常用地基加固方法

常用地基加固方法地基基礎(chǔ)加固，就是因為天然地基軟弱無法滿足地基強度、變形等要求，那么就需要事先對地基進(jìn)行處理，利用換填、夯實、擠密、排水、膠結(jié)、加筋和熱學(xué)等方法改良地基土的工程特性，從而達(dá)到地基加固的目的。地基處理的目的及意義主要有下面5點：

1.提高地基土的抗剪切強度

地基的剪切破壞表現(xiàn)在：建筑物的地基承載力不夠；由于偏心荷載及側(cè)向土壓力的作用使結(jié)構(gòu)物失穩(wěn)；由于填土或建筑物荷載，使鄰近地基產(chǎn)生隆起；土方開挖時邊坡失穩(wěn)；基坑開挖時坑底隆起。地基的剪切破壞反映在地基土的抗剪強度不足，因此，為了防止剪切破壞，就需要采取一定措施以增加地基土的抗剪強度。2.降低地基土的壓縮性

地基土的壓縮性表現(xiàn)在建筑物的沉降和差異沉降大；由于有填土或建筑物荷載，使地基產(chǎn)生固結(jié)沉降；作用于建筑物基礎(chǔ)的負(fù)摩擦力引起建筑物的沉降；大范圍地基的沉降和不均勻沉降；基坑開挖引起鄰近地面沉降；由于降水地基產(chǎn)生固結(jié)沉降。地基的壓縮性反映在地基土的壓縮模量指標(biāo)的大小。因此，需要采取措施以提高地基土的壓縮模量，借以減少地基的沉降或不均勻沉降。3.改善地基土的透水特性

地基土的透水性表現(xiàn)在堤壩等基礎(chǔ)產(chǎn)生的地基滲漏；基坑開挖工程中，因土層內(nèi)夾薄層粉砂或粉土而產(chǎn)生流砂和管涌。以上都是在地下水的運動中所出現(xiàn)的問題。為此，必須采取措施使地基土降低透水性或減少其水壓力。4.改善地基土的動力特性

地基土的動力特性表現(xiàn)在地震時飽和松散粉細(xì)砂(包括部分粉土)將產(chǎn)生液化；由于交通荷載或打樁等原因，使鄰近地基產(chǎn)生振動下沉。為此，需要采取措施防止地基液化，并改善其振動特性以提高地基的抗震性能。5.改善特殊土的不良地基特性

