基坑土體加固設(shè)計(jì)重點(diǎn)
當(dāng)基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)及施工中存在下列情況時(shí),，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)牡鼗幚泶胧?/p>
① 基坑地基不能滿(mǎn)足基坑側(cè)壁的穩(wěn)定要求,；
② 對(duì)周?chē)h(huán)境的預(yù)計(jì)影響程度超出有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；
③ 現(xiàn)有地基條件不能滿(mǎn)足開(kāi)挖,、放坡,、底板施工等正常施工要求；
④ 基坑開(kāi)挖過(guò)程中暴露出的質(zhì)量問(wèn)題,，嚴(yán)重影響基坑施工及基坑安全,。
對(duì)于有管涌和水土流失危險(xiǎn)之處則更須預(yù)先進(jìn)行可靠的預(yù)防性地基處理。必須加固的位置和范圍要選在可能引起突發(fā)性災(zāi)害事故的地質(zhì)或環(huán)境條件之處,，包括但不限于以下條件：
① 液性指數(shù)大于 1.0 的觸變性及流變性較大的粘土層,，基坑開(kāi)挖較深,，墻前土體有可能發(fā)生過(guò)大的塑性破壞；
② 地下水豐富的松散砂性土或粉砂土層,；
③ 坑邊設(shè)備重載區(qū)或坑外有較大的超載,，或坑外有局部的松土或空洞；
④ 基坑附近有重要的保護(hù)設(shè)施或?qū)Τ两递^敏感的建筑設(shè)施：
⑤ 坑周邊有較大的邊坡或較大的水位差,；
⑥ 坑內(nèi)局部加深區(qū)域的加固,。
基坑土體對(duì)基坑和環(huán)境的影響是一個(gè)綜合因素，與基坑結(jié)構(gòu)型式,、基坑規(guī)模與開(kāi)挖深度,、基坑環(huán)境保護(hù)要求、施工技術(shù)水平等有關(guān),，故基坑土體加固設(shè)計(jì)也應(yīng)綜合考慮上述因素的影響,。基坑變形及對(duì)環(huán)境的影響程度與土性和環(huán)境狀況有關(guān),，基坑土層條件和環(huán)境變化較大,，單一基坑的周?chē)h(huán)境往往也有較大區(qū)別，故坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)域的土體加固設(shè)計(jì)應(yīng)區(qū)別對(duì)待,，以達(dá)到加固設(shè)計(jì)合理,，工程投資經(jīng)濟(jì)、環(huán)境安全的社會(huì)效果,。
一,、基礎(chǔ)資料的收集與分析
為做好加固設(shè)計(jì)方案比較，必須強(qiáng)調(diào)準(zhǔn)確的地質(zhì)勘察資料對(duì)加固設(shè)計(jì)的重要意義,。必須具備工程場(chǎng)地各層土在深度和水平向的準(zhǔn)確分布和層位標(biāo)高,，以及詳盡的物理、力學(xué),、化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)和地下水狀況的資料,。工程地質(zhì)勘察應(yīng)查明加固土層的分布范圍、含水量,、孔隙率等土體的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo),。尤其要準(zhǔn)確測(cè)定土的 pH 值、有機(jī)質(zhì)含量,、粘土礦物成分和顆粒組成,，以免發(fā)生誤導(dǎo)而引起工程事故。故在基坑土體加固設(shè)計(jì)前應(yīng)予以查明,，以便更合理地選擇不同地質(zhì)特性條件下的加固方法,。
二、基坑加固方法的確定
基坑開(kāi)挖前,，應(yīng)根據(jù)基坑穩(wěn)定和變形控制要求進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì),，并進(jìn)行開(kāi)挖對(duì)地基穩(wěn)定或地層位移對(duì)保護(hù)對(duì)象影響的計(jì)算分析,。根據(jù)地質(zhì)水文條件和基坑開(kāi)挖施工參數(shù)所設(shè)計(jì)的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，預(yù)測(cè)基坑周?chē)貙游灰?。?dāng)經(jīng)過(guò)精心優(yōu)化圍護(hù)墻及支撐體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及開(kāi)挖施工工藝后,，預(yù)測(cè)周?chē)貙游灰迫源笥诒Ｗo(hù)對(duì)象的允許變形量時(shí),，或基坑和環(huán)境存在安全困難和風(fēng)險(xiǎn)較大問(wèn)題時(shí),，則必須考慮在計(jì)算分析所顯示的基坑地基薄弱部分，預(yù)先進(jìn)行可靠而合理的地基加固,，使基坑變形符合要求,。
