建筑與市政地基基礎強力攪拌法就地固化土配合比設計、硬殼層承載力計算

附錄A強力攪拌法就地固化土配合比設計A.0.1材料1固化劑按化學成分可分為無機型固化劑有機型固化劑及復合型固化劑等；工程應用前，應進行 室內試驗，以確定其適用性，并應符合以下規(guī)定：1）常用的無機固化劑有水泥、粉煤灰、石灰、石奇、礦渣微粉等；無機固化劑宜適用于無特殊要求常規(guī)軟弱土的加固處理。2）常用的有機固化劑有高聚類離子固化劑、有機酶蛋白固化劑、酸基化合物固化劑等；除特殊要 求外，較少單獨使用有機困化材料對軟弱土進行加固處理；有早強要求或用于特殊土體等時可采用部分有機固化材料。3）常用的復合固化劑有水泥類＋有機類等；復合固化劑宜適用于含腐殖質或有機質土等特殊軟弱土。固化劑原材料按形態(tài)可分為液體狀和固體粉狀兩大類，并應符合以下規(guī)定：1）固化劑的技術性能指標應符合《土壤固化外加劑》 （CJ/T486）的規(guī)定；2）液體狀固化劑應參照相應規(guī)范進行溶液中固體物含量測定，其溶液的固體雜質含量不得大于 3%，不得有沉淀或絮狀現(xiàn)象；固體狀固化劑應按照相應規(guī)范進行固化劑的細度測定， 0.074mm標準篩篩余量不得超過 15%；3）固化劑類型應根據土質情況通過室內試驗合理選擇。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， 起促進或抑制作用的材料，如早強劑、穩(wěn)定劑、緩凝劑、減水劑等。 其摻入量可通過試驗或工程經驗確定，具體要求可參考《土壤固 化外加劑》（CJ/T486）和《混凝土外加劑應用技術規(guī)范》（GB50119）中相關規(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。 配合比設計就地固化土配合比設計應符合以下規(guī)定：1）設計采用階段配合比設計。初步設計階段可參照以往工程經驗和本指南的相關規(guī)定，合理確定固化劑類型和摻入量；施工圖設計階段宜進行現(xiàn)場取樣分析，根據不同的工程要求，通過室內配合比試驗確定固化劑種類及其摻入量并確定固化土的各項設計技術參數(shù)；2）設計確定的固化土配合比和設計參數(shù)，在施工階段施工單位應進行現(xiàn)場試驗，通過試攪和試拌進行驗證、優(yōu)化和動態(tài)設計。就地固化土配合比設計的具體要求如下：1）對原樣土進行取樣試驗，明確土體含水率、液塑限、壓縮模量、有機質含量及其他相關指標；2）根據以往工程經驗和本指南規(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、外摻劑和水應符合本附錄A的相關要求，外加土應取代表性試樣，進行含水率、密度等必要試驗，掌握土的基本物理力學性能指標以及化學性質等；固化劑的摻入量、主要成分，應結合當?shù)卦牧锨闆r、土質情況、地基承載力設計要求確定，并結合類似的工程經驗確定固化劑配合比基準值，濕法施工時應確定水灰比。根據工程經驗，采用水泥系、石灰系等固化劑時，固化劑配合比基準值宜取5%～10%；濕法施工時，其水灰比宜取0.5～0.9；固化土配合比設計時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無側限抗壓強度（KPa）

