《岩质边坡稳定分析原理·方法·程序》.pdf|边坡工程『支挡|防护』 - Page 14 - 领先的岩土技术社区，岩土领域的媒体、社区与应用平台！

离线jizongyi

实习生

发帖: 22

土币: 174

威望: 23

原创币: 0

只看该作者 156楼发表于: 2007-09-28

谢谢！非常地感谢！！！
我急需这本书！！
欢迎进入岩土BBS

离线jizongyi

实习生

发帖: 22

土币: 174

威望: 23

原创币: 0

只看该作者 157楼发表于: 2007-09-28

我今天刚在图书馆看到这本书，就在想能能在岩土BBS上找的到不，还真找到了哟！！
谢谢大家的支持！！
祝越办越好！！！！

离线jizongyi

实习生

发帖: 22

土币: 174

威望: 23

原创币: 0

只看该作者 158楼发表于: 2007-09-28

离线jizongyi

实习生

发帖: 22

土币: 174

威望: 23

原创币: 0

只看该作者 159楼发表于: 2007-09-28

换填法
当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，而软弱土层的厚度又不很大时将基础底面以下处理范围内的软弱土层的部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、高炉干渣、粉煤灰）或其它性能稳定、无侵蚀性等材料，并压（夯、振）实至要求的密实度为止，这种地基处理的方法称为换填法.它还包括低洼地域筑高（平整场地）或堆填筑高（道路路基）。
机械碾压、重锤夯实、平板振动可作为压（夯、振）实垫层的不同机具对待，这些施工方法不但可处理分层回填土，又可加固地基表层土。
按回填材料不同，垫层可分为：砂垫层、砂石垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、二灰垫层、干渣垫层和粉煤灰垫层等。
《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)中规定：换填法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理。
虽然不同材料的垫层，其应力分布稍有差异，但从试验结果分析其极限承载力还是比较接近的；通过沉降观测资料发现，不同材料垫层的特点基本相似，故可将各种材料的垫层设计都近似的按砂垫层的计算方法进行计算。但对湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土等某些特殊土采用换土垫层处理时，因其主要处理目的是为了消除地基土的湿陷性、膨胀性和冻胀性，所以在设计时需考虑的解决问题的关键也应有所不同。
1、压实原理
当粘性土的土样含水量较小时，其粒间引力较大，在一定的外部压实功能作用下，如还不能有效地克服引力而使土粒相对移动，这时压实效果就比较差。当增大土样含水量时，结合水膜逐渐增厚，减小了引力，土粒在相同压实功能条件下易于移动而挤密，所以压实效果较好。但当土样含水量增大到一定程度后，孔隙中就出现了自由水，结合水膜的扩大作用就不大了，因而引力的减少就显著，此时自由水填充在孔隙中，从而产生了阻止土粒移动的作用，所以压实效果又趋下降，因而设计时要选择一个”最优含水量”，这就是土的压实机理。
在工程实践中，对垫层的碾压质量的检验，要求能获得填土的最大干密度 ,其最大干密度可用室内击实试验确定。在标准的击实方法的条件下，对于不同含水量的土样，可得到不同的干密度，从而绘制干密度和制备含水量的关系曲线，在曲线上的峰值，即为最大干密度与之相应的制备含水量为最优含水量。
垫层的作用主要有：
(1)提高地基承载力大家知道，浅基础的地基承载力与持力层的抗剪强度有关。如果以抗剪强度较高的砂或其它填筑材料代替软弱的土，可提高地基的承载力，避免地基破坏。
(2)减少沉降量一般地基浅层部分沉降量在总沉降量中所占的比例是比较大的。以条形基础为例，在相当于基础宽度的深度范围内的沉降量约占总沉降量50%左右。如以密实砂或其它填筑材料代替上部软弱土层，就可以减少这部分的沉降量。由于砂垫层或其它垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧层土上的压力较小，这样也会相应减少下卧层土的沉降量。
(3)加速软弱土层的排水固结建筑物的不透水基础直接与软弱土层相接触时，在荷载的作用下，软弱土层地基中的水被迫绕基础两侧排出，因而使基底下的软弱土不易固结，形成较大的孔隙水压力，还可能导致由于地基强度降低而产生塑性破坏的危险。砂垫层和砂石垫层等垫层材料透水性大，软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，可以使基础下面的孔隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结和提高其强度，避免地基土塑性破坏。
(4)防止冻胀因为粗颗粒的垫层材料孔隙大，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。这时，砂垫层的底面应满足当地冻结深度的要求。
(5)消除膨胀土的胀缩作用在膨胀土地基上可选用砂、碎石、块石、煤渣、二灰或灰土等材料作为垫层以消除胀缩作用，但垫层厚度应依据变形计算确定，一般不少于0.3m，且垫层宽度应大于基础宽度，而基础的两侧宜用与垫层相同的材料回填。

2、垫层设计
对垫层的设计，即要求有足够的厚度以置换可能被剪切破坏的软弱土层，又要求有足够大宽度以防止砂垫层向两侧挤出。
(1)垫层厚度的确定垫层厚度应根据垫层底部下卧土层的承载力确定，并符合下式要求：
(4.2.1-1)
式中    ——垫层底面处的附加应力设计值（kPa）;
   ——垫层底面处土的自重压力值（kPa）；
   ——经深度修正后垫层底面处土层的地基承载力特征值（kPa）。
垫层底面处的附加压力值可按压力扩散角进行简化计算：
条形基础： (4.2.1-2)
矩形基础： (4.2.1-3)
式中 ——矩形基础或条形基础底面的宽度（m）；
——矩形基础底面的长度（m）；
——基础底面压力的设计值（kPa）；
——基础底面处土的自重压力值（kPa）；
——基础底面下垫层的厚度（m）；
——垫层的压力扩散角（°），可按表4.2.1-1采用。
具体计算时，一般可根据垫层的承载力确定出基础宽度，再根据下卧土层的承载力确定出垫层的厚度。可先假设一个垫层的厚度，然后按式(4.2.1-1)进行验算，直至满足要求为止。
表4.2.1-1 压力扩散角（°）
换填材料

中砂、粗砂、砾砂、圆砾、角砾卵石、碎石粘性土和粉土
(8< <14)
灰土
0.25 20 6 28

30 23
注：当 <0.25时，除灰土仍取＝外，其余材料均取＝；
当0.25< <0.5时，值可内插求得。
(2)垫层宽度的确定垫层的底面宽度应以满足基础底面应力扩散和防止垫层向两侧挤出为原则进行设计。关于宽度计算，目前还缺乏可靠的方法。一般可按下式计算或根据当地经验确定。
(4.2.1-4)
式中 ——垫层底面宽度(m)；
——垫层的压力扩散角（°），可按表4.2.1-1采用；当 <0.25时，仍按 =0.25
取值。
垫层顶面每边宜比基础底面大0.3m，或从垫层底面两侧向上按当地开挖基坑经验的要求放坡，整片垫层的宽度可根据施工的要求适当加宽。
(3)垫层承载力的确定垫层的承载力宜通过现场试验确定，并应验算下卧层的承载力。
(4)沉降计算对于重要的建筑或垫层下存在软弱下卧层的建筑，还应进行地基变形计算。建筑物基础沉降等于垫层自身的变形量与下卧土层的变形量之和。
对超出原地面标高的垫层或换填材料的密度高于天然土层密度的垫层，宜早换填并考虑其附加的荷载对建造的建筑物及邻近建筑物的影响。
2、垫层施工
(1)机械碾压法机械碾压法是采用各种压实机械来压实地基土。此法常用于基坑底面积宽大开挖土方量较大的工程。
工程实践中，对垫层碾压质量的检验，要求获得填土最大干密度。其关键在于施工时控制每层的铺设厚度和最优含水量，其最大干密度和最优含水量宜采用击实试验确定。所有施工参数（如施工机械、铺填厚度、碾压遍数、与填筑含水量等）都必须由工地试验确定。在施工现场相应的压实功能下，由于现场条件终究与室内试验不同，因而对现场应以压实系数与施工含水量进行控制。
(2)重锤夯实法重锤夯实法是用起重机将夯锤提升到某一高度，然后自由落锤，不断重复夯击以加固地基。重锤夯实法一般适用于地下水位距地表0.8m以上稍湿的粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土。
重锤夯实法的主要设备为起重机械、夯锤、钢丝绳和吊钩等。
当直接用钢丝绳悬吊夯锤时，吊车的起重能力一般应大于锤重的三倍。采用脱钩夯锤时，起重能力应大于夯锤重量的1.5倍。
夯锤宜采用圆台形，锤重宜大于2t，锤底面单位静压力宜为15～20kPa。夯锤落距宜大于4m。
(3)平板振动法平板振动法是使用振动压实机来处理无粘性土或粘粒含量少、透水性较好的松散杂填土地基的一种方法。
振动压实的效果与填土成分、振动时间等因素有关，一般振动时间越长，效果越好，但振动时间超过某一值后，振动引起的下沉基本稳定，再继续振动就不能起到进一步压实的作用。为此，需要施工前进行试振，得出稳定下沉量和时间的关系。对主要由炉渣、碎砖、瓦块组成的建筑垃圾，振动时间约在1mim以上；对含炉灰等细粒填土，振动时间约为3～5mim，有效振实深度为1.2～1.5m。
振实范围应从基础边缘放出0.6m左右，先振基槽两边，后振中间，其振动的标准是以振动机原地振实不再继续下沉为合格，并辅以轻便触探试验检验其均匀性及影响深度。振实后地基承载力宜通过现场载荷试验确定。一般经振实的杂填土地基承载力可达100～120kPa。
(4)垫层材料选择
1)砂石应选用级配良好的中粗砂，含泥量不超过3％，并应除去树皮、草皮等杂质。若用细砂，应掺入30％～50％的碎石，碎石最大粒径不宜大于50mm。
2)粘土(均质土) 土料中有机质含量不得超过5%，亦不得含有冻土或膨胀土。当含有碎石时，其粒径不宜大于50mm。
3)灰土体积比宜为2：8或3：7。土料宜用粘性土及塑性指数大于4的粉土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒不得大于15mm。石灰宜用新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5mm。
4)素土素土土料中有机质含量不得超过5％，亦不得含有冻土或膨胀土，不得夹有砖、瓦和石块等渗水材料，碎石粒径不得大于50mm。
5)粉煤灰可分为湿排灰和调湿灰。可用于道路、堆场和中、小型建筑、构筑物换填垫层。粉煤灰垫层上宜覆土30～0cm。
6)干渣干渣垫层材料可根据工程的具体条件选用分级干渣、混合干渣或原状干渣。小面积垫层一般用8～40mm与40～60mm的分级干渣，或0～60mm的混合干渣；大面积铺垫时，可采用混合干渣或原状干渣，原状干渣最大粒径不大于200mm或不大于碾压分层虚铺厚度的2/3。
用于垫层的干渣技术条件应符合下列规定：稳定性合格；松散密度不小于1.1t/m3；泥土与有机质含量不大于5％。对于一般场地平整，干渣质量可不受上述指标限制。
-----------待续

离线jizongyi

实习生

发帖: 22

土币: 174

威望: 23

原创币: 0

只看该作者 160楼发表于: 2007-09-28

排水固结法是对天然地基，或先在地基中设置砂井(袋装砂井或塑料排水带)等竖向排水体，然后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，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。该法常用于解决软粘土地基的沉降和稳定问题，可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成，使建筑物在使用期间不致产生过大的沉降和沉降差。同时，可增加地基土的抗剪强度，从而提高地基的承载力和稳定性。
　　实际上，排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的。
　　排水系统是一种手段，如没有加压系统，孔隙中的水没有压力差就不会自然排出，地基也就得不到加固。如果只增加固结压力，不缩短土层的排水距离，则不能在预压期间尽快地完成设计所要求的沉降量，强度不能及时提高，加载也不能顺利进行。所以上述两个系统，在设计时总是联系起来考虑的。
　　排水固结法适用于处理各类淤泥、淤泥质土及冲填土等饱和粘性土地基。砂井法特别适用于存在连续薄砂层的地基。但砂井只能加速主固结而不能减少次固结，对有机质土和泥炭等次固结土，不宜只采用砂井法。克服次固结可利用超载的方法。真空预压法适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。降低地下水位法、真空预压法和电渗法由于不增加剪应力，地基不会产生剪切破坏，所以它适用于很软弱的粘土地基。