主要是消除或減少黃土的濕陷性和膨脹土的脹縮性等。地基加固方法（一）注漿法加固地基注漿就是讓水泥漿液或其他漿液在土體中通過充填、滲透、擴展形成網(wǎng)絡(luò),一方面鉆孔對周圍土體擠壓提高土體的整體密度;另一方面,鉆孔內(nèi)的灌注漿液形成柱狀,增加了土體的強度,三者經(jīng)過壓密使地基土體形成復(fù)合地基,相互共同作用達(dá)到控制沉降、提高承載力的目的。強度控制及施工控制標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)注漿處理后,確保地面以下1.5m土層承載力特征值fak≥160kPa。由于雜填土均一性差、空隙率變化大、理論耗漿量不容易確定,因此施工時不能單純憑理論計算量來控制,還應(yīng)按耗漿量降低率來控制,即孔段耗漿量隨注漿次序的增加而減少。漿材與漿液擴散半徑漿材采用兩種配方的純水泥漿,第一注漿段水灰比為0.5,第二注漿段為0.75。由于雜填土均一性差,其孔隙率、滲透系數(shù)變化大,因而僅用理論公式計算漿液擴散半徑顯然不甚合理?，F(xiàn)據(jù)大量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)場注漿試驗綜合得出r=1.5m。注漿孔位置及孔深根據(jù)漿液擴散半徑,注漿孔孔距為1.5m,最優(yōu)排距為1.5m。注漿孔采取梅花形分布。根據(jù)基礎(chǔ)的埋深及勘察資料中雜填土及淤泥質(zhì)土的層厚,注漿孔深為4.0m～5.0m,注漿段厚約3.0m。注漿由于注漿壓力與土的重度、強度、初始應(yīng)力、孔深、位置及注漿次序等因素有關(guān),而這些因素又難以準(zhǔn)確地確定,經(jīng)注漿試驗,得出如下參數(shù):注漿壓力為0.3MPa～0.6MPa,其注漿過程中根據(jù)具體情況再做適當(dāng)調(diào)整。注漿量主要與注漿對象的體積v,土的孔隙率n和經(jīng)驗系數(shù)k值有關(guān)。據(jù)Q=k?v?n理論估算雜填土、淤泥或淤泥質(zhì)土單位吸漿量分別為0.35m3,0.28m3。在規(guī)定的注漿壓力下,孔段吸漿量小于0.6L/min時,延續(xù)30min即可結(jié)束注漿。注漿施工注漿施工流程P59注漿過程中,同線位孔實行跳孔位作業(yè)。暫停控制:當(dāng)出現(xiàn)孔口冒漿,注漿壓力和耗灰量均較小時,暫停注漿,間歇后重注。終注控制:注漿自下而上依次分段進(jìn)行。若注漿壓力和耗灰量均正常,地面出現(xiàn)冒漿或漿液在鄰孔冒出時,可終止該孔注漿作業(yè)。注漿時隨時注意孔口、鄰近孔口及地面冒漿情況,以確定是否暫?；蚪K注。注漿處理過程中,對注漿壓力、水灰比等嚴(yán)格把關(guān),確保注漿質(zhì)量。在注漿過程中,當(dāng)漿液從附近其他鉆孔流出即串漿時,采取如下方法處理:加大第Ⅰ次序孔間的孔距;在施工組織安排上,適當(dāng)延長相鄰兩個次序孔施工時間的間隔,使前一次序孔漿液基本凝固或具有一定強度后,再開始后一次序鉆孔;串漿孔若為待注孔,采取同時并聯(lián)注漿的方法處理,如串漿孔正在鉆孔,則停鉆封閉孔口,待注漿完后再恢復(fù)鉆孔施工效果檢驗1)輕型動力觸探試驗。注漿結(jié)束后第二天,經(jīng)過開挖場地西北角地基,可見雜填土中的水泥結(jié)石呈片狀、條帶狀。水泥漿呈根須狀滲入砂礫和土層中。當(dāng)天東南角經(jīng)兩個檢查點測試,在基礎(chǔ)面以下土體中作輕型動力觸探試驗N10達(dá)到19擊～20擊,相應(yīng)承載力fak達(dá)到120kPa～145kPa,較處理前N10=10擊～12擊有明顯提高,隨著水泥漿的固化強度會繼續(xù)提高,土體承載力fak滿足160kPa的要求。2)淺層平板載荷試驗。注漿施工結(jié)束15d后,在施工段選擇3個代表性地點,其中2個在注漿點位,1個在兩相鄰灌漿點位中間,進(jìn)行淺層平板(0.5m2)載荷試驗。當(dāng)加載到設(shè)計值的兩倍時,即在雜填土頂面單點加載達(dá)320kN,滿足設(shè)計要求后便停止加載,這時最大沉降量僅9.01mm(極限沉降10.6mm)。表明該點地基土未達(dá)到極限破壞狀態(tài),說明了經(jīng)灌漿處理地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值大于160kPa,見圖1～圖3。注漿技術(shù)加固軟地基在技術(shù)上是可行的,在施工質(zhì)量和處理效果上是好的,其承載力和穩(wěn)定性將得到較大提高,能夠滿足經(jīng)濟、工期要求,而且極大地減少了環(huán)境污染,值得推廣。（二）粉體噴射法加固地基采用粉體噴射法加固此處軟土地基，噴下去的水泥粉能迅速吸收地基中的水分，發(fā)生物理化學(xué)變化，大大提高地基強度，使粉噴樁與樁間土形成復(fù)合地基，達(dá)到理想的加固效果。采用粉體噴射法加固，使樁與樁間土形成復(fù)合地基能取得良好的加固效果和較好的經(jīng)濟效益。（一）施工準(zhǔn)備1.材料（1）粉體攪拌法目前主要使用的固化劑為石灰粉、水泥以及石膏及礦渣等，也可使用粉煤灰作摻和料。（2）粉體生石灰樁技術(shù)要求

1）石灰應(yīng)該是細(xì)磨的，在攪拌過程中，為防止樁體中石灰聚集，石灰最大粒徑應(yīng)小于2mm。2）石灰應(yīng)盡量選取純凈無雜質(zhì)的，石灰中氧化鈣和氧化鎂含量至少應(yīng)為8.5%，其中氧化鈣含量最好不低于80%。3）石灰的儲存期，不宜超過三個月。4）石灰的液性指數(shù)不低于70%。（3）石灰樁法（包括塊灰灌入法、粉灰攪拌法）常用摻合料是粉煤灰，也可摻入火山灰、鋼渣或黏土、采用摻合料后可防止石灰樁軟心。（4）石灰加摻合料比例通常為15%-30%，加大摻合料比例，使樁身強度提高較大，粉體材料為生石灰粉摻入3%，半水石膏適用于地基酸性反應(yīng)。（5）摻粉煤灰必然引起減少樁身吸水效果，對不追求石灰吸水脹發(fā)作用可增大粉煤灰摻量，最高摻量達(dá)80%-90%。

