【基坑工程】基坑土体加固

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1、第24章基坑土体加固24.1概述24.1.1基坑土体加固的慨念基坑土体加固是指通过对软弱地基掺入一定量的固化剂或使土体固结，以提高地基土的力学性能。从广义的角度出发，加固可包含对场地的地基土加固和支护结构加固，其中支护结构加固是结构范畴，非本文讨论的内容，可见有关专著。地基土加固是针对区域性的场地，地基[1][2]土处理或加固的方法较多，包括自密法、置换法、复合地基法、加筋法、灌浆法。自密法包括排水固结法、碾压法、动力夯实法，其中排水固结法又包括预压法和降水法。置换法包括粗粒或细粒垫层法。复合地基法包括碎石桩法、砂桩法

2、、灰土桩法、水泥土桩法。其中水泥土桩法包括深层搅拌和旋喷桩等工法。每一种地基加固方法都有其适用范围和局限性，不存在任何条件下都是最合理的处理方法。场地的地基土加固通常分为两种类型：结构物地基加固和施工期间地基加固。前者属于永久性加固，后者是施工期间的临时性加固。本文主要是针对基坑开挖工程中的临时性地基处理，我们称之为基坑土体加固。处理的对象指软弱地基土，包括由淤泥质土、人工填土、或其他高压缩性土层构成的软弱地基。主要是为提高土的强度和降低地基土的压缩性，确保施工期间基坑本身的安全和基坑周边环境安全而对基坑相应的土体进行

3、加固。基坑开挖时围护结构的受力及变形情况与其插入深度、土的力学性能、地下水状况、施工工况、开挖方式及周围环境等因素有关。随着坑内土的不断挖深，土的受力状况发生变化，作为挡土结构两侧的水、土压力处于动态变化中，挡土墙后的土体随墙体的变化向基坑方向移动，此外，在开挖时由于采用内降水，使坑外水位发生变化，也会使土体产生位移，影响周围构筑物的安全。为了掌握施工和使用过程中围护结构的受力及变化情况，使围护结构在基坑开挖和使用过程中，安全地起到挡土、挡水作用，保证在施工过程中工程和周围环境的安全，必须采取相应的工程措施，其中对基坑

4、土体进行预加固是一种行之有效的技术措施。24.1.2软弱土体与基坑变形的关系基坑围护墙前后有较大的水位差和土压力差，实际开挖工程中，墙体位移不允许大到极限平衡状态。大量工程实测资料表明，不同深度的侧向变形及侧压力系数的变化很大，一般情况下在开挖面附近及开挖坑底位置一定深度区域的墙体变形较大，相应位置的土体压缩也[3]较大。对于软土地基，由于软土侧向约束作用微弱，透水性差，高灵敏度的软土被挤压，破坏了原结构。在基坑工程中可考虑加固的软弱土体主要包括淤泥质土、素填土、冲填土、松散的砂及含承压水土层等。软土一般主要分布在河流

5、入海处，地质成因极为复杂。上海、广州等沿海地区为三角洲沉积，温州，宁波为宾海相沉积。沿海一带的软土地区，多为淤泥质土，埋藏厚度不一，天然孔隙比大于1.0但小于1.5，含水量大，抗剪强度低，压缩性高。由于软土的渗透系数较小，固结速率慢，如果施工速率过快，可造成局部较大的塑性开展区，使基坑围护变形急剧增加或建筑物产生严重的不均匀下沉。在粘性土的深基坑施工中，周围土体均达到一定的应力水平，还有部分区域成为塑性区。由于粘性土的流变性，土体在相对稳定的状态下随暴露时间的延长而产生移动是不可避免的。因此，在基坑内支撑挖出槽位以后，

6、如延搁支撑安装时间或混凝土支撑形成时间过长，会明显增加墙体变形和相应的地面沉降。在开挖到设计坑底标高后，如不及时浇筑好底板，使基坑长时间暴露，则因粘性土的流变性亦将增大墙体被动压力区的土体变形和墙外土体向坑内的位移，因而增加坑外地表沉降。同济大学董建国在考虑粘性土变形局部化的基坑设计方法一文中，提出了土体局部化变形理论，当土体的屈服应力接近于剪切带开始形成的偏应力特征值，土体开始发生局部变形，外力做功集中在土体的局部区域内，最后可能在这些部位造成土体的局部破坏。该文分析研究的结论是建议在基坑设计时，应采用剪切带开始形成

7、(屈服点)这个特征点对应的偏应力，确定土体的抗剪强度指标。为避免基坑开挖过程中，被动区形成剪切带和初始损伤，确保土体不发生局部化变形或局部土体不被破坏，需对被动区的土体进行加固，并使围护墙前的总体压缩得到有效控制。[4]胡中雄和贾坚关于基坑大面积卸荷机理研究，论述基坑开挖即大面积卸荷时，基坑开挖面以下土体由正常压密状态向超压密状态转化，土的性质也随之变化。该文通过对卸荷条件下的强度特性研究、侧向应力松弛特性研究、卸荷影响深度研究，提出临界卸荷比、极限卸荷比、强扰动区的概念，并得出对被动区裙边软弱土体进行加固可以有效改善

8、扰动区的土体强度。上海地区大量基坑工程实践表明，一定深度的基坑内土体和墙体变形密切相关，墙体过[5][6]大的变形，表明坑内地基土已处于局部破坏状态。为避免坑内软弱土体的破坏，对地基[7]土进行土体固结，能有效提高土体的抗压强度和土体的侧向抗力，保证工程结构或邻近结构不致发生超过允许的沉降或位移。24.1.3加固体性质基坑土体加固