任务一 地基处理

一、换土垫层法

换土垫层按其回填材料的不同可分为砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、矿渣垫层、粉煤灰垫层等。垫层的作用是提高浅基础下地基的承载力，满足地基稳定要求；减少沉降量；加速软弱土层的排水结固；防止持力层的冻胀或液化。

目前国内常用的垫层施工方法，主要有机械碾压法、重锤夯实法和振动压实（平板压实）法。换土垫层法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理或不均匀地基处理。当在建筑范围内上层软弱土较薄时，可采用全部置换处理；对于建筑物范围内局部存在古井、古墓、暗塘、暗沟或拆除旧基础的坑穴等，可采用局部换填法处理。换填法的处理深度通常控制在3m以内较为经济合理。换填法常用于处理轻型建筑、地坪、堆料场及道路工程等。

二、预压法

预压法是在建筑物建造前，对建筑物进行预压，使土体中的水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高的方法。预压法包括堆载预压法、真空预压法、真空-堆载联合预压法、降水预压和电渗排水预压等，后两种预压方法在工程上应用较少。预压法适用于淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和黏性土地基。

1．堆载预压法

在地基基础施工前，通过在拟建场地上预先堆置重物，进行堆载预压，以使地基土固结沉降基本完成，通过地基土的固结以提高地基承载力。预压荷载一般等于建筑物的荷载，为了加速压缩过程，预压荷载也可比建筑物的重量大，称为超载预压。

堆载预压可分为塑料排水板或砂井地基堆载预压和天然地基堆载预压。该法适用于各种软弱地基，包括天然沉积土层或人工冲填土层，如沼泽土、淤泥水力冲填土；较广泛用于冷藏库、油罐、机场跑道、集装箱码头等沉降要求比较高的地基。通常，当软土层厚度小于4m时，可采用天然地基堆载预压法处理；当软土层厚度超过4m时，为加速预压过程，应采用塑料排水板或砂井预压法处理地基。

2．真空预压法

通过在需要加固的软土地基上铺设砂垫层，并设置竖向排水通道（砂井、塑料排水板），再在其上覆盖不透气的薄膜形成一密封层使之与大气隔绝。然后用真空泵抽气，使排水通道保持较高的真空度，在土的孔隙水中产生负的孔隙水压力，孔隙水逐渐被吸出，从而使土体达到固结。真空预压法一般能形成78～92 kPa的等效荷载，与堆载预压法联合使用，可产生130 kPa的等效荷载。加固深度一般不超过20m。

该法的施工要点是：先设置竖向排水系统，水平分布的滤管埋设宜采用条形或鱼刺形，砂垫层上的密封膜采用2～3层的聚氯乙稀薄膜，按先后顺序同时铺设。面积大时宜分区预压；做好真空度、地面沉降量，深层沉降、水平位移等观测；预压结束后，应清除砂槽和腐殖土层。应注意对周边环境的影响。

该法适用于饱和均质黏性土及含薄层砂夹层的黏性土，特别适用于新淤填土、超软土地基的加固。

三、强夯法

强夯法是利用近十吨或数十吨的重锤从近十米或数十米的高处自由落下，对土进行强力夯击并反复多次，从而达到提高地基土的强度并降低其压缩性的处理目的。强夯法又称动力固结法或动力压实法。当需要时，可在夯坑内回填块石、碎石等粗颗粒材料，用夯锤夯击形成连续的强夯置换墩，称为强夯置换法。

强夯法的作用机理是用很大的冲击能（一般为500～800 kJ），使土体中出现冲击波和很大的应力，迫使土中空隙压缩，土体局部液化，夯击点周围产生裂隙形成良好的排水通道，使土中的空隙水（气）顺利溢出，土体迅速固结，从而降低此深度范围内土体的压缩性，提高地基承载力。同时，强夯技术可显著减少地基上的不均匀性，降低地基差异沉降。

强夯法适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土和黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基，对于软土地基，一般来说处理效果不显著。

四、振冲法

振冲法又称振动水冲法，是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振动器产生高频振动，同时启动水泵，通过喷嘴喷射高压水流，在边振边冲的共同作用下，将振动器沉到土中的预定深度，经清孔后，从地面向孔内逐段填入碎石，使其在振动作用下被挤密实，达到要求的密实度后即可提升振动器，如此反复直至地面，在地基中形成一个大直径的密实桩体与原地基构成复合地基，提高地基承载力，减少沉降，是一种快速、经济有效的加固方法。

振冲法根据加固机理和效果可分为振冲置换法和振冲密实法两类。

1．振冲置换法

振冲置换法是利用振冲器或沉桩机，在软弱黏性土地基中成孔，再在孔内分批填入碎石或卵石等材料制成桩体。桩体和原来的黏性土构成复合地基，从而提高地基承载力，减小压缩性。碎石桩的承载力和压缩量在很大程度上取决于周围软土对碎石桩的约束作用。如周围的土过于软弱，对碎石桩的约束作用就差。