基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型繁多，基坑工程周邊環(huán)境各具特色,，地質(zhì)狀況復(fù)雜,，當(dāng)對(duì)基坑土體采取加固時(shí)，首先需考慮加固區(qū)域的確定與加固方案的比較,。確定地基土加固方案時(shí)應(yīng)根據(jù)加固目的,、周邊環(huán)境、場(chǎng)地地質(zhì)條件及施工條件,、預(yù)期處理效果和造價(jià)等初步選定幾種加固方案,，進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析，從中選出相對(duì)經(jīng)濟(jì)合理的加固方式,，必要時(shí)也可采用兩種處理方法聯(lián)合使用或同時(shí)加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體性和剛度的綜合處理方案,。
基坑土體加固設(shè)計(jì)應(yīng)包括選擇基坑土體加固處理方法的理由及多種經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較、加固體平面布置和豎向布置及構(gòu)造要求等,，并對(duì)土體加固材料配比,、水灰比、強(qiáng)度,、基坑土體穩(wěn)定或變形等進(jìn)行計(jì)算復(fù)核,。
三、基坑加固體的平面布置
1．基坑土體加固樁位排列布置形式包括滿(mǎn)膛式,、格柵式,、墻肋式等 ，見(jiàn)圖24-2,。
樁位滿(mǎn)膛式布置的地基加固成本較大,，一般僅應(yīng)用于基坑外側(cè)環(huán)境保護(hù)要求較高的與基坑對(duì)應(yīng)的被動(dòng)區(qū)域或基坑面積較小的區(qū)域。
2．基坑土體加固的平面布置包括加固體寬度,、順圍護(hù)邊線(xiàn)方向的長(zhǎng)度,、間距，平面加固孔位布置原則,、土體置換率要求等,?；油馏w加固的平面布置原則上同水泥土重力壩的布置選自.投標(biāo)書(shū)代寫(xiě)網(wǎng) yipai178.com 。土體加固平面布置形式包括滿(mǎn)膛式,、格柵式,、裙邊式、抽條式,、墩式,、墻肋式等 ，見(jiàn)圖24-3,。
上述土體加固滿(mǎn)膛式布置圖,、格柵式布置圖、抽條式布置圖一般用于基坑較窄且環(huán)境保護(hù)要求較高的基坑土體加固中,。土體加固裙邊式布置圖一般用于基坑較寬且環(huán)境保護(hù)要求較高的基坑土體加固中,。土體加固墩式布置圖一般用于基坑較寬且環(huán)境保護(hù)要求一般的基坑土體加固中。
四,、基坑土體加固的豎向布置
基坑土體加固豎向布置形式包括坑底平板式,、回?fù)绞健⒎謱邮?、階梯式等 ,，見(jiàn)圖24-4。
五,、基坑土體加固的構(gòu)造
1．加固體置換率
基坑土體加固體平面（置換率）和斷面布置及固化劑摻量與基坑開(kāi)挖深度是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)關(guān)系,，很難通過(guò)單一數(shù)據(jù)予以確定，建立完全對(duì)應(yīng)的比例關(guān)系在目前的技術(shù)條件下也是不現(xiàn)實(shí)的,，必須結(jié)合不同的施工工法實(shí)踐和工程經(jīng)驗(yàn)確定,，必要時(shí)進(jìn)行計(jì)算復(fù)核。
有環(huán)境保護(hù)要求時(shí)或考慮加固后的土體m值或k值提高的坑內(nèi)加固宜用格柵形加固體布置,，其截面置換率通?？蛇x擇 0.5～0.8，在基坑較深或環(huán)境保護(hù)要求較高的一級(jí)或二級(jí)基坑中,，可選用大值,，反之可取用小值。
2．加固體的搭接和垂直度要求
