地基处理教材(港院)

触变性：原状土受扰动后，结构破坏，强度降 低，变成稀释状态；
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流变性：除排水固结引起变形外，在剪应力作 用下，土体还会发生缓慢而长期的剪切变形，对建 筑物的沉降、岸坡、码头地基稳定均会产生不利影 响；高压塑性：压缩系数大；
强度低：抗剪强度低，承载能力小； 透水性低：透水性能差，排水固结时间长，荷 载引起的孔隙水压力高且消散慢，地基强度增长慢； 不均匀性：软粘土中常夹有厚薄不均的粉土， 使建筑物易产生不均匀沉降。
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结构松散：土颗粒之间没有或仅有很小的联结 力；强度低；透水性强；在振动力作用下土颗粒容 易产生液化，强度降低。
第三节 常用地基加固方法 松软地基加固方法很多，在港口工程中常用的 有：换填法、排水固结法（真空预压法、堆载预压 法、真空预压联合堆载预压法）、强夯法、振冲法、 深层搅拌法等。各种方法的适用土质和适用范围见 下表：
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2.3.2 塑料排水板型号及主要性能指标（包括纵向通水 量、复合体抗拉强度及延伸率、滤膜抗拉强度及延伸率、滤 膜渗透系数及等效孔径等）应满足设计与规范规定；外观尺 寸应均匀，宽度允许偏差为±2mm、厚度允许偏差为＋0.3m; 槽型排水板板芯槽齿无倒伏现象，钉型排水板板芯乳头圆滑 不带刺；塑料排水板板芯无接头、表面平滑、无空洞和气泡、 齿槽和乳头分布均匀。滤膜原材料：每卷排水板滤膜接头不 多于1个，接头搭接长度大于20cm；滤膜包紧板芯（包覆时 用粘合法或缝合法），当用粘合法时粘合缝必须连续，缝宽 为5±1mm，当用缝合法时缝线必须在一个槽内而且连续，缝 合针眼距为4~6mm。
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第二章 排水固结法 第一节 概述 一、排水固结法 预压排水固结法是在建筑物建造前，预先对建 筑物地基进行加荷预压，使土体中的孔隙水排出， 土体固结、沉降基本完成，从而提高地基土强度并 减小残余沉降。是通过加压和排水的共同作用，使 饱和粘土排水固结，消除大部分沉降，提高土体密 实度和强度的一种方法。包括排水系统和加压系统 两部分，其基本构成如下图。
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第四节 确定地基处理方法前的准备工作 准备工作主要包括下述三个方面： （1）对天然地层进行工程地质勘察，提供详细 的工程地质勘察资料。 （2）根据建筑物对地基的要求和地基的条件确 定是采用天然地基，还是采用人工地基，也就是说 确定是否需要进行地基处理工作。 （3）开展必要的调查研究，了解本地区其它工 程或其它地区同类工程的地基处理情况，收集资料。 为合理确定地基处理方法提供依据。
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2.2.4 砂垫层平面尺寸和厚度要符合设计要求， 厚度误差为±h/10（h为砂垫层厚度）；与竖向排水 通道连接好；不得将泥土或其它杂物混入垫层；真 空预压砂垫层不得带棱角的硬物。
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三、塑料排水板施工及质量控制 2.3.1 塑料排水板由芯板和滤膜组成，芯板由聚 丙烯或聚乙烯塑料加工而成两面有间隔沟槽的板体。 土层中的固结渗流水通过滤膜渗入到沟槽内，并通 过沟槽从排水垫层中排出。它的特点是单孔过水断 面大，排水畅通，质量轻，强度高，耐久性好，当 受到土压力后不发生变形（过水断面不减小），耐 酸、耐碱，滤膜与土体接触后，由滤土能力，并保 持较好的渗透性和强度。布桩型式通常有正方形、 梅花形和等边三角形三种。
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详细的工程地质勘察资料是判断天然地层是否 满足建筑物对地基要求的重要依据之一。如果需要 进行地基处理，详细的工程地质勘察资料也是确定 合理的地基处理方法的主要基本资料之一。通过工 程地质勘察，调查建筑物场地的地形地貌，查明地 质条件：包括岩土的性质，成因类型、地质年代、 厚度和分布范围。对于岩层，还应查明风化程度及 地层的接触关系，调查天然地层的地质构造，查明 水文及水文地质条件，确定有无不良地质现象：如 滑坡、崩塌、岩溶、塌陷、冲沟、泥石流，岸边冲 刷及地震等。
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当建筑物的天然地基存在上述四类问题之一或 其中几个时，即须预先对地基进行处理，以保证建 筑物的安全和正常使用。地基与建筑物的关系极为 密切。根据调查统计，世界各国各种土木、水利、 交通等类工程的事故中，地基问题常常是主要原因。 地基问题的处理恰当与否，关系到整个工程质量、 投资和进度。因此其重要性已越来越多地被人们所 认识。
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加压系统：指对地基施行预压的荷载，加速下 部软土的排水固结。其材料有固体（土、石料等）、 液体（水）、真空负压力荷载等，通常可根据建筑 物性质及当地条件综合考虑选择使用。
