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lK413024 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(梢)坑地基加固處理技術。

一、地基加固處理作用與方法選擇

(一)基坑地基加固的目的:

基坑地基按加固部位不同，分為基坑內加固和基坑外兩種，其目的分別為:

(1)基坑外加固的目的主要:是止水，有時也可減少圍護結構承受的主動土壓力。

(2)基坑內加固的目的主要有:

A:提高土體的強度和土體的側向抗力，減少圍護結構 位移，進而保護基坑周邊建築物及地下管線;B:防止坑底土體隆起破壞;

C:防止坑底土體滲流破壞；

D:彌補圍護牆體插入深度不足等。

▼坑內土體加固

(二)基坑地基加固的方式:

(1)在軟土地基中，當週邊環境保護要求較高時，基坑工程實施前宜對基坑內被動土壓區土體進行加固處理，以便提高被動土壓區土體抗力，減少基坑開挖過程中圍護結構的變形。

按平面佈置形式分類，基坑內被動土壓區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 lK413024-1 )。

(口訣：蹲在裙邊，左抽右扇滿堂紅)（聯想你偷窺女生裙子，被扇大耳光）

▼電影《師兄撞鬼》偷窺女主角裙子

A:採用墩式加固時，土體加固一 般多佈置在基坑周邊陽角位置或跨中區域;

B:長條形基坑可考慮採用抽條加固;

C:基坑面積較大時，宜採用裙邊加固;

D:地鐵車站的端頭井一般採用格柵式加固;

E:環境保護要求高，或為了封閉地下水時，可採用滿堂加固。

▼墩式加固

▼裙邊加固

▼抽條加固

▼格柵加固

▼滿堂加固

▼滿堂加固現場

加固體的深度範圍應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，也可以採用低水泥摻量加固到地面。

▼第二道支撐

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

▼淺基坑換填法

(3)採用水泥土攪拌、高壓噴射注漿、注漿或其他方法對地基摻入一定量的固化劑 或使土體固結，以提高土體的強度和土體的側向抗力為主，適用於深基坑。

▼注漿加固

▼注漿加固

▼水泥土攪拌法

▼高壓旋噴法

二、常用方法與技術要點

(一)注漿法

(1)注漿法是利用液壓、氣壓或電化學原理，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，趕走土顆粒間或岩石裂隙中的水分和空氣後佔據其位置，經人工控制一定時間後，漿液將原來鬆散的土粒或裂隙膠結成一個整體，形成一個結構新、強度大、防水性能好和化學穩定性良好的"結石體"。

▼注漿加固

▼注漿加固立面解析

(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，適用於岩土加固，是國內外常用的漿液。

▼水泥漿注漿加固效果

(3)在地基處理中，注漿工藝所依據的理論主要可分為

①滲透注漿、

②劈裂注漿、

③壓密注漿、

④電動化學注漿四類，其應用條件見表lK413024-1。

（口訣：電劈丫頭）

▼雷電劈人

表lK413024-1。

注:①滲透注漿法適用於碎石土、砂卵土窮填料的路基。

▼滲透注漿示意

▼劈裂注漿

▼壓密注漿

▼電動化學注漿

(4)注漿設計包括

①注漿量、

②布孔、

③注漿有效範圍、

④注漿流量、

⑤注漿壓力、

⑥漿液配方

等主要工藝參數，沒有經驗可供參考時，應通過現場試驗確定上述工藝參數。

▼注漿設計內容

(5)注漿加固土的強度具有較大的離散性，注漿檢驗應在加固後28d進行。可採用

①標準貫入、

②輕型靜力觸探法或

③面波、

▼標準灌入

▼輕型經歷觸探

▼面波測試

等方法檢測加固地層均勻性；按加固土體嘗試範圍每間隔1m進行室內試驗，測定強度或滲透性。（口訣：觸表面）

檢驗點數和合格率應滿足相關規範要求，對不合格的注漿區應進行重複注漿。

( 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製的攪拌機械，就地將軟土和固化劑 (漿液或粉體)強制攪拌，使軟土硬結成具有整體性水穩性和一定強度的水泥加固士，從而提高地基土強度和增大變形模量。根據固化劑摻入狀態的不同，它可分為漿液攪拌和粉體噴射攪拌兩種。

▼水泥攪拌加固漿液攪拌

▼水泥攪拌加固土成型

前者是用漿液和地基土攪拌，後者是用粉體和地基土攪拌。可採用單軸、雙軸、 三軸及多軸攪拌機或連續成槽攪拌機。

▼水泥攪拌加固

(2)水泥土攪拌法適用於加固淤泥、淤泥質土、素填土、黏性土(軟塑和可塑)、 粉土(稍密、中密)、粉細砂(稍密、中密)、中粗砂(鬆散、稍密)、飽和黃土等土層，不適用於含有大孤石或障礙物較多且不易清除的雜填土、欠固結的淤泥和淤泥質土、硬塑及堅硬的勃性土、密實的砂類土，以及地下水影響成樁質量的土層。

當地下水的含水量小於30%(黃土含水量小於25%)時不宜採用粉體攪拌法。

（就是說，水多的時候可以粉噴，水少嗯但時候液噴，因為如果含水量不夠，攪拌的質量會不合格）

水泥土攪拌樁用於處理泥炭土、有機質土、pH值小於4的酸性土、塑性指數大於25的教土，當在腐蝕性環境中以及無 工程經驗地區使用時，必須通過現場和室內試驗確定其適用性。

▼水泥攪拌機器

(3)水泥土攪拌法加固軟土技術具有其獨特優點:

1)最大限度地利用了原土；

2)攪拌時無振動、無噪聲和無汙染，可在密集建築群中進行施工，對周圍原有建築物及地下溝管影響很小；

3)根據上部結構的需要，可靈活地採用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等加固形式；

4)與鋼筋混凝土樁基相比，可節約鋼材並降低造價。

▼水泥攪拌加固土成品

(4)水泥土攪拌法施工步驟由於溼法和幹法的施工設備不同而略有差異，具體見圖 lK413024-2、圖 lK413024-3 ，其主要步驟應為:

1)攪拌機械就位、調平；

2)預攪下沉至設計加固深度；

3)邊噴漿(粉)、邊攪拌提升直至預定的停漿(灰)面；

4)重複攪拌下沉至設計加固深度；

5)根據設計要求，噴漿(粉)或僅攪拌提升直至預定的停漿(灰)面；

6)關閉攪拌機械。

在預(復)攪下沉時，也可採用噴漿(粉)的施工工藝，但必須確保全樁長上下至少 再重複攪拌一次。

▼水泥攪拌土施工流程示意圖

(5)應根據室內試驗確定需加固地基土的固化劑和外加劑的摻量，如果有成熟經驗時，也可根據工程經驗確定。

▼外加劑加入的水泥攪液配置

(6)水泥土攪拌樁的施工質量檢測可採用下列方法:

▼水泥攪拌土質量檢測

A:在成樁3d內，採用輕型動力觸控檢查上部樁身的均勻性；

▼輕型觸探均勻性

B:在成樁7d後，採用淺部開挖樁頭進行檢查，開挖深度宜超過停漿(灰)面下O.5m，檢查攪拌的均勻性，量測成樁的直徑。

▼開挖樁頭

▼測量成樁直徑

C:作為重力式水泥土牆時，還應 用開挖方法檢查搭接寬度和位置偏差，應採用鑽芯法檢查水泥土攪拌樁的單軸抗壓強度、 完整性和深度。

▼單軸抗壓強度

(三)高壓噴射注漿法

(1)高壓噴射注漿法對淤泥、淤泥質土、黠性土(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。但對於硬黏性土，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，衝擊破碎力急劇下降，切削範 圍小或影響處理效果。而對於含有過多有機質的土層，其處理效果取決於固結體的化學穩定性。

鑑於上述幾種土的組成複雜、差異懸殊，高壓噴射注漿處理的效果差別較大，應根據現場試驗結果確定其適用程度。

對於溫陷性黃土地基，也應預先進行現場試驗。

▼溼陷性黃土加固

(2)由於高壓噴射注漿使用的壓力大，因而噴射流的能量大、速度快。當它連續和集中地作用在土體上，壓應力和沖蝕等多種因素便在很小的區域內產生效應，對從粒徑很小的細粒土到含有顆粒直徑較大的卵石、碎石土，均有巨大的衝擊和攪動作用，使注人的漿液和土拌合凝固為新的固結體。

▼高壓噴射機械

(3)高壓噴射有旋噴(固結體為圓柱狀)、定噴(固結體為壁狀)和擺噴(固結體為扇狀)等三種基本形狀，

▼旋，定，擺三種噴射體

它們均可用下列方法實現(見圖 lK413024-4) :

1)單管法:噴射高壓水泥漿液一種介質;

2)雙管法:噴射高壓水泥漿液和壓縮空氣兩種介質;

3)三管法:噴射高壓水流、壓縮空氣及水泥漿液等三種介質。

▼單，雙，三三種方法

由於上述三種噴射流的結構和噴射的介質不同，有效處理範圍也不同，以三管法最大，雙管法次之，單管法最小。（因為三管法是高壓水噴，力跟滲透性更大）

實踐表明，旋噴形式可採用單管法、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。（也就是旋噴的適用性最強）

▼單管方法流程

(4) 高壓噴射注漿的施工參數應根據土質條件、加固要求通過試驗或根據工程經驗確定，並在施工中嚴格加以控制。

單管法及雙管法的高壓水泥漿和三管法高壓水的壓力應大於20MPa。高壓噴射注漿的主要材料為水泥，對於無特殊要求的工程，宜採用強度等級為42.5級及以上的普通硅酸鹽水泥。

▼42.5級普通硅酸鹽水泥

根據需要可加人適量的外加劑及摻合料。外加劑和摻合料的用量，應通過試驗確定。水膠比中的水灰比通常取0.8 -1.5 ，常用為1.0。

(5)高壓噴射注漿的工藝流程:

①鑽機就位、

②鑽孔、

③置入注漿管、

④高壓噴射注漿、

⑤拔出注漿管。

口訣：雞孔管噴吧（自己聯想島國大片吧，為了你們能記住，也是豁出去了）

施工結束後應立即對機具和孔口進行清洗。

在高壓噴射注漿過程中出現壓力驟然下降、上升或冒漿異常時，應查明原因並及時採取措施。

(6)旋噴樁作為止水帷幕時，為保證加固體有效搭接以達到預計的截水效果，旋噴 樁的直徑不宜過大。（注意，是旋噴，不是定噴也不是擺噴做止水帷幕）

▼旋噴止水帷幕

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，根據國內有關資料介紹，旋噴加固體直徑一般在表lK413024-2的範圍。加固體的強度和直徑，應通過現場試驗確定。

(7) 施工質量可根據設計要求或當地經驗採用：

①開挖檢查、

②鑽孔取芯、

③標準貫入​試驗、

④動力觸探等方法檢查。

▼鑽孔取芯檢查

檢查方法口訣：開心試探

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