常用軟土基坑坑內(nèi)加固方式

劉曉玉

摘 要：基坑開挖會破壞原來地層的平衡狀態(tài)，從而產(chǎn)生變形最終達(dá)到新的平衡狀態(tài)。因此在基坑設(shè)計和施工中最為重要的就是控制基坑的變形，保證基坑的安全和穩(wěn)定。在軟土地區(qū)，尤其是深厚淤泥地區(qū)，坑內(nèi)加固對基坑的變形控制有著突出的作用。本文將對軟土地區(qū)常用的坑內(nèi)加固方式進(jìn)行歸納總結(jié)。

關(guān)鍵詞：基坑；軟土；坑內(nèi)加固

0 引言

基坑開挖會破壞原來地層的平衡狀態(tài)，從而產(chǎn)生變形最終達(dá)到新的平衡狀態(tài)[1]。因此在基坑設(shè)計和施工中最為重要的就是控制基坑的變形，保證基坑的安全和穩(wěn)定。

在巖土工程領(lǐng)域，前人對軟土地區(qū)基坑的坑內(nèi)加固形式和方法做過諸多研究，在實際工程中也將各種加固方式進(jìn)行過組合使用[2]。在軟土地區(qū)，尤其是深厚淤泥地區(qū)，坑內(nèi)加固對基坑的變形控制有著突出的作用。本文將對軟土地區(qū)常用的坑內(nèi)加固方式進(jìn)行歸納總結(jié)，具體描述如下。

1 按加固方法分類

坑內(nèi)加固的方法多種多樣，其效果也因地域的差異而表現(xiàn)不同。每種坑內(nèi)加固方法都有各自適用的條件和范圍，并不是所有基坑的坑內(nèi)加固方法都相同或相似[3]?，F(xiàn)對目前最為常用的坑內(nèi)加固方法進(jìn)行分類，并總結(jié)出各種加固方法的適用范圍。

（1）注漿法

注漿法是運用液壓、氣壓或電化學(xué)原理，通過注漿管把漿液均勻的注入預(yù)定深度的地層中，漿液以充填、滲透和擠密等方式，將土體顆粒間或巖石裂隙中的空氣和水分?jǐn)D走，從而占據(jù)其位置，漿液將原本松散的土體顆?；蛄严赌z結(jié)成一個整體，形成一個強度大、結(jié)構(gòu)新和化學(xué)穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體”[4]。

在地基處理中，注漿工藝所依據(jù)的理論主要可分為滲透注漿、劈裂注漿、壓密注漿和電動化學(xué)注漿四大類，且各種注漿工藝的應(yīng)用土層范圍不同。滲透注漿，主要適用于中砂以上的砂性土和有裂隙的巖石；劈裂注漿，適用于滲透性較低的土層；壓密注漿，常用于中砂土層和非飽和的土體，在黏土地層中若有適宜的排水條件也可采用；電動化學(xué)注漿，適用于一般靜壓力難以使?jié){液注入其中的地層。在軟土基坑中，采用注漿的加固的方法可減少基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形，抑制坑內(nèi)土體隆起，止水堵漏，有時還運用此方法對基坑的變形進(jìn)行糾偏處理。

注漿加固土的強度具有較大的離散性，在有些土層中漿液會沿著地層流動，使?jié){液大量浪費，且加固效果欠佳。因此，對這種地層進(jìn)行注漿加固時，可采用標(biāo)準(zhǔn)貫入、輕型靜力觸探法或面波法等方法檢測加固地層的均勻性，對不合格的注漿加固區(qū)域應(yīng)進(jìn)行重復(fù)注漿。

（2）水泥攪拌加固法

水泥攪拌法利用水泥作為固化劑，通過水泥土攪拌樁機，就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強制攪拌，使軟土硬結(jié)為具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基土強度、增大變形模量。根據(jù)固化劑摻入狀態(tài)的不同，分為漿液攪拌和粉體噴射攪拌。前者是用漿液和軟土進(jìn)行攪拌，后者是用粉體和軟土進(jìn)行攪拌[31]。其施工機械可采用單軸、雙軸、三軸或多軸攪拌機進(jìn)行施工。水泥土攪拌法適用于加固淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土、粘性土（軟塑和可塑）、粉土（稍密、中密）、粉細(xì)砂（稍密、中密）、中粗砂（松散、稍密）、飽和黃土等土層。不適用于含有大孤石或障礙物較多且不易清除的雜填土、欠固結(jié)的淤泥和淤泥質(zhì)土、硬塑及堅硬的粘性土、密實的砂類土，以及地下水影響成樁質(zhì)量的土層。