2、加固机理
(1)堆载预压加固机理
　　预压法是在建筑物建造以前，在建筑场地进行加载预压，使地基的固结沉降基本完成并提高地基土强度的方法。
　　在饱和软土地基上施加荷载后，孔隙水被缓慢排出，孔隙体积随之逐渐减少，地基发生固结变形。同时随着超静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土强度就逐渐增长。
在荷载作用下，土层的固结过程就是超静孔隙水压力(简称孔隙水压力)消散和有效应力增加的过程。如地基内某点的总应力增量为，有效应力增量为，孔隙水压力增量为，则三者满足以下关系：

用填土等外加荷载对地基进行预压，是通过增加总应力并使孔隙水压力消散而增加　　有效应力的方法。堆载预压是在地基中形成超静水压力的条件下排水固结，称为正压固结。
　　地基土层的排水固结效果与它的排水边界有关。根据固结理论，在达到同一固结度时，固结所需的时间与排水距离的长短平方成正比。软粘土层越厚，一维固结所需的时间越长。如果淤泥质土层厚度大于10～20m，要达到较大固结度 >80%，所需的时间要几年至几十年之久。为了加速固结，最为有效的方法是在天然土层中增加排水途径，缩短排水距离，在天然地基中设置垂向排水体。这时土层中的孔隙水主要通过砂井和部分从竖向排出。所以砂井(袋装砂井或塑料排水带)的作用就是增加排水条件。为此，缩短了预压工程的预压期，在短期内达到较好的固结效果，使沉降提前完成；加速地基土强度的增长，使地基承载力提高的速率始终大于施工荷载的速率，以保证地基的稳定性，这一点无论从理论和实践上都得到了证实。
(2)真空预压加固机理
　　真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水管道，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空装置进行抽气，使其形成真空，增加地基的有效应力。
　　当抽真空时，先后在地表砂垫层及竖向排水通道内逐步形成负压，使土体内部与排水通道、垫层之间形成压差。在此压差作用下，土体中的孔隙水不断由排水通道排出，从而使土体固结。
　　真空预压的原理主要反映在以下几个方面：
　　1)薄膜上面承受等于薄膜内外压差的荷载。
　　2)地下水位降低，相应增加附加应力。
　　3)封闭气泡排出，土的渗透性加大。
　　真空预压是通过覆盖于地面的密封膜下抽真空，使膜内外形成气压差，使粘土层产生固结压力。即是在总应力不变的情况下，通过减小孔隙水压力来增加有效应力的方法。真空预压和降水预压是在负超静水压力下排水固结，称为负压固结。

3、设计与计算
　　排水固结法的设计，实质上就是进行排水系统和加压系统的设计，使地基在受压过程中排水固结、强度相应增加以满足逐渐加荷条件下地基稳定性的要求，并加速地基的固结沉降，缩短预压的时间。
(1)计算理论
1)瞬时加荷条件下固结度计算
不同条件下平均固结度计算公式见表4.2.2-1。
表4.2.2-1 不同条件下平均固结度计算公式
序号条件平均固结度计算公式

备注
1 竖向排水固结
( >30%)

Tezaghi解
2 内径向排水固结
1
Barron解
3 竖向和内径向排水固结(砂井地基平均固结度)
=

4 砂井未贯穿受压土层的平均固结度

5 普遍表达式

表中： ——竖向固结系数，
　　　 ——径向固结系数(或称水平向固结系数),
　　　 ——每一个砂井有效影响范围的直径；
　　　 ——砂井直径。

2)逐渐加荷条件下地基固结度的计算
以上计算固结度的理论公式都是假设荷载是一次瞬间加足的。实际工程中，荷载总是分级逐渐施加的。因此，根据上述理论方法求得固结时间关系或沉降时间关系都必须加以修正。修正的方法有改进的太沙基法和改进的高木俊介法。
a、改进的太沙基法对于分级加荷的情况，太沙基的修正方法是假定：
(a)每一级荷载增量所引起的固结过程是单独进行的，与上一级荷载增量所引起的固结度完全无关；
(b)总固结度等于各级荷载增量作用下固结度的叠加；
(c)每一级荷载增量在等速加荷经过时间的固结度与在 /2时的瞬时加荷的固结度相同，也即计算固结的时间为 /2。
(d)在加荷停止以后，在恒载作用期间的固结度，即时间大于（此处为的加载期）时的固结度和在时瞬时加荷后经过时间的固结度相同；
(e)所算得的固结度仅是对本级荷载而言，对总荷载还要按荷载的比例进行修正。
对多级等速加荷，修正通式为：
   (4.2.2-1)
式中    ——多级等速加荷，时刻修正后的平均固结度；
   ——瞬时加荷条件的平均固结度；
、 ——分别为每级等速加荷的起点和终点时间（从时间0点起算）。当计算某一级加荷期间的固结度时，则改为；
   ——第级荷载增量，如计算加荷过程中某一时刻的固结度时，则用该时刻相对应的荷载增量。
b、改进的高木俊介法该法是根据巴伦理论，考虑变速加荷使砂井地基在辐射向和垂直向排水条件下推导出砂井地基平均固结度的，其特点是不需要求得瞬时加荷条件下地基固结度，而是可直接求得修正后的平均固结度。修正后的平均固结度为：
   (4.2.2-2)
式中    —— 时多级荷载等速加荷修正后的平均固结度（%）；
——各级荷载的累计值；
   ——第级荷载的平均加速度率（kPa/d）；
、 ——分别为各级等速加荷的起点和终点时间（从零点起算），当计算某一级等速
加荷过程中时间的固结度时，则改为；
   、 ——见表4.2.2-1。
c、影响砂井固结度的几个因素
(a)关于初始孔隙水压力。
(b)关于涂抹作用。
(c)关于砂料的阻力。
d、地基土抗剪强度增长的预估
在预压荷载作用下，随着排水固结的进程，地基土的抗剪强度就随着时间而增长；另一方面，剪应力随着荷载的增加而加大，而且剪应力在某种条件（剪切蠕动）下，还能导致强度的衰减。因此，地基中某一点在某一时刻的抗剪强度可表示为：
   (4.2.2-3)
式中    ——地基中某点在加荷之前的天然地基抗剪强度。用十字板或无侧限抗压强
度试验、三轴不排水剪切试验测定；
   ——由于固结而增长的抗剪强度增量；
   ——由于剪切蠕动而引起的抗剪强度衰减量。
考虑到由于剪切蠕动所引起强度衰减部分目前尚难提出合适的计算方法，故该式为：
   (4.2.2-4)
式中是考虑剪切蠕变及其它因素对强度影响的一个综合性的折减系数。值与地基土在附加剪应力作用下可能产生的强度衰减作用有关，根据国内有些地区实测反算的结果，值为0.8～0.85。如判断地基土没有强度衰减可能时，则 =1.0。
   (4.2.2-5)

(2)堆载预压法设计
堆载预压法设计包括加压系统和排水系统的设计。加压系统主要指堆载预压计划以及堆载材料的选用；排水系统包括竖向排水体的材料选用、排水体长度、断面、平面布置的确定。
1)加压系统设计
　　堆载预压，根据土质情况分为单级加荷和多级加荷；根据堆载材料分为自重预压、加荷预压和加水预压。
　　堆载一般用填土、砂石等散粒材料；油罐通常利用灌体充水对地基进行预压。对堤坝等以稳定为控制的工程，则以其本身的重量有控制地分级逐渐加载，直至设计标高。
　　由于软粘土地基抗剪强度低，无论直接建造建筑物还是进行堆载预压往往都不可能快速加载，而必须分级逐渐加荷，待前期荷载下地基强度增加到足已加下一级荷载时方可加下一级荷载。其计算步骤是，首先用简便的方法确定一个初步的加荷计划，然后校核这一加荷计划下的地基的稳定性和沉降，具体计算步骤如下：
a、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。对长条梯形填土，可根据Fellennius公式估算：
(4.2.2-6)
式中　 ——安全系数，建议采用1.1～1.5;　　　
——天然地基土的不排水抗剪强度(kPa)，由无侧限、三轴不排水试验或原位十字
板剪切试验测定；
b、计算第一级荷载下地基强度增长值。在荷载作用下，经过一段时间预压地基强度会提高，提高以后的地基强度为，
(4.2.2-7)
式中为作用下地基因固结而增长的强度。它与土层的固结度有关，一般可先假定一固结度，通常可假定为70%，然后求出强度增量。为考虑剪切蠕动的强度折减系数。
c、计算作用下达到所确定固结度与所需要的时间。
d、根据第二步所得到的地基强度计算第二级所施加的荷载。
　　　　　　　　　　　　　　　(4.2.2-8)
e、按以上步骤确定的加荷计划进行每一级荷载下地基的稳定性验算。如稳定性不满足要求，则调整加荷计划。
f、计算预压荷载下地基的最终沉降量和预压期间的沉降量。
2)排水系统设计
a、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。若需要设置竖向排水体长度超过20m，建议采用普通砂井。
b、竖向排水体深度设计
　　竖向排水体深度主要根据土层的分布、地基中附加应力大小、施工期限和施工条件以及地基稳定性等因素确定。
　　(a)当软土层不厚、底部有透水层时，排水体应尽可能穿透软土层；
　　(b)当深厚的高压缩性土层间有砂层或砂透镜体时，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排水体与砂层相连接，以免影响真空效果；
　　(c)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0.1～0.2)；
　　(d)按稳定性控制的工程，如路堤、土坝、岸坡、堆料等，排水体深度应通过稳定分析确定，排水体长度应大于最危险滑动面的深度。
　　(e)按沉降控制的工程，排水体长度可从压载后的沉降量满足上部建筑物容许的沉降量来确定。
　　竖向排水体长度一般为10～25m。
c、竖向排水体平面布置设计
　　普通砂井直径一般为200mm～500mm，井径比为6～8。
　　袋装砂井直径一般为70mm～100mm，井径比为15～30。
　　塑料排水带常用当量直径表示，塑塑料排水带宽度为，厚度为，则换算直径可按下式计算:
　　　　　　　　　　　　　　　(4.2.2-9)
式中为换算系数，一般 =0.75～1.0。塑料排水带尺寸一般为100mm×4mm，井径比为15～30。
　　竖向排水体直径和间距主要取决于土的固结性质和施工期限的要求。排水体截面大小只要能及时排水固结就行，由于软土的渗透性比砂性土为小，所以排水体的理论直径可很小。但直径过小，施工困难，直径过大对增加固结速率并不显著。从原则上讲，为达到同样的固结度，缩短排水体间距比增加排水体直径效果要好，即井距和井间距关系是“细而密”比“粗而稀”为佳。
　　竖向排水体在平面上可布置成正三角形(梅花形)或正方形，以正三角形排列较为紧凑和有效。
　　正方形排列的每个砂井，其影响范围为一个正方形，正三角形排列的每个砂井，其影响范围则为一个正六边形。在实际进行固结计算时，由于多边形作为边界条件求解很困难，为简化起见，巴伦建议每个砂井的影响范围由多边信改为由面积与多边形面积相等的圆来求解。
　　正方形排列时：　　　　　　
　　正三角形排列时：　　　　　
式中　 ——每一个砂井有效影响范围的直径;
　　　 ——砂井间距。
　　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大约2～4m。
d、砂料设计
　　制作砂井的砂宜用中粗砂，砂的粒径必须能保证砂井具有良好的透水性。砂井粒度要不被粘土颗粒堵塞。砂应是洁净的，不应有草根等杂物，其含泥量不能超过3%。
　　e、地表排水砂垫层设计
　为了使砂井排水有良好的通道，砂井顶部应铺设砂垫层，以连通各砂井将水排到工程场地以外。砂垫层采用中粗砂，含泥量应小于3%。
　　砂垫层应形成一个连续的、有一定厚度的排水层，以免地基沉降时被切断而使排水通道堵塞。陆上施工时，砂垫层厚度一般取0.5m左右；水下施工时，一般为1m左右。砂垫层的宽度应大于堆载宽度或建筑物的底宽，并伸出砂井区外边线2倍砂井直径。在砂料贫乏地区，可采用连通砂井的纵横砂沟代替整片砂垫层。
(3)现场监测设计
堆载预压法现场监测项目一般包括地面沉降观测、水平位移观测和孔隙水压力观测，如有条件可径向地基中深层沉降和水平位移观测。根据工程经验，提出如下控制要求：对竖井地基，最大竖向变形量每天不应超过15mm，对天然地基，最大竖向变形量每天不应超过l0mm；边桩水平位移每天不应超过5mm；地基中孔压不得超过预压荷载的50～60%，并且应根据上述观察资料综合分析、判断地基的稳定性。预压荷载的卸荷时间一般控制在固结度为85%左右。

