地基基础和地下空间工程技术简介 |
1.地基基础和地下空间工程技术
1.1桩基新技术
1.1.1灌注桩后注浆技术
(1) 主要技术内容
在钢筋笼上预埋注浆管和注浆阀，在成桩后一定时间内实施桩侧和桩底后
注浆，一是加固桩底沉渣和桩侧泥皮；二是对桩底和桩侧一定范围的土体
通过渗入 (粗粒土)、劈裂 (细粒土) 和压密 (非饱和松散土) 注浆起到
加固作用，从而增强桩侧阻力和桩端阻力，提高单桩承载力，减小沉降。
在优化工艺参数的条件下，可使单桩承载力提高40%—120%，粗粒土增幅
高于细粒土，软土增幅最小，桩侧桩底复式注浆高于桩底注浆；桩基沉降
减小30％左右。
(2) 技术指标
根据地层性质、桩长、承载力增幅和桩的使用功能 (抗压、抗拔) 等因素，
灌注桩后注浆可采用桩底注浆、桩侧注浆、桩侧桩底复式注浆。主要技术
指标为：
浆液水灰比： 地下水位以下0.45—0.7，地下水位以上0.7～0.9
最大注浆压力：软土层2 MPa，软土层4—8 MPa，风化岩10—16MPa．
注浆水泥量： Gc=αpd(桩端)+αsnd(桩侧)
αp=1．5—1．8，，αs=0．5—0．7
n—桩侧注浆断面数 d一桩径(m)
实际工程中， 以上参数根据土的类别、土的饱和度、桩的尺寸、承载力增
幅等因素适当调整，并通过现场试注浆最终确定．
(3)适用范围
适用于泥浆护壁钻、挖孔灌注桩及干作业钻、挖孔灌注桩。
(4)已应用的典型工程
该技术已在北京、天津、上海、福州、汕头、武汉、宜春、济南、廊坊、
西宁、西安、德州、哈尔滨等地200余项高层、超高层建筑桩基工程中应
用，经济效益显著，据对80项工程的初步统计，节约工程投资1．5亿元
以上。对于单桩混凝土体积8—20m‘的桩，每根可节约造价0.2—0.8万元，
具有极好的应用前景．
该技术由中国建筑科学研究院地基基础研究所研发获2项发明专利，2000
年建设部认定其为国家工法。
1.1.2长螺旋水下灌注成桩技术
(1) 主要技术内容
长螺旋水厂成桩技术是采用长螺旋钻机钻孔至设计标高，利用混凝土泵将
混凝土从钻头底压出，边压灌混凝上边提钻直至成桩，然后利用专门振动
装置将钢筋笼一次插入桩体，形成钢筋混凝土灌注桩。后插钢筋笼应与压
灌混凝土宜连续进行。与普通水下灌注桩施工工艺相比，长螺旋水下成桩
施工，由于不需要泥浆护壁，无泥皮，无沉渣，无泥浆污染，施工速度快，
造价低．
(2) 技术指标
基桩承载力： 设计要求；
桩 径： 设计要求；
桩 长： 设计要求；
桩 垂 直 度：≤1%
混凝土强度： 满足设计要求，不小于C20
混凝土塌落度：宜为200~220mm
提 钻 速 度 1.2~1.5m/min
钢 筋 笼: 设计要求，应具有一定刚度
(3) 适用范围
适用于灌注桩水下施工
(4) 已应用典型工程
该技术为一项灌注桩施工新技术， 已在北京、天津、唐山等地10多项工
程中应用，受到建设单位、设计单位和施工单位的欢迎，经济效益显著，
具有极好的应用前景。
该技术由中国建筑科学研究院地基基础研究所研发并获发明专利。
1.2 地基处理技术
1.2.1 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)复合地基成套技术
(1)主要技术内容
水泥粉煤灰碎石桩复合地基是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合
形成的高粘结强度桩（简称CFG桩），通过在基础和桩顶之间设置一定厚度
的褥垫层保护桩、土共同承担荷载，使桩、桩间土和褥垫层一起构成复
合地基。桩端持力层宜选用承载力相对较高的土层。水泥粉煤灰碎石桩复
合地基具有承载力提高幅度大，地基变形小等特点，并且具有较大的适用范围。
（2） 技术指标
根据工程实际情况，水泥粉煤灰碎石桩常用的施工工艺包括长螺旋钻孔、
管内泉压混合桐成桩、振动沉管灌注成桩和长螺旋钻孔灌注成桩。主要技
术指标为：
地基承载力：设计要求：
桩 径：宜取350—600mm；
桩 长；设计要求，桩端持力层应选择承载力相对较高的土层
桩身强厦：混凝土强度满足设计要求，通�！軨1 5；
