧面土质为原则。
）
根据侧面土的承载力，软土地基垫层底部宽度可按下表规定计算：
软土地基垫层加宽的规定
垫层垫面土承载力特征值
（kPa）
垫层底部宽度（m）
备注
fak≥200
b′＝b+（0～0.36）z
b为基础宽度，z为垫层厚度
120≤fak＜200
b′＝b+（0.6～1.0）z
fak＜120
b′＝b+（1.6～2.0）z
勘察要求
（1）查明待换填的不良土层的分布范围、埋深；
（2）查明换填处理的地形、地质构成以及垫层以下的地层结构、成因及物理力学性质；对承载力和抗滑稳定性做出评价，估算建筑物（构筑物）的沉降变形；
（3）查明地下水的埋藏条件、类型、埋深、最高水位及近3～5年水位、年变化幅度，对建筑材料的腐蚀性；
（4）查明换填土料的来源、种类、规格、价格，评定换填材料对地下水环境的影响（岩土及矿渣等回填材料的放射性及氡浓度测定）；
（5）根据岩土工程条件、建筑工程的要求及材料的来源和种类等进行综合分析对比，提出合理的换填处理技术方案及施工方案，尤其要提供换填料的最优含水量、最大干密度；
（6）对换填施工过程应注意事项及换填层的质量检验和监理等提出建议。
检测
用压实系数λc和与施工控制含水量来进行检测。
现场土的实际控制干密度（北京地区规范）：
填土类别
控制干密度（g/cm3）
填土类别
控制干密度（g/cm3）
黏土
重粉质粘土
粉质粘土
1.55-1.60
1.60-1.65
1.65-1.70
粉土
砂土
碎石土
1.70-1.75
1.70-1.80
2.20-2.30
最大干密度：
（压实填土的最大干密度ρdmax通过室内击实试验求得，当无试验资料时，也可按式估算：
ρdmax＝
其中η为经验系数，ωop按当地经验或取ωop＝ωp+2，对于粉土可取14～18）；（当填料为碎石或卵石时，其最大干密度可取2.0～2.2t/m3）
施工控制含水量：
应使填筑料的含水量接近最优含水量。
当无试验资料时，可按下表采用，也可按塑限（ωop＝ωp+2）确定或液限（粉质黏土ωop＝0.4ωL+6；黏性土ωop＝0.6ωL-3；黄土ωop＝0.6ωL）确定，也可根据当地经验确定。
垫层的施工质量检验必须分层进行。
应在每层的压实系数符合设计要求后铺填上层土。
土的最优含水量和最大干密度参考表（地基处理手册）
土的种类
变动范围
最优含水量（%）（重量比）
最大干密度（g/cm3）
砂土
8-12
1.80-1.88
黏土
19-23
1.58-1.70
粉质黏土
12-15
1.85-1.95
粉土
16-22
1.61-1.80
2预压法
适用于处理淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和粘性土地基。
通过静力触探及十字板剪切试验等原位测试手段，求得压缩模量、抗剪强度和承载力特征指标；室内试验还需提供孔隙比与固结压力的关系、先期固结压力和回弹指数、水平和竖向渗透系数、径向和竖向固结系数、三轴不固结不排水和固结不排水抗剪强度等指标。
3强夯和强夯置换法
强夯置换法在设计前必须通过现场试验确定其适用性和处理效果。
3.1适用范围和目的
强夯适用范围：
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：
适用于高饱和度的粉土与软塑～流塑的粘性土等地基对变形控制要求不严的工程。
除厚层饱和粉土外，应穿透软弱层，到达较硬土层上。
深度不宜超过7m。
广泛应用远离城区的新区开发和软土地区的大面积加固，多层建筑应慎用，高层建筑不应采用。
加固机理：
1）动力密实。
2）动力固结。
3）动力置换。
3.2设计（强夯）
（1）强夯法有效加固深度：
应根据现场试夯或当地经验确定。
在缺少资料或经验时可按下表预估：
土的名称
单击夯击能（kN·m）
碎石土、砂土等粗颗粒土
粉土、黏性土、湿陷性黄土等细颗粒土
1000
5.0-6.0
4.0-8.0
2000
6.0-7.0
5.0-6.0
3000
7.0-8.0
6.0-7.0
4000
8.0-9.0
7.0-8.0
5000
9.0-9.5
8.0-8.5
6000
9.5-10.0
8.5-9.0
8000
10.0-10.5
9.0-9.5