振冲置换法适用于不排水抗剪强度不小于20 kPa的黏性土、粉土、饱和黄土和人工填土地基。对不排水剪切强度小于20 kPa的地基，应慎重对待。

2．振冲密实法

振冲密实法的原理是依靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化，砂粒重新排列，孔隙减少，使砂层挤压加密。振冲密实法适用于黏粒含量小于10 %的粗砂、中砂地基。

五、土或灰土挤密法

土挤密桩和灰土挤密桩地基是用沉管、冲击或爆炸等方法在地基中挤土，形成直径为28～60cm的桩孔，然后向孔内夯填素土或灰土（所谓灰土，是将不同比例的消石灰和土掺和而形成）形成土挤密桩或灰土挤密桩。成孔时，桩孔部位的土被侧向挤出，从而使桩间土得到挤密。另一方面，对灰土挤密桩而言，桩体材料石灰和土之间产生一系列物理和化学反应，凝结成一定强度的桩体。桩体和桩间挤密土共同组成的人工复合地基，是深层加密处理的一种方法。

以消除地基的湿陷性为主要目的时选用土桩挤密法；以提高地基的承载力及水、土稳定性为主要目的时，选用灰土桩挤密法。土挤密桩和灰土挤密桩，在消除土的湿陷性和减少渗透性方面，其效果基本相同或差别不明显，但土挤密桩地基的承载力和水稳性不及灰土挤密桩，选用这两种方法时，应根据工程要求和处理地基的目的来确定。

土挤密桩和灰土挤密桩地基有多种施工工艺，各种施工工艺都是由成孔和夯实两部分组成。成孔的方法有锤击成孔、振动沉管成孔、冲击成孔、爆破成孔及人工挖孔法。夯实机械按提锤方法分有偏心轮夹杆式夯实机和卷扬机提升式夯实机两种。

六、砂桩法

砂桩法也称为挤密砂桩法或砂桩挤密法，是指用振动或冲击荷载在软弱地基中成孔后，将砂石挤压入土中，形成大直径的密实砂石桩，达到加固地基的目的。

砂桩法适用于松散砂土、粉土、黏性土、素填土和杂填土等地基。对饱和黏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。砂桩法也可用于处理可液化地基。

砂桩在砂性土地基中和黏性土地基中的加固机理是不同的。砂桩在加固砂性土地基中的作用是：提高桩和桩间土的密实度，从而提高地基的承载力，减小变形、增强抗液化能力。砂桩在加固黏性土地基中的作用主要是通过桩体的置换和排水作用加速桩间土体的排水固结，并形成复合地基，提高地基的承载力和稳定性，改善地基土的力学性能。

砂桩常用的施工方法有振动成桩法、冲击成桩法和振动水冲法。

七、水泥土搅拌法

水泥土搅拌法是以水泥作为固化剂的主剂，通过特制的搅拌机械边钻边往软土中喷射浆液或雾状粉体，在地基深处将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，使喷入软土中的固化剂与软土充分拌合在一起，利用固化剂和软土之间产生的一系列物理化学反应，形成抗压强度比天然土强度高得多，并具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土桩柱体，由若干根这类加固土桩柱体和桩间土构成复合地基，从而达到提高地基的承载力和增大变形模量的目的。

水泥土搅拌法分为深层搅拌法（亦称湿法）和粉体喷搅法（简称干法）。深层搅拌法是使用水泥浆作为固化剂的水泥土搅拌法；粉体喷搅法是以干水泥粉或石灰粉作为固化剂的水泥土搅拌法。

水泥土搅拌法适用于软黏土地基的加固，但是用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数IP大于25的黏土（这种土容易在搅拌头叶片处形成泥团，无法完成水泥土搅拌），地下水具有腐蚀性时以及无工程经验的地区，应通过现场试验确定其适用性。

深层搅拌法（湿法）的施工工艺为：桩机就位→钻进喷浆到底→提升搅拌→重复喷射搅拌→重复提升复搅→成桩完毕。

粉体喷搅法（干法）的施工工艺为：桩机就位→搅拌下沉→钻进结束→提升喷粉搅拌→提升结束。

八、高压喷射注浆法

高压喷射注浆法就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻入（或置入）土层预定的深度，以20～40MPa的压力把浆液或水从喷嘴中喷射出来，形成喷射流冲击破坏土层及预定形状的空间，当能量大、速度快和脉动状的喷射流的动压力大于土层结构强度时，土颗粒便从土层中剥落下来，一部分细粒土随浆液或水冒出地面，其余土颗粒在射流的冲击力、离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的浆土比例和质量大小，有规律地重新排列。这样注入的浆液将冲下的部分土混合凝结成加固体，从而达到加固土体的目的。

高压喷射注浆法的适用范围为淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石等地基。当土中含有较多的大粒径块石、坚硬黏性土、大量植物根茎或有过多的有机质时，应根据现场实验结果确定其适用程度。

高压喷射注浆法的施工工艺是：钻机就位→钻孔→插管→喷射作业→拔管→清洗器具→移开机具→回填注浆。