（6）摻入30%細(xì)磨石灰粉，提高流塑狀輕亞黏土地基的加固效果。

2.作業(yè)條件（1）工作場地表層硬殼很薄時，需先鋪填砂、礫石墊層，以便機械在場內(nèi)順利移動和施鉆，如場內(nèi)樁位有障礙物，例如木樁、石塊等應(yīng)排除。（2）機械設(shè)備配置：鉆機、粉體發(fā)送器、空氣壓縮機、攪拌鉆頭等。（3）根據(jù)地質(zhì)資料，通過原位測試及室內(nèi)試驗取得地基土、灰土物理力學(xué)及化學(xué)指標(biāo)，選取最佳含灰量，作為設(shè)計摻灰量，決定設(shè)置攪拌范圍，選擇樁長、截面及根數(shù)。（二）操作工藝1.粉體噴射攪拌法是在軟土地基中輸入粉柱體加固材料，通過和原位地基土強制攪拌混合，使地基土和加固材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在穩(wěn)定地基土的同時，提高強度的方法。（1）施工原理：由壓縮空氣輸送的加固材料通過攪拌葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的空隙部位噴出，并隨著攪拌葉片的旋轉(zhuǎn)和原位地基土攪拌均勻混合一起，和加固材料分離后的空氣，就沿著攪拌軸，由軸與土的縫隙處排出地面。（2）固結(jié)原理：粉體噴射攪拌法使用的固化劑，主要有石灰、水泥，還有石膏及礦渣，可使用粉煤灰作為摻合料。通過固結(jié)反應(yīng)而形成穩(wěn)定的石灰粉體，在軟土中加入生石灰，生石灰和土中的水分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)成熟石灰，水分被吸收，起到了膠結(jié)作用，并產(chǎn)生熱量，柱體消化而產(chǎn)生體積膨脹1-2倍，促進(jìn)周圍土體的固結(jié)。拌入石灰后軟土物理性能起了變化，加灰后軟土液性指數(shù)隨含水量增加呈線性遞減，含水量小于50%的土加灰后，液性指數(shù)從原來流態(tài)進(jìn)入半固態(tài)或固態(tài)，在穩(wěn)定壓力下壓縮量隨石灰粉含量增加而遞減，壓縮量減小達(dá)1/3，提高石灰柱體的強度。拌入石灰后增加軟黏土的滲透性，石灰柱在不同類型軟土中起到排水作用。2.粉體攪拌法工藝要求

室內(nèi)試驗：在現(xiàn)場取回土樣與加固料均勻攪拌后制備灰土試件，具體按下面原則選擇：

1）當(dāng)含水量為天然地基土含水量，養(yǎng)護(hù)齡期為7天，28天和90天。

2）當(dāng)含水量高于天然地基土含水量，含灰量可取10-15%。3）當(dāng)含水量低于天然地基土含水量，含灰量可取6-10%。3.粉體噴射攪拌法施工工藝P61粉體噴射攪拌法是以機械強制攪拌土粉混合體，使灰土混合形成加固柱體。4.粉體攪拌加固形成（三）質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1.保證項目使用材料的各種指標(biāo)，包括含灰量、灰液性指數(shù)和外加劑品種摻量，必須符合設(shè)計要求。檢驗方法：材料出廠證明、合格證、試驗報告及施工日志。2.基本項目P62

（四）施工注意事項（1）空壓機的壓力不需要很高，風(fēng)量不宜過大。（2）鉆機及桅稈安裝在載體上，在地面上進(jìn)行操作，要滿足耐壓力要求。（3）在施工現(xiàn)場要設(shè)置石灰池，石灰粉要遮蓋，一防止飛粉污染，二防止遇雨水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，濺傷皮膚及眼睛，施工人員要配戴防護(hù)眼鏡。

（三）深層攪拌法加固地基自我國引進(jìn)開發(fā)水泥深層攪拌法以來，這種地基處理方法很快在全國得到推廣使用，成為軟土地基處理的一種重要手段。水泥深層攪拌加固法處理軟土技術(shù)發(fā)展至今已成為軟土地基處理中應(yīng)用最為普遍的一種地基處理方法,并具有廣闊的發(fā)展前景。1.應(yīng)用特點和適用范圍