注：
1、强夯的有效加固深度应从最初起夯面算起。
处理湿陷性黄土地基，应根据试夯结果确定。
在有效深度内，要求土的湿陷系数均小于0.015。
当缺乏资料时，可下表预估：
土的名称
单击夯击能（kN·m）
全新世（Q4）黄土
晚更新世（Q3）黄土
中更新世（Q2）黄土
1000-2000
3-5
—
2000-3000
5-6
—
3000-4000
6-7
—
4000-5000
7-8
—
5000-6000
8-9
7-8
7000-8500
9-12
8-10
注：
1、同一栏内，单击夯击能小的取小值，大的取大值；2、消除湿陷性黄土的有效深度，从起夯面算起。
（2）强夯法处理范围（建筑地基处理技术规范6.2.6）：
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1/2至2/3，并不宜小于3m。
（3）夯击点布置：
根据基底平面形状进行布置：
对于基础面积较大的建筑物（构筑物），为便于施工，可按等边三角形或正方形布置夯点；对于办公楼、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；对于工业厂房来说也可按柱网来设置夯击点。
第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.5～3.5倍（5～9m），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小。
对处理深度较深或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。
（4）夯击击数和夯击遍数：
夯击击数按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）6.2.2之规定：
应按现场试夯和夯沉量关系曲线确定，并应同时满足3个条件。
强夯置换法符合6.2.13。
每夯击点夯击次数N也可采用下式估算：
其中：
D是加固深度，E每立方米被加固土所需的夯击能（杂填土800kNm/m3,砂性土600kNm/m3），是正方形布置夯坑夯完一遍后中心距离。
夯击遍数：
按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）6.2.3。
（5）间歇时间
时间间隔取决于土中超静孔隙水压力消散时间。
渗透性好的地基，可连续夯击。
渗透性差的地基，间隔时间较长，粘性土地基夯完一遍一般需间歇3-4周才能进行下一遍夯击。
3.3勘察要求（强夯详勘）
（1）勘探点的布置
试验区场地或重要建筑物：
其他建筑物或地段：
重大设备基础。
地貌单元交界或地层急剧变化处：
对复杂场地或复杂地基上面积小但荷载大或重心高的单独构筑物（如烟囱、水塔）：
取土试样或进行各种原位测试的勘探点数量应视地基的复杂程度、建筑物类别及场地面积确定，一般应占勘探点总数的2/3。
（2）勘探点的间距
参照《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001），视地基复杂程度确定，但在试验区内不应大于15m。
在下列地质情况下，应选用上述范围内的低值或加密点距：
1）在规定的勘探深度内遇基岩，且基岩面起伏较大；2）在建筑物范围内有局部分布的软弱土层，且在相邻两孔中其厚度相差较大；3）在建筑物范围内有暗沟、暗塘或深厚填土分布。
（3）勘探孔的深度
参照《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001），按建筑物的重要性确定，除应满足控制主要受力层和达到需要进行变形验算的地基压缩层的计算深度外，还必须超过强夯的拟加固深度。
条形基础的勘探深度为6-12m，单独柱基的勘探深度6-15m。
（4）取土试样及测试间距
一般情况下按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）执行。
对于厚度小于1m的夹层或透镜体采取试样或进行原位测试，对砂土尽量取原状土样，当不能取得时还应取扰动样或进行原位测试。
（5）勘察工作中应注意的事项
回填土（杂填土、素填土、工业堆渣等）：
