地基處理-固化法（基礎工程）

高壓旋噴注漿是利用鉆機把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆至設計深度，將水泥漿液由噴嘴向四周高速噴射切削土層，同時將旋轉的鉆桿徐徐提升,漿液與土體在高壓射流作用下充分攪拌混合，形成連續(xù)搭接的水泥加固體。

工藝類型高壓旋噴注漿法的施工工藝類型常見有三種，分別是單管法、二重管法和三重管法。其噴漿方式有旋噴、定噴和擺噴三種，可分別獲得柱狀、壁狀和塊狀加固體。單管法是用高壓泥漿泵以20~25MPa或更高的壓力,從噴嘴中噴射出水泥漿液射流,沖擊破壞土體,同時提升或旋轉噴射管,使?jié){液與土體上剝落下來的土石摻攪混合,經(jīng)一定時間后凝固,在土中形成凝結體。這種方法形成凝結體的范圍(樁徑或延伸長度)較小,一般樁徑為0.5~0.9m,板狀凝結體的延伸長度可達1~2m。其加固質量好,施工速度快,成本低。二重管法是用高壓泥漿泵等高壓發(fā)生裝置產(chǎn)生20~25MPa或更高壓力的漿液,用壓縮空氣機產(chǎn)生0.7~0.8MPa壓力的壓縮空氣。漿液和壓縮空氣通過具有兩個通道的噴管,在噴射管底部側面的同軸雙重噴嘴中噴射出高壓漿液和空氣兩種射流,沖擊破壞土體,其直徑達0.8~1.5M。三重管法是使用能輸送水、氣、漿的三個通道的噴射管，從內(nèi)噴嘴中噴射出壓力為30~50MPa的超高壓水流，水流周圍環(huán)繞著從外噴嘴中噴射出一般壓力為0.7~0.8MPa的圓狀氣流，同軸噴射的水流與氣流沖擊破壞土體。由泥漿泵灌注壓力為0.2~0.7MPa、漿量80~100L/min、密度1.6~1.8g/cm3的水泥漿液進行充填置換。其直徑一般為1.0~2.0m，較二管法大，較單管法要大1~2倍。工藝流程高壓旋噴設備及機具滑撬式旋噴鉆機履帶式旋噴鉆機高壓注漿泵泥漿泵灌漿法是指利用液壓、氣壓或電化學原理，通過注漿管把漿液均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式，趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)人工控制一定時間后，漿液將原來松散的土?；蛄严赌z結成一個整體，形成一個結構新、強度大、防水性能好和化學穩(wěn)定性良好的“結石體”。

灌漿法的應用始于1802年，法國工程師CharlesBeriguy在Dieppe采用了灌注粘土和水硬石灰漿的方法修復了一座受沖刷的水閘。此后，灌漿法成為地基加固中的一種常用方法。

灌漿法

目前也發(fā)展出現(xiàn)了高壓噴射注漿法和水泥土攪拌法。前者利用高壓射水切削地基土，通過注漿管噴出漿液，就地將土和漿液進行攪拌混合，后者通過特制的攪拌機械，在地基深部將粘士顆粒和水泥強制拌和，使粘士硬結成具有整體性、水穩(wěn)性和足夠強度的地基土。灌漿法的用途（作用）：

①增加地基的不透水性，常用于防止流砂、鋼板樁滲水、壩基漏水、隧道開挖時涌水以及改善地下工程的開挖條件；

②截斷滲透水流，增加邊坡、堤岸的穩(wěn)定性。常用于整治塌方、滑坡、堤岸以及蓄水結構等；

③提高地基承載力，減少地基的沉降和不均勻沉降；

④提高巖土的力學強度和變形模量，固化地基和恢復工程結構的整體性，常用于地基基礎的加固和糾偏處理。主要應用范圍：①壩基的加固及防滲

②建筑物地基的加固

③土坡穩(wěn)定性加固

④擋土墻后土體的加固

⑤已有結構的加固：

⑥道路地基基礎加固

⑦地下結構的止水及加固：

⑧井巷工程中的加固及止水

⑨動力基礎的抗振加固

⑩其他：預填骨料灌漿、后拉錨桿灌漿及鉆孔灌注樁后灌漿。灌漿材料

1.深層攪拌法的概念2.工程特點3.深層攪拌加固機理4.施工工藝

深層攪拌法是一種用攪拌機翼片旋轉，將石灰或水泥等固化劑與軟土攪拌混合的加固地基方法。

首先將轉動攪拌翼片下沉至預定的加固深度，然后由下而上的一面提升攪拌軸的旋轉翼片，一面壓入固化劑（水泥漿或生石灰），使固化劑與土粒充分攪拌混合，經(jīng)過一定時間凝結成圓柱狀加固土體。加固深度一般可達10-30m。1.深層攪拌法的概念1.加固效果好，加固方式靈活，適用面廣。

深層攪拌法可采用不同的加固型式、不同的樁長和置換率以滿足不同土質條件和不同荷載要求的加固目的。對河道這種區(qū)域狹長、地質條件復雜，對沉降要求較高的工程比較適宜。采用攪拌樁擋土墻作為河岸邊坡支護不僅能夠保證邊坡穩(wěn)定，還具有防滲功能。

