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设计、施工、监测、监理、检测、研究、土木建筑业主及有关管理机构等人员参考使用

内容简介

基于作者在地基处理领域长期而丰富的工程设计、施工、监测检测与研究的成果积累及心得体会，介绍、分析及讨论在地基处理工程实施全过程中及相关领域内易于混淆或困惑的科学与工程技术问题，包括基本理论及原理与应用、地基处理的方法选择与设计、施工、工程质量监控与检测等问题，为更清楚说明问题，必要时还简介了作者本人负责或指导的工程实例。本书适合设计、施工、监测、监理、检测、研究、土木建筑业主及有关管理机构等人员参考使用，也适合高等院校土建类专业师生参考使用。

目　　录

目录前言１１第１章　理论方法应用疑难问题解析
１．１　为什么土体及地基工程中理论与实际往往容易出现明显差异？如何应对？１
１．２　地基处理有哪几类基本方法？２
１．３　地基土体工程基本理论及方法有哪些？存在哪些问题？３
１．４　如何进行土的固结分析与选取地基处理要求的固结度？４
１．５　工程中常用的固结理论是什么？其适用性如何？固结度如何计算？５
１．６　固结系数如何确定？各种方法的适用性如何？１１
１．７　什么是复合地基？其分类及特点如何？１７
１．８　什么是静力排水固结法？１７
１．９　什么是堆载预压法及超载预压法？１９
１．１０　什么是真空预压法？１９
１．１１　直排式真空预压法与真空预压法比较有何特点及区别？２０
１．１２　什么是强夯法和强夯置换法？其适用性如何？２１
１．１３　什么是振冲法？其适用性如何？２２

目录前言１１ 
<div>第１章　理论方法应用疑难问题解析</div>
<div>１．１　为什么土体及地基工程中理论与实际往往容易出现明显差异？如何应对？１</div>
<div>１．２　地基处理有哪几类基本方法？２</div>
<div>１．３　地基土体工程基本理论及方法有哪些？存在哪些问题？３</div>
<div>１．４　如何进行土的固结分析与选取地基处理要求的固结度？４</div>
<div>１．５　工程中常用的固结理论是什么？其适用性如何？固结度如何计算？５</div>
<div>１．６　固结系数如何确定？各种方法的适用性如何？１１</div>
<div>１．７　什么是复合地基？其分类及特点如何？１７</div>
<div>１．８　什么是静力排水固结法？１７</div>
<div>１．９　什么是堆载预压法及超载预压法？１９</div>
<div>１．１０　什么是真空预压法？１９</div>
<div>１．１１　直排式真空预压法与真空预压法比较有何特点及区别？２０</div>
<div>１．１２　什么是强夯法和强夯置换法？其适用性如何？２１</div>
<div>１．１３　什么是振冲法？其适用性如何？２２</div>
<div>１．１４　什么是石灰桩法？其适用性如何？２２</div>
<div>１．１５　什么是砂石桩法？其适用性如何？２３</div>
<div>１．１６　什么是土桩、灰土桩法？其适用性如何？２４</div>
<div>１．１７　什么是水泥土搅拌法及深层搅拌法？其适用性如何？２４</div>
<div>１．１８　什么是高压喷射注浆法？其适用性如何？２５</div>
<div>１．１９　什么是灌浆法？其适用性如何？２５</div>
<div>１．２０　什么是水泥粉煤灰碎石桩 （ＣＦＧ桩）法？其适用性如何？２５</div>
<div>１．２１　什么是桩锤冲扩桩法？其适用性如何？２６</div>
<div>１．２２　什么是静动力排水固结法？（真空预压法＋堆载法）２７</div>
<div>１．２３　什么是真空—堆载联合预压法？２９</div>
<div>１．２４　什么是地基处理的侧向约束法？２９</div>
<div>１．２５　什么是夯实水泥土桩法？３０</div>
<div>１．２６　水泥搅拌桩如何加固地基？３０</div>
<div>１．２７　散体桩振冲法如何加固地基？３１</div>
