软土地基处理-粉喷桩软基加固技术

软土地基处理:粉喷桩软基加固技术的争辩

概述

第一节地基处理的目的及意义

任何建筑物的荷载最终将传递到地基上，由于上部结果材料强度很高，而地基土

强度很低，压缩性较大，因此通过设置肯定结构型式和尺寸的基础才能解决这个冲突。

基础具有承上启下的作用，它一方面处于上部结构的荷载及地基反力的共同作用下，承

受由此产生的内力；基础底面的反力反过来又作为地基土的荷载，使地基产生应力和变

形。基础设计时，除了需保证基础结构本身具有足够的刚度和强度外，同时还需选择合

理的基础尺寸和布置方案，使地基的强度和沉降保持在规范允许的范围内。因此，基础

设计又常被称为地基基础设计。凡是基础直接建在未经加固的自然土层上时，这种地

基称之为自然地基。若自然地基很脆弱，则事先需要经过人工处理后再建筑基础者,

这种地基称之为人工地基。

随着国民经济的高速进展，不仅需要选择在地基条件良好的场地从事建设，而且

有时也不得不在地质条件不良的地基上进行修建。另外，科学技术的日新月异也使结构

物的荷载日益增大，对变形要求越来越严，因而原来一般可被评价为良好的地基，也可

能在某种特定条件下非进行地基处理不行，因此，地基处理的重要地位也日益明显，已

成为制约工程建设的主要因素，如何选择一种既满足工程要求，又节省投资的设计、施

工和验算方法，已经刻不容缓的呈现在宽敞的工程技术人员面前。

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十、齐旧十、有+或专心FR维

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十、傥禾口木公石少二H禾□尔^尼屋土普他岸

榷］欣白勺岫辜。

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I-舜集LT程，也、嚣祖彳亍地基处理。

岫室处理的目的就呈实彳亍遥当的悟

方帝己攵号上曲室:条件，羊拿耳手舌：

1.改一氟切特小生

加室白勺氟切石皮环以及彳F十尸丘力作

用下白勺桢走小生.沃千岫室十的行

朝弓虽0oK止匕，为了防J1~盘I切石皮坯

以及寂转十FR力，需葬实行寺店悟

方帝以培力口甘口辜十白勺柠La弓虽会。

2.改一尸丘维特，卜生

*室星盛费~M■店悟丽以埠高地室

十白勺尸丘绛木莫言.蹲以肖II）国加室十汩

汨降。三夕卜.防|1~彳贝II日赤5尚（港小牛

济泗）产生白勺四切季形，十乜呈己攵一

第切特性的目的3

3.改普溺NK年小生

他下水白勺泛云力令弓I走已岫基：5当灭

在「巨|易页，为止匕，霄暮蕈宾彳亍胃店悟

丽隹岫基十在；存率

水FF力o

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岫蹲I「饱和松i的2田石少（华，号

台B分转米占十）X每季产牛5夜什X夭1

止匕.嚣蕈宾彳亍~M•声悟方抵防11-上曲室十

液彳七.并改垂具城动特性以提；岫

室白勺主亢寤特小生

5.改善特殊土的不良地基特性

主要是指消退或削减黄土的湿陷性和膨胀性等特殊土的不良地基特性。

其次节.地基处理的分类和方法

我才云力人民汴处王里士也基为rm

极具司白勺丰兽।克历.中米斗记藜

早汴两千年以前就日悟曼在轨十中

筠入碎胃芸字尸R用十受白勺筠安法，欣

十禾口三三•台土白勺加土支本凄法廿J,星技

白勺信绕建毓技士W防置时彳弋的

进岫基处理力法包,了长居迸

-Li^.。时"「司分百T分为II后时攵卜理禾□永

久处理:3些:1^^一夕卜王里

和深岸处王里：1十，|咛又寸盘分可分为

石少4咛十处理木口米占小牛十处理，饰禾口十

攵卜理不nmE饰禾口十攵卜理号。彳艮冬力法

骨西三不曲斤迸鹿中.基:左方法呈臂斗

士宾.拧平型.扫E水.殷结.力口有5不口

热拿•夕卜理乃法。过国力法者B星木

卖钱证日月白勺彳亍之一效白勺方■法。

沂三、四一|-隼来.夕卜NF廿口室攵卜王里

木乃面进格夕卜快诩.考力法彳导

至I」已攵讨J新力法不沫斤5甬坦见。WR60年

中其月.从女EH可提高土白勺主木打度

泛一居Jj中，寿月寻了十白勺〈，力口筋法”