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二、排水固结法加固机理 通过设排水系统，改善排水边界条件，缩短排 水路径，加速排水，在加压系统作用下，孔隙水排 出，孔隙水压力降低并转化为有效应力的增加，土 体固结，消除大部分沉降而提高密实度和强度，而 且卸除预压荷载后，虽会产生反弹，但大部分压缩 变形为不可逆的塑性变形，土体相对加固前处于超 压密状态，从而可有效地提高地基的承载能力和减 少沉降量。
三、排水固结法分类 根据加压系统的不同分为以下三类： (1)砂井（塑料排水板）加载预压法：主要是指 施加正应力的预压，包括堆载预压（或超载预压）、 冲水预压、建筑物自重预压、降水预压和电渗井预 压等。为加速沉降和缩短工期，宜采用超载预压。 降水预压和电渗井预压均属减少地基土的孔隙水压 力、降低水位、恢复土自重、增加有效应力、促进 地基固结、提高强度的方法。
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(2)砂井（塑料排水板）真空预压法：主要对地 基施加负压，地基土有收缩现象。负压荷载可迅速 达到80~90kPa，孔隙渗流水的流向及渗流力引起的 附加应力均指向被加固土体,不存在地基剪切破坏可 能。真空预压不需要堆载,节约堆载料;无上载卸载时 间,缩短工期。在相同的地质、荷载、砂井（塑料排 水板）等条件下，真空预压比堆载预压的工期、造 价和能源均减少约1/3。但仅适用于软粘土（包括吹 填土）的地基处理，而对于承载力大于70 kPa的地 基土及喊较厚的连通砂（漏气）地层效果明显降低。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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二、排水砂垫层施工及质量控制 2.2.1 排水砂垫层的砂料，宜采用含泥量小于5％ 的中砂或粗砂。 2.2.2 砂垫层厚度按照设计规定。一般要满足从 土层渗入垫层的渗流水能及时地排出去，另一方面 能起到持力层作用，排水砂垫层厚度陆上不宜小于 0.5m，水下不宜小于1m。对于特殊地质情况及其它 要求，厚度可适当加大。
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(3)真空预压联合堆载预压法：对于较深厚的软 粘土地基，且承载力要求较高（90~100 kPa以上）， 通常不能直接采用堆载，一般需采用真空预压与堆 载预压结合的方法。
第二节 堆载、真空预压法施工 一、堆载、真空预压法施工工艺流程 堆载预压工艺流程图及真空预压工艺流程图分 别如下：
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第二节 松软地基 一、松软地基的含义 松软地基包括软弱地基和松散地基。前者以粘 性土为主，后者以砂性土为主。 二、软弱地基 软弱地基一般是在江、河、湖、海水动力作用 下，经过搬运，在静水或缓慢的流水环境中沉积， 经过生物化学作用形成。分为：滨海沉积、湖泊沉 积、河滩沉积、沼泽沉积。多指第四纪后期形成的 海相、泻湖相、三角洲相和湖沼相的粘性土沉积物 和河流冲积物，有的属于新近淤积物。
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2.3.3 塑料排水板打设顺序包括：定位；将塑料板通过 导管从管靴穿出；将塑料板与桩尖连接贴紧管靴并对准桩位； 插入塑料板；拔管剪断塑料板等。
2.3.4 塑料板施工时，其布桩型式、桩距、打设深度要 满足设计要求；地面上每个井位应有明显标志；塑料排水板 打设机上设有进尺标志，控制塑料板打设深度；排水板下沉 严禁出现扭结、断裂和撕破滤膜等现象；塑料板与桩尖连接 要牢固，避免提管时脱开，将塑料板带出；桩尖平端与导管 靴配合要适当，避免错缝，防止淤泥在打设过程中进入导管、 增大对塑料板的阻力，甚至将塑料板带出；其顶端必须高出 砂垫层；施工时应严格控制回带现象，且回带长度不得超过 500mm，发生回带的数量不宜超过打设总数的5%；塑料板搭 接时其搭接长度不少于20cm；一个区段的塑料板验收合格后， 应及时用砂垫层砂料仔细填满打设时在板周围形成的孔洞， 并将塑料板埋置于砂垫层中。
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2.2.3 砂垫层施工时应减少对地基土的扰动。当 地基表层具有一定厚度的硬壳层，其承载力较好时， 一般采用机械或人工分层；当地基表面较软（如新 沉积或新吹填不久的超软地基），首先地面铺设荆 笆、塑料编织网或尼龙编织网、土工织物等改善地 基表面的持力情况后，再人工铺设砂垫层。
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土体的固结排水是一个复杂的过程。其固结度 和固结速度与固结压力作用时间长短、排水距离、 土的渗透性等因素有关。土的工程性质取决于土的 颗粒组成和土同水相互作用的性质。颗粒很细的粘 粒使土的比表面积增大、粒间孔隙小、渗透性差， 土中的水不易排出。
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排水系统：是由水平排水砂垫层和竖向排水体 构成，主要起到改变地基原有排水边界条件、缩短 排水距离、加快排水速度的作用。当软土层较薄且 近地表或土的渗透性较好而施工期较长时，可仅在 地面铺设一定厚度的砂垫层而不设竖向排水通道， 土层在荷载作用下通过土层自身竖向排水至排水砂 垫层而固结；当遇到深厚的软粘土时，应在地基中 设置砂井（袋装砂井、塑料排水板）等竖向排水体 与排水砂垫层等排水系统相连，加快土体固结。