砂土：
e1 = emax― Dr (emax―emin)
emax及emin由相对密度试验确定，Dr值根据地质情况、荷载大小及施工条件选择，可采用0.7~0.85；
饱和粘性土：
e1 =ds[wp ― IL(WL―Wp)] 式中 ds─ 土粒的比重；
wL, wp ─ 土的液限和塑限；
IL─ 液性指数，粘土可取0.75，粉质
粘土取0.5。
对粉土根据试验资料e1 = 0.6~0.8，砂质粉土
图6-13 砂桩加固后的地基情况 取较低值，粘质粉土取较高值。 e1值也可根据加固后地基要求的承载力或抗
液化确定。
(三)砂桩根数
确定A1后，可根据施工设备的能力，地基的类型和地基处理的加固要求，确定砂桩的直径d(m)，目前国内实际采用的直径一般为0.3?0.6m，由此求出砂桩根数n，则砂桩根数约为：
n?4A1 （6-30） ?d2(四) 砂桩的布置及其间距
为了使挤密作用比较均匀，砂桩的可按正方形、梅花形布置或等边三角形，也可以为其他形式，如放射形等。
当布置为梅花形时，图6-14所示，
?abc为挤密前软土，面积为A，被砂桩挤密
后该面积内的松软土被挤压到阴影所示的部分。 砂桩面积A1从图6-5可知为：
?1??d2 A?3?????6?4?abc的面积 A=
???d2???=8 (6-31） ??32l （6-32） 图6-14 按梅花形布置砂桩 4将式(6-31)、(6-32)代入式(6-29)解得：
l?0.952d1?e0 （6-33）
e0?e1式中l为砂桩的间距(m)，一般为(3~5)d。
当布置为正方形时，同理可得：
l?0.887d1?e0 （6-34）
e0?e1在工程实践中，除了理论计算外，常常通过现场试验确定砂桩的间距及加固的效果。
(四)砂桩长度
如软弱土层不很厚，砂桩一般应穿透软土层，如软弱土层很厚，砂桩长度可按桩底承载力和沉降量的要求，根据地基的稳定性和变形验算确定。 （五）砂桩的灌砂量
为保证砂桩加固后地基达到设计要求的的质量，每根桩应灌入足够的砂量Q(kN)，以保证加固后土的密实度达到设计要求。则每根砂桩的灌砂量为：
Q?A1?l??式中：
??A1l?ds(1?0.01w)?w （6-35） 1?eA1—砂桩面积
l—砂桩长度
r—为加固后的孔隙比e1的砂桩内砂土重度(kN／m3)；
?w—水的重度(kN／m3)；
w—灌入砂的含水量（以百分数计）； ds─土颗粒比重。
由式(6-35)计算所得灌砂量是理论计算值，应考虑各种可能损耗，备砂量应大于此值。 砂桩用于加固粘性土时，地基承载力应按后面介绍的复合地基计算或复核，并在需要时进行沉降验算。
砂桩施工可采用振动式或锤击式成孔。振动式是靠振动机的垂直上下振动作用，把带桩靴或底盖的钢套管打入土中成孔，填入砂料振动密实成桩(一面振动一面拔出套管)；锤击式是将钢套管打入土中，其他工艺与振动式基本相同，但灌砂成桩和扩大是用内管向下冲击而成。
筑成的砂桩必须保证质量要求：砂桩必须上下连续，确保设计长度；每单位长度砂桩投砂量应保证；砂桩位置的允许偏差不大于一个砂桩直径，垂直度允许偏差不大于1.5%；加固后地基承载力可用静载试验确定，桩及桩间土的挤密质量可采用标准贯入法、动力触探法、静力触探法等进行检测。
除用砂作为挤密填料外，还可用碎石、石灰、二灰(石灰、粉煤灰)、素土等填实桩孔。石灰、二灰还有吸水膨胀及化学反应而挤密软弱土层的作用。这类桩的加固原理与设计方法与砂桩挤密法相同。
二、夯 （压） 实 法
夯（压）实法对砂土地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土可提高其密实度和强度，减少沉降量。此法也适用于加固杂填土和黄土等。按采用夯实手段的不同可对浅层或深层土起加固作用，浅层处理的换土垫层法（第二节）需要分层压实填土，常用的压实方法是碾压法、夯实法和振动压实法。还有浅层处理的重锤夯实法和深层处理的强夯法(也称动力固结法）。
(一)重锤夯实法
重锤夯实法是运用起重机械将重锤(一般不轻于15kN)提到一定高度(3~4m)然后锤自由落下，这样重复夯击地基，使它表层(在一定深度内)夯击密实而提高强度。它适用于砂土、稍湿的粘性土，部分杂填土、湿陷性黄土等，是一种浅层的地基加固方法。
重锤的式样常为一截头圆锥体(图6-5)，重为15~30kN，锤底直径0.7m~1.5m，锤底面自重静压力约为15~25kPa，落距一般采用2.5~4.0m。