桩间距：宜取3—5倍桩径；
桩垂直度：≤1．5％；
褥垫层：宜用中砂、粗砂、碎石或级配砂石等，不宜选用卵石，最大粒
径不宜大于30mm。厚度1 50—300mm，夯填度≤0．9。
实际工程中，以上参数根据地质条件、基础类型、结构类型、地基承载力
和变形要求等条件或现场试验确定．
（3） 适用范围
适用于处理粘性上、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质
土应按当地经验或通过现场试验确定其适用性。就基础形式而言，既刁用
（4） 应用情况
该技术已在北京、天津、廊坊、石家庄、唐山、成都、南宁、深圳、德州、
长春、哈尔滨、新疆等地多层、高层建筑、工业厂房地基处理工程中广泛
应用，经济效益显著，具有极好的应用前景。
1．2．2 夯实水泥土桩复合地基成套技术
（1） 主要技术内容
夯实水泥土桩是用人工或机械成孔，选用相对单一的土质材料，与水泥按
一定配比，在孔外充分拌和均匀制咸水泥土，分层向孔内回填并强力夯实，
制成均匀的水泥上桩。通过在基础和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层，使
桩、桩问上和褥垫层一起构成复合地基。由于夯实中形成的高密度及水泥
土本身的强度，与搅拌水泥土桩相比，夯实水泥土桩桩体有较高强度。夯
实水泥土桩复合地基具有桩身强度均匀、施工速度快、不受场地的影响、
造价低、无污染等特点。
（2） 技术指标
根据工程实际情况，夯实水泥土桩成孔司采用机械成孔(挤土、不挤上)
或人工成孔，混合料夯填可采用人工夯填和机械夯填。技术指标为：
地基承载力：设计要求；
桩 径：宜为300—600mm；
桩 长：设计要求，人工成孔
桩 距：宜为2—4倍桩径；
桩垂直度：≤11．5％：
桩体干密度：设计要求；
混合料配比：设计要求；
j昆合料含水申：人工夯实土料最优含水率Wop+（1~2）；
机械夯实 土料最优含水率Wop - (1~2)；
混合料压实系数：≥o．93；
褥垫层：宜用中砂、粗砂、碎石等，最大粒径不宜大于20mm
厚度100—300mm，夯填度≤0．9．
实际工程中，以上参数根据地质条件、基础类型、结构类型、地基承载力
和变形要求等条件或现场试验确定。
（3）适用范围
适用于处理地下水位以上的粉土、素填、杂填土、粘性土等地基。处理
深度不超过10m。
（4）应用典型工程
夯实水泥土桩技术自开发应用以来，就受到建设单位、设计单位的欢迎，
目前已在华北地区广泛应用，已处理工程数千项，取得力广泛的经济效益
和社会效益。
1．2．3真空预压法加固软基技术
（1）主要技术内容
真空顶压法是在需要加固的软粘土地基内设置砂井或塑料排水板，然后在
地面铺设砂垫层，其上覆盖不透气的密封膜使其与大气隔绝，通过埋设于砂
垫层中的吸水管道，用真空方式进行抽气，将膜内空气派出，因而在膜内
外产生一个气压差，这部分气压差即变成作用于地基上的荷载。地基随着
等向应力的增加而固结。抽真空前，土中的有效应力等于土的自重应力，
（4） 应用情况
该技术已在北京、天津、廊坊、石家庄、唐山、成都、南宁、深圳、德州、
长春、哈尔滨、新疆等地多层、高层建筑、工业厂房地基处理工程中广泛
应用，经济效益显著，具有极好的应用前景。
1．2．2 夯实水泥土桩复合地基成套技术
（1） 主要技术内容
夯实水泥土桩是用人工或机械成孔，选用相对单一的土质材料，与水泥按
一定配比，在孔外充分拌和均匀制咸水泥土，分层向孔内回填并强力夯实，
制成均匀的水泥上桩。通过在基础和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层，使
桩、桩问上和褥垫层一起构成复合地基。由于夯实中形成的高密度及水泥
土本身的强度，与搅拌水泥土桩相比，夯实水泥土桩桩体有较高强度。夯
实水泥土桩复合地基具有桩身强度均匀、施工速度快、不受场地的影响、
造价低、无污染等特点。
（2） 技术指标
根据工程实际情况，夯实水泥土桩成孔司采用机械成孔(挤土、不挤上)
或人工成孔，混合料夯填可采用人工夯填和机械夯填。技术指标为：