2.施工速度快。一般來說，每臺深層攪拌機建造攪拌樁截滲墻的工效達13.2m2/臺·時。

3.可充分利用原軟土，無棄土問題。深層攪拌法是一種原位加固技術，可充分利用原狀土，無棄土問題。

4.造價較低。相對垂直鋪塑截滲、混凝土墻截滲、高噴水泥土墻截滲的造價低。2.工程特點3.加固機理（1）水泥的水解和水化作用用水泥加固軟土時,水泥顆粒表面的礦物很快與軟土中的水發(fā)生水解和水化反應,生成氫氧化鈣、含水硫酸鈣、含水鋁酸鈣和含水鐵酸鈣等化合物。（2）粘土顆粒與水泥水化物的作用1）離子交換和團化作用。2）凝硬反應。4.施工工藝

水泥土攪拌法是利用水泥或石灰等材料作為固化劑，通過特制的深層攪拌機械，在地基深處就地將固化劑和地基土強制攪拌，使軟土硬結成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的樁體的地基處理方法。根據(jù)施工方法的不同，水泥土攪拌法分為水泥漿攪拌（以下簡稱濕法）和粉體噴射攪拌（以下簡稱干法）兩種。

水泥土攪拌法最早在美國研制成功，稱為Mixed-in-Place-Pile(簡稱MIP法)。國內(nèi)1977年由冶金部建筑研究總院和交通部水運規(guī)劃設計院進行了室內(nèi)試驗和機械研制工作，于1978年底制造出我國第一臺SJB－1型雙攪拌軸中心管輸漿陸上型的深層攪拌機械，并由江陰市江陰振沖器廠成批生產(chǎn)（目前SJB－2型加固深度可達18m）。1980年初首次在上海寶山鋼鐵總廠由第五冶金建設公司在三座卷管設備基礎的軟土地基加固工程中正式開始應用并獲得成功。水泥土攪拌法的特點：

⑴水泥土攪拌法由于將固化劑和原地基軟土就地攪拌混合，因而最大限度地利用了原土；

⑵攪拌時無振動、無噪音和無污染，可在市區(qū)內(nèi)和密集建筑群中進行施工；

⑶攪拌時不會使地基側向擠出，所以對周圍原有建筑物及地下溝管影響很??；

⑷水泥土攪拌法形成的水泥土加固體，可作為豎向承載的復合地基、基坑工程圍護擋墻、基坑被動區(qū)加固、防滲帷幕、大體積水泥穩(wěn)定土等，其設計靈活，可按不同地基土的性質及工程設計要求，合理選擇固化劑及其配方；

⑸根據(jù)上部結構的需要，可靈活地采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等加固形式；

⑹與鋼筋混凝土樁基相比，可節(jié)約大量的鋼材，并降低造價。

適用范圍水泥土攪拌法可用于增加軟土地基的承載能力，減少沉降量，提高邊坡的穩(wěn)定性，適用于以下情況：

⑴作為建筑物或構筑物的地基、廠房內(nèi)具有地面荷載的地坪、高填方路堤下基層等；⑵進行大面積地基加固、以防止碼頭岸壁的滑動、深基坑開挖時坍塌、坑底隆起和減少軟土中地下構筑物的沉降；⑶作為地下防滲墻以阻止地下滲透水流，對樁側或板樁背后的軟土加固以增加側向承載能力。加固機理(1)水泥的水解和水化反應

普通硅酸鹽水泥主要是由氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵及三氧化硫等組成，由這些不同的氧化物分別組成了不同的水泥礦物：硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣、硫酸鈣等。用水泥加固軟土時，水泥顆粒表面的礦物很快與軟土中的水發(fā)生水解和水化反應，生成氫氧化鈣、含水硅酸鈣、含水鋁酸鈣及含水鐵酸鈣等化合物。(2)土顆粒與水泥水化物的作用

當水泥的各種水化物生成后，有的自身繼續(xù)硬化，形成水泥石骨架；有的則與其周圍具有一定活性的粘土顆粒發(fā)生反應。①離子交換和團?；饔?/p>

粘土和水結合時就表現(xiàn)出一種膠體特征，如土中含量最多的氧化硅遇水后，形成硅酸膠體微粒，其表面帶有鈉離子Na＋或鉀離子K＋，它們能和水泥水化生成的氫氧化鈣中鈣離子ca2＋進行當量吸附交換，使較小的土顆粒形成較大的土團粒，從而使土體強度提高。②硬凝反應

隨著水泥水化反應的深入，溶液中析出大量的鈣離子，當其數(shù)量超過離子交換的需要量后，在堿性環(huán)境中，能使組成粘土礦物的二氧化硅及三氧化二鋁的部分或大部分與鈣離子進行化學反應，逐漸生成不溶于水的穩(wěn)定結晶化合物，增大了水泥土的強度。(3)碳酸化作用水泥水化物中游離的氫氧化鈣能吸收水中和空氣中的二氧化碳，發(fā)生碳酸化反應，生成不溶于水的碳酸鈣，這種反應也能使水泥土增加強度，但增長的速度較慢，幅度也較小。由于攪拌機械的切削攪拌作用，實際上不可避免地會留下一些未被粉碎的大小土團。在拌入水泥后將出現(xiàn)水泥