地基处理-固化法（基础工程）

高压旋喷注浆是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻至设计深度，将水泥浆液由喷嘴向四周高速喷射切削土层，同时将旋转的钻杆徐徐提升,浆液与土体在高压射流作用下充分搅拌混合，形成连续搭接的水泥加固体。

工艺类型高压旋喷注浆法的施工工艺类型常见有三种，分别是单管法、二重管法和三重管法。其喷浆方式有旋喷、定喷和摆喷三种，可分别获得柱状、壁状和块状加固体。单管法是用高压泥浆泵以20~25MPa或更高的压力,从喷嘴中喷射出水泥浆液射流,冲击破坏土体,同时提升或旋转喷射管,使浆液与土体上剥落下来的土石掺搅混合,经一定时间后凝固,在土中形成凝结体。这种方法形成凝结体的范围(桩径或延伸长度)较小,一般桩径为0.5~0.9m,板状凝结体的延伸长度可达1~2m。其加固质量好,施工速度快,成本低。二重管法是用高压泥浆泵等高压发生装置产生20~25MPa或更高压力的浆液,用压缩空气机产生0.7~0.8MPa压力的压缩空气。浆液和压缩空气通过具有两个通道的喷管,在喷射管底部侧面的同轴双重喷嘴中喷射出高压浆液和空气两种射流,冲击破坏土体,其直径达0.8~1.5M。三重管法是使用能输送水、气、浆的三个通道的喷射管，从内喷嘴中喷射出压力为30~50MPa的超高压水流，水流周围环绕着从外喷嘴中喷射出一般压力为0.7~0.8MPa的圆状气流，同轴喷射的水流与气流冲击破坏土体。由泥浆泵灌注压力为0.2~0.7MPa、浆量80~100L/min、密度1.6~1.8g/cm3的水泥浆液进行充填置换。其直径一般为1.0~2.0m，较二管法大，较单管法要大1~2倍。工艺流程高压旋喷设备及机具滑撬式旋喷钻机履带式旋喷钻机高压注浆泵泥浆泵灌浆法是指利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性良好的“结石体”。

灌浆法的应用始于1802年，法国工程师CharlesBeriguy在Dieppe采用了灌注粘土和水硬石灰浆的方法修复了一座受冲刷的水闸。此后，灌浆法成为地基加固中的一种常用方法。

灌浆法

目前也发展出现了高压喷射注浆法和水泥土搅拌法。前者利用高压射水切削地基土，通过注浆管喷出浆液，就地将土和浆液进行搅拌混合，后者通过特制的搅拌机械，在地基深部将粘士颗粒和水泥强制拌和，使粘士硬结成具有整体性、水稳性和足够强度的地基土。灌浆法的用途（作用）：

①增加地基的不透水性，常用于防止流砂、钢板桩渗水、坝基漏水、隧道开挖时涌水以及改善地下工程的开挖条件；

②截断渗透水流，增加边坡、堤岸的稳定性。常用于整治塌方、滑坡、堤岸以及蓄水结构等；

③提高地基承载力，减少地基的沉降和不均匀沉降；

④提高岩土的力学强度和变形模量，固化地基和恢复工程结构的整体性，常用于地基基础的加固和纠偏处理。主要应用范围：①坝基的加固及防渗

②建筑物地基的加固

③土坡稳定性加固

④挡土墙后土体的加固

⑤已有结构的加固：

⑥道路地基基础加固

⑦地下结构的止水及加固：

⑧井巷工程中的加固及止水

⑨动力基础的抗振加固

⑩其他：预填骨料灌浆、后拉锚杆灌浆及钻孔灌注桩后灌浆。灌浆材料

1.深层搅拌法的概念2.工程特点3.深层搅拌加固机理4.施工工艺

深层搅拌法是一种用搅拌机翼片旋转，将石灰或水泥等固化剂与软土搅拌混合的加固地基方法。

首先将转动搅拌翼片下沉至预定的加固深度，然后由下而上的一面提升搅拌轴的旋转翼片，一面压入固化剂（水泥浆或生石灰），使固化剂与土粒充分搅拌混合，经过一定时间凝结成圆柱状加固土体。加固深度一般可达10-30m。1.深层搅拌法的概念1.加固效果好，加固方式灵活，适用面广。