离线jizongyi

实习生

发帖: 22

土币: 174

威望: 23

原创币: 0

只看该作者 161楼发表于: 2007-09-28

强夯是法国Menard技术公司于1969年首创的一种地基加固方法，它通过一般10～40t的重锤和10～40m的落距，对地基土施加很大的冲击能，在地基土中所出现的冲击波和动应力，可提高地基土的强度、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。同时，夯击能还可提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。
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。具有加固效果显著、施工工期短和施工费用低等优点。
　　当前，应用强夯法和强夯置换法处理的工程范围极为广泛，有工业与民用建筑、仓库、油罐、储仓、公路和铁路路基、飞机场跑道及码头等。总之，强夯法在某种程度上比机械的、化学的和其它力学的加固方法更为广泛和有效。
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。强夯置换法适用于高饱和度的粉土与软塑～流塑的粘性土等地基上对变形控制要求不严的工程，同时应在设计前通过现场试验确定其适用性和处理效果。
工程实践表明，强夯法具有施工简单、加固效果好、使用经济等优点，因而被世界各国工程界所重视。对各类土强夯处理都取得了十分良好的技术经济效果。但对饱和软土的加固效果，必须给予排水的出路。为此，强夯法加袋装砂井(或塑料排水带)是一个在软粘土地基上进行综合处理的加固途径。

1、加固机理
强夯法是利用强大的夯击能给地基一冲击力，并在地基中产生冲击波，在冲击力作用下，夯锤对上部土体进行冲切，土体结构破坏，形成夯坑，并对周围土进行动力挤压
目前，强夯法加固地基有三种不同的加固机理：动力密实、动力固结和动力置换，它取决于地基土的类别和强夯施工工艺。
(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。非饱和土的夯实过程，就是土中的气相(空气)被挤出的过程，其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。实际工程表明，在冲击动能作用下，地面会立即产生沉降，一般夯击一遍后，其夯坑深度可达0.6～1.0m，夯坑底部形成一层超压密硬壳层，承载力可比夯前提高2～3倍。非饱和土在中等夯击能量1000～2000kN•m的作用下，主要是产生冲切变形，在加固深度范围内气相体积大大减少，最大可减少60%。
(2)动力固结
　　用强夯法处理细颗粒饱和土时，则是借助于动力固结的理论，即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。动力固结理论可概述为：
　　1)饱和土的压缩性　Menard教授认为，由于土中有机物的分解，第四纪土中大多数都含有以微气泡形式出现的气体，其含气量大约在1%～4%范围内，进行强夯时，气体体积压缩，孔隙水压力增大，随后气体有所膨胀，孔隙水排出的同时，孔隙水压力就减少。这样每夯击一遍，液相气体和气相气体都有所减少。根据实验，每夯击一遍，气体体积可减少40%。
　　2)局部产生液化　在重复夯击作用下，施加在土体的夯击能量，使气体逐渐受到压缩。因此，土体的沉降量与夯击能成正比。当气体按体积百分比接近零时，土体便变成不可压缩的。相应于孔隙水压力上升到覆盖压力相等的能量级，土体即产生液化。孔隙水压力与液化压力之比称为液化度，而液化压力即为覆盖压力。当液化度为100%时，亦即为土体产生液化的临界状态，而该能量级称为“饱和能”。此时，吸附水变成自由水，土的强度下降到最小值。一旦达到“饱和能”而继续施加能量时，除了使土起重塑的破坏作用外，能量纯属是浪费。
　　3)渗透性变化　在很大夯击能作用下，地基土体中出现冲击波和动应力。当所出现的超孔隙水压力大于颗粒间的侧向压力时，致使土颗粒间出现裂隙，形成排水通道。此时，土的渗透系数骤增，孔隙水得以顺利排出。在有规则网格布置夯点的现场，通过积聚的夯击能量，在夯坑四周会形成有规则的垂直裂缝，夯坑附近出现涌水现象。
　　当孔隙水压力消散到小于颗粒间的侧向压力时，裂隙即自行闭合，土中水的运动重新又恢复常态。国外资料报道，夯击时出现的冲击波，将土颗粒间吸附水转化成为自由水，因而促进了毛细管通道横断面的增大。
　　4)触变恢复　在重复夯击作用下，土体的强度逐渐减低，当土体出现液化或接近液化时，使土的强度达到最低值。此时土体产生裂隙，而土中吸附水部分变成自由水，随着孔隙水压力的消散，土的抗剪强度和变形模量都有了大幅度的增长。这时自由水重新被土颗粒所吸附而变成了吸附水，这也是具有触变性土的特性。
　　鉴于以上强夯法加固的机理，Menard对强夯中出现的现象，又提出了一个新的弹簧活塞模型，对动力固结的机理作了解释。
　静力固结理论与动力固结理论的模型间区别主要表现为以下四个主要特性，见表4.2.3-1。
表4.2.3-1 静力固结和动力固结理论对比
静力固结理论(图4.2.3-1a) 动力固结理论(图4.2.3-1b)
①不可压缩的液体
②固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是不变的
③弹簧刚度是常数
④活塞无摩阻力 ①含有少量气泡的可压缩液体
②固结时液体排出所通过的小孔，其孔径是变化的
③弹簧刚度为变数
④活塞有摩阻力

(3)动力置换
　　动力置换可分为整式置换和桩式置换。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墩间土的侧限来维持桩体的平衡，并与墩间土起复合地基的作用。

2、强夯法的设计
(1)有效加固深度
有效加固深度既是选择地基处理方法的重要依据，又是反映处理效果的重要参数。一般可按下列公式估算有效加固深度，或按表4.2.3-2预估：
　　　　　　　　(4.2.3-1)
式中 ——有效加固深度(m)； ——夯锤重(t)；　 ——落距(m)；
——系数，须根据所处理地基土的性质而定，对软土可取0.5，对黄土可取0.34～ 0.5。
表4.2.3-2 强夯的有效加固深度(m)
单击夯击能/kN•m 碎石土、砂土
等粗颗粒土粉土、粘性土、湿陷性黄土
等细颗粒土
1000 5.0～6.0 4.0～5.0
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：强夯的有效加固深度应从最初起夯面算起。

(2)夯锤和落距
　　单击夯击能为夯锤重与落距的乘积。一般说夯击时最好锤重和落距大，则单击能量大, 夯击击数少, 夯击遍数也相应减少, 加固效果和技术经济较好。整个加固场地的总夯击能量(即锤重×落距×总夯击数)除以加固面积称为单位夯击能。强夯的单位夯击能应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和要求处理的深度等综合考虑，并可通过试验确定。在一般情况下，对粗颗粒土可取1000～3000kN•m/m2，对细颗粒土可取1500～4000kN•m/m2。
　　但对饱和粘性土所需的能量不能一次施加，否则土体会产生侧向挤出，强度反而有所降低，且难于恢复。根据需要可分几遍施加，两遍间可间歇一段时间，这样可逐步增加土的强度，改善土的压缩性。
在设计中，根据需要加固的深度初步确定采用的单击夯击能，然后再根据机具条件因地制宜地确定锤重和落距。
　　一般国内夯锤可取10～25t。夯锤材质最好用铸钢，也可用钢板为外壳内灌混凝土的锤。夯锤的平面一般为圆形，夯锤中设置若干个上下贯通的气孔，孔径可取250～300mm，它可减小起吊夯锤时的吸力(在上海金山石油化工厂的试验工程中测出，夯锤的吸力达三倍锤重)；又可减少夯锤着地前的瞬时气垫的上托力。锤底面积宜按土的性质确定，锤底静压力值可取25～40kPa，对砂性土和碎石填土，一般锤底面积为2～4m2；对一般第四纪粘性土建议用3～4m2；对于淤泥质土建议采用4～6m2；对于黄土建议采用4.5～5.5m2。同时应控制夯锤的高宽比，以防止产生偏锤现象，如黄土，高宽比可采用1:2.5～1:2.8。
　　夯锤确定后，根据要求的单点夯击能量，就能确定夯锤的落距。国内通常采用的落距是8～25m。对相同的夯击能量，常选用大落距的施工方案，这是因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)夯击点布置及间距
　 1)夯击点布置　夯击点布置一般为三角形或正方形。强夯处理范围应大于建筑物基础范围，具体的放大范围，可根据建筑物类型和重要性等因素考虑决定。对一般建筑物，每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1/2～2/3，并不宜小于3m。
　　2)夯击点间距　夯击点间距(夯距)的确定，一般根据地基土的性质和要求处理的深度而定。第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.5～3.5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小。以保证使夯击能量传递到深处和保护夯坑周围所产生的辐射向裂隙为基本原则。
(4)夯击击数与遍数
　　1)夯击击数　每遍每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：
　　a. 最后两击的夯沉量不宜大于下列数值：当单击夯击能小于4000kN•m时为50mm；当单击夯击能为4000～6000kN•m时为100mm；当单击夯击能大于6000kN•m时为200mm；
　　b.夯坑周围地面不应发生过大隆起；
　　c.不因夯坑过深而发生起锤困难。
　　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4～10击。
　　2)夯击遍数　夯击遍数应根据地基土的性质和平均夯击能确定。可采用点夯2～3遍，对于渗透性较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量满夯2遍，满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印彼此搭接。
　　(5)垫层铺设
　　强夯前要求拟加固的场地必需具有一层稍硬的表层，使其能支承起重设备；并便于对所施工的“夯击能”得到扩散；同时也可加大地下水位与地表面的距离，因此有时必需铺设垫层。对场地地下水位在-2m深度以下的砂砾石土层，可直接施行强夯，无需铺设垫层；对地下水位较高的饱和粘性土与易液化流动的饱和砂土，都需要铺设砂、砂砾或碎石垫层才能进行强夯，否则土体会发生流动。垫层厚度随场地的土质条件、夯锤重量及其形状等条件而定。当场地土质条件好，夯锤小或形状构造合理，起吊时吸力小者，也可减少垫层厚度。垫层厚度一般为0.5～2.0m。铺设的垫层不能含有粘土。
(6)间歇时间
　　各遍间的间歇时间取决于加固土层中孔隙水压力消散所需要的时间。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2～4min，故对渗透性较大的砂性土，两遍夯间的间歇时间很短，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，一般为3～4周。目前国内有的工程对粘性土地基的现场埋设了袋装砂井(或塑料排水带)，以便加速孔隙水压力的消散，缩短间歇时间。有时根据施工流水顺序先后，两遍间也能达到连续夯击的目的。
(7)现场测试
　　1.地面及深层变形地面变形研究的目的是：
　　1) 了解地表隆起的影响范围及垫层的密实度变化；
　　2) 研究夯击能与夯沉量的关系，用以确定单点最佳夯击能量；
　　3) 确定场地平均沉降和搭夯的沉降量，用以研究强夯的加固效果。
　　变形研究的手段是：地面沉降观测、深层沉降观测和水平位移观测。
　　地面变形的测试是对夯击后土体变形的研究。每当夯击一次应及时测量夯击坑及其周围的沉降量、隆起量和挤出量。
　　2.孔隙水压力　一般可在试验现场沿夯击点等距离的不同深度以及等深度的不同距离埋设双管封闭式孔隙水压力仪或钢弦式孔隙水压力仪，在夯击作用下，进行对孔隙水压力沿深度和水平距离的增长和消散的分布规律研究。从而确定两个夯击点间的夯距、夯击的影响范围、间歇时间以及饱和夯击能等参数。
　　3.侧向挤压力　将带有钢弦式土压力盒的钢板桩埋入土中后，在强夯加固前，各土压力盒沿深度分布的土压力的规律，应与静止土压力相近似。在夯击作用下，可测试每夯击一次的压力增量沿深度的分布规律。
4.振动加速度　通过测试地面振动加速度可以了解强夯振动的影响范围。通常将地表的最大振动加速度为0.98m/s2处(即认为是相当于七度地震设计烈度)作为设计时振动影响安全距离。但由于强夯振动的周期比地震短得多，强夯产生振动作用的范围也远小于地震的作用范围，所以强夯施工时，对附近已有建筑物和施工的建筑物的影响肯定要比地震的影响为小。为了减少强夯振动的影响，常在夯区周围设置隔振沟。