<div>１．２８　砂石桩如何加固松散砂土和粉土地基？３２</div>
<div>１．２９　砂石桩如何加固黏土地基？３５</div>
<div>１．３０　水泥粉煤灰碎石桩 （ＣＦＧ桩）如何加固地基？３７</div>
<div>１．３１　加筋法如何加固地基？３８</div>
<div>１．３２　灌浆法有哪几类？如何加固地基？３９</div>
<div>１．３３　什么是高压喷射注浆法？３９</div>
<div>１．３４　淤泥地基静动力排水固结法处理中夯击作用能有何分布规律？４１</div>
<div>１．３５　何种荷载条件下淤泥中结合水可转化为自由水？４２</div>
<div>１．３６　排水固结法地基处理中典型工况下淤泥孔隙分布特征是什么？４８</div>
<div>１．３７　土体残余力是否存在？其在静动力排水固结法地基处理中工程效用是什么？５３</div>
<div>１．３８　饱和土有效应力原理的有效性如何？５７</div>
<div>１．３９　从力学角度来看，土体是一种什么介质？分析其工程响应时应注意哪些问题？５７</div>
<div>１．４０　黏土地基次固结可采用何种理论进行分析计算？５８</div>
<div>１．４１　什么是土的触变性？在地基处理中如何运用？５８</div>
<div>１．４２　什么是土的灵敏度？工程中应注意什么？５８</div>
<div>１．４３　层流渗透及达西定律的工程适用性如何判断？５９</div>
<div>１．４４　如何看待土力学与地基基础中的经验关系式？５９</div>
<div>１．４５　淤泥地基土体中作用力传递有何特点？５９</div>
<div>１．４６　人工增强体复合地基作用原理是什么？６０</div>
<div>１．４７　各类人工增强体复合地基处理效果如何？６１</div>
<div>１．４８　碎石桩有哪几类？６１</div>
<div>１．４９　什么是柔性桩或散体桩复合地基桩体临界桩长与有效桩长？６６</div>
<div>１．５０　如何形成与利用地基加固综合方法？６６</div>
<div>１．５１　什么是微型桩？６７１．５２　微型桩有哪些类别？其特点如何？６８</div>
<div>１．５３　微型桩加固机理是什么？７１</div>
<div>１．５４　地基沉降分析及预测有哪些方法？７２</div>
<div>１．５５　有限特征比理论有何特点？７３</div>
<div>１．５６　有限特征比理论如何反映介质组构对土体力学响应的影响？７３</div>
<div>１．５７　固结过程中，水往纵向流还是横向流？两者的渗透率比例是多少？７５</div>
<div>１．５８　流变对土体变形影响有多大？７５ </div>
<div>第２章　设计及方案比选疑难问题解析</div>
<div>２．１　地基处理的基本技术要求和设计原则是什么？７６</div>
<div>２．２　如何进行地基处理方案选择及技术经济比较？７７</div>
<div>２．３　如何进行水泥搅拌桩复合地基承载力与沉降计算？７９</div>
<div>２．４　如何进行堆载预压的设计及计算？８１</div>
<div>２．５　静动力排水固结法的加固深度可以达到多少？如何加大其有效加固深度？ ８２</div>
<div>２．６　什么是静动力排水固结法的水柱效应机制？８４</div>
<div>２．７　软基排水固结法处理中竖向排水体间距如何设置？８４</div>
<div>２．８　工程使用中塑料排水板纵向通水量会受到什么因素影响？８５</div>
<div>２．９　如何选择塑料排水板及确定其纵向通水量？８６</div>
<div>２．１０　竖向排水体深度如何确定？８７</div>
<div>２．１１　竖向排水体井阻影响有多大？８７</div>
<div>２．１２　竖向排水体涂抹对固结的影响有多大？８８</div>
<div>２．１３　如何设置水平排水体 （透水层）？８９</div>
<div>２．１４　如何在超载预压期间消除使用荷载下的主固结沉降？８９</div>
<div>２．１５　如何在超载预压期间消除使用荷载下的主固结沉降并减少次固结沉降？９０</div>