除了提供各类的分布情况外，尚应对这些土的孔隙比、含水率、渗透系数、压缩系数等物理力学性质指标进行测定，以满足对该类地基可夯性的研究及加固手段的确定。
3.4检测（强夯）
强夯处理后的地基竣工验收时，承载力检验应采用原位测试和室内土工试验。
强夯置换后的地基竣工验收时，承载力检验除应采用单墩载荷试验检验外，尚应采用动力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验。
柔性桩
4振冲法
4.1适用范围
1）一般适用于处理松散砂卵石、砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基；
2）振冲置换法适用于不排水抗剪强度不小于20kPa的黏性土、粉土、淤泥质土、黄土和素填黏性土等地基；
3）当用振冲置换法加固不排水抗剪强度小于20kPa的淤泥质土、淤泥、饱和粘性土和饱和黄土地基时，应在施工前通过现场试验确定其适用性；
4）振冲置换法加固各类砂土地基时，其振冲加密更好；
5）振冲密实法（不加填料）（振冲加密）适用于处理粘粒含量不大于10%的中砂、粗砂和松散的砂卵石地基。
4.2对勘察的特殊要求
1）要着重查明松散砂（粉）土、软弱黏性土、各类松散填土的埋藏深度、厚度、薄夹层情况、分布范围、规律及其特性参数；依此确定振冲处理方法、深度及适用机理；
2）各类土的粘粒含量必须测试；
3）砂土的相对密度及砂（粉）土的标准贯入试验指标必须测试；
4）软黏性土的不排水抗剪强度（cu）、灵敏度系数和渗透系数（k）应该测试；
5）杂填土的有机质含量、湿陷性指标及压缩性指标应该测试；
6）勘测方法和手段，依据上述应测试的参数，应加强现场原位测试手段的采用，如标贯、十字板及室内颗分、砂土的天然密度、最大及最小干密度试验；
7）上述各项目试验组数（段数）每一主要土层均应大于等于6组。
4.3加固范围
1）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2001）7.2.1；
2）当用于条形基础和柱基础，且天然地基为一般粘性土时，可仅在条基和柱基范围内布桩；
3）当用于筏基、箱基时，除应在全基础范围内布桩外，还宜在基础外缘布置1-3排护桩；
4）当用于杂填土地基时，目的在于消除或减小其不均匀性、高压缩性、湿陷性、提高土体强度时，依据建筑物重要性，应在基础外缘扩大2-3排桩。
4.4桩径
与地基土质情况、振冲器功率有关。
采用30kW振冲器时，桩径可取0.7-0.9m；采用75kW振冲器时，桩径可取0.9-1.2m。
若进行试桩时，则其平均直径可按每根试验碎石桩所用填料量计算；对饱和粘土地基应选择较大的直径。
4.5碎石桩长度确定
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2001）7.2.4：
1）相对硬层埋深不大时；2）相对硬层埋深大时；3）在可液化地基中；4）对按稳定控制的工程，加固深度应不小于最危险滑动面的深度，桩底应深入最低滑动面1.0m以上。
5）从基础底面起，桩长不宜小于4m，也不宜大于18m；
6）对不加填料振冲加密地基，采用30kW振冲器时，振密深度不宜超过7m；采用75kW振冲器时，振密深度不宜超过15m。
4.6振冲碎石桩的间距
1）现场试验法
2）根据振冲加密后要求达到的孔隙比e，确定桩间距（适用于砂土和粉土地基）
等边三角形布置
正方形布置
其中：
e0可按原状土试验确定，也可根据动力或静力触探等对比试验确定；
是修正系数，振动下沉密实作用有关；emax、emin可按现行国家标准（GB/T50123-1999）的有关规定确定；Dr1可取0.70-0.85。
3）根据地基振冲加密后要求达到的干密度ρ1确定L（适用于砂土地基）
等边三角形布置
正方形布置
4）依据填料量，确定桩间距L（适用于砂土地基）
当大面积振冲加密砂土地基时，桩间距可按下式确定：
其中：
系数α正方形布置为1.0，等边三角形布置为1.075；Vp是单位桩长的平均填料量（m3/m）；Vi是原地基单位体积所需的填料量（m3/m3）,可按下式确定：
，其中e是填料孔隙比，而e1可按下式确定：