3、强夯置换法的设计
强夯置换法的设计内容与强夯法基本相同，也包括：起重设备和夯锤的确定、夯击范围和夯击点布置、夯击击数和夯击遍数、间歇时间和现场测试等。
强夯置换墩的深度由土质条件决定，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7m。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，粒径大于300mm的颗粒含量不宜超过全重的30％。
强夯置换锤底静接地压力值可取100～200kPa。
夯点的夯击次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1.5～2.0倍；
3最后两击的平均夯沉量应满足强夯法的规定。
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2～3倍。对独立基础或条形基础可取夯锤直径的1.5～2.0倍。墩的计算直径可取夯锤直径的1.1～1.2倍。
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100mm。
确定软粘性土中强夯置换墩地基承载力特征值时，可只考虑墩体，不考虑墩间土的作用，其承载力应通过现场单墩载荷试验确定，对饱和粉土地基可按复合地基考虑，其承载力可通过现场单墩复合地基载荷试验确定。

4、施工方法
　　西欧国家所用的起重设备大多为大吨位的履带式起重机，稳定性好，行走方便；最近日本采用轮胎式起重机进行强夯作业，亦取得了满意结果；国外除使用现成的履带吊外，还制造了常用的三足架和轮胎式强夯机，用于起吊40t夯锤，落距可达40m，国外所用履带吊都是大吨位的吊机，通常在100t以上。由于100t吊机，其卷扬机能力只有20t左右，如果夯击工艺采用单缆锤击法，则100t的吊机最大只能起吊20t的夯锤。我国绝大多数强夯工程只具备小吨位起重机的施工条件，所以只能使用滑轮组起吊夯锤，利用自动脱钩的装置，使锤形成自由落体。拉动脱钩器的钢丝绳，其一端拴在桩架的盘上，以钢丝绳的长短控制夯锤的落距，夯锤挂在脱钩器的钩上，当吊钩提升到要求的高度时，张紧的钢丝绳将脱钩器的伸臂拉转一个角度，致使夯锤突然下落。有时为防止起重臂在较大的仰角下突然释重而有可能发生后倾，可在履带起重机的臂杆端部设置辅助门架，或采取其它安全措施，防止落锤时机架倾覆。自动脱钩装置应具有足够的强度，且施工时要求灵活。

5、质量检验
　　强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基加固质量进行检验。对碎石土和砂土地基，其间隔时间可取1～2周；对粉土和粘性土地基可取2～4周。强夯置换地基间隔时间可取4周。
　　质量检验方法可采用：1) 室内试验；2) 十字板试验；3) 动力触探试验(包括标准贯入试验)；4) 静力触探试验；5) 旁压仪试验；6) 载荷试验；7) 波速试验。
　　强夯法检测点位置可分别布置在夯坑内、夯坑外和夯击区边缘。其数量应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定。对简单场地上的一般建筑物，每个建筑物地基的检验点不应少于3处；对复杂场地或重要建筑物地基应增加检验点数。检验深度应不小于设计处理的深度。强夯置换施工中可采用超重型或重型圆锥动力触探检查置换墩着底情况。强夯置换地基载荷试验检验和置换墩着底情况检验数量均不应少于墩点数的1％，且不应少于3点。
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。

离线jizongyi

实习生

发帖: 22

土币: 174

威望: 23

原创币: 0

只看该作者 162楼发表于: 2007-09-28

水泥土搅拌法是用于加固饱和粘性土地基的一种新方法。它是利用水泥(或石灰）等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂(浆液或粉体）强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。根据施工方法的不同，水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用水泥浆和地基土搅拌，后者是用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌。
水泥土搅拌法分为深层搅拌法(以下简称湿法)和粉体喷搅法(以下简称干法)。水泥土搅拌法适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、粘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量小于30％(黄土含水量小于25％)、大于70％或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。冬期施工时，应注意负温对处理效果的影响。湿法的加固深度不宜大于20m；干法不宜大于15m。水泥土搅拌桩的桩径不应小于500mm。
水泥加固土的室内试验表明，有些软土的加固效果较好，而有的不够理想。一般认为含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好，而含有伊里石、氯化物和水铝英石等矿物的粘性土以及有机质含量高、酸碱度(pH值)较低的粘性土的加固效果较差。
2、加固机理
　　水泥加固土的物理化学反应过程与混凝土的硬化机理不同，混凝土的硬化主要是在粗填充料(比表面不大、活性很弱的介质）中进行水解和水化作用，所以凝结速度较快。而在水泥加固土中，由于水泥掺量很小，水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性的介质─土的围绕下进行，所以水泥加固土的强度增长过程比混凝土为缓慢。
　　1.水泥的水解和水化反应　普通硅酸盐水泥主要是氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫等组成，由这些不同的氧化物分别组成了不同的水泥矿物：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等. 用水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙及含水铁酸钙等化合物。
　　所生成的氢氧化钙、含水硅酸钙能迅速溶于水中，使水泥颗粒表面重新暴露出来，再与水发生反应，这样周围的水溶液就逐渐达到饱和。当溶液达到饱和后，水分子虽继续深入颗粒内部，但新生成物已不能再溶解，只能以细分散状态的胶体析出，悬浮于溶液中，形成胶体。
　　2.土颗粒与水泥水化物的作用　当水泥的各种水化物生成后，有的自身继续硬化，形成水泥石骨架; 有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生反应。
　　(1)离子交换和团粒化作用　粘土和水结合时就表现出一种胶体特征，如土中含量最多的二氧化硅遇水后，形成硅酸胶体微粒，其表面带有阴离子Na+或钾离子K+，它们能和水泥水化生成的氢氧化钙中钙离子Ca++进行当量吸附交换，使较小的土颗粒形成较大的土团粒，从而使土体强度提高。
　　水泥水化生成的凝胶粒子的比表面积约比原水泥颗粒大1000倍，因而产生很大的表面能，有强烈的吸附活性，能使较大的土团粒进一步结合起来，形成水泥土的团粒结构，并封闭各土团的空隙，形成坚固的联结，从宏观上看也就使水泥土的强度大大提高。
　　(2)硬凝反应　随着水泥水化反应的深入，溶液中析出大量的钙离子，当其数量超过离子交换的需要量后，在碱性环境中，能使组成粘土矿物的二氧化硅及三氧化二铝的一部分或大部分与钙离子进行化学反应，逐渐生成不溶于水的稳定结晶化合物，增大了水泥土的强度，
　　从扫描电子显微镜观察中可见，拌入水泥7天时，土颗粒周围充满了水泥凝胶体，并有少量水泥水化物结晶的萌芽。一个月后水泥土中生成大量纤维状结晶，并不断延伸充填到颗粒间的孔隙中，形成网状构造。到五个月时，纤维状结晶辐射问外伸展，产生分叉，并相互连结形成空间网状结构，水泥的形状和土颗粒的形状已不能分辨出来。
　　3.碳酸化作用　水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二氧化碳，发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙，这种反应也能使水泥土增加强度，但增长的速度较慢，幅度也较小。
　　从水泥土的加固机理分析，由于搅拌机械的切削搅拌作用，实际上不可避免地会留下一些未被粉碎的大小土团。在拌入水泥后将出现水泥浆包裹土团的现象，而土团间的大孔隙基本上已被水泥颗粒填满。所以，加固后的水泥土中形成一些水泥较多的微区，而在大小土团内部则没有水泥。只有经过较长的时间，土团内的土颗粒在水泥水解产物渗透作用下，才逐渐改变其性质。因此在水泥土中不可避免地会产生强度较大和水稳性较好的水泥石区和强度较低的土块区。两者在空间相互交替，从而形成一种独特的水泥土结构。可见，搅拌越充分，土块被粉碎得越小，水泥分布到土中越均匀，则水泥土结构强度的离散性越小，其宏观的总体强度也最高。

