一建市政教材解讀：1K413024地基加固處理方法

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　　1K413024地基加固處理方法

　　下面主要以地鐵車站基坑為主簡要介紹明挖基(槽)坑地基加固處理技術(shù)。

　　一、地基加固處理作用與方法選擇

　　(一)基坑地基加固的目的

　　(1)基坑地基按加固部位不同，分為基坑內(nèi)加固和基坑外兩種。

　　(2)基坑外加固的目的主要是止水，有時也可減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受的主動土壓力。

　　(3)基坑內(nèi)加固的目的主要有：提高土體的強度和土體的側(cè)向抗力，減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移，保護(hù)基坑周邊建筑物及地下管線;防止坑底土體隆起破壞;防止坑底土體滲流破壞;彌補圍護(hù)墻體插入深度不足等。

　　(二)基坑地基加固的方式

　　(1)在軟土地基中，當(dāng)周邊環(huán)境保護(hù)要求較高時，基坑工程前宜對基坑內(nèi)被動區(qū)土體進(jìn)行加固處理，以便提高被動區(qū)土體抗力，減少基坑開挖過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形。按平面布置形式分類，基坑內(nèi)被動區(qū)加固形式主要有墩式加固、裙邊加固、抽條加固、格柵式加固和滿堂加固(見圖1K413024-1)o采用墩式加固時，土體加固一般多布置在基坑周邊陽角位置或跨中區(qū)域;長條形基坑可考慮采用抽條加固;基坑面積較大時，宜采用裙邊加固;地鐵車站的端頭井一般采用格柵式加固;環(huán)境保護(hù)要求高，或為了封閉地下水時，可采用滿堂加固。加固體的深度范圍應(yīng)從第二道支撐底至開挖面以下一定深度，考慮地表有施工機具運行需要時，也可以采用低水泥摻量加固到地面。

　　(2)換填材料加固處理法，以提高地基承載力為主，適用于較淺基坑，方法簡單操作方便。

　　(3)采用水泥土攪拌、高壓噴射注漿、注漿或其他方法對地基摻人一定量的固化劑或使土體固結(jié)，以提高土體的強度和土體的側(cè)向抗力為主，適用于深基坑。

　　二、常用方法與技術(shù)要點

　　(一)注漿法

　　(1)注漿法是利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理，通過注漿管把漿液均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式，趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)人工控制一定時間后，漿液將原來松散的土?；蛄严赌z結(jié)成一個整體，形成一個結(jié)構(gòu)新、強度大、防水性能好和化學(xué)穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體”。

　　(2)注漿法所用的漿液是由主劑(原材料)、溶劑(水或其他溶劑)及各種外加劑混合而成。通常所提的注漿材料是指漿液中所用的主劑。外加劑可根據(jù)在漿液中所起的作用，分為固化劑、催化劑、速凝劑、緩凝劑和懸浮劑等。注漿材料有很多，其中，水泥漿是以水泥為主的漿液，適用于巖土加固，是國內(nèi)外常用的漿液。

　　(3)在地基處理中，注漿工藝所依據(jù)的理論主要可分為滲透注漿、劈裂注漿、壓密注漿和電動化學(xué)注漿四類;其應(yīng)用條件見表1K413024-1 。

　　(4)注漿設(shè)計包括注漿量、布孔、注漿有效范圍、注漿流量、注漿壓力、漿液配方等主要工藝參數(shù)，沒有經(jīng)驗可供參考時，應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定上述工藝參數(shù)。

　　(5)注漿加固土的強度具有較大的離散性，注漿檢驗應(yīng)在加固后28d進(jìn)行?？刹捎脴?biāo)準(zhǔn)貫入、輕型靜力觸探法或面波等方法檢測加固地層均勻性;按加固土體嘗試范圍每間隔lm進(jìn)行室內(nèi)試驗，測定強度或滲透性。檢驗點數(shù)和合格率應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求，對不合格的注漿區(qū)應(yīng)進(jìn)行重復(fù)注漿。

　　(二)水泥土攪拌法

　　(1)水泥土攪拌法利用水泥作為固化劑通過特制的攪拌機械，就地將軟土和固化劑(漿液或粉體)強制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基土強度和增大變形模量。根據(jù)固化劑摻人狀態(tài)的不同，它可分為漿液攪拌和粉體噴射攪拌兩種。前者是用漿液和地基土攪拌，后者是用粉體和地基土攪拌?？刹捎脝屋S、雙軸、三軸及多軸攪拌機或連續(xù)成槽攪拌機。

　　(2)水泥土攪拌法適用于加固淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土、黏性土(軟塑和可塑)、粉土(稍密、中密)、粉細(xì)砂(稍密、中密)、中粗砂(松散、稍密)、飽和黃土等土層。不適用于含有大孤石或障礙物較多且不易清除的雜填土、欠固結(jié)的淤泥和淤泥質(zhì)土、硬塑及堅硬的黏性土、密實的砂類土，以及地下水影響成樁質(zhì)量的土層。當(dāng)?shù)叵滤暮啃∮?0%(黃土含水量小于25%)時不宜采用粉體攪拌法。水泥土攪拌樁用于處理泥炭土、有機質(zhì)土、pH值小于4的酸性土、塑性指數(shù)大于2 5的黏土，當(dāng)在腐蝕性環(huán)境中以及無工程經(jīng)驗地區(qū)使用時，必須通過現(xiàn)場和室內(nèi)試驗確定其適用性。

　　(3)水泥土攪拌法加固軟土技術(shù)具有其獨特優(yōu)點：

　　1)最大限度地利用了原土;

