【正文】 （622）????02)/(exp(81iivzALtCU )12(??iAi?方程（621b）已由 Barron(1948)根據(jù)等應(yīng)變條件解出，其水平向固結(jié)度的計(jì)算公式為 （623）)8exp(1nrrFT?其中 2erdtC? 22413ln1Fn?式中 Tr—水平向固結(jié)的時(shí)間因素，無量綱； t—固結(jié)時(shí)間（s） ； L—砂井垂直長度（豎向排水距離） （m ） ； n—井徑比 n=de/dw，無量綱；de ，d w—砂井的有效排水直徑（m ）和砂井直徑（m） 。 （二）砂井地基的固結(jié)度的計(jì)算 砂井固結(jié)理論采取了下列的假設(shè)條件：圖 68 砂井的平面布置及固結(jié)滲透途徑①地基土是飽和的，固結(jié)過程是土中孔隙水的排出過程；②地基表面承受連續(xù)均勻的一次施加的荷載；③地基土在該荷載作用下僅有豎向的壓密變形，整個(gè)固結(jié)過程地基土滲透系數(shù)不變；④加荷開始時(shí)，所有豎向荷載全部由孔隙水承受。3．砂井排列：砂井的平面布置可采取正方形或等邊三角形(圖 68)，在大面積荷載作用下，認(rèn)為每個(gè)砂井均起獨(dú)立排水作用。砂井的間距可根據(jù)地15 / 38基土的固結(jié)特征和預(yù)定時(shí)間內(nèi)所要求達(dá)到的固結(jié)度確定，間距可按為直徑的 6~8 倍選用?？稍谲浾惩林性O(shè)置一系列的豎向排水通道(砂井、袋裝砂井或塑料排水板)，在軟土頂層設(shè)置橫向排水砂墊層如圖 67 所示，借此縮短排水途程，增加排水通道，改善地基滲透性能。 39。從再壓縮曲線 fgc‘可 a) e 曲線 b) τ 曲線39。??固結(jié)終了時(shí)孔隙比減少 ，相應(yīng)點(diǎn)為 c 點(diǎn)，曲e線 為壓縮曲線，與此同時(shí)，抗剪強(qiáng)度與固結(jié)ab壓力成比例地由 a 點(diǎn)提高到 c 點(diǎn)，說明土體在受壓固結(jié)時(shí)，與孔隙比減小產(chǎn)生壓縮的同時(shí)，抗剪強(qiáng)度也得到提高。時(shí)，孔隙比為 e。14 / 38第四節(jié) 排水固結(jié)法飽和軟粘土地基在荷載作用下，孔隙中的水慢慢排出，孔隙體積慢慢地減小，地基發(fā)生固結(jié)變形。 (三) 基礎(chǔ)最終沉降量的計(jì)算 砂墊層上基礎(chǔ)的最終沉降量是由墊層本身的壓縮量 Ss 與軟弱下臥層的沉降量 Sl 所組成，由于砂墊層壓縮模量比較弱下臥層大得多，其壓縮量小且在施工階段基本完成，實(shí)際lsS??可以忽略不計(jì)。由式(6—13) 、(6 —14)、(6—15)可得到砂墊層所需厚 hs。H若考慮平面為矩形的基礎(chǔ)，在基底平均附加應(yīng)力 作用下，基底下土中附加壓應(yīng)力按擴(kuò)散角?通過砂墊層向下擴(kuò)散到軟弱下臥層頂面，并假定此處產(chǎn)生的壓應(yīng)力平面呈梯形分布(圖 65)(在空?間呈六面體形狀分布)，根據(jù)力的平衡條件可得到： ????hsss tgtbhltglb???]34[ 2???則該處下臥層頂面的附加壓應(yīng)力 σ h為： （610）?tgblssh ??????34式中：l—基礎(chǔ)的長度(m) ；b—基礎(chǔ)的寬度(m)； —砂墊層的厚度(m)；sh —基底處的附加應(yīng)力(kPa)；? —砂墊層的壓應(yīng)力擴(kuò)散角，一般取 35。即將砂墊層及下臥土層視為一均質(zhì)半無限彈性體，在基底附加應(yīng)力作用下，計(jì)算不同深度的各點(diǎn)土中附加應(yīng)力并加上土的自重應(yīng)力，同時(shí)以第二章所介紹的“規(guī)范”方法計(jì)算地基土層隨深度變化的容許承載力，并以此確定砂墊層的設(shè)計(jì)厚度，如圖 64 所示。按墊層回填材料的不同，可分別稱為砂墊層、碎石墊層等。即將軟土部分或全部挖除，然后換填工程特性良好的材料，并予以分層壓實(shí)，這種地基處理方法稱為換填墊層法。 