3、水泥加固土工程性能
　　水泥掺入比为
掺加的水泥重量
= ×100％
被加固软土的湿重量
或
掺加的水泥重量
水泥掺量 = (kg/m3)
被加固土的体积
　　(1)水泥土的物理性质
　　1)含水量　水泥土在硬凝过程中，由于水泥水化等反应，使部分自由水以结晶水的形式固定下来，故水泥土的含水量略低于原土样的含水量，水泥土含水量比原土样含水量减少0.5%～7.0%，且随着水泥掺入比的增加而减小。
　　2)重度　由于拌入软土中的水泥浆的重度与软土的重度相近，所以水泥土的重度与天然软土的重度相差不大，水泥土的重度仅比天然软上重度增如0.5%～3.0%，所以采用水泥土搅拌法加固厚层软土地基时，其加固部分对于下部未加固部分不致产生过大的附加荷重，也不会产生较大的附加沉降。
　　3)相对密度　由于水泥的相对密度为3.1，比一般软土的相对密度2.65～2.75为大，故水泥土的相对密度比天然软土的相对密度稍大。水泥土相对密度比天然软土的相对密度增加0.7%～2.5%。
　　4)渗透系数　水泥土的渗透系数随水泥掺入比的增大和养护龄期的增长而减小，一般可达10-5～10-8cm/s数量级。对于上海地区的淤泥质粘土，垂直向渗透系数也能达到10-8cm/s数量级，但这层土常局部夹有薄层粉砂，水平向渗透系数往往高于垂直向渗透系数，一般为10-4cm/s数量级。因此，水泥加固淤泥质粘土能减小原天然土层的水平向渗透系数，而对垂直向渗透性的改善，效果不显著。水泥土减小了天然软土的水平向渗透性，这对深基坑施工是有利的，可利用它作为防渗帷幕。
　　(2)水泥土的力学性质
　　1)无侧限抗压强度及其影响因素　水泥土的无侧限抗压强度一般为300～4000kPa，即比天然软土大几十倍至数百倍。其变形特征随强度不同而介于脆性体与弹塑体之间。
　　影响水泥土的无侧限抗压强度的因素有：水泥掺入比、水泥标号、龄期、含水量、有机质含量、外掺剂、养护条件及土性等。下面根据试验结果来分析影响水泥土抗压强度的一些主要因素。
　　①水泥掺入比对强度的影响
　　水泥土的强度随着水泥掺入比的增加而增大，当 <5%时，由于水泥与土的反应过弱，水泥土固化程度低，强度离散性也较大，故在水泥土搅拌法的实际施工中，选用的水泥掺入比必须大于7%。
　　根据试验结果分析，发现当其它条件相同时，某水泥掺入比的强度与水泥掺入比 =12%的强度的比值 / 与水泥掺入比的关系有较好的归一化性质。由回归分析得到: / 与呈幂函数关系，其关系式如下:
　　　　　　　　　　　　　　 (4.2.4-1)
　(相关系数 =0.999，剩余标准差 =0.022，子样数 =7)
　　上式适用的条件是: ＝(5～16)%。
　　在其它条件相同的前提下两个不同水泥掺入比的水泥土的无侧限抗压强度之比值随水泥掺入比之比的增大而增大。经回归分析得到两者呈幂函数关系，其经验方程式为:
　　　　　　　　　　　　　　 (4.2.4-2)
　　( =0.997, =0.015, =14)
式中　 ——水泥掺入比为的无侧限抗压强度;
　　　 ——水泥掺入比为的无侧限抗压强度。
　　上式适用的条件是: ＝(5～20)%； / ＝0.33～3.00。
　　②龄期对强度的影响
　　水泥土的强度随着龄期的增长而提高，一般在龄期超过28d后仍有明显增长，根据试验结果的回归分析, 得到在其它条件相同时，不同龄期的水泥土无侧限抗压强度间关系大致呈线性关系，这些关系式如下:
　　　　　　 =(0.47～0.63) 　　　　　 =(0.62～0.80) 　　
　　　　　　 =(1.15～1.46) 　　　　 =(1.43～1.80)
　　　　　　 =(2.37～3.73) 　　　 =(1.73～2.82) 　
上式、、、、分别为7d、14d、28d、60d和90d龄期的水泥土无侧限抗压强度。
　　当龄期超过3个月后，水泥土的强度增长才减缓。同样，据电子显徽镜观察，水泥和土的硬凝反应约需3个月才能充分完成。因此水泥土选用3个月龄期强度作为水泥土的标准强度较为适宜。一般情况下，龄期少于3d的水泥土强度与标准强度间关系其线性较差，离散性较大。
　　回归分析还发现在其它条件相同时, 某个龄期( )的无侧限抗压强度与28天龄期的无侧限抗压强度的比值与龄期的关系具有较好的归一化性质, 且大致呈幂函数关系。其关系式如下:
　　　　　　　　　　　　　　 (4.2.4-3)
　　( =0.997， =0.037， =5)
　　上式中龄期的适用范围是(7～90)天。
　　在其它条件相同的前提下，两个不同龄期的水泥土的无侧限抗压强度之比随龄期之比的增大而增大。经回归分析得到两者呈幂函数关系，其经验方程式为:
　　　　　　　　　　　　　　(4.2.4-4)
　　( =0.992， =0.021， =9)
式中　 ──龄期为的无侧限抗压强度;
　　　 ──龄期为的无侧限抗压强度。
　　上式适用的条件是： =(7～90)天；＝0.08～0.67和＝1.50～12.85。
　　综合考虑水泥掺入比与龄期的影响，经回归分析，得到如下经验关系式:
　　　　　　　　　　　　　　(4.2.4-5)
式中　 ──水泥掺入比为龄期为的无侧限抗压强度;
　　　 ──水泥掺入比为龄期为的无侧限抗压强度。
　　上式成立的条件是：＝(5～20)%， / =0.33～3.00； =(7～90)天。当＝时, 应采用式(10-10)；当＝时, 应采用式(10-2)。
　　③水泥标号对强度的影响
　　水泥土的强度随水泥标号的提高而增加。水泥标号提高100号，水泥土的强度约增大(50～90)%。如要求达到相同强度，水泥标号提高100号，可降低水泥掺入比(2～3)%。
　　④土样含水量对强度的影响
　　水泥土的无侧限抗压强度随着土样含水量的降低而增大，当土的含水量从157%降低至47%时，无侧限抗压强度则从260kPa增加到2320kPa。一般情况下，土样含水量每降低10％，则强度可增加(10～50)%。
　　⑤土样中有机质含量对强度影响
　　有机质含量少的水泥土强度比有机质含量高的水泥土强度大得多。由于有机质使土体具有较大的水溶性和塑性，较大的膨胀性和低渗透性，并使土具有酸性，这些因素都阻碍水泥水化反应的进行。因此，有机质含量高的软土，单纯用水泥加固的效果较差。
　　⑥外掺剂对强度的影响
　　不同的外掺剂对水泥土强度有着不同的影响。如木质素磺酸钙对水泥土强度的增长影响不大，主要起减水作用。石膏、三乙醇胺对水泥土强度有增强作用，而其增强效果对不同土样和不同水泥掺入比又有所不同，所以选择合适的外掺剂可提高水泥土强度和节约水泥用量。
　　一般早强剂可选用三乙醇胺、氯化钙、碳酸钠或水玻璃等材料，其掺入量宜分别取水泥重量的0.05%、2%、0.5%和2%；减水剂可选用木质素磺酸钙，其掺入量宜取水泥重量的0.2%；石膏兼有缓凝和早强的双重作用，其掺入量宜取水泥重量的2%。
　　掺加粉煤灰的水泥土，其强度一般都比不掺粉煤灰的有所增长。不同水泥掺入比的水泥土，当掺入与水泥等量的粉煤灰后，强度均比不掺粉煤灰的提高10%，故在加固软土时掺入粉煤灰，不仅可消耗工业废料，还可稍微提高水泥土的强度。
　　⑦养护方法
　　养护方法对水泥土的强度影响主要表现在养护环境的湿度和温度。
　　国内外试验资料都说明，养护方法对短龄期水泥土强度的影响很大，随着时间的增长，不同养护方法下的水泥土无侧限抗压强度趋于一致，说明养护方法对水泥土后期强度的影响较小。
　　2)抗拉强度　水泥土的抗拉强度随无侧限抗压强度的增长而提高。当水泥土的抗压强度＝0.500～4.00MPa时，其抗拉强度＝0.05～0.70MPa，即＝(0.06～0.30) 。
　　抗压与抗拉这两类强度有密切关系，根据试验结果的回归分析，得到水泥土抗拉强度与其无侧限抗压强度有幂函数关系:
　　　　　　　　　　　　　　(4.2.4-6)
　　( =0.991， =0.006， =12)
　　上式成立的条件是：＝0.5～3.5MPa。
　　3)抗剪强度　水泥土的抗剪强度随抗压强度的增加而提高。当＝0.30～4.0MPa时，其粘聚力 =0.10～1.0MPa，一般约为的(20～30)%，其内摩擦角变化在20°～30°之间。
　　水泥土在三轴剪切试验中受剪破坏时，试件有清楚而平整的剪切面，剪切面与最大主应力面夹角约60°。
　　根据作者试验结果的回归分析，得到水泥土的内聚力与其无侧限抗压强度大致呈幂函数关系，其关系式如下:
　　　　　　　　　　　　　　 (4.2.4-7)
　　( =0.903， =0.051， =9)
　　上式成立的条件是：＝0.3～1.3MPa。
　　4)变形模量　当垂直应力达50％无侧限抗压强度时，水泥土的应力与应变的比值，称之为水泥土的变形模量。当＝0.1～3.5MPa时，其变形模量＝10～550MPa，即＝(80～150) 。
　　根据试验结果的线性回归分析，得到与大致呈正比关系，它们的关系式为:
　　　　　　　 =126 　　　　　　　 (4.2.4-8)
　　( =0.996， =5.529， =16)
　　5)压缩系数和压缩模量　水泥土的压缩系数约为(2.0～3.5)×10-5(kPa)-1，其相应的压缩模量＝(60～100)MPa。
　　(3)水泥土抗冻性能　水泥土试件在自然负温下进行抗冻试验表明，其外观无显著变化，仅少数试块表面出现裂缝，并有局部微膨胀或出现片状剥落及边角脱落，但深度及面积均不
大，可见自然冰冻不会造成水泥土深部的结构破坏。

4、设计计算
　　(1)单桩竖向承载力的设计计算　单桩竖向承载力特征值应通过现场载荷试验确定。初步设计时也可按式(4.2.4-15)估算。并应同时满足式(4.2.4-16)的要求，应使由桩身材料强度确定的单桩承载力大于(或等于)由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力：
(4.2.4-9)
(4.2.4-10)
式中 ——与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块(边长为70.7mm的立方体，也可采用边长为50mm的立方体)在标准养护条件下90d龄期的立方体抗压强度平均值(kPa)；
——桩身强度折减系数，干法可取0.20～0.30；湿法可取0.25～0.33；
——桩的周长(m)；
——桩长范围内所划分的土层数；
——桩周第i层土的侧阻力特征值。对淤泥可取4～7kPa；对淤泥质土可取6～12kPa；对软塑状态的粘性土可取10～15kPa；对可塑状态的粘性土可以取12～18kPa；
——桩长范围内第i层土的厚度(m)；
——桩端地基土未经修正的承载力特征值(kPa)，可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）的有关规定确定；
——桩端天然地基土的承载力折减系数，可取0.4 ~ 0.6，承载力高时取低值。
　　(2)复合地基的设计计算　加固后搅拌桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，也可按下式计算：
　　　　　　　　　　　　　　 (4.2.4-11)
式中　 ──复合地基承载力特征值(kPa);
　　　 ──面积置换率；
　　　 ──桩的截面积(m2)；
　　 ──桩间天然地基土承载力特征值(kPa)，可取天然地基承载力特征值；
　　　 ──桩间土承载力折减系数，当桩端土未经修正的承载力特征值大于桩周土的承载力特征值的平均值时，可取0.1～0.4，差值大时取低值；当桩端土未经修正的承载力特征值小于或等于桩周土的承载力特征值的平均值时，可取0.5～0.9，差值大时或设置褥垫层时均取高值。
　　　 ──单桩竖向承载力特征值(kN)。
　　根据设计要求的单桩竖向承载力特征值和复合地基承载力特征值计算搅拌桩的置换率和总桩数：
　　　　　　　　　　　　　　 (4.2.4-12)
　　　　　　　　　　　　　　 (4.2.4-13)
式中　 ──地基加固的面积(m2)。
竖向承载搅拌桩复合地基应在基础和桩之间设置褥垫层。褥垫层厚度可取200—300mm。其材料可选用中砂、粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜大于20mm。
当搅拌桩处理范围以下存在软弱下卧层时，应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）的有关规定进行下卧层承载力验算。
(3)水泥土搅拌桩沉降验算竖向承载搅拌桩复合地基的变形包括搅拌桩复合土层的平均压缩变形s1与桩端下未加固土层的压缩变形s2:
1)搅拌桩复合土层的压缩变形可按下式计算：
(4.2.4-14)
式中 ——搅拌桩复合土层顶面的附加压力值(kPa)；
——搅拌桩复合土层底面的附加压力值(kPa)；
——搅拌桩复合土层的压缩模量(kPa)；
——搅拌桩的压缩模量，可取(100～120) (kPa)。对桩较短或桩身强度较低者可取低值，反之可取高值；
——桩间土的压缩模量(kPa)。
2)桩端以下未加固土层的压缩变形可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）的有关规定进行计算。
　　(4)复合地基设计
　　软土地区的建筑物，都是在满足强度要求的条件下以沉降进行控制的，应采用以下设计思路:
　　①根据地层结构采用适当的方法进行沉降计算，由建筑物对变形的要求确定加固深度，即选择施工桩长;
　　②根据土质条件、固化剂掺量、室内配比试验资料和现场工程经验选择桩身强度和水泥掺入量及有关施工参数。根据工程经验，当水泥掺入比为12%左右时，桩身强度一般可达1.0～1.5MPa;
　　③根据桩身强度的大小及桩的断面尺寸，由(4.2.4-16)式计算单桩承载力;
　　④根据单桩承载力及土质条件，由(4.2.4-15)式计算有效桩长;
　　⑤根据单桩承载力、有效桩长和上部结构要求达到的复合地基承载力，由(4.2.4-18)式计算桩土面积置换率;
　　⑥根据桩土面积置换率和基础型式进行布桩，桩可只在基础平面范围内布置。

