建筑與市政地基基礎(chǔ)強(qiáng)力攪拌法就地固化土配合比設(shè)計(jì)、硬殼層承載力計(jì)算

附錄A強(qiáng)力攪拌法就地固化土配合比設(shè)計(jì)A.0.1材料1固化劑按化學(xué)成分可分為無機(jī)型固化劑有機(jī)型固化劑及復(fù)合型固化劑等；工程應(yīng)用前，應(yīng)進(jìn)行 室內(nèi)試驗(yàn)，以確定其適用性，并應(yīng)符合以下規(guī)定：1）常用的無機(jī)固化劑有水泥、粉煤灰、石灰、石奇、礦渣微粉等；無機(jī)固化劑宜適用于無特殊要求常規(guī)軟弱土的加固處理。2）常用的有機(jī)固化劑有高聚類離子固化劑、有機(jī)酶蛋白固化劑、酸基化合物固化劑等；除特殊要 求外，較少單獨(dú)使用有機(jī)困化材料對軟弱土進(jìn)行加固處理；有早強(qiáng)要求或用于特殊土體等時(shí)可采用部分有機(jī)固化材料。3）常用的復(fù)合固化劑有水泥類＋有機(jī)類等；復(fù)合固化劑宜適用于含腐殖質(zhì)或有機(jī)質(zhì)土等特殊軟弱土。固化劑原材料按形態(tài)可分為液體狀和固體粉狀兩大類，并應(yīng)符合以下規(guī)定：1）固化劑的技術(shù)性能指標(biāo)應(yīng)符合《土壤固化外加劑》 （CJ/T486）的規(guī)定；2）液體狀固化劑應(yīng)參照相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行溶液中固體物含量測定，其溶液的固體雜質(zhì)含量不得大于 3%，不得有沉淀或絮狀現(xiàn)象；固體狀固化劑應(yīng)按照相應(yīng)規(guī)范進(jìn)行固化劑的細(xì)度測定， 0.074mm標(biāo)準(zhǔn)篩篩余量不得超過 15%；3）固化劑類型應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況通過室內(nèi)試驗(yàn)合理選擇。3 外摻劑主要是指針對不同環(huán)境和要求， 按一定比例與固化劑一同摻入， 起促進(jìn)或抑制作用的材料，如早強(qiáng)劑、穩(wěn)定劑、緩凝劑、減水劑等。 其摻入量可通過試驗(yàn)或工程經(jīng)驗(yàn)確定，具體要求可參考《土壤固 化外加劑》（CJ/T486）和《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50119）中相關(guān)規(guī)定。4 人和牲畜的飲用水或自來水均可使用，特殊情況才可采用工程現(xiàn)場用水，且水的 pH值不小于6。 配合比設(shè)計(jì)就地固化土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)符合以下規(guī)定：1）設(shè)計(jì)采用階段配合比設(shè)計(jì)。初步設(shè)計(jì)階段可參照以往工程經(jīng)驗(yàn)和本指南的相關(guān)規(guī)定，合理確定固化劑類型和摻入量；施工圖設(shè)計(jì)階段宜進(jìn)行現(xiàn)場取樣分析，根據(jù)不同的工程要求，通過室內(nèi)配合比試驗(yàn)確定固化劑種類及其摻入量并確定固化土的各項(xiàng)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)；2）設(shè)計(jì)確定的固化土配合比和設(shè)計(jì)參數(shù)，在施工階段施工單位應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，通過試攪和試拌進(jìn)行驗(yàn)證、優(yōu)化和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。就地固化土配合比設(shè)計(jì)的具體要求如下：1）對原樣土進(jìn)行取樣試驗(yàn)，明確土體含水率、液塑限、壓縮模量、有機(jī)質(zhì)含量及其他相關(guān)指標(biāo)；2）根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)和本指南規(guī)定，合理確定固化材料，明確施工方法，并符合以下規(guī)定：固化劑、外摻劑和水應(yīng)符合本附錄A的相關(guān)要求，外加土應(yīng)取代表性試樣，進(jìn)行含水率、密度等必要試驗(yàn)，掌握土的基本物理力學(xué)性能指標(biāo)以及化學(xué)性質(zhì)等；固化劑的摻入量、主要成分，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)卦牧锨闆r、土質(zhì)情況、地基承載力設(shè)計(jì)要求確定，并結(jié)合類似的工程經(jīng)驗(yàn)確定固化劑配合比基準(zhǔn)值，濕法施工時(shí)應(yīng)確定水灰比。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，采用水泥系、石灰系等固化劑時(shí)，固化劑配合比基準(zhǔn)值宜取5%～10%；濕法施工時(shí)，其水灰比宜取0.5～0.9；固化土配合比設(shè)計(jì)時(shí)間化劑的摻入量可參照表L.0.2執(zhí)行；表中固化劑摻入百28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度（KPa）