分比＝固化劑質量／原狀濕土質量；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、不同設計強度時固化劑摻入量的參考估算值，實際應用中，當土體含水率等土的性質情況發(fā)生變化時，摻入量和固化劑的種類也應按設計要求或現(xiàn)場試驗情況進行調整；采用濕法施工，水泥以漿液形式摻入時，水泥摻入量在表的基礎上增加1個百分點；若所處理土為有機質含量較高的有機質土，則考慮添加石灰，或將水泥改為石灰等固化劑，或添加部分有機固化劑，具體摻入量根據試驗確定。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應符合以下規(guī)定：配合比試驗時，至少應采用三個不同的配合比，其中一個配合比應為基準值，另外兩個配合在基準值的基礎上分別增加和減少1～2個百分點。試件制備以及相關試驗方法可參照《公路土工試驗規(guī)程》（JTGE40）等進行，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進行計算；對于就地固化淺層處理和就地固化硬殼層復合地基的固化土配合比，應進行固化土7d、14d和28d無側限抗壓強度試驗；對于就地固化土資源化利用的填料，應進行固化土28d和90d無側限抗壓強度、最優(yōu)含水率、最大干密度和承載比CBR等試驗。根據設計要求和就地固化現(xiàn)場對周邊重要水源和農作物等環(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《危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別》 （GB5085.3）相關內容。4）配合比的調整和確定應符合以下規(guī)定：根據不同工程要求的固化土元側限抗壓強度和最優(yōu)含水率、最大干密度和承載比 CBR等室內試驗成果，結合工程實際初步確定固化土最佳配合比，確定固化土材料、摻入量和強度等技術要求；不符合設計要求的應重新進行配合比設計；配合比設計報告應包括原樣土基本物理和化學性質、固化材料的類型、摻入量和固化土的設計技術參數(shù)檢驗結果等。附錄B強力攪拌法就地固化硬殼層承載力計算B.0.1就地固化硬殼層雙層地基表面承載力計算就地固化淺層加固軟基時，表面承載力計算可參照就地固化硬殼層雙層地基承載力計算方法確定。主要根據荷載的影響深度d與就地固化處理厚度H之間的關系，來確定滑動面min的位置，進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《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007）相關規(guī)定進行計算。1當dminH時，按照均質地基處理。當dminH時，根據就地固化處理范圍與主動土壓力區(qū)域的關系，確定滑移線的形狀，分別計算粘聚力引起的地基承載力與地基土自重引起的承載力，進行。

具體分以下兩種情況B1）當dmaxHtan42時，主動土壓力區(qū)域處于就地固化處理厚度范圍2之內，滑移線簡圖如圖I.0.1-1所示，并結合太沙基理論整體剪切模式，給出了滑移線（螺旋線）計算公式（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計算：qu2tan21H1H2tan2121H2tan221EZHtan21H0EZtan221222Hr2sindrsinsin2102Hdcos1cosxx1Hrsinsind0cosx（M.0.1-3）2）當dmaxBH時，主動土壓力區(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按式計算：M1H2cot2c0tan40EZEZHcH2tan422c0CFCFHtan40422222qu1=B2H22CFCFH208tan22tan4224地基土自重引起的承載力 qu2按式計算：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的計算公式，最終地基極限承載力qu按式M.0.1-6計算：qu=qu1qu2（M.0.1-6） 下臥層表面附加應力的確定依據應力擴散理論計算，具體計算按本標準正文 中4規(guī)定執(zhí)行。 就地固化硬殼層復合地基承載力就地固化硬殼層柔性樁復合地基1）柔性樁復合地基初步設計階段，就地固化硬殼層柔性樁復合地基承載力可進行簡化計算，計算簡圖如圖所示，其中圖a）為就地固化硬殼層柔性樁復合地基結構形式，圖b）為簡化后復合地基結構形式。簡化后復合地基承載力驗算時可分步進行；2）h1深度處荷載，即下部復合地基表面附加應力 Ph1，可根據應力擴散進行計算；3）復合地基單樁承載力，可通過樁體材料強度或者樁體側摩阻力進行計算：根據樁體材料強度，按式 計算：Ra= fcuAp（）式中：Ra——單樁承載力（ kN）；——樁體材料強度折減系數(shù)；fcu——樁體材料強度（ kPa）；Ap——樁體截面積（㎡）。根據樁體側摩阻力，按式 計算：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（㎡）。復合地基單樁承載力確定：取通過樁體材料強度和樁體側摩阻力計算獲得的單樁承載力的較小值。4）復合地基單樁承載力，可按式

計算：fspk=

m

Ra

1 mfsk（

）AP式中：fspk——復合地基表面承載力（ 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）。復合地基表面承載力安全系