，其中β是面积系数，正方形布置为1.0，三角形布置为0.87，H为加密层厚度，h为地基隆起量（＋）或沉降量（－）（m），V为每根碎石桩的填料量（m3/根）；对深层土e0可根据标贯击数大致估计。
5）经验图表法（适用于砂土地基）
6）根据复合地基承载力特征值确定桩间距（适用于黏性土地基）
①分别确定振冲桩复合地基承载力特征值、碎石桩承载力特征值、处理后桩间土承载力特征值；
②确定桩土面积置换率（m），
，一般m＝0.25～0.4。
fspk为振冲桩复合地基承载力特征值（kPa）；
fpk为振冲桩承载力特征值（kPa），宜通过单桩载荷试验确定，估算fpk＝20Cu/（2.5～3.0），其中Cu是桩间土的不排水抗剪强度；经验法见下表：
不同土质碎石桩单桩承载力特征值经验值（kPa）
振冲器功率
土质
30kW
75kW
软粘土
300-400
400-500
一般粘土
400-500
500-600
可加密的粉质粘土
500-700
600-900
fsk处理后桩间土承载力特征值（kPa），宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值。
③确定一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径（de），
④根据碎石桩的布置型式，确定桩间距
等边三角形布置
正方形布置
4.7复合地基承载力
4.8变形计算
5砂石桩法
5.1适用范围
适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基。
对饱和粘土地基上对变形控制要求不严的工程也可采用砂石桩置换处理。
砂石桩法也可用于处理可液化地基。
在饱和粘土地基上对变形控制要求严格的工程，不宜单独采用砂石桩处理，宜结合刚性桩长桩形成复合地基。
长-短桩复合地基。
短桩提高浅层土的承载力、消除液化或湿陷，长桩控制沉降。
5.2对勘察的特殊要求
尚应查明地基土的均匀性、组成、分布范围和土质的情况。
对黏土性应有土的不排水抗剪强度指标。
对砂土和粉土应有土的天然孔隙比、相对密度或标贯击数。
冲填土尚应了解排水固结条件。
杂填土应查明堆积历史，明确自重下稳定性、湿陷性等基本因素。
砂石料特性。
确定取料场及储量、材料性能、运距等。
6灰土挤密法和土挤密法
6.1适用范围
适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、新近堆积黄土、素填土、杂填土及其他非饱和性的黏性土、粉土等地基，可处理地基的深度为5-15m。
当以消除湿陷性为目的时，宜选用土挤密法。
当以提高地基土的承载力或增强其水稳定性为主要目的时，宜选用灰土挤密法。
当地基土的的含水率大于24%、饱和度大于65%时，以及土中碎（卵）石含量超过15%或有厚度40cm以上的砂土或碎石夹层时，不宜用灰土挤密法和土挤密法。
6.2对岩土工程勘察的特殊要求
1）建筑物范围内各层地基土的均匀性以及干重度、孔隙比、含水率、湿陷系数等物理力学指标及其随深度的变化情况；
2）天然地基土和制桩材料的最大干密度、最优含水量及其击实试验曲线；
3）地下水位及其变化情况；
4）影响成桩的碎（卵）石、硬土、砂夹层或软弱夹层、障碍物的性质、厚度、深度和分布范围；
5）地下坑、穴、洞、窑、墓、人防及掩埋物的性质、厚度、深度和范围。
6.3地基处理一般原则
杂填土和素填土，以提高承载力为主，可采用灰土桩；
一般湿陷性黄土，以消除湿陷性为主，可采用土桩；
新近堆积黄土，除消除湿陷性以外，尚需降低压缩及提高承载力，可采用灰土桩。
《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）规定，桩间土平均挤密系数
；桩间土最小挤密系数，甲、乙类建筑
，丙类建筑
。
桩身压实系数应达到
。
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）规定，桩间土平均挤密系数对重要工程
，对一般工程
。
桩体内平均压实系数
。
6.4加固范围（深度、厚度和宽度）