分比＝固化劑質(zhì)量／原狀濕土質(zhì)量；其他固化劑指的是粉煤灰、石灰或礦渣微粉等，并添加少量穩(wěn)定劑；表中摻人量百分比為不同含水率、不同設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)固化劑摻入量的參考估算值，實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)土體含水率等土的性質(zhì)情況發(fā)生變化時(shí)，摻入量和固化劑的種類也應(yīng)按設(shè)計(jì)要求或現(xiàn)場試驗(yàn)情況進(jìn)行調(diào)整；采用濕法施工，水泥以漿液形式摻入時(shí)，水泥摻入量在表的基礎(chǔ)上增加1個(gè)百分點(diǎn)；若所處理土為有機(jī)質(zhì)含量較高的有機(jī)質(zhì)土，則考慮添加石灰，或?qū)⑺喔臑槭业裙袒瘎?，或添加部分有機(jī)固化劑，具體摻入量根據(jù)試驗(yàn)確定。表 固化劑摻入量參考一覽表原狀土含水率（%）50 60 70 80 90固化劑摻入量百分比（ %）其它固 其它固 其它固 其它固 其它固水泥 水泥 水泥 水泥 水泥化劑 化劑 化劑 化劑 化劑3012～320～122～330～140～1501.52～321～223～531～341～28022～330～131～341～350～110023～431～233～543～551～413030～233～430～150～154～516032～440～242～352～360～220035～642～444～654～663～43）就地固化配合比試驗(yàn)應(yīng)符合以下規(guī)定：配合比試驗(yàn)時(shí)，至少應(yīng)采用三個(gè)不同的配合比，其中一個(gè)配合比應(yīng)為基準(zhǔn)值，另外兩個(gè)配合在基準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上分別增加和減少1～2個(gè)百分點(diǎn)。試件制備以及相關(guān)試驗(yàn)方法可參照《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE40）等進(jìn)行，并符合以下規(guī)定：固化劑成分摻入量一般以原狀土干密度或濕密度為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算；對于就地固化淺層處理和就地固化硬殼層復(fù)合地基的固化土配合比，應(yīng)進(jìn)行固化土7d、14d和28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；對于就地固化土資源化利用的填料，應(yīng)進(jìn)行固化土28d和90d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、最優(yōu)含水率、最大干密度和承載比CBR等試驗(yàn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和就地固化現(xiàn)場對周邊重要水源和農(nóng)作物等環(huán)境的影響程度，確定是否需要對固化土的浸出液進(jìn)行pH值等污染物測試，具體測試方法可參照《土壤pH值的測定》（NY/T1377）和《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》 （GB5085.3）相關(guān)內(nèi)容。4）配合比的調(diào)整和確定應(yīng)符合以下規(guī)定：根據(jù)不同工程要求的固化土元側(cè)限抗壓強(qiáng)度和最優(yōu)含水率、最大干密度和承載比 CBR等室內(nèi)試驗(yàn)成果，結(jié)合工程實(shí)際初步確定固化土最佳配合比，確定固化土材料、摻入量和強(qiáng)度等技術(shù)要求；不符合設(shè)計(jì)要求的應(yīng)重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)；配合比設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)包括原樣土基本物理和化學(xué)性質(zhì)、固化材料的類型、摻入量和固化土的設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果等。附錄B強(qiáng)力攪拌法就地固化硬殼層承載力計(jì)算B.0.1就地固化硬殼層雙層地基表面承載力計(jì)算就地固化淺層加固軟基時(shí)，表面承載力計(jì)算可參照就地固化硬殼層雙層地基承載力計(jì)算方法確定。主要根據(jù)荷載的影響深度d與就地固化處理厚度H之間的關(guān)系，來確定滑動(dòng)面min的位置，進(jìn)而通過極限平衡法獲得地基承載力極限值；荷載影響深度可根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007）相關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。1當(dāng)dminH時(shí)，按照均質(zhì)地基處理。當(dāng)dminH時(shí)，根據(jù)就地固化處理范圍與主動(dòng)土壓力區(qū)域的關(guān)系，確定滑移線的形狀，分別計(jì)算粘聚力引起的地基承載力與地基土自重引起的承載力，進(jìn)行。

