一建市政教材解读：1K413024地基加固处理方法

更新时间：2015-09-14 14:55:09 来源：|0

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　　1K413024地基加固处理方法

　　下面主要以地铁车站基坑为主简要介绍明挖基(槽)坑地基加固处理技术。

　　一、地基加固处理作用与方法选择

　　(一)基坑地基加固的目的

　　(1)基坑地基按加固部位不同，分为基坑内加固和基坑外两种。

　　(2)基坑外加固的目的主要是止水，有时也可减少围护结构承受的主动土压力。

　　(3)基坑内加固的目的主要有：提高土体的强度和土体的侧向抗力，减少围护结构位移，保护基坑周边建筑物及地下管线;防止坑底土体隆起破坏;防止坑底土体渗流破坏;弥补围护墙体插入深度不足等。

　　(二)基坑地基加固的方式

　　(1)在软土地基中，当周边环境保护要求较高时，基坑工程前宜对基坑内被动区土体进行加固处理，以便提高被动区土体抗力，减少基坑开挖过程中围护结构的变形。按平面布置形式分类，基坑内被动区加固形式主要有墩式加固、裙边加固、抽条加固、格栅式加固和满堂加固(见图1K413024-1)o采用墩式加固时，土体加固一般多布置在基坑周边阳角位置或跨中区域;长条形基坑可考虑采用抽条加固;基坑面积较大时，宜采用裙边加固;地铁车站的端头井一般采用格栅式加固;环境保护要求高，或为了封闭地下水时，可采用满堂加固。加固体的深度范围应从第二道支撑底至开挖面以下一定深度，考虑地表有施工机具运行需要时，也可以采用低水泥掺量加固到地面。

　　(2)换填材料加固处理法，以提高地基承载力为主，适用于较浅基坑，方法简单操作方便。

　　(3)采用水泥土搅拌、高压喷射注浆、注浆或其他方法对地基掺人一定量的固化剂或使土体固结，以提高土体的强度和土体的侧向抗力为主，适用于深基坑。

　　二、常用方法与技术要点

　　(一)注浆法

　　(1)注浆法是利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性良好的“结石体”。

　　(2)注浆法所用的浆液是由主剂(原材料)、溶剂(水或其他溶剂)及各种外加剂混合而成。通常所提的注浆材料是指浆液中所用的主剂。外加剂可根据在浆液中所起的作用，分为固化剂、催化剂、速凝剂、缓凝剂和悬浮剂等。注浆材料有很多，其中，水泥浆是以水泥为主的浆液，适用于岩土加固，是国内外常用的浆液。

　　(3)在地基处理中，注浆工艺所依据的理论主要可分为渗透注浆、劈裂注浆、压密注浆和电动化学注浆四类;其应用条件见表1K413024-1 。

不同注浆法的适用范围表1K413024-1

注浆方法	适用范围
渗透注浆	只适用于中砂以上的砂性土和有裂隙的岩石
劈裂注浆	适用于低渗透性的土层
	常用于中砂地基，黏土地基中若有适宜的排水条件也可采用。如遇排水困难而可能在土体中引起高孔隙水压力时，就必须采用很低的注浆速率。压密注浆可用于非饱和的土体，以调整不均匀沉降以及在大开挖或隧道开挖时对邻近土进行加固
压密注浆
电动化学注浆	地基土的渗透系数k-4 cm/s，只靠一般静压力难以使浆液注入土的孔隙的地层

　　(4)注浆设计包括注浆量、布孔、注浆有效范围、注浆流量、注浆压力、浆液配方等主要工艺参数，没有经验可供参考时，应通过现场试验确定上述工艺参数。

　　(5)注浆加固土的强度具有较大的离散性，注浆检验应在加固后28d进行。可采用标准贯入、轻型静力触探法或面波等方法检测加固地层均匀性;按加固土体尝试范围每间隔lm进行室内试验，测定强度或渗透性。检验点数和合格率应满足相关规范要求，对不合格的注浆区应进行重复注浆。

　　(二)水泥土搅拌法

　　(1)水泥土搅拌法利用水泥作为固化剂通过特制的搅拌机械，就地将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基土强度和增大变形模量。根据固化剂掺人状态的不同，它可分为浆液搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用浆液和地基土搅拌，后者是用粉体和地基土搅拌。可采用单轴、双轴、三轴及多轴搅拌机或连续成槽搅拌机。

　　(2)水泥土搅拌法适用于加固淤泥、淤泥质土、素填土、黏性土(软塑和可塑)、粉土(稍密、中密)、粉细砂(稍密、中密)、中粗砂(松散、稍密)、饱和黄土等土层。不适用于含有大孤石或障碍物较多且不易清除的杂填土、欠固结的淤泥和淤泥质土、硬塑及坚硬的黏性土、密实的砂类土，以及地下水影响成桩质量的土层。当地下水的含水量小于30%(黄土含水量小于25%)时不宜采用粉体搅拌法。水泥土搅拌桩用于处理泥炭土、有机质土、pH值小于4的酸性土、塑性指数大于2 5的黏土，当在腐蚀性环境中以及无工程经验地区使用时，必须通过现场和室内试验确定其适用性。