<div>２．１６　真空法加固效果与地下水赋存情况有何关系？９２</div>
<div>２．１７　真空法加固效果与竖向排水体有何关系？ ９３</div>
<div>２．１８　真空预压法设计内容是什么？９４</div>
<div>２．１９　真空和堆载联合预压设计与真空预压法设计有何异同？９５</div>
<div>２．２０　如何看待真空—堆载联合预压效果的叠加问题？９５</div>
<div>２．２１　排水固结法施工图设计对勘察有什么要求？９６</div>
<div>２．２２　静动力排水固结法与通常排水固结法中竖向排水体间距设置有何异同？９７</div>
<div>２．２３　静动力排水固结法中如何设置集水井 （降水井）和盲沟？９７</div>
<div>２．２４　高含水量黏土地基静动力排水固结法处理中如何确定其上填土垫层厚度？９８</div>
<div>２．２５　高含水量黏土地基静动力排水固结法处理中如何确定夯击能？９９</div>
<div>２．２６　地基快速固结处理中如何进行沉降速率控制？１００</div>
<div>２．２７　如何定量分析静动力排水固结法中的最佳夯击能？１０２</div>
<div>２．２８　黏土地基静动力排水固结法处理中如何确定夯点间距？１０５</div>
<div>２．２９　黏土地基静动力排水固结法处理中如何确定单点夯击数？１０６</div>
<div>２．３０　黏土地基静动力排水固结法处理中如何确定夯击遍数？１０７</div>
<div>２．３１　黏土地基静动力排水固结法处理中如何确定夯击间隔时间？１０８</div>
<div>２．３２　黏土地基静动力排水固结法处理中如何确定处理范围？１０８</div>
<div>２．３３　静动力排水固结法与强夯法有何不同？１０８</div>
<div>２．３４　静动力排水固结法与堆载预压法 （堆载＋排水）有何不同？１１０</div>
<div>２．３５　真空预压法适用的局限性是什么？１１１</div>
<div>２．３６　真空—堆载联合预压法（真空预压法＋堆载法）适用的局限性是什么？ １１２</div>
<div>２．３７　搅拌桩水泥土力学性质指标及影响因素是什么？１１２</div>
<div>２．３８　水泥搅拌桩设计主要内容是什么？如何设计？１１５</div>
<div>２．３９　如何处理 “橡皮土”？１１７</div>
<div>２．４０　如何进行砂石桩设计计算？１１８</div>
<div>２．４１　如何进行真空预压加固的设计及计算？１２２</div>
<div>２．４２　如何进行条形浅基础加筋土地基设计计算？１２４</div>
<div>２．４３　如何进行土堤加筋土地基设计计算？１２６</div>
<div>２．４４　如何进行灌浆法地基加固设计计算？１２８</div>
<div>２．４５　如何进行土桩与灰土桩加固设计计算？１３２</div>
<div>２．４６　如何进行夯实水泥土桩加固设计计算？１３５</div>
<div>２．４７　如何进行微型桩加固设计计算？１３６</div>
<div>２．４８　超深厚软土地基场地多层建筑地基加固及基础选型有哪些好方法？１４５</div>
<div>２．４９　如何进行水泥粉煤灰碎石桩 （ＣＦＧ桩）复合地基承载力设计计算？ １４６</div>
<div>２．５０　ＣＦＧ桩身材料及配合比如何选取与设计？ １４９</div>
<div>２．５１　ＣＦＧ桩桩体强度和承载力关系如何确定？ １５２</div>
<div>２．５２　ＣＦＧ桩复合地基变形计算方法有哪些？ １５３</div>
<div>２．５３　ＣＦＧ桩褥垫层的设计如何确定？ １５６</div>
<div>２．５４　如何选取确定ＣＦＧ桩桩径？１５７</div>
<div>２．５５　如何选取确定ＣＦＧ桩桩距？１５７</div>
<div>２．５６　如何确定ＣＦＧ桩桩长？１５８</div>
<div>２．５７　如何布置ＣＦＧ桩？１５８</div>
<div>２．５８　通常ＣＦＧ桩复合地基设计流程是什么？１５９</div>