　　2)攪拌時無振動、無噪聲和無污染，可在密集建筑群中進(jìn)行施工，對周圍原有建筑物及地下溝管影響很小;

　　3)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的需要，可靈活地采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等加固形式;

　　4)與鋼筋混凝土樁基相比，可節(jié)約鋼材并降低造價。

　　(4)水泥土攪拌法施工步驟由于濕法和干法的施工設(shè)備不同而略有差異，具體見圖1K413024-2、圖1K413024-3。其主要步驟應(yīng)為：

　　1)攪拌機械就位、調(diào)平;

　　2)預(yù)攪下沉至設(shè)計加固深度;

　　3)邊噴漿(粉)、邊攪拌提升直至預(yù)定的停漿(灰)面;

　　4)重復(fù)攪拌下沉至設(shè)計加固深度;

　　5)根據(jù)設(shè)計要求，噴漿(粉)或僅攪拌提升直至預(yù)定的停漿(灰)面;

　　6)關(guān)閉攪拌機械。

　　在預(yù)(復(fù))攪下沉?xí)r，也可采用噴漿(粉)的施工工藝，但必須確保全樁長上下至少再重復(fù)攪拌一次。

　　(5)應(yīng)根據(jù)室內(nèi)試驗確定需加固地基土的固化劑和外加劑的摻量，如果有成熟經(jīng)驗時，也可根據(jù)工程經(jīng)驗確定。

　　(6)水泥土攪拌樁的施工質(zhì)量檢測可采用下列方法：在成樁3d內(nèi)，采用輕型動力觸控檢查上部樁身的均勻性;在成樁7d后，采用淺部開挖樁頭進(jìn)行檢查，開挖深度宜超過停漿(灰)面下0.5m，檢查攪拌的均勻性，量測成樁的直徑。作為重力式水泥土墻時，還應(yīng)用開挖方法檢查搭接寬度和位置偏差，應(yīng)采用鉆芯法檢查水泥土攪拌樁的單軸抗壓強度、完整性和深度。

　　(三)高壓噴射注漿法

　　(1)高壓噴射注漿法對淤泥、淤泥質(zhì)土、黏性土(流塑、軟塑和可塑)、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地基都有良好的處理效果。但對于硬黏性土，含有較多的塊石或大量植物根莖的地基，因噴射流可能受到阻擋或削弱，沖擊破碎力急劇下降，切削范圍小或影響處理效果。而對于含有過多有機質(zhì)的土層，其處理效果取決于固結(jié)體的化學(xué)穩(wěn)定性。鑒于上述幾種土的組成復(fù)雜、差異懸殊，高壓噴射注漿處理的效果差別較大，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗結(jié)果確定其適用程度。對于濕陷性黃土地基，也應(yīng)預(yù)先進(jìn)行現(xiàn)場試驗。

　　(2)由于高壓噴射注漿使用的壓力大，因而噴射流的能量大、速度快。當(dāng)它連續(xù)和集中地作用在土體上，壓應(yīng)力和沖蝕等多種因素便在很小的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生效應(yīng)，對從粒徑很小的細(xì)粒土到含有顆粒直徑較大的卵石、碎石土，均有巨大的沖擊和攪動作用，使注入的漿液和土拌合凝固為新的固結(jié)體。

　　(3)高壓噴射有旋噴(固結(jié)體為圓柱狀)、定噴(固結(jié)體為壁狀)和擺噴(固結(jié)體為扇狀)等三種基本形狀，它們均可用下列方法實現(xiàn)(見圖1K413024-4)：

　　1)單管法：噴射高壓水泥漿液一種介質(zhì);

　　2)雙管法：噴射高壓水泥漿液和壓縮空氣兩種介質(zhì);

　　3)三管法：噴射高壓水流、壓縮空氣及水泥漿液等三種介質(zhì)。

　　由于上述三種噴射流的結(jié)構(gòu)和噴射的介質(zhì)不同，有效處理長度也不同，以三管法最長，雙管法次之，單管法最短。實踐表明，旋噴形式可采用單管法、雙管法和三管法中的任何一種方法。定噴和擺噴注漿常用雙管法和三管法。

　　(4)高壓噴射注漿的施工參數(shù)應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件、加固要求通過試驗或根據(jù)工程經(jīng)驗確定，并在施工中嚴(yán)格加以控制。單管法及雙管法的高壓水泥漿和三管法高壓水的壓力應(yīng)大于20MPa。高壓噴射注漿的主要材料為水泥，對于無特殊要求的工程，宜采用強度等級為42.5級及以上的普通硅酸鹽水泥。根據(jù)需要可加入適量的外加劑及摻合料。外加劑和摻合料的用量，應(yīng)通過試驗確定。水灰比通常取0.8～1.5，常用為1.0。

　　(5)高壓噴射注漿的全過程為鉆機就位、鉆孔、置入注漿管、高壓噴射注漿和拔出注漿管等基本工序。施工結(jié)束后應(yīng)立即對機具和孔口進(jìn)行清洗。在高壓噴射注漿過程中出現(xiàn)壓力驟然下降、上升或冒漿異常時，應(yīng)查明原因并及時采取措施。

　　(6)旋噴樁作為止水帷幕時，為保證加固體有效搭接以達(dá)到預(yù)計的截水效果，旋噴樁的直徑不宜過大。旋噴加固體的直徑受施工工藝、噴射壓力、提升速度、土類和土性等因素影響，根據(jù)國內(nèi)有關(guān)資料介紹，旋噴加固體直徑一般在表1K413024-2的范圍。施工后旋噴加固體的強度和直徑，應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定。