5、施工工艺
水泥土搅拌法施工现场事先应予以平整，必须清除地上和地下的障碍物。遇有明浜、池塘及洼地时应抽水和清淤，回填粘性土料并予以压实，不得回填杂填土或生活垃圾。
水泥土搅拌桩施工前应根据设计进行工艺性试桩，数量不得少于2根。当桩周为成层土时，应对相对软弱土层增加搅拌次数或增加水泥掺量。
搅拌头翼片的枚数、宽度、与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度应相互匹配，以确保加固深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌。
竖向承载搅拌桩施工时，停浆(灰)面应高于桩顶设计标高300～500mm。在开挖基坑时，应将搅拌桩顶端施工质量较差的桩段用人工挖除。
施工中应保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的竖直，搅拌桩的垂直偏差不得超过1％；桩位的偏差不得大于50mm；成桩直径和桩长不得小于设计值。
水泥土搅拌法施工步骤由于湿法和干法的施工设备不同而略有差异。其主要步骤应为：
①搅拌机械就位、调平；
②预搅下沉至设计加固深度；
③边喷浆(粉)、边搅拌提升直至预定的停浆(灰)面；
④重复搅拌下沉至设计加固深度；
⑤根据设计要求，喷浆(粉)或仅搅拌提升直至预定的停浆(灰)面；
⑥关闭搅拌机械。在预(复)搅下沉时，也可采用喷浆(粉)的施工工艺，但必须确保全桩长上下至少再重复搅拌一次。
(1)水泥浆搅拌法
　　施工注意事项：
　　1) 现场场地应予平整，必须清除地上和地下一切障碍物。明浜、暗塘及场地低洼时应抽水和清淤，分层夯实回填粘性土料，不得回填杂填土或生活垃圾。开机前必须调试，检查桩机运转和输浆管畅通情况。
　　2) 根据实际施工经验，水泥土搅拌法在施工到顶端0.3～0.5m范围时，因上覆压力较小，搅拌质量较差。因此，其场地整平标高应比设计确定的基底标高再高出0.3～0.5m，桩制作时仍施工到地面，待开挖基坑时，再将上部0.3～0.5m的桩身质量较差的桩段挖去。而对于基础埋深较大时，取下限；反之，则取上限。
　　3) 搅拌桩垂直度偏差不得超过1%，桩位布置偏差不得大于50mm，桩径偏差不得大于4%。
　　4) 施工前应确定搅拌机械的灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数；并根据设计要求通过成桩试验，确定搅拌桩的配比等各项参数和施工工艺。宜用流量泵控制输浆速度，使注浆泵出口压力保持在0.4～0.6MPa，并应使搅拌提升速度与输浆速度同步。
　　5) 制备好的浆液不得离析，泵送必须连续。拌制浆液的罐数、固化剂和外掺剂的用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。
　　6) 为保证桩端施工质量，当浆液达到出浆口后，应喷浆座底30s，使浆液完全到达桩端。特别是设计中考虑桩端承载力时，该点尤为重要。
　　7) 预搅下沉时不宜冲水，当遇到较硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水成桩对桩身强度的影响。
　　8) 可通过复喷的方法达到桩身强度为变参数的目的。搅拌次数以1次喷浆2次搅拌或2次喷浆3次搅拌为宜，且最后1次提升搅拌宜采用慢速提升。当喷浆口到达桩顶标高时，宜停止提升，搅拌数秒，以保证桩头的均匀密实。
　　9) 施工时因故停浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m，待恢复供浆时再喷浆提升。若停机超过3h，为防止浆液硬结堵管，宜先拆卸输浆管路，妥为清洗。
　　10) 壁状加固时，桩与桩的搭接时间不应大于24h，如因特殊原因超过上述时间，应对最后一根桩先进行空钻留出榫头以待下一批桩搭接，如间歇时间太长(如停电等），与第二根无法搭接；应在设计和建设单位认可后，采取局部补桩或注浆措施。
　　11) 搅拌机凝浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，应有专人记录搅拌机每米下沉和提升的时间。深度记录误差不得大于100mm，时间记录误差不得大于5s。
　　12) 根据现场实践表明，当水泥土搅拌桩作为承重桩进行基坑开挖时，桩顶和桩身已有一定的强度，若用机械开挖基坑，往往容易碰撞损坏桩顶，因此基底标高以上0.3m宜采用人工开挖，以保护桩头质量。这点对保证处理效果尤为重要，应引起足够的重视。
　　(2)粉体喷射搅拌法
　　施工中须注意的事项：
1)喷粉施工前应仔细检查搅拌机械、供粉泵、送气(粉)管路、接头和阀门的密封性、可靠性。送气(粉)管路的长度不宜大于60m。
2)喷粉施工机械必须配置经国家计量部门确认的具有能瞬时检测并记录出粉量的粉体计量装置及搅拌深度自动记录仪。
3)搅拌头每旋转一周，其提升高度不得超过16mm。
4) 施工机械、电气设备、仪表仪器及机具等，在确认完好后方准使用。
　　5) 在建筑物旧址或回填地区施工时，应预先进行桩位探测，并清除己探明的障碍物。
　　6) 桩体施工中，若发现钻机不正常的振动、晃动、倾斜、移位等现象，应立即停钻检查。必要时应提钻重打。
　　7) 施工中应随时注意喷粉机、空压机的运转情况；压力表的显示变化；送灰情况。当送灰过程中出现压力连续上升，发送器负载过大，送灰管或阀门在轴具提升中途堵塞等异常情况，应立即判明原因，停止提升，原地搅拌。为保证成桩质量，必要时应于复打。堵管的原因除漏气外，主要是水泥结块。施工时不允许用已结块的水泥，并要求管道系统保持干燥状态。
　　8) 在送灰过程中如发现压力突然下降、灰罐加不上压力等异常情况，应停止提升，原地搅拌，及时判明原因。若由于灰罐内水泥粉体已喷完或容器、管道漏气所致，应将钻具下沉到一定深度后，重新加灰复打，以保证成桩质量。有经验的施工监理人员往往从高压送粉胶管的颤动情况来判明送粉的正常与否。检查故障时，应尽可能不停止送风。
　　9) 设计上要求搭接的桩体，须连续施工，一般相邻桩的施工间隔时间不超过8h。若因停电、机械故障而超过允许时间，应征得设计部门同意，采取适宜的补救措施。
　　10) 在SP-1型粉体发送器中有一个气水分离器，用于收集因压缩空气膨胀而降温所产生的凝结水。施工时应经常排除气水分离器中的积水，防范因水分进入钻杆而堵塞送粉通道。
　　11) 喷粉时灰罐内的气压比管道内的气压高0.02～0.05MPa以确保正常送粉。
　　12) 对地下水位较深，基底标高较高的场地；或喷灰量较大，停灰面较高的场地，施工时应加水或施工区及时地面加水，以使桩头部分水泥充分水解水化反应，以防桩头呈疏松状态。

6、质量检验
水泥土搅拌桩的质量控制应贯穿在施工的全过程，并应坚持全程的施工监理。施工过程中必须随时检查施工记录和计量记录，并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评定。检查重点是：水泥用量、桩长、搅拌头转数和提升速度、复搅次数和复搅深度、停浆处理方法等。
水泥土搅拌桩的施工质量检验可采用以下方法：
(1)成桩7d后，采用浅部开挖桩头(深度宜超过停浆(灰)面下0.5m)，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。检查量为总桩数的5％。
(2)成桩后3d内，可用轻型动力触探(Nlo)检查每米桩身的均匀性。检验数量为施工总桩数的1％，且不少于3根。
竖向承载水泥土搅拌桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验。
载荷试验必须在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在成桩28d后进行。检验数量为桩总数的0.5％～1％，且每项单体工程不应少于3点。
经触探和载荷试验检验后对桩身质量有怀疑时，应在成桩28d后，用双管单动取样器钻取芯样作抗压强度检验，检验数量为施工总桩数的0.5％，且不少于3根。
对相邻桩搭接要求严格的工程，应在成桩15d后，选取数根桩进行开挖，检查搭接情况。
基槽开挖后，应检验桩位、桩数与桩顶质量，如不符合设计要求，应采取有效补强措施。

离线jizongyi

实习生

发帖: 22

土币: 174

威望: 23

原创币: 0

只看该作者 163楼发表于: 2007-09-28

既有建(构)筑物地基加固与基础托换主要从三方面考虑：一是通过将原基础加宽，减小作用在地基土上的接触压力。虽然地基土强度和压缩性没有改变，但单位面积上荷载减小，地基土中附加应力水平减小，可使原地基满足建筑物对地基承载力和变形的要求。或者通过基础加深，虽未改变作用在地基土上的接触应力，但由于基础埋深加大，一者使基础置入较深的好土层，再者加大埋深，地基承载力通过深度修正也有所增加。二是通过地基处理改良地基土体或改良部分地基土体，提高地基土体抗剪强度、改善压缩性，以满足建筑物对地基承载力和变形的要求，常用如高压喷射注浆、压力注浆以及化学加固、排水固结、压密、挤密等技术。三是在地基中设置墩基础或桩基础等竖向增强体，通过复合地基作用来满足建筑物对地基承载力和变形的要求，常用锚杆静压桩、树根桩或高压旋喷注浆等加固技术。有时可将上述几种技术综合应用。

4.3.2 基础加宽、加深技术
有许多既有建筑物或改建增层工程，常因基础底面积不足而使地基承载力或变形不满足规范要求，从而导致既有建筑物开裂或倾斜；或由于基础材料老化、浸水、地震或施工质量等因素的影响，原有地基基础已显然不再适应，一般常用基础加宽托换，以增大基础支承面积、加强基础刚度、或增大基础的埋置深度等。通常采用混凝土套或钢筋混凝土套加固。
当采用混凝土套或钢筋混凝土套时，应注意以下几点施工要求：
1、基础加大后刚性基础应满足混凝土刚性角要求，柔性基础应满足抗弯要求；
2、为使新旧基础牢固联结，在灌注混凝土前应将原基础凿毛并刷洗干净，再涂一层高标号水泥砂浆，沿基础高度每隔一定距离应设置锚固钢筋；也可在墙脚或圈梁钻孔穿钢筋，再用环氧树脂填满，穿孔钢筋须与加固筋焊牢；
3、对加套的混凝土或钢筋混凝土的加宽部分，其地基上应铺设的垫料及其厚度，应与原基础垫层的材料及厚度相同，使加套后的基础与原基础的基底标高和应力扩散条件相同和变形协调；
4、对条形基础应按长度1.5～2.0m划分成许多单独区段，分别进行分批、分段、间隔施工，决不能在基础全长挖成连续的坑槽和使全长上地基土暴露过久，以免导致地基土浸泡软化，使基础随之产生很大的不均匀沉降。
5、当原基础承受中心荷载时，可采用双面加宽；当原基础承受偏心荷载，或受相邻建筑基础条件限制，或为沉降缝处的基础，或为了不影响室内正常使用时，可在单面加宽原基础；亦可将柔性基础改为刚性基础；也可将条形基础扩大成片筏基础。
若根据验算原地基承载力和变形不能满足规范要求时，除了可采用基础加宽的托换方法外，尚可将基础落深在较好的新持力层上的坑式托换加固方法，也称为墩式托换。
坑式托换基础施工步骤：
1、在贴近被托换的基础侧面，由人工开挖一个长×宽为1.2m×0.9m的竖向导坑，并挖到比原有基础底面下再深1.5m处；
2、再将导坑横向扩展到直接的基础下面，并继续在基础下面开挖到所要求的持力层标高；
3、采用现浇混凝土浇筑已被开挖出来的基础下的挖坑体积形成墩子。但在离原有基础底面8cm处停止浇注，养护一天后，再将1:1干硬性水泥砂浆放进8cm的空隙内，充分捣实成填充层；
4、用同样步骤，再分段分批的挖坑和修筑墩子，直至全部托换基础的工作完成为止。
4.3.3 锚杆静压桩技术
锚杆静压桩是锚杆和静力压桩两项技术巧妙结合而形成的一种桩基施工新工艺，它是对需进行地基基础加固的既有建筑物基础上按设计开凿压桩孔和锚杆孔，用粘结剂埋好锚杆，然后安装压桩架与建筑物基础连为一体，并利用既有建筑物自重作反力，用千斤顶将预制桩段压人土中，桩段间用硫磺胶泥或焊接连接。当压桩力或压人深度达到设计要求后，将桩与基础用微膨胀混凝土浇注在一起，桩即可受力，从而达到提高地基承载力和控制沉降的目的。
锚杆静压桩施工机具简单，施工作业面小，施工方便灵活，技术可靠，效果明显，施工时无振动，无污染，对原有建筑物里生活或生产秩序影响小。锚杆静压桩适用范围广，可适用于粘性土、淤泥质土、杂填土、粉土、黄土等地基。
锚杆静压桩技术除应用于已有建筑物地基加固外，也应用于新建建(构)筑物基础工程。在闹市区旧城改造中，限于周围交通条件难以运进打桩设备，或施工场所很窄，打桩施工工作面不够时，可采用锚杆静压桩技术进行桩基施工。在施工设备短缺地区，无打桩设备，也可用锚杆静压桩技术进行桩基施工。对于新建建筑物，在基础施工时可按设计预留压桩孔和预埋锚杆，待上部结构施工至3～4层时，再利用建筑物自重作为压桩反力开始压桩。
锚杆静压桩的压桩施工应遵循下述各点：
1、根据压桩力大小选定压桩设备及锚杆直径，对触变性土(粘性土)，压桩力可取1.3～1.5倍的单桩容许承载力，对非触变性土(砂土)，压桩力可取2倍的单桩容许承载力；
2、压桩架要保持垂直，应均衡拧紧锚固螺栓的螺帽，在压桩施工过程中，应随时拧紧松动的螺帽；
3、桩段就位必须保持垂直，不得偏压。当压桩力较大时，桩顶应垫3～4cm厚的麻袋，其上垫钢板再进行压桩，防止桩顶压碎；
4、压桩施工时不宜数台压桩机同时在一个独立柱基上施工。施工期间，压桩力总和不得超过既有建筑物的自重，以防止基础上抬造成结构破坏；
5、压桩施工不得中途停顿，应一次到位。如不得已必须中途停顿时，桩尖应停留在软弱土层中，且停歇时间不宜超过24小时；
6、采用硫磺胶泥接桩时，上节桩就位后应将插筋插人插筋孔内，检查重合无误，间隙均匀后，将上节桩吊起l0cm，装上硫磺胶泥夹箍，浇注硫磺胶泥，并立即将上节桩保持垂直放下，接头侧面应平整光滑，上下桩面应充分粘结，待接桩中的硫磺胶泥固化后(一般气温下，经五分钟硫磺胶泥即可固化)，才能开始继续压桩施工。当环境温度低于5℃时，应对插筋和插筋孔作表面加温处理；
7、熬制硫磺胶泥的温度应严格控制在140～145℃范围内，浇注时温度不得低于140℃；
8、采用焊接接桩时，应清除表面铁锈，进行满焊，确保质量；
9、桩与基础的连接(即封桩)是整个压桩施工中的关键工序之一，必须认真进行；
10、压桩施工的控制标准，应以设计最终压桩力为主，桩入土深度为辅加以控制。