从女EM可肯不U于十白勺扫ENK禾口力口谢

球——4本双启动直，寿屋丁十丁织

石少井至页氏禾□海米斗扫ENK板：从女口

彳可用彳亍深岸氏率处王里白勺乃法考虑，

迸鹿了"弓虽历法”禾口动水冲法,

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室工不早供由丁弓虽大白勺生产寺匿，会

劭豪色II'可廿t,运力了《直空千页压.法

在氏缝/胃木TL白勺基:石印_匕产午丁一售;

压口责身寸注聚法。

醋蓍他茎处王里工不呈实践J翔历白勺积

人行口NF已攵造土白勺T程4注的尚

时~,不*斤聿*了又寸十白勺特”生的牛访.

从而口箍云力丁岫室处理技木和力法

白勺串亲斤，以育仃尚5吉白勺分*力法4号

干至待言时彳弋的蕈水，地室攵卜理

白勺作用木TL瑾又寸廿口室攵卜速力法进彳亍分

本，帘住王见吕禾中夕卜理力沃白勺主弯牛寺

点，忌——不中匕匕咏妄当白勺分*力法。

廿口室攵卜理白勺作用本TL王里分类，吕禾中

处理力法的管介见去1

表1-1.各种处理方法的比较

分类处理方法原理及作用有用范围优点及局限性

常用于基坑面积

大和开挖土方量

挖除浅层脆弱土或不

较大的回填土方

良土，分层碾压或夯

工程，适用于处理

实土，按回填的材料

浅层非饱和脆弱

机械碾压法可分为沙（石）垫层，简易可行，但仅限于

土地基，湿陷性黄

浅碎石垫层，粉煤灰垫浅层处理，一般不大

土地基，膨胀性地

层层，干渣垫层，土（灰于3米，对湿陷性黄

基,季节性冻土地

密±,二灰）垫层等。土地基不大于5米。

基,素填土和杂填

实它可提高持力层的承如遇地下水，对于重

土地基。

法载力，减小沉降量，要工程需要附加降低

消退或部分消退土的适用于地下水位地下水的措施。

湿陷性和膨胀性，防以上为潮湿的粘

重锤夯实法止土的冻胀及改善土性土，砂土和湿陷

的抗液化性。性黄土，杂填土和

分层填土地基。

续表i—i.