相鄰樁的搭接長(zhǎng)度不小于 150mm,。樁的垂直度不小于 1/100,。緊貼圍護(hù)墻邊的一排樁體寬度不宜小于 1.2m，宜連續(xù)布置,，且應(yīng)采取措施確保加固體與圍護(hù)墻有效密貼,，如攪拌樁和墻體之間的空隙應(yīng)采用旋噴樁密貼。
3．加固體水泥摻量與加固體強(qiáng)度
根據(jù)開(kāi)挖深度和環(huán)境保護(hù)等級(jí)確定其固化劑摻量和強(qiáng)度技術(shù)指標(biāo)。加固體材料技術(shù)指標(biāo),，包括加固體材料強(qiáng)度指標(biāo)（水泥標(biāo)號(hào)）,、水泥摻量、加固體齡期,、加固體強(qiáng)度等,。加固時(shí)水泥(固化劑)摻入量，是以每立方被加固軟土所拌和的水泥重量計(jì),。加固體的強(qiáng)度取決于水泥摻合量和齡期,，其能摻入土中的固化劑含量因施工工法的不同而有所區(qū)別，對(duì)水泥固化劑而言,，常用的水泥種類(lèi)為普通硅酸鹽水泥,、礦碴水泥,?；油馏w加固時(shí)的固化劑摻量和強(qiáng)度指標(biāo)，受施工工法的限制,，其能摻入土中的固化劑含量因施工工法的不同而有所區(qū)別,，有關(guān)加固工法的水泥摻量及加固體強(qiáng)度一般如下：
⑴ 注漿加固時(shí)水泥摻入量不宜小于 120kg/m3 ，水泥土加固體的 28 天齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度,，比原始土體的強(qiáng)度提高 2～3 倍,；
⑵ 雙（單）軸水泥土攪拌樁的水泥摻入量不宜小于 230kg/m3 ，水泥土加固體的 28天齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不宜低于 0.6MPa,；
⑶ 三軸水泥土攪拌樁的水泥摻入量不宜小于 360kg/m3 ,，水泥土加固體的 28 天齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度 qu不宜低于 0.8MPa；
⑷ 旋噴加固時(shí)水泥摻入量不宜小于 450kg/m3 ,，水泥土加固體的 28 天齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不宜低于 1.0MPa,；
上述水泥摻量及其強(qiáng)度的關(guān)系不是絕對(duì)的，因地層條件和環(huán)境保護(hù)要求有別,。在固化劑種類(lèi)和摻入量相同的情況下,，漿液噴攪時(shí)，土的天然含水量越低,，加固土的強(qiáng)度越高,。此外，不同種類(lèi)的土在相同的水泥摻入量的條件下,，兩者的加固體強(qiáng)度有差別,，但其強(qiáng)度隨土中含水量增大而減少的遞減率比較接近。對(duì)有少量有機(jī)質(zhì)含量和淤泥質(zhì)粘土層厚度較大的地段及暗浜,、雜填土,、松散砂、淤泥質(zhì)土，或流塑狀土等,，應(yīng)適當(dāng)增加水泥摻量,，或通過(guò)加固試驗(yàn)確定。對(duì)重要復(fù)雜的基坑工程或基坑比較深且環(huán)境保護(hù)要求高的基坑工程,，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加固試驗(yàn)確定其適應(yīng)性,，合理確定加固方法和加固強(qiáng)度?？紤]加固體的 m 或 k 值采用比相應(yīng)土體本身高的數(shù)值時(shí),，必須滿(mǎn)足相應(yīng)的水泥摻量要求。
攪拌法或高噴法的水泥用量較大,，造價(jià)也高,，且對(duì)空氣和地下水環(huán)境有一定的污染作用。所以尋求經(jīng)濟(jì)合理且環(huán)保,，以降低工程投資且又環(huán)保的加固方法或加固材料是急需研究探討的課題之一,。為推動(dòng)地基土固化劑技術(shù)的發(fā)展，可考慮選擇水泥固化劑以外的固化材料,，但應(yīng)選擇場(chǎng)地土壤進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),，并與采用水泥固化劑材料加固時(shí)的試驗(yàn)效果進(jìn)行對(duì)比確定。
4．加固體強(qiáng)度與齡期的關(guān)系