地基承载力：设计要求；
桩 径：宜为300—600mm；
桩 长：设计要求，人工成孔
桩 距：宜为2—4倍桩径；
桩垂直度：≤11．5％：
桩体干密度：设计要求；
混合料配比：设计要求；
j昆合料含水申：人工夯实土料最优含水率Wop+（1~2）；
机械夯实 土料最优含水率Wop - (1~2)；
混合料压实系数：≥o．93；
褥垫层：宜用中砂、粗砂、碎石等，最大粒径不宜大于20mm
厚度100—300mm，夯填度≤0．9．
实际工程中，以上参数根据地质条件、基础类型、结构类型、地基承载力
和变形要求等条件或现场试验确定。
（3）适用范围
适用于处理地下水位以上的粉土、素填、杂填土、粘性土等地基。处理
深度不超过10m。
（4）应用典型工程
夯实水泥土桩技术自开发应用以来，就受到建设单位、设计单位的欢迎，
目前已在华北地区广泛应用，已处理工程数千项，取得力广泛的经济效益
和社会效益。
1．2．3真空预压法加固软基技术
（1）主要技术内容
真空顶压法是在需要加固的软粘土地基内设置砂井或塑料排水板，然后在
地面铺设砂垫层，其上覆盖不透气的密封膜使其与大气隔绝，通过埋设于砂
垫层中的吸水管道，用真空方式进行抽气，将膜内空气派出，因而在膜内
外产生一个气压差，这部分气压差即变成作用于地基上的荷载。地基随着
等向应力的增加而固结。抽真空前，土中的有效应力等于土的自重应力， 于条形基础、独立基础，又可用于箱形基础、筏形基础。（4） 应用情况
该技术已在北京、天津、廊坊、石家庄、唐山、成都、南宁、深圳、德州、
长春、哈尔滨、新疆等地多层、高层建筑、工业厂房地基处理工程中广泛
应用，经济效益显著，具有极好的应用前景。
1．2．2 夯实水泥土桩复合地基成套技术
（1） 主要技术内容
夯实水泥土桩是用人工或机械成孔，选用相对单一的土质材料，与水泥按
一定配比，在孔外充分拌和均匀制咸水泥土，分层向孔内回填并强力夯实，
制成均匀的水泥上桩。通过在基础和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层，使
桩、桩问上和褥垫层一起构成复合地基。由于夯实中形成的高密度及水泥
土本身的强度，与搅拌水泥土桩相比，夯实水泥土桩桩体有较高强度。夯
实水泥土桩复合地基具有桩身强度均匀、施工速度快、不受场地的影响、
造价低、无污染等特点。
（2） 技术指标
根据工程实际情况，夯实水泥土桩成孔司采用机械成孔(挤土、不挤上)
或人工成孔，混合料夯填可采用人工夯填和机械夯填。技术指标为：
地基承载力：设计要求；
桩 径：宜为300—600mm；
桩 长：设计要求，人工成孔
桩 距：宜为2—4倍桩径；
桩垂直度：≤11．5％：
桩体干密度：设计要求；
混合料配比：设计要求；
j昆合料含水申：人工夯实土料最优含水率Wop+（1~2）；
机械夯实 土料最优含水率Wop - (1~2)；
混合料压实系数：≥o．93；
褥垫层：宜用中砂、粗砂、碎石等，最大粒径不宜大于20mm
厚度100—300mm，夯填度≤0．9．
实际工程中，以上参数根据地质条件、基础类型、结构类型、地基承载力
和变形要求等条件或现场试验确定。
（3）适用范围
适用于处理地下水位以上的粉土、素填、杂填土、粘性土等地基。处理
深度不超过10m。
（4）应用典型工程
夯实水泥土桩技术自开发应用以来，就受到建设单位、设计单位的欢迎，
目前已在华北地区广泛应用，已处理工程数千项，取得力广泛的经济效益
和社会效益。
1．2．3真空预压法加固软基技术
（1）主要技术内容
真空顶压法是在需要加固的软粘土地基内设置砂井或塑料排水板，然后在
地面铺设砂垫层，其上覆盖不透气的密封膜使其与大气隔绝，通过埋设于砂
垫层中的吸水管道，用真空方式进行抽气，将膜内空气派出，因而在膜内
外产生一个气压差，这部分气压差即变成作用于地基上的荷载。地基随着
等向应力的增加而固结。抽真空前，土中的有效应力等于土的自重应力，
抽真空后，土体完成固结石，真空压力完全转化为有效应力。
（2）技术指标
该加固方法技术指标有：密封膜内的真空度、加固土层要求达到的平均