水泥深層攪拌法加固軟土技術(shù)是利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑,通過特制的深層攪拌機械,在地基深處直接將軟土和固化劑強制拌和,使軟土硬結(jié)而形成強度較高的補強樁體,使補強樁體和樁間天然地基共同組成承載力較高、壓縮性較低的復(fù)合地基。

目前常用的深層攪拌樁樁徑多數(shù)為500mm,加固深度從數(shù)米到數(shù)十米不等。可用于增加軟土地基承載力,減少沉降量和提高邊坡的穩(wěn)定性。常用于建(構(gòu))筑物地基、大面積的碼頭、公路和壩基加固及地下防滲墻等工程,處理后的復(fù)合地基承載力可達(dá)200kPa,甚至更高。2.加固原理及影響因素

2.1

軟土與水泥采用機械攪拌加固的基本原理是基于水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)。主要表現(xiàn)為:

水泥的水解水化反應(yīng),形成凝膠體和水泥桿菌結(jié)晶體。當(dāng)水泥的各種水化物生成后,有的自身硬化,形成水泥骨架,有的則與周圍具一定活性的粘土顆粒發(fā)生離子交換、團(tuán)?；饔谩⒂材磻?yīng)等,生成新的化合物,從而提高水泥土的強度。水泥水化物中游離的氫氧化鈣吸收水及空氣中的二氧化碳,形成不溶于水的碳酸鈣,也使土的強度增加。2.2

從工程應(yīng)用的觀點,水泥土的強度主要受下面因素影響:

2.2.1水泥摻入比的影響，當(dāng)其他條件相同時,在同一土層中水泥土的強度隨水泥摻入比的增加而增加。但因場地土質(zhì)與施工條件的差異,水泥摻入比的提高與水泥土強度的增加并非成正比。實際工程中水泥摻入比一般使用7%~15%為宜。摻入比αw用下式表示:αw=(摻入的水泥量÷被加固的粘土重量)×100%

2.2.2水泥土齡期的影響，水泥土的強度隨齡期增加而增大,一般情況下水泥土強度7d時可達(dá)標(biāo)準(zhǔn)強度的30%~50%,30d可達(dá)標(biāo)準(zhǔn)強度的60%~70%,齡期3個月后,水泥土的標(biāo)準(zhǔn)強度基本達(dá)到要求。因此,工程上取齡期3個月的強度作為水泥攪拌樁的標(biāo)準(zhǔn)強度。2.2.3水泥標(biāo)號的影響，水泥土的強度隨水泥標(biāo)號增加而增加,一般當(dāng)水泥標(biāo)號每增加100#,水泥土的無側(cè)限抗壓強度可提高20%~30%。2.2.4外摻劑的影響，針對具體工程,選用合適的外摻劑(如粉煤灰等),即可以改善水泥土的性能,又可以提高其強度。2.2.5含水率的影響，當(dāng)水泥土配方相同時,其強度隨土樣的天然含水率的降低而增大。2.2.6有機質(zhì)含量的影響，水泥土的強度隨土樣中有機質(zhì)含量的增高而降低。2.2.7其他因素的影響，此外,地基土及地下水的成分對水泥土的強度也有著不同程度的影響。

因此,在深層攪拌復(fù)合地基設(shè)計和施工中,應(yīng)充分考慮上述因素的影響。

施工準(zhǔn)備

1.材料

（1）深層攪拌法加固軟黏土，宜選用525#以上普硅水泥作為固化劑，水泥摻量根據(jù)加固強度，一般為加固土重的7%-15%，每一立方米摻加水泥量約為110-160Kg用公式表示為：摻入比（%）=水泥重/被加固的軟土重×100%。（2）改善水泥土性質(zhì)和樁（墻）體強度，可選用木質(zhì)素磺酸鈣、石膏、氯化鈉、氯化鈣、硫酸鈉等外加劑，還可摻入不同比例的粉煤灰。（3）深層攪拌以水泥作為固化劑，其配合比為水泥：砂=1：1-1：2，為增加水泥砂漿和易性能，利于泵送，宜加入減水劑（木質(zhì)素磺酸鈣），摻入量為水泥用量的0.2%-0.25%，并加入硫酸鈉，摻入量為水泥用量的1%，以及加入石膏，摻入量為水泥用量的2%，水灰比為0.41-0.50，水泥漿稠度為1-14CM，能起到速凝早強作用。2.作業(yè)條件（1）依據(jù)地質(zhì)勘察資料進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗，結(jié)合設(shè)計要求，選擇最佳水泥加固摻入比，確定攪拌工藝。（2）依據(jù)設(shè)計圖紙，編制施工方案，做好現(xiàn)場平面布置，安排施工進(jìn)度，布置水泥漿制備的灰漿池，有條件時將水泥漿制備系統(tǒng)安裝在流動掛車上，便于流動供應(yīng)，采用泵送澆筑時，泵送距離小于50米為宜。（3）清理現(xiàn)場地下、地面及空中障礙物，以利施工安全。（4）測量放線，定出每一個樁位。（5）機械設(shè)備配置：深層攪拌機、起重機及導(dǎo)向、量測、固化劑制備等系統(tǒng)。（6）勞動組織：每臺深層攪拌機械組由12人組成。