重锤夯实的有效影响深度与锤重、锤底直径、落距及地质条件有关。 国内某地经验，一般砂质土，当锤重为15kN，锤底直径1.15m，落距 3~4m时，夯击6~8遍，夯击有效深度约为1.10~1.20m，为达到预期
加固密实度和深度，应在现场进行试夯，确定需要的落距、夯击遍数等。
夯击时，土的饱和度不宜太高，地下水位应低于击实影响深度， 在此深度范围内也不应有饱和的软弱下卧层，否则会出现“橡皮土”现 象，严重影响夯实效果，含水量过低消耗夯击功能较大，还往往达不到 预期效果。一般含水量应尽量控制接近击实土的最佳含水量或控制在塑 液限之间而稍接近塑限，也可由试夯确定含水量与锤击功能的规律，以 求能用较少的夯击遍数达到预期的设计加固深度和密实度，从而指导施 工。一般夯击遍数不宜超过8~12遍，否则应考虑增加锤重、落距或调
整土层含水量。 图6-15 夯锤 重锤夯实法加固后的地基应经静载试验确定其承载力，需要时还应对软弱下卧层承载力及地基沉降进行验算。 (二)强夯法
强夯法，亦称为动力固结法，是一种将较大的重锤(一般约为80~400kN，最重达2000kN)从6~20m高处(最高达40m)自由落下，对较厚的软土层进行强力夯实的地基处理方法。
它的显著特点是夯击能量大，因此影 响深度也大。并具有工艺简单，施工速度 快、费用低、适用范围广、效果好等优点。 强夯法适用于碎石类土、砂类土、杂填 土、低饱和粉 土和粘 土、湿陷性
黄土等地基的加固，效果较好。对于高饱 和软粘土(淤泥及淤泥质土) 强夯处理 效果较差，但若结合夯坑内回填块石、碎 石或其他粗粒料，强行夯入 形成复 合地基（称为强夯置换或动力挤淤），处理 图6-11 强夯法示意图 效果较好。
强夯法虽然在实践中已被证实是一种 较好的地基处理方法，但其加固机理研究尚 待完善。目前对强夯加固机理根据土的类别 图6-16 强夯法示意图 和强夯施工工艺的不同分为三种加固机理：
（1）.动力挤密：在冲击型荷载作用下，在多孔隙、粗颗粒、非饱和土中，土颗粒相对位移，孔隙中气体被挤出，从而使得土体的孔隙减小、密实度增加、强度提高以及变形减小；（2）动力固结：在饱和的细粒土中，土体在夯击能量作用下产生孔隙水压力使土体结构被破坏，土颗粒间出现裂隙，形成排水通道，渗透性改变，随着孔隙水压力的消散土开始密实，抗剪强度、变形模量增大。在夯击过程中并伴随土中气体体积的压缩，触变的恢复，粘粒结合水向自由水转化等。图6-16为某一工地土层强夯前后强度提高的测定情况；（3）动力置换：在饱和软粘土特别是淤泥及淤泥质土中，通过强夯将碎石填充于土体中，形成复合地基，从而提高地基的承载力。
强夯法的设计如下：
(1)有效加固深度：强夯的有效加固深度 影响因素很多，有锤重、锤底面积和落距， 还有地基土性质，土层分布，地下水位以及 其他有关设计参数等。我国常采用的是根据 国外经验方式进行修正后的估算公式：
H??Mh （6-36）
式中：H—有效加固深度(m)；
M—锤重(以10kN为单位)； h—落距(m)；
α—对不同土质的修正系数，参见表6-5
图6-17
修正系数α 表6-5 土的名称 α 黄土 0.45~0.60 一般对粘性土、砂土 粉土 0.55~0.65 0.65~0.70 碎石土（不包括 块石、矿渣 块石、漂石） 0.60~0.75 0.49~0.50 0.55~0.75 人工填土 上式未反映土的物理力学性质的差别，仅作参考，应根据现场试夯或当地经验确定，缺乏资料时也可按相关规范提供的数据预估。
（2）强夯的单位夯击能：
单位夯击能指单位面积上所施加的总夯击能，它的大小应根据地基土的类别、结构类型、荷载大小和处理的深度等综合考虑，并通过现场试夯确定。对于粗粒土可取1000~4000)KN·m／m2；对细粒土可取1500~5000kN·m／m2。夯锤底面积对砂类土一般为(3~4)m2，对粘性土不宜小于6m2。夯锤底面静压力值可取24~40kPa，强夯置换锤底静压力值可取40~200 kPa。实践证明，圆形夯锤底并设置可取250~300mm的纵向贯通孔的夯锤，地基处理的效果较好。
（3）夯击次数与遍数：
夯击次数应根据现场试夯的夯击次数和夯沉量关系曲线以及最后两击夯沉量之差并结合现场具体情况来确定。施工的合理夯击次数，应取单击夯沉量开始趋于稳定时的累计夯击次数，且这一稳定的单击夯沉量即可用作施工时收锤的控制夯沉量。但必须同时满足：
① 最后两击的平均夯沉量不大于50mm，当单击夯击能量较大时，应不大于100mm， 当单击夯击能大于6000kN·m时不大于200mm；