处理方法原理及作用有用范围优点及局限性

挖除浅层脆弱土或不

良土，分层碾压或夯

实土，按回填的材料

可分为沙（石）垫层，

碎石垫层，粉煤灰垫适用于处理非饱

层，干渣垫层，土（灰和性，无粘性土或

平板振动法±,二灰）垫层等。粘粒含量少而透

它可提高持力层的承水性强的杂填土

载力，减小沉降量，地基简易可行，但仅限于

浅消退或部分消退土的浅层处理，一般不大

层湿陷性和膨胀性，防于3米，对湿陷性黄

密止土的冻胀及改善土土地基不大于5米。

实的抗液化性。如遇地下水，对于重

法接受边强夯、边填碎适用于厚度较小要工程需要附加降低

石、边挤淤的方法，的淤泥和淤泥质地下水的措施。

强夯挤密法在地基中形成碎石墩土地基。应通过试

体，从而提高地基承验方法确定其适

载力和减小沉降。用性。

由于振动使土体产生适用于饱和性砂

液化和变形，达到较或非饱和性但经

爆破法大的密实度，用以提灌水后饱和的砂，

高地基承载力和减小粉土和湿陷性黄

沉降。土。

利用强大的夯击能，

迫使深层土液化和动

施工速度快，施工质

力固结，使土体密实，

量简洁得到保证。经

用以提高地基承载力适用于碎石土，砂

处理后土体性质较为

深和减小沉降，消退土土，素填土，杂填

均匀，造价经济，适

层的湿陷性、膨胀性和土,低饱和度的粉

用于大面积场地。

密强夯法液化性。强夯置换是土与粘性土，湿陷

施工时对四周有很大

实指对厚度小于6米的性黄土。

的振动和噪音，不宜

法脆弱土层边夯边填碎强夯置换法适用

在闹市区施工，并且

石，形成深度为3~6于软粘土。

需要整套强夯设备

米，直径为2米左右

（重锤，起重机）。

的碎石柱体，与四周

土体形成复合地基。

续表1—1

分类处理方法原理及作用有用范围优点及局限性

砂（砂石）桩挤

密法，振动水冲

利用挤密或振动使深

法,干振碎石桩法

层土密实，并在振动

一般适用于杂填

或挤密过程中回填以

土和松散砂土，对

挤密法砂，砾石，碎石，土，

软土地基经试验

深（碎石、砂石桩灰土，二灰或石灰等，

证明加固有效时

层挤密法）形成砂桩，碎石桩，

方可使用。土桩，经振冲处理后地基土

密（±,灰土，二土桩，灰土桩，二灰

灰土桩，二灰桩挤性质较为均匀。

实灰桩挤密法）桩，或石灰桩，与桩

密性一般适用于

法（石灰桩挤密间土一起组成复合地

地下水位以上深

法）基，从而提高地基承

度为5~10米的湿

载力，削减沉降量，

陷性黄土和人工

消退或部分消退土的

填土。石灰桩适应

湿陷性或液化性。

于脆弱的粘性土

和杂填土。

需要有预压时间和荷

载条件及土石方搬运

通过布置垂直排水

机械。

井，改善地基排水条

对真空预压，预压压

排件，并实行加压，抽适用于处理厚度

堆载预压法力达80kpa还不够

水水，抽气和电渗等措较大的饱和粘土

真空预压法时，可同时加土石方

固施，以加速地基土的和冲填土地基，但

降水预压法堆载。真空泵需长时

结固结和强度的增长，对于厚的泥炭层

电渗排水法间抽气，耗电量大。

法提高地基土的稳定要慎重对待。

降水预压法无须堆

性，并使沉降提前完

载，效果取决于降水

成。

水位的深度，需长时

间，耗电量大。

加筋土适用于人

工填土的路堤和

加筋土，土锚，

在人工填土地路堤或挡墙结构•土锚，

土钉锚板

挡墙内铺设土工合成土钉，锚板运用于

材料：钢带，钢条，土坡稳定。

尼龙或玻璃纤维等作适用于砂土，粘性

土工合成材料

为拉筋，或在脆弱土土和软土。

加层上设置树根桩或碎适用于各类土，可适用于处理浅层地

筋石桩等，使这种人工用于稳定土坡支基，简便易行，施工

法树根桩复合土体可以承受抗拉结构或用于对速度较快。

拉、抗压、抗剪和抗既有建筑物的托

弯作用，用以提高地换结构。

基的承载力，减小沉适用于粘性土，疏

降量和增加地基稳定散砂性土和人工

砂石桩、砂桩、

性。填土，对于软土，

碎石桩

经试验证明有效

时方可使用。

续表1—1

分类处理方法原理及作用有用范围优点及局限性

热加固法是通过渗入

热空气和燃烧物，并

依靠热传导将细颗粒适用于非饱和粘