处理深度及厚度以《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）为准，陕西地区可参照《灰土桩和土挤密地在设计施工及验收规范》（DBJ24-2-85）。
处理宽度以《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）为准，陕西地区可参照《灰土桩和土挤密地在设计施工及验收规范》（DBJ24-2-85）。
6.5桩长度确定
与处理深度、厚度有关。
6.6桩径
根据国内常用设备，目前最小桩孔直径250mm，最大600mm，一般为350mm～450mm，常用400mm。
可根据所选用的成孔设备或成孔方法确定。
6.7桩距
《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）规定，宜按正三角形布置：
等边三角形布置
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）规定，宜按正三角形布置：
桩距选择（常用）
原土干密度（t/m3）
桩中心距
≤1.5
1.5-1.55
＞1.55
3d
4d
5d
6.8地基承载力
灰土桩和土挤密桩复合地基承载力特征值，应通过现场单桩或多桩复合地基载荷试验确定。
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）规定：
初步设计当无试验资料时，可按当地经验确定，但对于灰土挤密桩复合地基承载力特征值，不宜大于处理前的2倍，并不宜大于250kPa；对土挤密桩复合地基承载力特征值，不宜大于处理前的1.4倍，并不宜大于180kPa。
桩径与有效挤密范围及参考承载力表
灰土桩直径d（cm）
有效挤密范围L（cm）
有效挤密范围/灰土桩直径
参考承载力（kPa）
28-30
38-40
57-60
70-80
100-110
140-150
2.5-2.8
2.6-3.9
2.5-2.6
180
200
200
土桩、灰土挤密桩地基按s/b确定的地基承载力特征值经验数据
分项
土挤密桩地基承载力特征值
fak（kPa）
灰土挤密桩地基承载力特征值
fak（kPa）
一般值
平均值
一般值
平均值
挤密地基
177-250
215
245-300
268
天然地基
120-200
134
100-200
139
挤密地基fak/天然地基fak
1.51-1.71
1.60
1.54-2.50
2.06
6.9变形计算
土挤密桩、灰土挤密桩地基变形模量经验值
地基类型
变形模量（MPa）
一般值
平均值
土挤密桩地基
13-18
15
灰土挤密桩地基
29-36
32
7石灰桩法
适用于处理饱和黏性土、淤泥、淤泥质土、素填土、杂填土等地在，特别适宜处理淤泥和新填土。
杂填土中存在流动水时：
地下水位以下的砂类土不适用。
勘察特殊要求：
地表水和地下水状况，土的渗透系数（需要时提供）。
8柱锤冲扩桩法
柱锤冲扩桩法适用于处理杂填土、粉土、黏性土、素填土、黄土等地基，对地下水位以下的饱和松软土层宜通过现场试验确定其适用性。
勘察特殊要求：
1）沟、塘、坑、古河道的位置、深度和填土的物质成分。
钻探、静探、动探综合测试；2）对软塑、流塑黏性土及淤泥、淤泥质土分布范围和厚度详细查明；3）查明初见地下水位。
地基处理深度不宜超过6m，地基承载力特征值不宜超过16kPa。
半刚性桩
9水泥土搅拌桩
9.1适用范围
本法用于处理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等地基。
当地基土的天然含水率小于30%（黄土含水率小于25%）、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。
用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数Ip大于25的粘土、地下水具有腐蚀性时以及无工程经验的地区，必须通过现场试验确定其适用性。
一般用于多层建筑、单层厂房的地基加固、重力式水泥土挡墙，也可用于大面积堆场地在加固和道路路基加固。
此外，还广泛应用于深基坑止水和围护领域。
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