②夯坑周围地基不应发生过大的隆起； ③不因夯坑过深而发生起锤困难。
各试夯点的夯击数，应使土体竖向压缩最大，而侧向位移最小为原则，一般为5~15击。 夯击遍数一般为2~3遍，最后再以低能量满夯一遍。
（4）间歇时间：对于多遍夯击，两遍夯击之间应有一定的时间间隔，主要取决于加固土层孔隙水压力的消散时间。对于渗透性较差的粘性土地基的间隔时间，应不小于3~4周，渗透性较好的地基可连续夯击。
（5）夯点布置及间距：夯点的布置一般为正方形、等边三角形或等腰三角形，处理范围应大于基础范围，宜超出1/2~2/3的处理深度，且不宜小于3m。夯间距应根据地基土的性质和要求处理的深度来确定。一般第一遍夯击点间距可取5~9m，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间，以后各遍夯击点间距可与第一遍相同，也可适减小。
强夯法施工前，应先在现场进行原位试验(旁压试验、十字板试验、触探试验等)，取原状土样测定含水量、塑限液限、粒度成分等，然后在试验室进行动力固结试验或现场进行试
验性施工，以取得有关数据。为按设计要求(地基承载力、压缩性、加固影响深度等)确定施工时每一遍夯击的最佳夯击能、每一点的最佳夯击数、各夯击点间的间距以及前后两遍锤击之间的间歇时间(孔隙承压力消散时间)等提供依据。
强夯法施工过程中还应对现场地基土层进行一系列对比的观测工作，包括：地面沉降测定；孔隙水压力测定；侧向压力、振动加速度测定等。对强夯加固后效果的检验可采用原位测试的方法如现场十字板、动力触探、静力触探、荷载试验、波速试验等；也可采用室内常规试验、室内动力固结试验等。
近年来国内外有采用强夯法作为软土的置换手段，用强夯法将碎石挤入软土形成碎石垫层或间隔夯入形成碎石墩(桩)，构成复合地基，且已列相关的行业规范。
强夯法除了尚无完整的设计计算方法，施工前后及施工过程中需进行大量测试工作外，还有诸如噪声大，振动大等缺点，不宜在建筑物或人口密集处使用；加固范围较小(5000cm2)时不经济。
三、振冲法
振冲法主要的施工机具是振冲器、吊机和水泵。振冲器是一个类似插入式混凝土振捣器的机具，其外壳直径为0.2m~0.45m，长2~5m，重约20~50kN，筒内主要由一组偏心块、潜水电机和通水管三部分组成如图6-8所示。
振冲器有两个功能，一是产生水平向振动力(40～90kN)作用于周围土体；二是从端部和侧部进行射水和补给水。振动力是加固地基的主要因素，射水起协助振动力在土中使振冲器钻进成孔，并在成孔后清孔及实现护壁作用。
施工时，振冲器由吊车或卷扬机就位后(图6-9)，打开下喷水口，启动振冲器，在振动力和水冲作用下，在土层中形成孔洞，直至设计标高。然后经过清孔，用循环水带出孔中稠泥浆后，向桩孔逐段添加填料(粗砂、砾砂、碎石、卵石等)，填料粒径不宜大于80mm，碎石常用20mm~50mm，每段填料均在振冲器振动作用下振挤密实，达到要求密实度后就可以上提，重复上述操作直至地面，从而在地基中形成一根具有相当直径的密实桩体，同时孔周围一定范围的土也被挤密。孔内填料的密实度可以从振动所耗的电量来反映，通过观察电流变化来控制。不加填料的振冲法密实法仅适用于处理粘粒含量不大于10%的粗砂、中砂地基。
振冲法的显著优点是用一个较轻便的机具，将强大的水平振动(有的振冲器也附有垂直向的振动)直接递送到深度可达20m左右的软弱地基内，施工设备较简单，操作方便，施工速度快，造价较低。缺点是加固地基时要排出大量的泥浆，环境污染比较严重。
振冲法法根据其加固机理不同，可分为振冲置换和振冲密实两类（见表6-1）。 (一)对砂类土地基
振动力除直接将砂层挤压密实外，还向饱和砂土传播加速度，因此在振冲器周围一定范围内砂土产生振动液化。液化后的土颗粒在重力、上覆土压力及外添填料的挤压下重新排列变得密实，孔隙比大为减小，从而提高地基承载力及抗震能力；另一方面，依靠振冲器的重复水平振动力，在加回填料情况下，通过填料使砂层挤压加密。 (二)对粘性土地基
软粘性土透水性很低，振动力并不能使饱和土中孔隙水迅速排除而减小孔隙比，振动力主要是把添加料振密并挤压到周围粘土中去形成粗大密实的桩柱，桩柱与软粘土组成复合地基。复合地基承受荷载后，由于地基土和桩体材料的变形模量不同，故土中应力集中到桩柱上，从而使桩周软土负担的应力相应减少。与原地基相比，复合地基的承载力得到提高。