热加固法土加热到适当温度性粉土和湿陷性

（100℃以上）则土的黄土。

强度就会增加，而压

缩性随之降低。处理地基深度大，加

热

接受液体氮或二氧化固效果明显，污染性

学适用于各类土，特

碳膨胀的方法，或接小，但受地理因素和

法殊在脆弱地质条

受一般的制冷设备与气候条件的限制。

件下，开挖深度大

一个闭阀式液压系统

于7~8米，以及低

冻结法相连接，使冷却液在

于地下水位的状

内部流淌，造成软而

况下是一种普便

湿的土进行冻结，以

而有效的施工措

提高土的强度和降低

施。

压缩性。

适用于处理岩基，

通过注入水泥浆液或

砂土，粉土，淤泥

化学浆液的措施使土

质粘土，粉质粘

注浆法粒胶结，用于提高地

土,粘土和一般人

（灌浆法）基承载力，减小沉降

工填土，可加固暗

量，增加稳定性，防

滨和使用在托换

止渗漏。

工程中

将有特殊喷嘴的注浆

管通过钻孔置入处处适用于处理淤泥，

理土层的预定深度，淤泥质粘土，粘性施工时水泥浆冒出地

胶

然后将浆液（通常是土，粉土，黄土，面，流失量大，对流

结

水泥浆）以高压冲切砂土和人工填土失的水泥浆应设法予

法

土体，在喷射浆液的等地基。当土中含以利用。

同时，以肯定的速度有较大的大粒径

高压喷射

旋转提升，形成水泥块石，坚硬粘性

注浆法

柱圆柱体，若喷嘴提土，大量植物根茎

升而不旋转，则形成或过多有机质时，

墙状固结体。加固后应依据现场试验

可提升地基承载力，结果确定运用程

削减沉降，防止砂土度。对既有建筑物

液化，管涌和基坑隆可进行托换工程。

起，建成防渗帷幕。

分湿法（深层搅拌法）用于处理淤泥，淤

和干法（粉体喷射搅泥质土，粉土和含经济效果显著，目前

拌法）两种。湿法利水量较高且地基已经成为我国软土地

用深层搅拌机将水泥承载力不大于基建筑6~7层建筑

浆和地基土原位拌120Kpa的粘性土物、高等级大路路基、

水泥搅拌法

和。干法利用粉喷机等地基。当用于处防渗墙等工程最为经

将水泥粉或石灰粉与理泥炭类土或地济合理的处理方法之

地基土原位拌和。搅下水有侵蚀性宜一。不能用于含石块

拌后形成柱状水泥土通过试验确定适的杂填土。

体。提高承载力，用程度。

以上各种地基处理方法都是根据不同脆弱土性质进展起来的。在选择不同的地基

处理方案时需要考虑以下因素：土的类别；处理后土的加固深度；上部结构要求；能供

应的材料；具有地基处理的机械设备；四周环境因素；施工工期要求；施工队伍技术素

养；施工技术条件和经济指标比较等。各种地基处理方法的土质适用状况、加固效果和

最大有效处理深度见表1—2：

表1—2.各种地基处理方法的土质适用状况、加固效果

和最大有效处理深度

土质适用状况力口固效身艮

粘性土增改

湿降提常用有

淤人无加善

序陷低高效处理

分类处理方法泥T.粘不动

性饱和非饱压抗深度

质填性透力

黄±和土缩剪（米）

土土土水特

土性性

性性

1换土垫层法********3

浅2机械碾压法******3

层

加3平板振动法******1.5

固

法4重锤夯实法******1.5

5土工合成材料法*****1.5

6强夯法*******10

深

砂（砂石）桩挤密

层7*******20

法

加

固8振动水冲法********18

法

9干振碎石桩法**❖***6

土（灰土，二灰）

10******20

桩挤密法

11石灰桩挤密法****20

砂井（袋装砂井，

12塑料排水板）预压****15

法

13真空预压法****15

14降水预压法****30

15电渗排水法****20

16注浆法**********20

17高压喷射注浆法********20

18深层搅拌法******18

19粉体喷射搅拌法******12

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程宾钱中蕈留K不中欠卜理方•法白勺

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埒育他辜承效力，/|\讨降.保证