<div>２．５９　如何进行振动水冲密室法 （振冲密室法）设计计算？１５９</div>
<div>２．６０　如何进行振动水冲置换法 （振冲置换法）设计计算？１６３</div>
<div>２．６１　振冲置换法适宜哪些土类？１６７</div>
<div>２．６２　振冲置换法设计计算中的基本参数如何确定？１６８</div>
<div>２．６３　振冲置换法表层处理垫层如何设置？１６９</div>
<div>２．６４　振冲法桩身材料如何选择？１６９</div>
<div>２．６５　采用强夯法时如何进行减振设计？１７０</div>
<div>第３章　施工疑难问题解析</div>
<div>３．１　××静动力排水固结法地基处理项目中淤泥层上填土厚度较厚，交工面标高低于现状地面３ｍ 左右，再在表层铺砂垫层造价高，水平排水作用如何不清楚，是否需要？１７１</div>
<div>３．２　静动排水中的夯锤与强夯法的是否有区别 （规格、尺寸和大小等）？１７１</div>
<div>３．３　处理场地的降水井如何设置，结构如何设计，如何避免夯击中损坏？１７１</div>
<div>３．４　场地内的原有填土不均匀，堆填的时候没有顺序和管理，导致局部淤泥包，面积有大有小，２００～１０００ｍ２不等，如何处理？ １７１</div>
<div>３．５　排水垫层材料的要求是什么？１７２</div>
<div>３．６　如何设置排水垫层？１７２</div>
<div>３．７　如何进行排水砂垫层施工？遇到淤泥地基如何铺设？１７２</div>
<div>３．８　如何进行砂井施工？１７３</div>
<div>３．９　如何进行袋装砂井施工？１７３</div>
<div>３．１０　如何插设塑料板排水板 （带）？１７４</div>
<div>３．１１　真空预压法中如何控制抽真空作用强度？１７５</div>
<div>３．１２　真空预压法施工的通常要求是什么？１７６</div>
<div>３．１３　静动力排水固结法中如何进行试夯？１７６</div>
<div>３．１４　静动力排水固结法中主要有哪些施工机具？如何选择？１７７</div>
<div>３．１５　如何进行静动力排水固结法信息化施工？１７８</div>
<div>３．１６　浅埋软黏土地基的静动力排水固结法施工应注意什么？１７９</div>
<div>３．１７　水泥浆搅拌法 （湿法）施工中要注意哪些事项？１８１</div>
<div>３．１８　如何提高与保证淤泥地基中水泥搅拌桩质量？１８２</div>
<div>３．１９　粉体喷射搅拌法 （干法）施工中要注意哪些事项？１８２</div>
<div>３．２０　振冲法施工有哪几种方法及工艺？１８３</div>
<div>３．２１　砂石桩施工工艺是什么？质量如何控制？１８６</div>
<div>３．２２　如何进行ＣＦＧ桩施工？１９１</div>
<div>３．２３　如何进行地基加筋施工？１９７</div>
<div>３．２４　地基工程中有哪几种常用灌浆材料？有何特点？１９８</div>
<div>３．２５　如何进行灌浆法施工？１９９</div>
<div>３．２６　高压喷射注浆施工有哪些要求？２０１</div>
<div>３．２７　土桩与灰土桩施工有哪些要求？２０３</div>
<div>３．２８　夯实水泥土桩施工有哪些要求？２０５</div>
<div>３．２９　地基处理中密封墙作用是什么？应注意哪些问题？２０５</div>
<div>３．３０　如何进行微型桩施工？２０６２０９ </div>
<div>第４章　监测与检测及效果评价疑难问题解析</div>
<div>４．１　如何科学有效地利用土体原位检测结果？各测试方法结果之间有何关系？２０９</div>
<div>４．２　地基检测常采用哪些主要方法？其适用性如何？２１７</div>
<div>４．３　地基检测的基本原则及要求是什么？２１９</div>
<div>４．４　测试与检测等专业术语内涵有何关联或区别？２２０</div>
<div>４．５　闭环与开环测试系统各自有何特点？２２０</div>