加固體的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度比原始土體的抗壓強(qiáng)度可提高數(shù)十倍以上,，但加固體的強(qiáng)度與土質(zhì)及含砂量,、齡期、水泥品種及摻入比,、土的含水量,、外摻劑、水灰比等有關(guān),。水泥土的抗壓強(qiáng)度隨加固齡期而增長(zhǎng),，它的早期強(qiáng)度增長(zhǎng)并不明顯，在低溫條件下,，水泥土的強(qiáng)度隨齡期增長(zhǎng)更慢,。強(qiáng)度增長(zhǎng)主要發(fā)生在齡期 28d 后，并且持續(xù)增長(zhǎng)至 120d,，其增長(zhǎng)趨勢(shì)才減緩,。在深基坑中可利用水泥土的后期強(qiáng)度，但在淺基坑中則是不利因素,，往往會(huì)因?yàn)楣て谔崆伴_(kāi)挖而發(fā)生基坑坍塌事故,。
5．?dāng)嚢杓庸腆w上部引孔段回?fù)揭?/p>
開(kāi)挖面以上的固化劑回?fù)搅繎?yīng)與施工工法的特點(diǎn)結(jié)合，并考慮坑邊環(huán)境和基坑深度的影響,。工程實(shí)踐表明,，以往采用攪拌工藝時(shí)基坑上段回?fù)?7%的水泥摻量,，加固效果往往達(dá)不到工程要求，低水泥回?fù)搅坎⒉环瞎こ逃?jì)算對(duì)土體的力學(xué)性能指標(biāo)要求,，故而造成實(shí)測(cè)的墻體變形遠(yuǎn)大于計(jì)算值,。因此，當(dāng)環(huán)境保護(hù)要求較高的情況下,，坑底以上適當(dāng)高度宜采用與坑底接近的摻量攪拌回?fù)?，更不能全部空鉆。
6．加固體外摻劑要求
加固體摻加外摻劑是為了改善水泥土加固體的性能和提高早期強(qiáng)度,。由于土性的差別,，水泥土強(qiáng)度和增長(zhǎng)速度也有區(qū)別，為提高加固的效果,，需根據(jù)不同的土性選用相應(yīng)合適的外摻劑和外摻量,。加固體外摻劑應(yīng)考慮加固土的土性(暗浜、軟弱土,、有機(jī)土,、回填區(qū)、砂性),、開(kāi)挖深度,、周邊環(huán)境等因素,。經(jīng)常使用的外摻劑有碳酸鈉,、氯化鈣、三乙醇胺,、木質(zhì)素磺酸鈣等,。通過(guò)摻加外摻劑以改善水泥土加固體的性能和提高早期強(qiáng)度，但相同的外摻劑以不同的摻量加入于不同的土類(lèi)或不同的水泥摻入比,，會(huì)產(chǎn)生不同的效果,。
借此介紹一種特種粘土固化漿液技術(shù)，該特種粘土固化漿液由特種結(jié)構(gòu)劑,、水泥,、粘土、水配制而成,，具有優(yōu)于現(xiàn)行普通水泥漿液,、水泥粘土漿液等多項(xiàng)性能。如漿液具有析水率低,、穩(wěn)定性高和結(jié)石率高,、膠凝時(shí)間短和早期強(qiáng)度上升快、固化結(jié)石體強(qiáng)度高等特點(diǎn),。工程應(yīng)用無(wú)環(huán)境污染,、施工簡(jiǎn)便、造價(jià)很低?？捎糜诟劭诖a頭,、堤壩、基坑圍護(hù),、邊坡,、隧道、采礦等注漿防滲加固,，該技術(shù)已成功用于安徽馬鋼公司姑山礦采場(chǎng)東幫 100m 高邊坡,、廣西南寧邕江防洪大堤江濱醫(yī)院段、廣西龍州金龍水庫(kù)主壩,、江西萍鄉(xiāng)蘆洞水庫(kù)大壩和紅旗水庫(kù)大壩,、北京地鐵 5 號(hào)線(xiàn)雍和宮站回填土地基等幾十個(gè)工程，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,。2004 年通過(guò)水利部科技成果鑒定,，2005 年獲得中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)和廣西壯族自治區(qū)政府科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。該技術(shù)運(yùn)用于廣西龍州縣境內(nèi)的金龍水庫(kù)的堵漏加固取得成功,。該金龍水庫(kù)位于巖溶地區(qū),，巖溶類(lèi)型繁多、發(fā)育強(qiáng)烈,，庫(kù)水大量外漏,，壩頭與基巖銜接處常年大量漏水，雖然過(guò)去經(jīng)過(guò)歷年多次注漿堵水處理（采用普通水泥漿液,、水泥粘土漿液注漿）,，但是收效一直不顯著。采用特種粘土固化漿液技術(shù)處理后,，進(jìn)行注漿施工效應(yīng)檢測(cè)結(jié)果,，檢測(cè)結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)要求。由抽取的巖芯可見(jiàn),，特種粘土固化漿液的結(jié)石體與碎石,、土之間密實(shí)結(jié)合，見(jiàn)下圖 24-5,。