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第三节.粉体喷射搅拌法的进展历史、工程特点及其应用

A）一粉体喷射搅拌法的进展历史、现状及工程特点

的佯口责具寸与觉拌法呈布软土岫室中福

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串U性搅拌混备.d手岫室十不口力口百木才

米斗废自三H?反应.在追尾地基:土白勺

国时提:霞封弓品度白勺力法O

1967年瑞典KJELDPAUS提出访用石灰搅拌桩加固15米深度范围内软土地基的设想，并于

1971年现场制成一根用生石灰和软土搅拌制成的桩。次年在瑞典斯德哥尔摩以南约10公里的

HUDDING用石灰粉体搅拌桩作为路堤和深基坑边坡稳定措施。瑞典的L1NDENALIMAT公司还生

产出专用的成桩机械，柱径可达500mm,最大加固深度10~15米。目前瑞典所用的石灰搅拌桩已逾

数百万延米。

同一时期，日本于1967年由运输部港湾争辩所开头研制石灰搅拌施工机械，1974年在软土地

基加固工程中应用，并研制出两种石灰搅拌机械，形成两种施工方法。一类为使用颗粒状生石灰的

深层搅拌法（DLM法），另一类为使用生石灰粉末的粉体喷射搅拌法（DJM法）。由于粉体喷射搅

拌法接受粉体作为固化剂，不再向地基中注入附加水分，反而能充分吸取四周软土中的水分，因此

加固后地基的初期强度高，对含水量高的软土，加固效果尤为明显，该技术得到了广泛的应用。

国内由铁道部第四勘测设计院于1983年初开头进行粉体喷射搅拌法加固软土的试验争辩，并

于1984年在广东省云浮硫铁矿铁路专用线上单孔4.5米盖板箱涵软土地基加固工程中使用，后来相

继在武昌和连云港用于下水道河槽挡土墙和铁路涵洞软土地基加固，均获得良好效果。它为软土地

基加固技术开拓了一种新的方法，并在铁路，工路，市政工程，港口码头，工业和民用建筑等软土

地基加固方面推广使用。

粉体喷射搅拌法自1986年经国家鉴定（获科技进步奖）正式应用于工程，并且专项技术规程

的颁布（《软土地基深层搅拌加固技术规程》YBJ225-91）,标志着该技术在设计和施工上趋于成熟。

粉体喷射搅拌法加固地基有如下特点：

1.使用的固化材料（干燥状态）可更多吸取软土地基的水分，对加固含水量高的软土地基，效果

更为显著。

2.固化材料全面的被喷射到靠搅拌叶片旋转过程中产生的孔隙中，同时又靠土的水分把它粘附到

孔隙内部，随着搅拌叶片的搅拌，使固化剂均匀的分布在土中，不会产生不均匀的散乱现象，

有利于提高地基土加固强度，被加固土的无侧限抗压强度可以提高很多，达几卜倍以上，一般

为500~4000Kpa,而且强度增长快，工期短，有利于快速施工。适量的选择固化剂，掺入比，

搅拌方式，置换率等，可达到良好的软基加固效果。

3.与高压喷射注浆法和水泥浆深层搅拌法相比，输入地基土中固化材料要少得多，无浆液排出，

无地面隆起现象。

4.粉体喷射搅拌法施工可以加固成群桩，也可以交替搭接成壁状，格栅状或块状，使的固化材料

为干燥状态的直径为0.5mm以下的粉状体，如水泥，生石灰，也可以掺入矿石渣，干燥砂和粉

煤灰等，材料来源广泛，并可以使用两种以上的混合材料。因此，对地基土加固适应性强，不

同的土质要求都可以找出与之相适应的固化材料。

5.就地加固，无弃土，削减土方工程。

6.施工无振动，无噪声，无排污，对四周环境无污染，对周边软土无扰动。

7.加固费用不高，成桩快。一般日成桩300~400米，成桩10天左右即可进行下一道工序施工，大

大缩短施工周期。

米分住口责售才步抨法《千法）由案件涂

彦找t抨法（温法）改沃而来。存

上由基:登率兔力言时，温法方由工匕匕干法

i.-r琢蟀琢抖£效星:才包仇。哥按曼千

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而达不至U1包伪白勺交攵弟。

B）二粉体喷射搅拌法在路基设计中的应用

的土口责项寸切拌法作为软十岫室攵卜瑾

白勺——不中方法.#1三F强力口工加矢豆.

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