　　(3)水泥土搅拌法加固软土技术具有其独特优点：

　　1)最大限度地利用了原土;

　　2)搅拌时无振动、无噪声和无污染，可在密集建筑群中进行施工，对周围原有建筑物及地下沟管影响很小;

　　3)根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固形式;

　　4)与钢筋混凝土桩基相比，可节约钢材并降低造价。

　　(4)水泥土搅拌法施工步骤由于湿法和干法的施工设备不同而略有差异，具体见图1K413024-2、图1K413024-3。其主要步骤应为：

　　1)搅拌机械就位、调平;

　　2)预搅下沉至设计加固深度;

　　3)边喷浆(粉)、边搅拌提升直至预定的停浆(灰)面;

　　4)重复搅拌下沉至设计加固深度;

　　5)根据设计要求，喷浆(粉)或仅搅拌提升直至预定的停浆(灰)面;

　　6)关闭搅拌机械。

　　在预(复)搅下沉时，也可采用喷浆(粉)的施工工艺，但必须确保全桩长上下至少再重复搅拌一次。

　　(5)应根据室内试验确定需加固地基土的固化剂和外加剂的掺量，如果有成熟经验时，也可根据工程经验确定。

　　(6)水泥土搅拌桩的施工质量检测可采用下列方法：在成桩3d内，采用轻型动力触控检查上部桩身的均匀性;在成桩7d后，采用浅部开挖桩头进行检查，开挖深度宜超过停浆(灰)面下0.5m，检查搅拌的均匀性，量测成桩的直径。作为重力式水泥土墙时，还应用开挖方法检查搭接宽度和位置偏差，应采用钻芯法检查水泥土搅拌桩的单轴抗压强度、完整性和深度。

　　(三)高压喷射注浆法

　　(1)高压喷射注浆法对淤泥、淤泥质土、黏性土(流塑、软塑和可塑)、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基都有良好的处理效果。但对于硬黏性土，含有较多的块石或大量植物根茎的地基，因喷射流可能受到阻挡或削弱，冲击破碎力急剧下降，切削范围小或影响处理效果。而对于含有过多有机质的土层，其处理效果取决于固结体的化学稳定性。鉴于上述几种土的组成复杂、差异悬殊，高压喷射注浆处理的效果差别较大，应根据现场试验结果确定其适用程度。对于湿陷性黄土地基，也应预先进行现场试验。

　　(2)由于高压喷射注浆使用的压力大，因而喷射流的能量大、速度快。当它连续和集中地作用在土体上，压应力和冲蚀等多种因素便在很小的区域内产生效应，对从粒径很小的细粒土到含有颗粒直径较大的卵石、碎石土，均有巨大的冲击和搅动作用，使注入的浆液和土拌合凝固为新的固结体。

　　(3)高压喷射有旋喷(固结体为圆柱状)、定喷(固结体为壁状)和摆喷(固结体为扇状)等三种基本形状，它们均可用下列方法实现(见图1K413024-4)：

　　1)单管法：喷射高压水泥浆液一种介质;

　　2)双管法：喷射高压水泥浆液和压缩空气两种介质;

　　3)三管法：喷射高压水流、压缩空气及水泥浆液等三种介质。

　　由于上述三种喷射流的结构和喷射的介质不同，有效处理长度也不同，以三管法最长，双管法次之，单管法最短。实践表明，旋喷形式可采用单管法、双管法和三管法中的任何一种方法。定喷和摆喷注浆常用双管法和三管法。

　　(4)高压喷射注浆的施工参数应根据土质条件、加固要求通过试验或根据工程经验确定，并在施工中严格加以控制。单管法及双管法的高压水泥浆和三管法高压水的压力应大于20MPa。高压喷射注浆的主要材料为水泥，对于无特殊要求的工程，宜采用强度等级为42.5级及以上的普通硅酸盐水泥。根据需要可加入适量的外加剂及掺合料。外加剂和掺合料的用量，应通过试验确定。水灰比通常取0.8～1.5，常用为1.0。

　　(5)高压喷射注浆的全过程为钻机就位、钻孔、置入注浆管、高压喷射注浆和拔出注浆管等基本工序。施工结束后应立即对机具和孔口进行清洗。在高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降、上升或冒浆异常时，应查明原因并及时采取措施。

　　(6)旋喷桩作为止水帷幕时，为保证加固体有效搭接以达到预计的截水效果，旋喷桩的直径不宜过大。旋喷加固体的直径受施工工艺、喷射压力、提升速度、土类和土性等因素影响，根据国内有关资料介绍，旋喷加固体直径一般在表1K413024-2的范围。施工后旋喷加固体的强度和直径，应通过现场试验确定。

旋喷注浆固结体有效直径经验值(m) 表1K413024-2

号法土类		单管法	二重管法	三重管法
	O	0.5～0.8	0.8～1.2	1.2～1．8
黏性土	5	O．4～0.7	0. 7～1.1	1.0～1.6
	0	0.6～1.0	1．O～1.4	1.5～2.0
砂土	10	0. 5～0.9	0.9～1.3	1.2～1.8
砂土	20-N≤30	0.4～0.8	0.8～1.2	0.9～1.5