土體預(yù)壓加固

預(yù)壓加固有兩重作用：

①地基土的沉降在預(yù)壓期間基本完成，保證建筑物在使用期間不發(fā)生過大的沉降或不均勻沉降。

②地基土的抗剪強度增大，提高地基的承載力和穩(wěn)定性。

采用預(yù)壓法處理軟黏土地基有兩個要素：一是增設(shè)排水通道縮短排水距離。排水時間與排水距離的平方成正比，增設(shè)排水通道可加速地基固結(jié)，減少建筑物使用期的沉降和不均勻沉降；二是施加使地基固結(jié)的荷載。在荷載作用下，超靜孔壓消散，有效應(yīng)力增加，地基固結(jié)壓密，地基強度提高。

排水固結(jié)預(yù)壓法主要適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土及其他飽和軟黏土。對于砂類土和粉土，因透水性良好，無須用此法處理；對于含砂夾層的黏性土，因其具有較好的橫向排水性能，可以不用豎向排水體(砂井等)處理，也能獲得良好的加固效果。 2100433B

地基內(nèi)若黏性土層較薄，或黏性土層中央有較多的薄粉砂等透水層，可單獨使用土體預(yù)壓加固法；若黏性土層很厚，預(yù)壓所需時間將很長，為縮短預(yù)壓時間，可在黏性土層中設(shè)置砂井等豎向排水系統(tǒng)，這就是砂井預(yù)壓法，如圖1所示，圖1中箭頭表示水流，H表示黏土層厚度。20世紀50年代初，中國在湖北省武昌造船廠擴建工程、江蘇省連云港市大浦閘閘基處理中，首次采用砂井預(yù)壓法。

砂井預(yù)壓法適用于次固結(jié)變形不大的黏土和粉土。對靈敏度很高的黏土，采用該法宜慎重，因為設(shè)置砂井往往會顯著降低土的水平向滲透系數(shù)，大大削弱砂井的排水作用。

砂井預(yù)壓是由排水和加壓兩個系統(tǒng)組成的。在水利工程中，多數(shù)用堆土加壓。也可先筑圍堤，在圍堤范圍內(nèi)鋪土工膜，然后灌水加壓。還有在地面上鋪不透氣膜，在膜的下方抽真空，利用大氣進行預(yù)壓，這就是真空預(yù)壓法。降低地下水水位也能起加壓作用，這就是降壓預(yù)壓法。此外，還有利用錨桿和千斤頂系統(tǒng)加壓的。

排水系統(tǒng)采用砂井。由于細而密的排水砂井比粗而疏的系統(tǒng)有效，所以發(fā)展了袋裝砂井。即把砂裝在細長的透水袋內(nèi)，再用特制的機具插入地基中。袋裝砂井比傳統(tǒng)砂井節(jié)約用砂量，不會中斷或“縮頸”，且可快速施工。在瑞典，W·杰爾曼提出用厚3mm、寬100mm、縱向有10個排水通道的硬質(zhì)紙帶代替砂井，這種紙帶用特制的夾具壓人地基中。排水紙帶的優(yōu)點是插入時對土的擾動小，施工簡單、快速；缺點是排水孔較細，水頭損失較大，耐久性亦不理想。在這一基礎(chǔ)上，日本有人研制了專用插帶機，最大插入深度可達50m。20世紀70年代以來，國際市場上出現(xiàn)了10多種大同小異的塑料排水帶。日本還在研制以麻或棕櫚為原料的排水條或排水帶。

預(yù)壓法的加固時間雖比較長，但有完整的設(shè)計理論和方法，加固效果有把握，是設(shè)計優(yōu)先考慮的加固方法之一。

土體加固處理分為表層處理和深層處理兩大類。前者一般涉及表層3～5 m以內(nèi)的土層，常用的有挖除、換土、墊層、擠淤、壓實、擠密樁、樹根樁、排水固結(jié)、摻膠凝材料等措施。深層軟弱土體加固方法主要有排水固結(jié)、擠密砂樁、強夯、振沖、高壓噴射注漿、深層攪拌、灌漿等項。前4項主要是使土體加密，后3項是以不同方式向土體內(nèi)加入膠凝材料，使其固化。其他還有凍結(jié)法、熱處理法、電滲排水法、電化學(xué)加固法等，可在特殊條件下采用。20世紀70年代以來用土工合成材料加固土體已得到很大發(fā)展。

土體加固排水固結(jié)