<div>４．６　如何处理检测与监测中的系统误差？２２１</div>
<div>４．７　可采用哪些均值定义进行数据处理？２２１</div>
<div>４．８　堆载预压法现场需做哪些监测？效果如何判断？２２２</div>
<div>４．９　真空预压法施工过程质量检验和监测内容是什么？２２２</div>
<div>４．１０　真空预压法竣工验收检验基本要求是什么？２２３</div>
<div>４．１１　水泥土搅拌桩质量控制及检验方法是什么？２２４</div>
<div>４．１２　如何进行振冲法加固效果及质量检验？２２４</div>
<div>４．１３　如何进行砂石桩加固效果及质量检验？２２５</div>
<div>４．１４　如何进行ＣＦＧ桩地基施工质量检验与验收？２２７</div>
<div>４．１５　如何进行加筋土地基施工质量控制及监测？２２８</div>
<div>４．１６　如何进行灌浆法加固效果检验？２３０</div>
<div>４．１７　土桩与灰土桩加固效果检验有哪些要求？２３０</div>
<div>４．１８　夯实水泥土桩加固效果检验有哪些要求？２３１</div>
<div>４．１９　深厚软黏土地基施工质量检验应采用什么检测手段？２３２</div>
<div>４．２０　地基处理常用监测如何进行？２３２</div>
<div>４．２１　地基土体动力性质测试近年有无新手段？２３５</div>
<div>４．２２　淤泥或淤泥质土地基处理后深层土体性质可以改善到何种程度？２３７</div>
<div>４．２３　软土固结研究中为什么关心剪切波的问题？２３８</div>
<div>参考文献２３９</div>

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前　　言

地基土体这一地球上原始而古老的介质，经历了亿万年复杂的地质历史，具有明显的时空变异性与多相性特征。一项地基处理工作，需面对土体复杂的工程性质与千变万化的工程条件，基于不太成熟的理论与局限性经验，相关工程技术又不那么规范可靠，要做好这项工作着实不易，须处理大量问题。长期以来，作者在该领域的理论研究及分析、设计、施工、监测与检测等方面，所受咨询不计其数，及时解决了一些大型或超级工程或其他复杂工程的棘手工程技术等问题。鉴于业界不断的需要及出版社的相邀，作者现就地基处理工程实施全过程中所涉及的、易于混淆或困惑的科学与工程技术问题，加以归纳介绍、分析及讨论，形成本书。全书分为四章：理论方法应用疑难问题解析；设计及方案比选疑难问题解析；施工疑难问题解析；监测与检测及效果评价疑难问题解析。这种内容的分章编排是着眼于实际工程分析、设计、施工及监测、检测各主要环节的，便于所需者选取所用。具体问题及解答可详见本书目录与各章正文。这些问题及解析的特点如下：一是均源于作者曾经对业界各同行所请咨询及提问的回答，其中许多问题的解答可以说是帮了所涉及工程的大忙；而在书中前部分内容中包含了常用地基处理方法的简要介绍与适用性问题，则是多用于解答业主甚至设计人员在进行地基处理方案比选时的困惑；正如19世纪和20世纪初最具影响力的数学家、提出和发展了大量的思想观念而被尊为伟大科学家的大卫·希尔伯特（David Hilbert）所言，当遇到难以解决的问题时，最好的办法就是回到问题的本源。二是对原问题加以了提炼以使得表述更书面化及更简洁，也更好为其他同行借鉴参考。三是问题解析既有各自独立性，又成系列而具有相当的系统性；对一个问题，当从各层面来看或将若干问题联系起来看时，读者将有更多的体会及收获。对于所涉及问题，解答有长有短；有的回答简单，但在工程上很有用，属于“捅破窗户纸”的关键实用技术；有的解答则较为复杂而长篇，反映了问题本身的复杂性及学科发展的不成熟性，也是为更好解决问题之所需。希望读者能各取所需。上述工作是作者对自己长期在此领域工程一线实践与研究的切身体会、经验与归纳总结的结果。希望能有助于用到本书的设计、施工、监测、监理、检测、建设单位业主、有关管理机构等人员，有助于相关学者、专家以及具有一定专业知识及判断能力的高年级本科生、硕士生与博士生。