[科普中國]-土體加固

土體加固是對不能滿足工程要求的人工填土或天然土體采用物理化學(xué)方法進(jìn)行人工處理，改善其力學(xué)性質(zhì)的工程措施。

簡介對不能滿足工程要求的人工填土或天然土體采用物理化學(xué)方法進(jìn)行人工處理，改善其力學(xué)性質(zhì)的工程措施。

加固分類土體加固處理分為表層處理和深層處理兩大類。前者一般涉及表層3～5 m以內(nèi)的土層，常用的有挖除、換土、墊層、擠淤、壓實(shí)、擠密樁、樹根樁、排水固結(jié)、摻膠凝材料等措施。深層軟弱土體加固方法主要有排水固結(jié)、擠密砂樁、強(qiáng)夯、振沖、高壓噴射注漿、深層攪拌、灌漿等項(xiàng)。前4項(xiàng)主要是使土體加密，后3項(xiàng)是以不同方式向土體內(nèi)加入膠凝材料，使其固化。其他還有凍結(jié)法、熱處理法、電滲排水法、電化學(xué)加固法等，可在特殊條件下采用。20世紀(jì)70年代以來用土工合成材料加固土體已得到很大發(fā)展。

排水固結(jié)近代沉積的高含水量低密度軟黏土層，力學(xué)性質(zhì)很差。在土體自重或外載荷(堆載、抽真空、降低地下水位等)作用下，使土體預(yù)先排水固結(jié)，可以提高土的密度和粒間有效應(yīng)力，從而提高強(qiáng)度，減小壓縮性。因軟黏土滲透性弱，不易固結(jié)，常在土體中設(shè)置砂井、土工排水板等，以縮短滲徑，加速固結(jié)過程。一些對沉降不太敏感的建筑物，如堤壩、路基、油罐等，也可以用控制施工速率或加載速率的方法，使軟土的強(qiáng)度增長與加載過程相適應(yīng)，保持軟土地基的穩(wěn)定性。

擠密砂樁用振動打樁機(jī)將帶有樁靴的鋼套管打入土體內(nèi)，邊拔管，邊灌砂，并用振動或搗實(shí)法壓實(shí)，形成密實(shí)的樁柱體，與周圍被擠密的土體一起，組成復(fù)合地基，以提高地基承載力。樁體材料也可用土或灰土，形成土樁或灰土樁復(fù)合地基。這種方法對松砂、非飽和松散黏性土、濕陷性黃土等的擠密作用是明顯的。對飽和軟黏土地基，其擠密作用不大，但較高的置換率(例如30%～70%)使砂樁在復(fù)合地基中起主要作用，同時(shí)也有利于土體的排水固結(jié)。

強(qiáng)夯以重錘在大落高下夯擊地面，使土體在巨大沖擊能量下壓密，以提高強(qiáng)度，減小壓縮性。其有效深度取決于夯擊能量，可達(dá)10m以上。對易液化的飽和松砂，強(qiáng)夯可使土體液化，土粒在重新沉積過程中排列得更為密實(shí)。對低密度的非飽和土體，如濕陷性黃土、未經(jīng)壓實(shí)的填土、松散無黏性土等，強(qiáng)夯可使松散土體壓實(shí)。對飽和軟黏土配合排水后是否適用尚無一致意見。強(qiáng)夯法施工時(shí)振動大，在附近有建筑物的地區(qū)要慎用。

振沖使振沖器在邊沖水、邊振動作用下沉入土體，至預(yù)定深度，然后在邊振動、邊上提過程中，將砂石料填入振沖形成的孔洞內(nèi)，并借振沖器的振動作用壓密填料，形成砂石樁柱，與周圍被振沖、壓密的土體一起組成復(fù)合地基，提高地基承載力。對無黏性土，主要是振沖加密作用;而對黏性土，則主要是振沖置換作用。振沖法的適用范圍與振沖器的功率有關(guān)，一般20～30 kW的振沖器可用于砂層和黏土層，而70 kW以上的大型振沖器可用于砂礫石層。

高壓噴射注漿用高壓將水泥漿液通過鉆孔底部的噴嘴噴入地層，與被高壓射流切割破碎的地層材料混合，邊旋轉(zhuǎn)，邊提升，邊噴射漿液，直至地面。經(jīng)一定時(shí)間后，混合物硬化而成一定直徑的樁體，稱為旋噴樁，可以與周圍地層材料組成復(fù)合地基，也可連續(xù)成排，作為基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)或地基防滲結(jié)構(gòu)。如噴嘴只在一定角度內(nèi)擺動而不作旋轉(zhuǎn)，可以噴成一定厚度的板墻，作防滲帷幕，稱為定噴或擺噴。

深層攪拌用特制的鉆頭，在鉆孔中一定深度處借機(jī)械力量旋轉(zhuǎn)切削土體，同時(shí)將水泥或石灰的粉體或漿體通過空心鉆桿和鉆頭上的噴嘴，在壓力下噴入土體中，與被切割破碎的地層材料混合均勻，邊旋轉(zhuǎn)，邊提升，直至地面。在一定時(shí)間后混合物凝固成樁體，與原地層一起組成復(fù)合地基，以提高地基的承載力。

灌漿通過鉆孔將水泥或其他漿液，在靜壓力下灌注入地層的裂隙或孔隙內(nèi)，固化而成具有一定強(qiáng)度和低透水性的結(jié)石，起加固和防滲作用，其應(yīng)用極為廣泛，技術(shù)上也有很大發(fā)展。1

作用在建筑物地基處理中，除采用樁、地下連續(xù)墻、沉箱等深基礎(chǔ)外，也可采用土體加固處理措施，以提高其強(qiáng)度、減小變形、控制滲流，從而適應(yīng)工程建筑物安全和正常運(yùn)行的要求。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

邱學(xué)農(nóng) - 副教授 - 濟(jì)南大學(xué)