土体预压加固简述

地基内若黏性土层较薄，或黏性土层中央有较多的薄粉砂等透水层，可单独使用土体预压加固法；若黏性土层很厚，预压所需时间将很长，为缩短预压时间，可在黏性土层中设置砂井等竖向排水系统，这就是砂井预压法，如图1所示，图1中箭头表示水流，H表示黏土层厚度。20世纪50年代初，中国在湖北省武昌造船厂扩建工程、江苏省连云港市大浦闸闸基处理中，首次采用砂井预压法。

砂井预压法适用于次固结变形不大的黏土和粉土。对灵敏度很高的黏土，采用该法宜慎重，因为设置砂井往往会显著降低土的水平向渗透系数，大大削弱砂井的排水作用。

砂井预压是由排水和加压两个系统组成的。在水利工程中，多数用堆土加压。也可先筑围堤，在围堤范围内铺土工膜，然后灌水加压。还有在地面上铺不透气膜，在膜的下方抽真空，利用大气进行预压，这就是真空预压法。降低地下水水位也能起加压作用，这就是降压预压法。此外，还有利用锚杆和千斤顶系统加压的。

排水系统采用砂井。由于细而密的排水砂井比粗而疏的系统有效，所以发展了袋装砂井。即把砂装在细长的透水袋内，再用特制的机具插入地基中。袋装砂井比传统砂井节约用砂量，不会中断或“缩颈”，且可快速施工。在瑞典，W·杰尔曼提出用厚3mm、宽100mm、纵向有10个排水通道的硬质纸带代替砂井，这种纸带用特制的夹具压人地基中。排水纸带的优点是插入时对土的扰动小，施工简单、快速；缺点是排水孔较细，水头损失较大，耐久性亦不理想。在这一基础上，日本有人研制了专用插带机，最大插入深度可达50m。20世纪70年代以来，国际市场上出现了10多种大同小异的塑料排水带。日本还在研制以麻或棕榈为原料的排水条或排水带。

预压法的加固时间虽比较长，但有完整的设计理论和方法，加固效果有把握，是设计优先考虑的加固方法之一。

预压加固有两重作用：

①地基土的沉降在预压期间基本完成，保证建筑物在使用期间不发生过大的沉降或不均匀沉降。

②地基土的抗剪强度增大，提高地基的承载力和稳定性。

采用预压法处理软黏土地基有两个要素：一是增设排水通道缩短排水距离。排水时间与排水距离的平方成正比，增设排水通道可加速地基固结，减少建筑物使用期的沉降和不均匀沉降；二是施加使地基固结的荷载。在荷载作用下，超静孔压消散，有效应力增加，地基固结压密，地基强度提高。

排水固结预压法主要适用于处理淤泥、淤泥质土及其他饱和软黏土。对于砂类土和粉土，因透水性良好，无须用此法处理；对于含砂夹层的黏性土，因其具有较好的横向排水性能，可以不用竖向排水体(砂井等)处理，也能获得良好的加固效果。 2100433B

土体加固处理分为表层处理和深层处理两大类。前者一般涉及表层3～5 m以内的土层，常用的有挖除、换土、垫层、挤淤、压实、挤密桩、树根桩、排水固结、掺胶凝材料等措施。深层软弱土体加固方法主要有排水固结、挤密砂桩、强夯、振冲、高压喷射注浆、深层搅拌、灌浆等项。前4项主要是使土体加密，后3项是以不同方式向土体内加入胶凝材料，使其固化。其他还有冻结法、热处理法、电渗排水法、电化学加固法等，可在特殊条件下采用。20世纪70年代以来用土工合成材料加固土体已得到很大发展。

土体加固排水固结

近代沉积的高含水量低密度软黏土层，力学性质很差。在土体自重或外载荷(堆载、抽真空、降低地下水位等)作用下，使土体预先排水固结，可以提高土的密度和粒间有效应力，从而提高强度，减小压缩性。因软黏土渗透性弱，不易固结，常在土体中设置砂井、土工排水板等，以缩短渗径，加速固结过程。一些对沉降不太敏感的建筑物，如堤坝、路基、油罐等，也可以用控制施工速率或加载速率的方法，使软土的强度增长与加载过程相适应，保持软土地基的稳定性。

土体加固挤密砂桩

用振动打桩机将带有桩靴的钢套管打入土体内，边拔管，边灌砂，并用振动或捣实法压实，形成密实的桩柱体，与周围被挤密的土体一起，组成复合地基，以提高地基承载力。桩体材料也可用土或灰土，形成土桩或灰土桩复合地基。这种方法对松砂、非饱和松散黏性土、湿陷性黄土等的挤密作用是明显的。对饱和软黏土地基，其挤密作用不大，但较高的置换率(例如30%～70%)使砂桩在复合地基中起主要作用，同时也有利于土体的排水固结。

土体加固强夯

以重锤在大落高下夯击地面，使土体在巨大冲击能量下压密，以提高强度，减小压缩性。其有效深度取决于夯击能量，可达10m以上。对易液化的饱和松砂，强夯可使土体液化，土粒在重新沉积过程中排列得更为密实。对低密度的非饱和土体，如湿陷性黄土、未经压实的填土、松散无黏性土等，强夯可使松散土体压实。对饱和软黏土配合排水后是否适用尚无一致意见。强夯法施工时振动大，在附近有建筑物的地区要慎用。

土体加固振冲

使振冲器在边冲水、边振动作用下沉入土体，至预定深度，然后在边振动、边上提过程中，将砂石料填入振冲形成的孔洞内，并借振冲器的振动作用压密填料，形成砂石桩柱，与周围被振冲、压密的土体一起组成复合地基，提高地基承载力。对无黏性土，主要是振冲加密作用;而对黏性土，则主要是振冲置换作用。振冲法的适用范围与振冲器的功率有关，一般20～30 kW的振冲器可用于砂层和黏土层，而70 kW以上的大型振冲器可用于砂砾石层。

土体加固高压喷射注浆

用高压将水泥浆液通过钻孔底部的喷嘴喷入地层，与被高压射流切割破碎的地层材料混合，边旋转，边提升，边喷射浆液，直至地面。经一定时间后，混合物硬化而成一定直径的桩体，称为旋喷桩，可以与周围地层材料组成复合地基，也可连续成排，作为基坑的围护结构或地基防渗结构。如喷嘴只在一定角度内摆动而不作旋转，可以喷成一定厚度的板墙，作防渗帷幕，称为定喷或摆喷。

土体加固深层搅拌

用特制的钻头，在钻孔中一定深度处借机械力量旋转切削土体，同时将水泥或石灰的粉体或浆体通过空心钻杆和钻头上的喷嘴，在压力下喷入土体中，与被切割破碎的地层材料混合均匀，边旋转，边提升，直至地面。在一定时间后混合物凝固成桩体，与原地层一起组成复合地基，以提高地基的承载力。

土体加固灌浆

通过钻孔将水泥或其他浆液，在静压力下灌注入地层的裂隙或孔隙内，固化而成具有一定强度和低透水性的结石，起加固和防渗作用，其应用极为广泛，技术上也有很大发展。

土体化学加固是指引入某种化学材料，使它与土体发生化学反应，从而改善土体力学性能的工程措施 。

土体动力加固是指利用冲击力或振动力使土体颗粒重新排列，形成较为密实、稳定的新结构，以改善土体力学性质的工程措施 。