水泥土攪拌法在對軟土進(jìn)行加固時具有以下獨特優(yōu)點：

① 最大限度的利用了原土；

② 攪拌時無振動，無噪聲和無污染，可在密集建筑群中進(jìn)行施工；

③ 根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的需要，可靈活的采用柱狀、壁狀、塊狀等加固形式；

④ 與鋼筋混凝土樁相比，可節(jié)約鋼材，降低工程造價。

（3）排水固結(jié)法

從排水的方向來說，排水固結(jié)法分為垂直向排水和水平向排水。排水固結(jié)法的原理是軟土在施加的荷載作用下，通過布設(shè)垂直向排水井（塑料排水袋或砂井），使土中的孔隙水被逐漸壓出，土體的孔隙比不斷減小，從而使軟土土層發(fā)生固結(jié)變形，逐步提高軟土的強度。排水固結(jié)法的主要目的是解決軟土地層的沉降和穩(wěn)定問題。為了使軟土地層早日完成固結(jié)，最便捷有效的措施就是在軟土地層中設(shè)置排水通道，縮短排水距離。所以，在對軟土地層進(jìn)行排水時，布設(shè)的垂直方向排水井可使軟土中的孔隙水快速被排出，提高軟土的固結(jié)速率，使其在較短時間內(nèi)獲得較好的固結(jié)效果，盡早提高軟土地層的抗剪強度，以保證土層的穩(wěn)定[32]。

（4）高壓旋噴注漿加固

高壓旋噴注漿，是指使用高壓旋噴機鉆到設(shè)定的深度，再把水泥漿以高壓流從噴口里排射，噴射流的能量大，速度快，連續(xù)和集中的作用在土體上，在壓應(yīng)力和沖蝕等多種因素的作用下，噴射區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生效應(yīng)，使該區(qū)域內(nèi)土體因受巨大應(yīng)力場沖擊作用而發(fā)生攪動，新注入的漿液和原來的土體凝結(jié)為新的固結(jié)體，達(dá)到了對土體加固的目的。高壓噴射注漿法適用于加固淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土（流塑、軟塑和可塑）、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地層，但對于硬粘土、含有較多塊石或大量植物根莖的土層加固效果不良。

2 按加固材料分類

現(xiàn)階段，水泥與石灰仍是被經(jīng)常用于坑內(nèi)加固的材料。對軟土基坑的坑內(nèi)加固，常選用水泥當(dāng)做固化材料；若土體含水量比較豐富，則可采用噴粉水泥攪拌樁，也可采用生石灰作為固化劑。

水泥土和石灰對坑內(nèi)加固的突出作用表現(xiàn)為：

（1）能有效改良坑內(nèi)土體的力學(xué)性質(zhì)，提高坑底土層的抗剪強度、彈性模量、粘聚力等多種參數(shù)；

（2）對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平變形和坑底的隆起有了很大的抑制作用，提高了基坑的穩(wěn)定性和安全性；

（3）這兩種材料價格較低，貨源充足，能減少工程造價。

3 按坑內(nèi)加固樁型分類

在深厚軟土地區(qū)，通常會采用坑內(nèi)加固措施來改善坑內(nèi)土體的力學(xué)特性以保證基坑的安全。實際工程中，應(yīng)從各方面考慮，綜合工程地質(zhì)條件、水位高低、安全性、經(jīng)濟性等影響因素，合理確定選用何種加固樁型和加固方式。

基坑加固形式的選擇必須做到具體問題具體分析，應(yīng)嚴(yán)格參照勘察報告，充分考慮周邊狀況，針對基坑的安全等級合理選取基坑的加固形式。通過大量坑內(nèi)加固工程實例，可將坑內(nèi)加固的作用和使用范圍歸納為：

① 增強坑內(nèi)被動區(qū)土體抗力，主要應(yīng)用于軟土基坑；

② “先行地中梁式”式加固，主要用于抑制基坑側(cè)向位移，加強對環(huán)境的保護(hù)；

③ 隔絕地下水的滲透效應(yīng)，解決富水地區(qū)地下水滲流問題；

④ 提高管線下土體承載力，解決深基坑開挖面的不穩(wěn)定問題。

4 結(jié)論

上述坑內(nèi)加固形式，都具備抑制坑底隆起、控制基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的能力。其中前三種加固形式，雖然加固的范圍大，加固的效果好，但是增加了很多工程造價，不夠經(jīng)濟，故在實際的基坑項目中，使用的并不頻繁，僅在基坑安全等級高、變形控制要求嚴(yán)格的軟弱土層中使用。后兩種加固形式被廣泛應(yīng)用于對軟土地層的改良，工程造價經(jīng)濟，且經(jīng)過大量的實踐及研究證明，其加固效果也很顯著。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭艷.復(fù)雜條件下地鐵施工地層變形機理及對橋樁破壞研究 [D].遼寧工程技術(shù)大學(xué)，2012.

[2]姜永耀.巖土工程中地基加固的處理方法分析 [J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2017，7.

[3]章一萍.幾種加固方法在實際工程中的應(yīng)用 [J].四川建筑科學(xué)研究，2002，28（4）：20-21.

[4]張朔.深基坑支護(hù)方案中坑內(nèi)土體加固方法的選用 [J].建筑施工，2010，32（8）：787-789.