4.3.4 树根桩技术
树根桩是一种小直径钻孔灌注桩，其直径通常为100mm～250mm，有时也有采用300mm。先利用钻机钻孔，满足设计要求后，放人钢筋或钢筋笼，同时放人注浆管，用压力注入水泥浆或水泥砂浆而成桩，亦可放人钢筋笼后再灌人碎石，然后注入水泥浆或水泥砂浆而成桩。小直径钻孔灌注桩也有人称为微型桩。小直径钻孔灌注桩可以竖向、斜向设置，网状布置如树根状，故称为树根桩。
树根桩技术的特点是：机具简单，施工场地小；施工时振动和噪音小，施工方便；施工时因桩孔很小，故而对墙身和地基土都不产生任何次应力，所以托换加固时不存在对墙身有危险；也不扰动地基土和干扰建筑物的正常工作情况；树根桩适用于碎石土、砂土、粉土、粘性土、湿陷性黄土和岩石等各类地基土；树根桩不仅可承受竖向荷载，还可承受水平向荷载。压力注浆使桩的外侧与土体紧密结合，使桩具有较大的承载力。
树根桩加固地基的设计计算内容与树根桩在地基加固中的效用有关，应视工程情况区别对待。
树根桩一般为摩擦桩，与地基土体共同承担荷载，可视为刚性桩复合地基。对于网状树根桩，可视为修筑在土体中的三维结构，设计时以桩和土间的相互作用为基础，由桩和土组成复合土体的共同作用，将桩与土围起来的部分视为一个整体结构，其受力犹如一个重力式挡土结构一样。
树根桩与桩间土共同承担荷载，树根桩的承载力发挥还取决于建筑物所能容许承受的最大沉降值。容许的最大沉降值愈大，树根桩承载力发挥度愈高。容许的最大沉降值愈小，树根桩承载力发挥度愈低。承担同样的荷载，当树根桩承载力发挥度低时，则要求设置较多的树根桩数。
树根桩施工时如不下套管会出现缩颈或塌孔现象时，应将套管下到产生缩颈或塌孔的土层深度以下；注浆时注浆管的埋设应离孔底标高200mm，从开始注浆起，对注浆管要进行不定时的上下松动，在注浆结束后要立即拔出注浆管，每拔1m必须补浆一次，直至拔出为止；注浆施工时应防止出现穿孔和浆液沿砂层大量流失的现象，可采用跳孔施工、间歇施工或增加速凝剂掺量等措施来防范；额定注浆量应不超过按桩身体积计算量的3倍，当注浆量达到额定注浆量时应停止注浆；注浆后由于水泥浆收缩较大，故在控制桩顶标高时，应根据桩截面和桩长的大小，采用高于设计标高5%～10%的施工标高。

4.3.5 其他加固技术
1、桩式托换
桩式托换是包括所有采用桩的型式进行托换的方法总称，因而内容十分广泛，主要介绍坑式静压桩和预压桩。
(1)坑式静压桩
坑式静压桩(亦称压人桩或顶承静压桩)是在已开挖的基础下托换坑内，利用建筑物上部结构自重作支承反力，用千斤顶将预制好的钢管桩或钢筋混凝土桩段接长后逐段压人土中的托换方法
坑式静压桩亦是将千斤顶的顶升原理和静压桩技术融为一体的托换技术新方法。
坑式静压桩适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、湿陷性土和人工填土，且有埋深较浅的硬持力层。当地基土中含有较多的大块石、坚硬粘性土或密实的砂土夹层时，由于桩压人时难度较大，则应根据现场试验确定其适用与否。
坑式静压桩的施工步骤：
1)先在贴近被托换既有建筑物的一侧，开挖一个长×宽约1.5m×1.0m的竖向导坑，直挖到比原有基础底面下再深1.5m处；
2)再将竖向导坑朝横向扩展到基础梁、承台梁或基础板下，垂直开挖长×宽×深约为0.8m×0.5m×1.8m的托换坑；
3)将桩用千斤顶逐节压入土中，直至桩端到达设计深度或桩阻力满足设计要求为止；
4)通过封顶和回填，将桩与既有基础梁浇灌在一起，形成整体连接以承受荷载。对于采用钢筋混凝土的静压桩，封顶和回填应同时进行，或先回填后封顶，即从坑底每层回填夯实至一定深度后，再支模在桩周围浇灌混凝土；对于钢管桩，一般不需在桩顶包混凝土，只需用素土或灰土回填夯实到顶；回填时通常在封顶混凝土里掺加膨胀剂或预留空隙后填实的方法(在离原有基础底面80mm处停止浇筑，待养护一天后，再将1:1的干硬水泥砂浆塞进80mm的空隙内，用铁锤锤击短木，使在填塞位置的砂浆得到充分捣实成为密实的填充层)。
(2)预压桩
预压桩的设计思路是针对坑式静压桩的施工存在局限而予以改进的。亦即预压桩能阻止坑式静压桩施工中在撤出千斤顶时压入桩的回弹，阻止压入桩回弹的方法是在撤出千斤顶之前，在被顶压的桩顶与基础底面之间加进一个楔紧的工字钢。
预压桩的施工方法，其前阶段施工与坑式静压桩施工完全相同。即当钢管桩(或预制钢筋混凝土桩)达到要求的设计深度，如果是钢管桩管内要灌注混凝土，则需待混凝土结硬后才能进行预压工作。一般要用两个并排设置的液压千斤顶放在基础底和钢管桩顶面间。两个千斤顶间要有足够的空位，以便将来安放楔紧的工字钢钢柱，两个液压千斤顶可由小液压泵手摇驱动。荷载应施加到桩的设计荷载的150％为止。在荷载保持不变的情况下(一小时内沉降不增加才被认为是稳定的)，然后截取一段工字钢竖放在两个千斤顶之间，再将铁锤打紧钢楔，实践经验证明，只要转移10％～15％的荷载，就可有效地对桩进行预压，并阻止了压人桩的回弹，此时千斤顶已停止工作，并可将其撤出。然后用干填法或在压力不大的情况下将混凝土灌注到基础底面，最后将桩顶与工字钢柱用混凝土包起来，此时预压桩施工才告结束。
2、灌浆法
(1)概述
　　灌浆法是指利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，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，形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性良好的“结石体”。
　　灌浆法在我国煤炭、冶金、水电、建筑、交通和铁道等部门都进行了广泛使用，并取得了良好的效果。其加固目的有以下几方面：
　　1) 增加地基土的不透水性。防止流砂、钢板桩渗水、坝基漏水和隧道开挖时涌水，以及改善地下工程的开挖条件；
　　2) 防止桥墩和边坡护岸的冲刷；
　　3) 整治坍方滑坡，处理路基病害；
　　4) 提高地基土的承载力，减少地基的沉降和不均匀沉降；
　　5) 进行托换技术，对古建筑的地基加固。

(2)加固机理
1)浆液材料
　　灌浆加固离不开浆材，而浆材品种和性能的好坏，又直接关系着灌浆工程的成败、质量和造价，因而灌浆工程界历来对灌浆材料的研究和发展极为重视。现在可用的浆材越来越多，尤其在我国，浆材性能和应用问题的研究比较系统和深入，有些浆材通过改性使其缺点消除后，正朝理想浆材的方向演变。
　　灌浆工程中所用的浆液是由主剂(原材料)、溶剂(水或其它溶剂)及各种外加剂混合而成。通常所提的灌浆材料是指浆液中所用的主剂。外加剂可根据在浆液中所起的作用，分为固化剂、催化剂、速凝剂、缓凝剂和悬浮剂等。
　　a.浆液材料分类　浆液材料分类的方法很多，如：按浆液所处状态，可分为真溶液、悬浮液和乳化液；按工艺性质，可分为单浆液和双浆液；按主剂性质，可分为无机系和有机系等。
　　b.浆液性质　灌浆材料的主要性质包括：分散度、沉淀析水性、凝结性、热学性、收缩性、结石强度、渗透性和耐久性。
　　(a)材料的分散度　分散度是影响可灌性的主要因素，一般分散度越高，可灌性就越好。分散度还将影响浆液的一系列物理力学性质。
　　(b)沉淀析水性　在浆液搅拌过程中，水泥颗粒处于分散和悬浮于水中的状态，但当浆液制成和停止搅拌时，除非浆液极为浓稠，否则水泥颗粒将在重力作用下沉淀，并使水向浆液顶端上升。
　　沉淀析水性是影响灌浆质量的有害因素。浆液水灰比是影响析水性的主要因素，研究证明，当水灰比为1.0时，水泥浆的最终析水率可高达20%。
　　(c)凝结性　浆液的凝结过程被分为两个阶段：初期阶段，浆液的流动性减少到不可泵送的程度；第二阶段，凝结后的浆液随的间而逐渐硬化。研究证明，水泥浆的初凝时间一般变化在2～4h，粘土水泥浆则更慢。由于水泥微粒内核的水化过程非常缓慢，故水泥结石强度的增长将延续几十年。
　　(d)热学性　由于水化热引起的浆液温度主要取决于水泥类型、细度、水泥含量、灌注温度和绝热条件等因素。例如，当水泥的比表面积由250m2/kg增至400m2/kg时，水化热的发展速度将提高约60％。
　　当大体积灌浆工程需要控制浆温时，可采用低热水泥、低水泥含量及降低拌和水温度等措施。当采用粘土水泥浆灌注时，一般不存在水化热问题。
　　(e)收缩性　浆液及结石的收缩性主要受环境条件的影响。潮湿养护的浆液只要长期维持其潮湿条件，不仅不会收缩还可能随时间而略有膨胀。反之，干燥养护的浆液或潮湿养护后又使其处于干燥环境中，就可能发生收缩。一旦发生收缩，就将在灌浆体中形成微细裂隙，使浆液效果降低，因而在灌浆设计中应采取防御措施。
　　(f)结石强度　影响结石强度的因素主要包括：浆液的起始水灰比、结石的孔隙率、水泥的品种及掺合料等，其中以浆液浓度最为重要。
　　(g)渗透性　与结石的强度一样，结石的渗透性也与浆液起始水灰比、水泥含量及养护龄期等一系列因素有关。不论纯水泥浆还是粘土水泥浆，其渗透性都很小。
　　(h)耐久性　水泥结石在正常条件下是耐久的，但若灌浆体长期受水压力作用，则可能使结石破坏。
　　c.浆液材料选择要求
　　(a) 浆液应是真溶液而不是悬浊液。桨液粘度低，流动性好，能进入细小裂隙。
　　(b) 浆液凝胶时间可从几秒至几小时范围内随意调节，并能准确地控制，浆液一经发生凝胶就在瞬间完成。
　　(c) 浆液的稳定性好。在常温常压下，长期存放不改变性质，不发生任何化学反应。
　　(d) 浆液无毒无臭。对环境不污染，对人体无害，属非易爆物品。
　　(e) 浆液应对注浆设备、管路、混凝土结构物、橡胶制品等无腐蚀性，并容易清洗。
　　(f) 浆液固化时无收缩现象，固化后与岩石、混凝土等有一定粘接性。
　　(g) 浆液结石体有一定抗压和抗拉强度，不龟裂，抗渗性能和防冲刷性能好。
　　(h) 结石体耐老化性能好，能长期耐酸、碱、盐、生物细菌等腐蚀，且不受温度和湿度的影晌。
　　(i) 材料来源丰富、价格低廉。
　　(j) 浆液配制方便，操作容易。
　　现有灌浆材料不可能同时满足上述要求，一种灌浆材料只能符合其中几顶要求。因此，在施工中要根据具体情况选用某一种较为合适的灌浆材料。