具體分以下兩種情況B1）當(dāng)dmaxHtan42時(shí)，主動(dòng)土壓力區(qū)域處于就地固化處理厚度范圍2之內(nèi)，滑移線簡圖如圖I.0.1-1所示，并結(jié)合太沙基理論整體剪切模式，給出了滑移線（螺旋線）計(jì)算公式（式M.0.1-1）：rr0exptanx（M.0.1-1）式中：r0=AF。圖滑移線簡圖粘聚力引起的承載力qu1按式I.0.1-2計(jì)算：qu1=M1M2M3（M.0.1-2）B28式中：M1cr12d22d0c0r20其中，r1r0etan,r2r0etanetan0,H3r0etan=sin；42M2p1OC22其中，p1qu1tan2422cot2；4MpH2pEQEQH3b12b22其中，pb12cot，pb22c0tan0,EQ=r0etane200H24sin4242地基土自重引起的承載力qu2按式M.0.1-3計(jì)算：qu2tan21H1H2tan2121H2tan221EZHtan21H0EZtan221222Hr2sindrsinsin2102Hdcos1cosxx1Hrsinsind0cosx（M.0.1-3）2）當(dāng)dmaxBH時(shí)，主動(dòng)土壓力區(qū)域超過就地固化處理厚度，滑tan422移線簡圖如圖 所示。圖滑移線簡圖粘聚力引起的承載力 qu1按式計(jì)算：M1H2cot2c0tan40EZEZHcH2tan422c0CFCFHtan40422222qu1=B2H22CFCFH208tan22tan4224地基土自重引起的承載力 qu2按式計(jì)算：Aqu1=tan21Htan2（M.0.1-4）2CF其中：A1H2tan21EZHtan221H0EZtan2222221H2tan21CFHtan21H0CFtan22222rsin2r2sinsin10Hd1Hd00cosxcosx式中：c——就地固化處理后土體粘聚力（kPa）；——就地固化處理后土體內(nèi)摩擦角（°）；c0——就地固化處理后土體粘聚力（kPa）；0——就地固化處理后土體內(nèi)摩擦角（°）；以上兩種情況下，均給出了粘聚力引起的承載力qu1和地基土自重引起的承載力qu2的計(jì)算公式，最終地基極限承載力qu按式M.0.1-6計(jì)算：qu=qu1qu2（M.0.1-6） 下臥層表面附加應(yīng)力的確定依據(jù)應(yīng)力擴(kuò)散理論計(jì)算，具體計(jì)算按本標(biāo)準(zhǔn)正文 中4規(guī)定執(zhí)行。 就地固化硬殼層復(fù)合地基承載力就地固化硬殼層柔性樁復(fù)合地基1）柔性樁復(fù)合地基初步設(shè)計(jì)階段，就地固化硬殼層柔性樁復(fù)合地基承載力可進(jìn)行簡化計(jì)算，計(jì)算簡圖如圖所示，其中圖a）為就地固化硬殼層柔性樁復(fù)合地基結(jié)構(gòu)形式，圖b）為簡化后復(fù)合地基結(jié)構(gòu)形式。簡化后復(fù)合地基承載力驗(yàn)算時(shí)可分步進(jìn)行；2）h1深度處荷載，即下部復(fù)合地基表面附加應(yīng)力 Ph1，可根據(jù)應(yīng)力擴(kuò)散進(jìn)行計(jì)算；3）復(fù)合地基單樁承載力，可通過樁體材料強(qiáng)度或者樁體側(cè)摩阻力進(jìn)行計(jì)算：根據(jù)樁體材料強(qiáng)度，按式 計(jì)算：Ra= fcuAp（）式中：Ra——單樁承載力（ kN）；——樁體材料強(qiáng)度折減系數(shù)；fcu——樁體材料強(qiáng)度（ kPa）；Ap——樁體截面積（㎡）。根據(jù)樁體側(cè)摩阻力，按式 計(jì)算：nRa=Up

qsilpi

pqpAp（

）i 1式中：

Ra——單樁承載力（

kN）；Up——樁周長（m）；qsi——第i土層樁體側(cè)摩阻力特征值（kPa）；lpi——第i土層厚度（m）；p——樁端阻力發(fā)揮系數(shù)；qp——樁端阻力特征值（ kPa）；Ap——樁體截面積（㎡）。復(fù)合地基單樁承載力確定：取通過樁體材料強(qiáng)度和樁體側(cè)摩阻力計(jì)算獲得的單樁承載力的較小值。4）復(fù)合地基單樁承載力，可按式

計(jì)算：fspk=

m

Ra

1 mfsk（

）AP式中：fspk——復(fù)合地基表面承載力（ kPa）；——單樁承載力發(fā)揮系數(shù)；m——面積置換率；Ra——單樁承載力（ kN）；AP——樁體截面積（㎡）；——樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)；fsk——樁間土承載力特征值（ kPa）。復(fù)合地基表面承載力安全系