深层搅拌法可采用不同的加固型式、不同的桩长和置换率以满足不同土质条件和不同荷载要求的加固目的。对河道这种区域狭长、地质条件复杂，对沉降要求较高的工程比较适宜。采用搅拌桩挡土墙作为河岸边坡支护不仅能够保证边坡稳定，还具有防渗功能。

2.施工速度快。一般来说，每台深层搅拌机建造搅拌桩截渗墙的工效达13.2m2/台·时。

3.可充分利用原软土，无弃土问题。深层搅拌法是一种原位加固技术，可充分利用原状土，无弃土问题。

4.造价较低。相对垂直铺塑截渗、混凝土墙截渗、高喷水泥土墙截渗的造价低。2.工程特点3.加固机理（1）水泥的水解和水化作用用水泥加固软土时,水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应,生成氢氧化钙、含水硫酸钙、含水铝酸钙和含水铁酸钙等化合物。（2）粘土颗粒与水泥水化物的作用1）离子交换和团化作用。2）凝硬反应。4.施工工艺

水泥土搅拌法是利用水泥或石灰等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将固化剂和地基土强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体的地基处理方法。根据施工方法的不同，水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌（以下简称湿法）和粉体喷射搅拌（以下简称干法）两种。

水泥土搅拌法最早在美国研制成功，称为Mixed-in-Place-Pile(简称MIP法)。国内1977年由冶金部建筑研究总院和交通部水运规划设计院进行了室内试验和机械研制工作，于1978年底制造出我国第一台SJB－1型双搅拌轴中心管输浆陆上型的深层搅拌机械，并由江阴市江阴振冲器厂成批生产（目前SJB－2型加固深度可达18m）。1980年初首次在上海宝山钢铁总厂由第五冶金建设公司在三座卷管设备基础的软土地基加固工程中正式开始应用并获得成功。水泥土搅拌法的特点：

⑴水泥土搅拌法由于将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，因而最大限度地利用了原土；

⑵搅拌时无振动、无噪音和无污染，可在市区内和密集建筑群中进行施工；

⑶搅拌时不会使地基侧向挤出，所以对周围原有建筑物及地下沟管影响很小；

⑷水泥土搅拌法形成的水泥土加固体，可作为竖向承载的复合地基、基坑工程围护挡墙、基坑被动区加固、防渗帷幕、大体积水泥稳定土等，其设计灵活，可按不同地基土的性质及工程设计要求，合理选择固化剂及其配方；

⑸根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固形式；

⑹与钢筋混凝土桩基相比，可节约大量的钢材，并降低造价。

适用范围水泥土搅拌法可用于增加软土地基的承载能力，减少沉降量，提高边坡的稳定性，适用于以下情况：

⑴作为建筑物或构筑物的地基、厂房内具有地面荷载的地坪、高填方路堤下基层等；⑵进行大面积地基加固、以防止码头岸壁的滑动、深基坑开挖时坍塌、坑底隆起和减少软土中地下构筑物的沉降；⑶作为地下防渗墙以阻止地下渗透水流，对桩侧或板桩背后的软土加固以增加侧向承载能力。加固机理(1)水泥的水解和水化反应

普通硅酸盐水泥主要是由氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫等组成，由这些不同的氧化物分别组成了不同的水泥矿物：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等。用水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙及含水铁酸钙等化合物。(2)土颗粒与水泥水化物的作用

当水泥的各种水化物生成后，有的自身继续硬化，形成水泥石骨架；有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生反应。①离子交换和团粒化作用

粘土和水结合时就表现出一种胶体特征，如土中含量最多的氧化硅遇水后，形成硅酸胶体微粒，其表面带有钠离子Na＋或钾离子K＋，它们能和水泥水化生成的氢氧化钙中钙离子ca2＋进行当量吸附交换，使较小的土颗粒形成较大的土团粒，从而使土体强度提高。②硬凝反应

随着水泥水化反应的深入，溶液中析出大量的钙离子，当其数量超过离子交换的需要量后，在碱性环境中，能使组成粘土矿物的二氧化硅及三氧化二铝的部分或大部分与钙离子进行化学反应，逐渐生成不溶于水的稳定结晶化合物，增大了水泥土的强度。(3)碳酸化作用水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二氧化碳，发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙，这种反应也能使水泥土增加强度，但增长的速度较慢，幅度也较小。由于搅拌机械的切削搅拌作用，实际上不可避免地会留下一些未被粉碎的大小土团。在拌入水泥后将出现水泥