（7）如施工現(xiàn)場表土堅硬，需要注水?dāng)嚢钑r，現(xiàn)場四周設(shè)排水溝及集水井。操作工藝

1.深層攪拌法水泥土固化原理及操作工藝（1）利用水泥系作為固化劑通過特殊的深層攪拌機在地基深處就地將軟黏土與水泥漿強制拌和后，首先發(fā)生水泥分解，水化反應(yīng)生成水化物，然后水化物膠結(jié)與顆粒發(fā)生粒子交換，因?；饔?，以及硬凝反應(yīng)，形成具有一定強度和穩(wěn)定性水泥加固土，從而提高地基承載力及改變地基土物理力學(xué)性能，達(dá)到加固軟土地基效果。（2）深層攪拌兩臺電動機分別通過減速器，攪拌軸使攪拌頭切削軟土，并經(jīng)中心管向地基土中壓入固化劑，強制拌和成水泥土。2.深層攪拌法施工工藝特點：根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的要求，可布置成柱狀、壁狀和塊狀三種加固形式。柱（樁）狀加固形式：每間隔一定的距離打設(shè)一根攪拌樁。壁狀加固形式：將相鄰攪拌樁部分重疊搭接而成。塊狀加固形式：縱橫兩個方向的相鄰樁搭接而成。3.深層攪拌樁施工工藝P634.壁狀加固施工工藝流程：按柱狀加固工藝，將相鄰兩樁縱向相垂搭接成行施工，相鄰兩樁搭距按設(shè)計需要確定。形狀如“8”字型。5.塊狀加固施工工藝流程：按深層攪拌施工工藝將相鄰的樁縱橫搭接施工，即組成塊狀加固體，兩行樁之間搭接距可按設(shè)計需要確定。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1.保證項目深層攪拌樁使用的水泥品種、標(biāo)號、水泥漿的水灰比，水泥加固土的摻入比和外加劑的品種摻量，必須符合設(shè)計要求。

檢驗方法：檢查出廠證明、合格證試驗報告及施工記錄2.基本項目（1）深層攪拌樁的深度、斷面尺寸、搭接情況整體穩(wěn)定和墻體、樁身強度必須符合設(shè)計要求。檢驗方法：1）一般成樁后兩周內(nèi)用鉆機取樣檢驗，開挖檢查斷面尺寸，觀察樁身搭接情況及攪拌均勻程度，樁身不能有滲水現(xiàn)象。

2）攪拌樁質(zhì)量檢驗，使用輕便觸探，根據(jù)觸探擊數(shù)判斷各段水泥漿強度。（2）

現(xiàn)場載荷試驗：用此法進(jìn)行工程加固效果檢驗，因為攪拌樁的質(zhì)量與成樁工藝、施工技術(shù)密切相關(guān)，用現(xiàn)場載荷試驗所得到的承載力完全符合實際情況。（3）定期進(jìn)行沉降觀測，對正式采用深層攪拌加固地基的工程，定期進(jìn)行沉降觀測、側(cè)向位移觀測，是直觀檢查加固效果的理想方法。施工注意事項

1.避免工程質(zhì)量通病（1）深層攪拌機應(yīng)基本保持垂直，要注意平整度和導(dǎo)向架垂直度。（2）深層攪拌葉下沉到一定深度后，即開始按設(shè)計配合比拌制水泥漿。（3）水泥漿不能離析，水泥漿要嚴(yán)格按照設(shè)計的配合比配置，水泥要過篩，為防止水泥漿離析，可在灰漿機中不斷攪動，待壓漿前才漿水泥漿倒入料斗中。（4）要根據(jù)加固強度和均勻性預(yù)攪，軟土應(yīng)完全預(yù)攪切碎，以利于水泥漿均勻攪拌

1）壓漿階段不允許發(fā)生斷漿現(xiàn)象，輸漿管不能發(fā)生堵塞。2）嚴(yán)格按設(shè)計確定數(shù)據(jù)，控制噴漿、攪拌和提升速度。

3）控制重復(fù)攪拌時的下沉和提升速度，以