近代沉積的高含水量低密度軟黏土層，力學(xué)性質(zhì)很差。在土體自重或外載荷(堆載、抽真空、降低地下水位等)作用下，使土體預(yù)先排水固結(jié)，可以提高土的密度和粒間有效應(yīng)力，從而提高強度，減小壓縮性。因軟黏土滲透性弱，不易固結(jié)，常在土體中設(shè)置砂井、土工排水板等，以縮短滲徑，加速固結(jié)過程。一些對沉降不太敏感的建筑物，如堤壩、路基、油罐等，也可以用控制施工速率或加載速率的方法，使軟土的強度增長與加載過程相適應(yīng)，保持軟土地基的穩(wěn)定性。

土體加固擠密砂樁

用振動打樁機將帶有樁靴的鋼套管打入土體內(nèi)，邊拔管，邊灌砂，并用振動或搗實法壓實，形成密實的樁柱體，與周圍被擠密的土體一起，組成復(fù)合地基，以提高地基承載力。樁體材料也可用土或灰土，形成土樁或灰土樁復(fù)合地基。這種方法對松砂、非飽和松散黏性土、濕陷性黃土等的擠密作用是明顯的。對飽和軟黏土地基，其擠密作用不大，但較高的置換率(例如30%～70%)使砂樁在復(fù)合地基中起主要作用，同時也有利于土體的排水固結(jié)。

土體加固強夯

以重錘在大落高下夯擊地面，使土體在巨大沖擊能量下壓密，以提高強度，減小壓縮性。其有效深度取決于夯擊能量，可達10m以上。對易液化的飽和松砂，強夯可使土體液化，土粒在重新沉積過程中排列得更為密實。對低密度的非飽和土體，如濕陷性黃土、未經(jīng)壓實的填土、松散無黏性土等，強夯可使松散土體壓實。對飽和軟黏土配合排水后是否適用尚無一致意見。強夯法施工時振動大，在附近有建筑物的地區(qū)要慎用。

土體加固振沖

使振沖器在邊沖水、邊振動作用下沉入土體，至預(yù)定深度，然后在邊振動、邊上提過程中，將砂石料填入振沖形成的孔洞內(nèi)，并借振沖器的振動作用壓密填料，形成砂石樁柱，與周圍被振沖、壓密的土體一起組成復(fù)合地基，提高地基承載力。對無黏性土，主要是振沖加密作用;而對黏性土，則主要是振沖置換作用。振沖法的適用范圍與振沖器的功率有關(guān)，一般20～30 kW的振沖器可用于砂層和黏土層，而70 kW以上的大型振沖器可用于砂礫石層。

土體加固高壓噴射注漿

用高壓將水泥漿液通過鉆孔底部的噴嘴噴入地層，與被高壓射流切割破碎的地層材料混合，邊旋轉(zhuǎn)，邊提升，邊噴射漿液，直至地面。經(jīng)一定時間后，混合物硬化而成一定直徑的樁體，稱為旋噴樁，可以與周圍地層材料組成復(fù)合地基，也可連續(xù)成排，作為基坑的圍護結(jié)構(gòu)或地基防滲結(jié)構(gòu)。如噴嘴只在一定角度內(nèi)擺動而不作旋轉(zhuǎn)，可以噴成一定厚度的板墻，作防滲帷幕，稱為定噴或擺噴。

土體加固深層攪拌

用特制的鉆頭，在鉆孔中一定深度處借機械力量旋轉(zhuǎn)切削土體，同時將水泥或石灰的粉體或漿體通過空心鉆桿和鉆頭上的噴嘴，在壓力下噴入土體中，與被切割破碎的地層材料混合均勻，邊旋轉(zhuǎn)，邊提升，直至地面。在一定時間后混合物凝固成樁體，與原地層一起組成復(fù)合地基，以提高地基的承載力。

土體加固灌漿

通過鉆孔將水泥或其他漿液，在靜壓力下灌注入地層的裂隙或孔隙內(nèi)，固化而成具有一定強度和低透水性的結(jié)石，起加固和防滲作用，其應(yīng)用極為廣泛，技術(shù)上也有很大發(fā)展。

土體化學(xué)加固是指引入某種化學(xué)材料，使它與土體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而改善土體力學(xué)性能的工程措施 。

土體動力加固是指利用沖擊力或振動力使土體顆粒重新排列，形成較為密實、穩(wěn)定的新結(jié)構(gòu)，以改善土體力學(xué)性質(zhì)的工程措施 。