固结度、加固区的沉降值。当采用合理的施工工艺和设备，膜内真空度一
般可维持相当于80kpa的真空压力；加固区要求达到的平均固结度，一般
可采用80％的固结度，如工期许可，也可采用更大一些的固结度作为设计
要求达到的固结度；先计算加固前建筑物荷载作用下天然地基的沉降量，
然后计算真空预压期间完成的沉降量，两者之差即为预压后建筑物使用荷
载作用下可能发生的沉降。
（3）适用范围
该地基加固方法适用于软粘上的地基加固，在我国广泛存在着海相、湖相
及河相沉积的软弱粘土层。这种土的特点是含水量大、压缩性高、强度低、
透水性差。在建筑物荷载作用下会产生相当大的沉降和沉降差。对于该种
地基，尤其是大面积处理时，如在该地基上建造码头、机场等，真空预压
法是处理软粘土地基的有效方法之一。
（4）已应用的典型工程
黄骅港码头、深圳福田开发区、天津塘沽开发区、深圳保安大道等。
1．2．4强夯法处理大块石高填方地基
（1）主要技术内容
强夯法处理大块石高填方地基方法主要是指强夯置换法，与其他地基处理
方法相比具有费用低、施工简单等优点，分整式置换和桩式置换二种方法。
整式置换法是用强夯的冲击能将软弱土挤开置换成块石层，其机理与换填
垫层法作用相似．桩式置换法是采用巨大的夯击能量将块石夯穿被加固土
层并使块石沉底形成桩体，并与周围土体形成复合地基。由于桩体的加筋
作用，地基中应力向桩体集中，使其分担了大部分基底传来的荷载；同时
桩体的存在也使得土体中由于强夯引起的超静水孔隙水压力迅速消散，加
快土体固结，提高土体抗剪强度，从而复合地基承载力相应提高。
（2）技术指标
①夯击能量：单击夯击能量按Menard公式进行估算，锤底单位面积静压力
不得小于100kN／m2。整式置换法单位夯击能不宜小于1500kN·m／m2；桩式
置换法单位夯击能不宜小于300kN·m／m2。
②夯击次数：通过现场试验确定，整式置换法宜控制在最后一击夯沉量不大
于50mm；桩式置换法宜控制在最后一击夯沉量不太于2 00mm．
③夯点间距：夯点位置可按三角形、正方形布置。
整式置换法的夯点间距S=D+(0．3—0．4)H；
桩式置换法的夯点间距S=2—3D；D为锤径 H为加固深度
④夯沉量：每阵夯沉量不宜大于0.8倍锤高，累计夯沉量宜为1.5～2.0H。
⑤加固宽度：每边应超出基础外边缘(0.5—1.0)H，且不小于3m。
（3）适用范围
强夯置换法适用于坐落在回填土、碎石土、湿陷性黄土、粘上、粉土、淤泥质土、淤泥等多种上层的王业与民用建筑，加固深度不宜超过7m．
（4）已应用的典型工程
已应用的代表性工程有深圳国际机场�；�、深圳西部通道工程等
1．2．5爆破挤淤法技术 （1）主要技术内容
通过爆炸冲击作用降低淤泥结构性强度，同时利用抛石体本身的自重使爆
前处于平衡状态的抛石体向强度降低处的淤泥内滑移，达到泥、石置换的
目的．首先沿堤轴线陆上抛填达到爆炸处理的设计高程与宽度(见图1)，
形成爆前抛石堤纵断面线(1)，然后在抛石堤前端“泥一石”交界面(2)前方
一定位置、一定深度处的淤泥层内埋置单排群药包(3)，引爆群药包，在淤
泥内形成爆炸空腔，抛石体随即坍塌充填空腔形成“石舌”，同时抛石体
前方和下方一定范围内的淤泥被爆炸弱化，强度降低，抛石体下沉滑移挤
淤。
随后进行抛石，当淤泥内剪应力超过其抗剪强度时，抛石体沿定向滑移线
(6)朝前方定向滑移，达到新的平衡后滑移停止．继续加高抛填，从而又出
现新的定向滑移下沉，如此反复出现多次，直到抛石堤稳定为止，此时单
循环结束。另外，当新的循环开始时，其爆炸作用对已形成的抛石体仍有
密实和挤淤作用。
（2）技术指标
爆破参数设计
1）药量计算
Ⅰ线约重q （kg／m）
q l=q0·LH·Hmw-
Hmw=Hm+(γw/γm)Hw
式中 LH一单循环进尺量，一般为4—7m；
Hmw一计入覆盖水深的折算淤泥深度；m
Hm一淤泥深度，m；
Hw一覆盖水深，即淤泥面以上的水深，m
q0一爆破挤淤法单耗，即爆除单位体积淤泥所需的药量
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