橋頭路堤填土(包括橋臺(tái)錐坡 )橫向失穩(wěn)也須經(jīng)過驗(yàn)算加以保證，需要時(shí)也應(yīng)放緩坡度或加筑反壓護(hù)道。 ②地基軟土下沉對(duì)基樁的影響 軟土下沉使基樁承受到負(fù)摩阻力，將產(chǎn)生較大的沉降或使樁身縱向壓屈破壞，必須予以重視。我國《公橋基規(guī)》要求橋臺(tái)“基樁上部位于摩擦角小于 20о 的軟土中時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算施于基樁的水平力所產(chǎn)生的撓曲”(國外也有提出當(dāng)臺(tái)后填土重超過軟土屈服強(qiáng)度 py＝3C u 時(shí))。鉆孔灌注樁一般應(yīng)先試樁取得施工經(jīng)驗(yàn)，避免成孔時(shí)發(fā)生縮孔、坍孔。施工方法可以是打入(壓入) 樁、鉆孔灌注樁等。但此時(shí)為避免基礎(chǔ)板過厚，常需配置受力鋼筋改為柔性基礎(chǔ)，應(yīng)先進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方案比較，全面分析后選用(設(shè)計(jì)方法可參考第二章柔性基礎(chǔ)簡化的倒梁法及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)定)。如軟土表層有較厚的 “硬殼”也可考慮利用。由于地基易產(chǎn)生較大的不均勻沉降，一般以采用靜定結(jié)構(gòu)或整體性較好的結(jié)構(gòu)為宜，如橋梁上部可采用鋼筋混凝土空心板或箱形梁；橋臺(tái)采用柱式、支撐梁輕型橋臺(tái)或框架式等組合式橋臺(tái)；橋墩宜用樁柱式、排架式、空心墩等。在確定橋梁總長、橋臺(tái)位置時(shí)，除應(yīng)考慮泄洪、通航要求外，宜進(jìn)一步結(jié)合橋臺(tái)和引道的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定考慮。不屬于基樁承擔(dān)的滑裂體范圍內(nèi)的荷載仍應(yīng) 圖 63 樁基穩(wěn)定性分析示意圖四、軟土地基基礎(chǔ)工程應(yīng)注意的事項(xiàng)軟土地基的強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定是工程中必須全面、充分注意的問題。 (三) 軟土地基的穩(wěn)定性分析分析軟土地基上建筑物承受水平推力后，由于地基土抗剪強(qiáng)度低，發(fā)生基礎(chǔ)連同部分地基土在土中剪切滑移失穩(wěn)的可能性。常用的推算方法是將實(shí)測(cè)的?S沉降一時(shí)間(S t 一 t)曲線擬合為指數(shù)曲線、雙曲線等而用數(shù)學(xué)方法推算 St 或 。Ss 可按下式計(jì)算： （611） 圖 62 次固結(jié)沉降圖 iniias hteC?????????231lg式中：C ai—第 i 層土的次固結(jié)系數(shù)，可由在固結(jié)壓力下試驗(yàn)的 elgt 曲線如圖 62 示求取。但是，對(duì)于土體的二維或三維變形情況，瞬時(shí)沉降在地基總沉降量中占有相當(dāng)大的比例，并且與加荷方式和加荷速率有很大的關(guān)系，比如采用一次瞬時(shí)加載時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)沉降就比采用慢速均勻加載時(shí)大得多。下面簡要介紹考慮先期固結(jié)壓力的計(jì)算公式：①正常固結(jié)、欠固結(jié)條件下　?。ǎ?）　???????????????????ciociniic pCehSlg10式中： —第 i 層土中的壓縮指數(shù)，應(yīng)取分層中點(diǎn)自重應(yīng)力至自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和的ci壓縮段計(jì)算；　　　 —第 i 層土分層中點(diǎn)的自重應(yīng)力；ip　　　 —先期固結(jié)壓力，正常固結(jié)時(shí) pci=poi，欠固結(jié)時(shí) pcipoi；ci②超固結(jié)條件下 時(shí)，ocp???　　　 　 ?。ǎ?）?????? ???????????????????ciocioicsinioic pCpehSlglg1b. 對(duì)于應(yīng)力增量 時(shí)，c??　　　 　　　　　　　　　　?。ǎ?）?????????????????oisinioic pehSlg1式中： —第 i 層土中的回彈指數(shù)siC 2．瞬時(shí)沉降 Sd 瞬時(shí)沉降包括土的兩種沉降，一種由地基土彈性變形引起；另一部分是由于軟土滲透系數(shù)低，加荷后初期不能排水固結(jié)，因而土體產(chǎn)生剪切變形，此時(shí)沉降是由軟土側(cè)向剪切變形引起。ip?—壓縮摸量,應(yīng)取第 i 層土分層中點(diǎn)自重應(yīng)力至自重應(yīng)力與附加應(yīng)力之和的壓縮段計(jì)算。 （二）軟土地基的沉降計(jì)算軟土地基在荷載下沉降變形的主要部分為固結(jié)沉降 Sc，此外還包括瞬時(shí)沉降 Sd 與次固結(jié)沉降 Ss，如圖 61 所示。p 1／4 的計(jì)算詳見與土力學(xué)教材。?? 當(dāng)按式(62)或式(63) 計(jì)算軟土修正后的容許承載力 時(shí)，必須進(jìn)行地基沉降驗(yàn)算，保證滿足???基礎(chǔ)沉降的要求。?? Q—為荷載的水平分力 (kN)。 1．根據(jù)極限承載力理論公式確定 飽和軟粘土上條形基礎(chǔ)的極限承載力 pu(kPa)按普朗特爾 —雷斯諾(Prandtl—Reissner) 極限荷載公式(參見土力學(xué)教材)由 ＝0， 確定為?hq2?? （61）?式中： —軟土不排水抗剪強(qiáng)度，可用三軸儀、十字板剪切儀測(cè)定，也可取室內(nèi)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度uCqu 之半計(jì)算；5 / 38—基底以上土的重度(kN／ m3)，地下水位以下為浮重度；2? —基礎(chǔ)埋置深度(m)。不同沉積類型的軟土，有時(shí)其物理性質(zhì)指標(biāo)雖較相似，但工程性質(zhì)并不很接近，不應(yīng)借用。一般常呈帶狀或透鏡狀，間與砂或泥炭互層，其厚度不大，一般小于 l0m。沉積物中夾有粉砂顆粒，呈現(xiàn)明顯的層理。分布范圍略窄，在其邊緣表層也常有泥炭沉積。4 / 38 ： 顆粒微細(xì)、孔隙比大、強(qiáng)度低、分布范圍較寬闊，常形成海濱平原。因此，對(duì)于每一工程必須進(jìn)行綜合考慮，通過方案的比選，選擇一種技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工可行的方案，既可以是單一的地基處理方法，也可以是多種方法的綜合處理。作為復(fù)合地基，可以提高地基承載力和減少變形；作為支擋結(jié)構(gòu)或防滲，可以用作基坑開挖時(shí)，重力式支擋結(jié)構(gòu)，或深基坑的止水帷幕。當(dāng)天然土層的滲透性較低時(shí)，為了縮短滲透固結(jié)的時(shí)間，加速固結(jié)速率，可在地基中設(shè)置豎向排水通道，如砂井、排水板等。碎石樁柱體與樁間土形成復(fù)合地基，提高承載力，減少沉降量cu?20kPa 的粘性土、松散粉土和人工填土、濕陷性黃土地基等強(qiáng)夯置換法 采用強(qiáng)夯時(shí)，夯坑內(nèi)回填塊石、碎石擠淤置換的方法，形成碎石墩柱體，以提高地基承載力和減少沉降量。地基處理的主要方法、適用范圍和加固原理 表 62分類 方法 加固原理 適用范圍2 / 38分類 方法 加固原理 適用范圍換土墊層法 采用開挖后換好土回填的方法；對(duì)于厚度較小的淤泥質(zhì)土層，亦可采用拋石擠淤法。近幾十年來，大量的土木工程實(shí)踐推動(dòng)了軟弱土地基處理技術(shù)的迅速發(fā)展，地基處理的方法多樣化，地基處理的新技術(shù)、新理論不斷涌現(xiàn)并日趨完善，地基處理已成為基礎(chǔ)工程領(lǐng)域中一個(gè)較有生命力的分枝。