(3)灌浆分类
根据灌浆机理，灌浆法可分为下述几类：
　　1)渗透灌浆　渗透灌浆是指在压力作用下使浆液充填土的孔隙和岩石的裂隙，排挤出孔隙中存在的自由水和气体，而基本上不改变原状土的结构和体积(砂性土灌浆的结构原理)，所用灌浆压力相对较小。这类灌浆一般只适用于中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石。代表性的渗透灌浆理论有：球形扩散理论、柱形扩散理论和袖套管法理论。
　　2)劈裂灌浆　劈裂灌浆是指在压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩石和土体结构的破坏和扰动，使其沿垂直于小主应力的平面上发生劈裂，使地层中原有的裂隙或孔隙张开，形成新的裂隙或孔隙，浆液的可灌性和扩散距离增大，而所用的灌浆压力相对较高。
　　对岩石地基，目前常用的灌浆压力尚不能使新鲜岩体产生劈裂，主要是使原有的隐裂隙或微裂隙产生扩张。
对于砂砾石地基，其透水性较大，浆液掺入将引起超静水压力，到一定程度后将引起砂砾石层的剪切破坏，土体产生劈裂。
对粘性土地基，在具有较高灌浆压力作用下，土体可能沿垂直于小主应力的平面产生劈裂，浆液沿劈裂面扩散，并使劈裂面延伸。在荷载作用下地基中各点小主应力方向是变化的，而且应力水平不同，在劈裂灌浆中，劈裂缝的发展走向较难估计。
　　3)挤密灌浆　挤密灌浆是指通过钻孔在土中灌入极浓的浆液，在注浆点使土体挤密，在注浆管端部附近形成“浆泡”。
　　当浆泡的直径较小时，灌浆压力基本上沿钻孔的径向扩展。随着浆泡尺寸的逐渐增大，便产生较大的上抬力而使地面抬动。
　　经研究证明，向外扩张的浆泡将在土体中引起复杂的径向和切向应力体系。紧靠浆泡处的土体将遭受严重破坏和剪切，并形成塑性变形区，在此区内土体的密度可能因扰动而减小；离浆泡较远的土则基本上发生弹性变形，因而土的密度有明显的增加。
　　浆泡的形状一般为球形或圆柱形。在均匀土中的浆泡形状相当规则，而在非均质土中则很不规则。浆泡的最后尺寸取决于很多因素，如土的密度、湿度、力学性质、地表约束条件、灌浆压力和注浆速率等。有时浆泡的横截面直径可达1m或更大，实践证明，离浆泡界面0.3～2.0m内的土体都能受到明显的加密。
　　挤密灌浆常用于中砂地基，粘土地基中若有适宜的排水条件也可采用。如遇排水困难而可能在土体中引起高孔隙水压力时，这就必须采用很低的注浆速率。挤密灌浆可用于非饱和的土体，以调整不均匀沉降进行托换技术，以及在大开挖或隧道开挖时对邻近土进行及加固。
　　4)电动化学灌浆　电动化学灌浆是指在施工时将带孔的注浆管作为阳极，用滤水管作为阴极，将溶液由阳极压入土中，并通以直流电(两电极间电压梯度一般采用0.3～1.0V/cm)，在电渗作用下，孔隙水由阳极流向阴极，促使通电区域中土的含水量降低，并形成渗浆通路，化学浆液也随之流入土的孔隙中，并在土中硬结。因而电动化学灌浆是在电渗排水和灌浆法的基础上发展起来的一种加固方法。但由于电渗排水作用，可能会引起邻近既有建筑物基础的附加下沉，这一情况应予慎重注意。

(4)设计计算
　　1)方案选择　灌浆方案的选择一般应遵循下述原则：
　　a.灌浆目的如为提高地基强度和变形模量，一般可选用以水泥为基本材料的水泥浆、水泥砂浆和水泥水玻璃浆等，或采用高强度化学浆材，如环氧树脂、聚氨酯以及以有机物为固化剂的硅酸盐浆材等。
　　b.灌浆目的如为防渗堵漏时，可采用粘土水泥浆、粘土水玻璃浆、水泥粉煤灰混合物、丙凝、AC-MS、铬木素以及无机试剂为固化剂的硅酸盐浆液等。
　　c.在裂隙岩层中灌浆一般采用纯水泥浆或在水泥浆(水泥砂浆)中掺入少量膨润土，在砂砾石层中或溶洞中可采用粘土水泥浆，在砂层中一般只采用化学浆液，在黄土中采用单液硅化法或碱液法。
　　d.对孔隙较大的砂砾石层或裂隙岩层中采用渗入性注浆法，在砂层灌注粒状浆材宜采用水力劈裂法；在粘性土层中采用水力劈裂法或电动硅化法；矫正建筑物的不均匀沉降则采用挤密灌浆法。
　　2)灌浆标准　所谓灌浆标准，是指设计者要求地基灌浆后应达到的质量指标。所用灌浆标准的高低，关系到工程量、进度、造价和建筑物的安全。
　　设计标准涉及的内容较多，而且工程性质和地基条件千差万别，对灌浆的目的和要求很不相同，因而很难规定一个比较具体和统一的准则，而只能根据具体情况作出具体的规定。一般有防渗标准、强度和变形标准和施工控制标准等。
　　3)浆材及配方设计原则　地基灌浆工程对浆液的技术要求较多，可根据土质和灌浆目的进行选择。一般应优先考虑水泥系浆材或通过灌浆试验确定。
　　4)浆液扩散半径的确定　浆液扩散半径是一个重要的参数，它对灌浆工程量及造价具有重要的影响。值应通过现场灌浆试验来确定。在没有试验资料时，可按土的渗透系数参照表4.3.5-1确定。
表4.3.5-1 按渗透系数选择浆液扩散半径
砂土(双液硅化法) 粉砂(单液硅化法) 黄土(单液硅化法)
渗透系数/md-1 加固半径/m 渗透系数/md-1 加固半径/m 渗透系数/md-1 加固半径/m
2～10 0.3～0.4 0.3～0.5 0.3～0.4 0.1～0.3 0.3～0.4
10～20 0.4～0.6 0.5～1.0 0.4～0.6 0.3～0.5 0.4～0.6
20～50 0.6～0.8 1.0～2.0 0.6～0.8 0.5～1.0 0.6～0.9
50～80 0.8～1.0 2.0～5.0 0.8～1.0 1.0～2.0 0.9～1.0

　　5)孔位布置　注浆孔的布置是根据浆液的注浆有效范围，且应相互重迭，使被加固土体在平面和深度范围内连成一个整体的原则决定的。
　　6)灌浆压力的确定　灌浆压力是指不会使地表面产生变化和邻近建筑物受到影响前提下可能采用的最大压力。
　　由于浆液的扩散能力与灌浆压力的大小密切相关，有人倾向于采用较高的灌浆压力，在保证灌浆质量的前提下，使钻孔数尽可能减少。高灌浆压力还能使一些微细孔隙张开，有助于提高可灌性。当孔隙中被某种软弱材料充填时，高灌浆压力能在充填物中造成劈裂灌注，使软弱材料的密度、强度和不透水性等得到改善。此外，高灌浆压力还有助于挤出浆液中的多余水分，使浆液结石的强度提高。
　　但是，当灌浆压力超过地层的压重和强度时，将有可能导致地基及其上部结构的破坏，因此，一般都以不使地层结构破坏或仅发生局部的和少量的破坏，作为确定地基容许灌浆压力的基本原则。
　　灌浆压力值与地层土的密度、强度和初始应力、钻孔深度、位置及灌浆次序等因素有关，而这些因素又难于准确地预知，因而宜通过现场灌浆试验来确定。
　　上海市标准《地基处理技术规范》(DBJ08-40-94)中规定：“对劈裂注浆，在浆液注浆的范围内应尽量减少注浆压力。灌浆压力的选用应根据土层的性质及其埋深确定。在砂土中的经验数值是0.2～0.5MPa；在粘性土中的经验数值是0.2～0.3MPa。灌浆压力因地基条件、环境条件和注浆目的等不同而不能确定时，可参考类似条件下的成功工程实例决定。一般情况下，当埋深浅于10m时，可取较小的注浆压力值”。“对压密注浆，注浆压力主要取决于浆液材料的稠度。如采用水泥-砂浆的浆液，坍落度一般在25～75mm，注浆压力应选定在1～7MPa范围内，坍落度较小时，注浆压力可取上限值，如采用水泥-水玻璃双液快凝浆液，则注浆压力应小于1MPa”。
　　7)其它
　　a.灌浆量　灌注所需的浆液总用量可参照下式计算：
　　　　　　 (4.3.5-1)
式中　 ——浆液总用量(L)；
　　　 ——注浆对象的土量(m3)；
　　　 ——土的孔隙率；
　　　 ——经验系数。
　　软土、粘性土、细砂　　 =0.3～0.5
　　中砂、粗砂　　　　　　 =0.5～0.7
　　砾砂　　　　　　　　　 =0.7～1.0
　　湿陷性黄土　　　　　　 =0.5～0.8
　　一般情况下，粘性土地基中的浆液注入率为15％～20％。
　　b.注浆顺序　注浆顺序必须采用适合于地基条件、现场环境及注浆目的的方法进行，一般不宜采用自注浆地带某一端单向推进压注方式，应按跳孔间隔注浆方式进行，以防止串浆，提高注浆孔内浆液的强度与时俱增的约束性。对有地下动水流的特殊情况，应考虑浆液在动水流下的迁移效应，从水头高的一端开始注浆。
　　对加固渗透系数相同的土层，首先应完成最上层封顶注浆．然后再按由下而上的原则进行注浆，以防浆液上冒。如土层的渗透系数随深度而增大，则应自下而上进行注浆。
注浆时应采用先外围，后内部的注浆顺序；若注浆范围以外有边界约束条件（能阻挡浆液流动的障碍物）时，也可采用自内侧开始顺次往外侧的注浆方法。