对于时间有限或专业经历不同的读者，可按所需选择不同问题解答或解析来阅读参考。本书撰写得到冯强教授级高工协助；作者研究生李正东、王茜、招智林、赖建坤与康斌等同学参加了本书清样的校稿工作。本书撰写得到国家自然科学基金项目（批准号：51178122）资助、广东省自然科学基金项目的资助以及“广州市建设科技发展基金项目”支持；中国电力出版社与该社编辑梁瑶女士的盛情相邀及高度负责任地编辑为本书出版及质量保障提供了基础；一并致以十分诚挚的感谢！同时，也谨向本书所有参考文献及资料的作者前期工作表示真挚敬意与谢意！本书难免有欠妥与错误之处，敬请读者指正。一如既往地期望地基处理领域不断有着更大实质性的进展，更好造福于人类。联系Email：ukzmli@163.com。李彰明2016年1月16日于广州

地基土体这一地球上原始而古老的介质，经历了亿万年复杂的地质历史，具有明显的时空变异性与多相性特征。一项地基处理工作，需面对土体复杂的工程性质与千变万化的工程条件，基于不太成熟的理论与局限性经验，相关工程技术又不那么规范可靠，要做好这项工作着实不易，须处理大量问题。长期以来，作者在该领域的理论研究及分析、设计、施工、监测与检测等方面，所受咨询不计其数，及时解决了一些大型或超级工程或其他复杂工程的棘手工程技术等问题。鉴于业界不断的需要及出版社的相邀，作者现就地基处理工程实施全过程中所涉及的、易于混淆或困惑的科学与工程技术问题，加以归纳介绍、分析及讨论，形成本书。全书分为四章：理论方法应用疑难问题解析；设计及方案比选疑难问题解析；施工疑难问题解析；监测与检测及效果评价疑难问题解析。这种内容的分章编排是着眼于实际工程分析、设计、施工及监测、检测各主要环节的，便于所需者选取所用。具体问题及解答可详见本书目录与各章正文。这些问题及解析的特点如下：一是均源于作者曾经对业界各同行所请咨询及提问的回答，其中许多问题的解答可以说是帮了所涉及工程的大忙；而在书中前部分内容中包含了常用地基处理方法的简要介绍与适用性问题，则是多用于解答业主甚至设计人员在进行地基处理方案比选时的困惑；正如19世纪和20世纪初最具影响力的数学家、提出和发展了大量的思想观念而被尊为伟大科学家的大卫·希尔伯特（David Hilbert）所言，当遇到难以解决的问题时，最好的办法就是回到问题的本源。二是对原问题加以了提炼以使得表述更书面化及更简洁，也更好为其他同行借鉴参考。三是问题解析既有各自独立性，又成系列而具有相当的系统性；对一个问题，当从各层面来看或将若干问题联系起来看时，读者将有更多的体会及收获。对于所涉及问题，解答有长有短；有的回答简单，但在工程上很有用，属于“捅破窗户纸”的关键实用技术；有的解答则较为复杂而长篇，反映了问题本身的复杂性及学科发展的不成熟性，也是为更好解决问题之所需。希望读者能各取所需。上述工作是作者对自己长期在此领域工程一线实践与研究的切身体会、经验与归纳总结的结果。希望能有助于用到本书的设计、施工、监测、监理、检测、建设单位业主、有关管理机构等人员，有助于相关学者、专家以及具有一定专业知识及判断能力的高年级本科生、硕士生与博士生。对于时间有限或专业经历不同的读者，可按所需选择不同问题解答或解析来阅读参考。
<div>本书撰写得到冯强教授级高工协助；作者研究生李正东、王茜、招智林、赖建坤与康斌等同学参加了本书清样的校稿工作。本书撰写得到国家自然科学基金项目（批准号：51178122）资助、广东省自然科学基金项目的资助以及“广州市建设科技发展基金项目”支持；中国电力出版社与该社编辑梁瑶女士的盛情相邀及高度负责任地编辑为本书出版及质量保障提供了基础；一并致以十分诚挚的感谢！同时，也谨向本书所有参考文献及资料的作者前期工作表示真挚敬意与谢意！本书难免有欠妥与错误之处，敬请读者指正。一如既往地期望地基处理领域不断有着更大实质性的进展，更好造福于人类。联系Email：ukzmli@163.com。
<div>李彰明2016年1月16日 于广州</div>
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