地基處理的目的是針對(duì)軟土地基上建造建筑物可能產(chǎn)生的問題，采取人工的方法改善地基土的工程性質(zhì)，達(dá)到滿足上部結(jié)構(gòu)對(duì)地基穩(wěn)定和變形的要求，這些方法主要包括提高地基土的抗剪強(qiáng)度，增大地基承載力，防止剪切破壞或減輕土壓力；改善地基土壓縮特性，減少沉降和不均勻沉降：改善其滲透性，加速固結(jié)沉降過程；改善土的動(dòng)力特性防止液化，減輕振動(dòng)；消除或減少特殊土的不良工程特性（如黃土的濕陷性，膨脹土的膨脹性等） 。地基處理的主要方法、適用范圍及加固原理，參見表 62。各種淺層的軟弱土地基振沖置換法 利用振沖器在高壓水的作用下邊振、邊沖，在地基中成孔，在孔內(nèi)回填碎石料且振密成碎石樁。在達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，卸去預(yù)壓荷載，再建造上部結(jié)構(gòu)，以保證地基穩(wěn)定和變形滿足要求?？捎糜谥踅Y(jié)構(gòu)或淺層地基處理淺層軟弱土地基處理、擋土墻結(jié)構(gòu)錨固法 主要有土釘和土錨法，土釘加固作用依賴于土釘與其周圍土間的相互作用；土錨則依賴于錨桿另一端的錨固作用，兩者主要功能是減少或承受水平向作用力邊坡加固，土錨技術(shù)應(yīng)用中，必須有可以錨固的土層、巖層或構(gòu)筑物加筋豎向加固體復(fù)合地基法在地基中設(shè)置小直徑剛性樁、低等級(jí)混凝土樁等豎向加固體，例如 CFG 樁、二灰混凝土樁等，形成復(fù)合地基，提高地基承載力，減少沉降量各類軟弱土地基、尤其是較深厚的軟土地基深層攪拌法 利用深層攪拌機(jī)械，將固化劑（一般的無機(jī)固化劑為水泥、石灰、粉煤灰等）在原位與軟弱土攪拌成樁柱體，可以形成樁柱體復(fù)合地基、格柵狀或連續(xù)墻支擋結(jié)構(gòu)。地基的工程地質(zhì)條件是千變?nèi)f化的，工程對(duì)地基的要求也是不盡相同的，材料、施工機(jī)具和施工條件等亦存在顯著差別，沒有哪一種方法是萬能的。一．軟土的成因及劃分軟土按沉積環(huán)境分類主要有下列幾種類型：（一）濱海沉積 ： 常與海浪岸流及潮汐的水動(dòng)力作用形成較粗的顆粒(粗、中、細(xì)砂)相摻雜，使其不均勻和極松軟，增強(qiáng)了淤泥的透水性能，易于壓縮固結(jié)。 ： 孔隙比大、結(jié)構(gòu)松軟、含水量高，有時(shí)甚于瀉湖相。（二）湖泊沉積湖泊沉積是近代淡水盆地和咸水盆地的沉積。成層情況較為復(fù)雜，成分不均一，走向和厚度變化大，平面分布不規(guī)則。軟土由于沉積年代、環(huán)境的差異，成因的不同，它們的成層情況，粒度組成，礦物成分有所差別，使工程性質(zhì)有所不同。(一) 軟土地基的承載力軟土地基承載力應(yīng)根據(jù)地區(qū)建筑經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合下列因素綜合確定：①軟土成層條件、 應(yīng)力歷史、力學(xué)特性及排水條件；②上部結(jié)構(gòu)的類型、剛度、荷載性質(zhì)、大小和分布，對(duì)不均勻沉降的敏感性；③基礎(chǔ)的類型、尺寸、埋深、剛度等；④施工方法和程序；⑤采用預(yù)壓排水處理的地基，應(yīng)考慮軟土固結(jié)排水后強(qiáng)度的增長。?? eb、e l 分別為荷載在 b 方向、l 方向的偏心矩；Ll239。 《公橋基規(guī)》認(rèn)為對(duì)小橋涵軟土基礎(chǔ) 可用式(6—3)計(jì)算。我國有些地區(qū)和部門，根據(jù)該地區(qū)軟土情況，采用略高于臨塑荷載的臨界荷載 p1／4 ，即允許基礎(chǔ)邊緣出現(xiàn)塑性區(qū)范圍深度不超過基礎(chǔ)底寬的 1／4。 對(duì)較重要或規(guī)模較大的工程，確定軟土地基承載力宜綜合以上方法，結(jié)合當(dāng)?shù)剀浲脸练e年代，成層情況，下臥層性質(zhì)等考慮，并注意滿足結(jié)構(gòu)物對(duì)沉降和穩(wěn)定的要求。（1）采用 e—p 曲線計(jì)算 （６5） 圖 61 軟土地基沉降的組成iniichS?????10式