常用軟土基坑坑內加固方式

劉曉玉

摘 要：基坑開挖會破壞原來地層的平衡狀態，從而產生變形最終達到新的平衡狀態。因此在基坑設計和施工中最為重要的就是控制基坑的變形，保證基坑的安全和穩定。在軟土地區，尤其是深厚淤泥地區，坑內加固對基坑的變形控制有著突出的作用。本文將對軟土地區常用的坑內加固方式進行歸納總結。

關鍵詞：基坑；軟土；坑內加固

0 引言

基坑開挖會破壞原來地層的平衡狀態，從而產生變形最終達到新的平衡狀態[1]。因此在基坑設計和施工中最為重要的就是控制基坑的變形，保證基坑的安全和穩定。

在巖土工程領域，前人對軟土地區基坑的坑內加固形式和方法做過諸多研究，在實際工程中也將各種加固方式進行過組合使用[2]。在軟土地區，尤其是深厚淤泥地區，坑內加固對基坑的變形控制有著突出的作用。本文將對軟土地區常用的坑內加固方式進行歸納總結，具體描述如下。

1 按加固方法分類

坑內加固的方法多種多樣，其效果也因地域的差異而表現不同。每種坑內加固方法都有各自適用的條件和范圍，并不是所有基坑的坑內加固方法都相同或相似[3]。現對目前最為常用的坑內加固方法進行分類，并總結出各種加固方法的適用范圍。

（1）注漿法

注漿法是運用液壓、氣壓或電化學原理，通過注漿管把漿液均勻的注入預定深度的地層中，漿液以充填、滲透和擠密等方式，將土體顆粒間或巖石裂隙中的空氣和水分擠走，從而占據其位置，漿液將原本松散的土體顆粒或裂隙膠結成一個整體，形成一個強度大、結構新和化學穩定性良好的“結石體”[4]。

在地基處理中，注漿工藝所依據的理論主要可分為滲透注漿、劈裂注漿、壓密注漿和電動化學注漿四大類，且各種注漿工藝的應用土層范圍不同。滲透注漿，主要適用于中砂以上的砂性土和有裂隙的巖石；劈裂注漿，適用于滲透性較低的土層；壓密注漿，常用于中砂土層和非飽和的土體，在黏土地層中若有適宜的排水條件也可采用；電動化學注漿，適用于一般靜壓力難以使漿液注入其中的地層。在軟土基坑中，采用注漿的加固的方法可減少基坑支護結構的側向變形，抑制坑內土體隆起，止水堵漏，有時還運用此方法對基坑的變形進行糾偏處理。

注漿加固土的強度具有較大的離散性，在有些土層中漿液會沿著地層流動，使漿液大量浪費，且加固效果欠佳。因此，對這種地層進行注漿加固時，可采用標準貫入、輕型靜力觸探法或面波法等方法檢測加固地層的均勻性，對不合格的注漿加固區域應進行重復注漿。

（2）水泥攪拌加固法

水泥攪拌法利用水泥作為固化劑，通過水泥土攪拌樁機，就地將軟土和固化劑（漿液或粉體）強制攪拌，使軟土硬結為具有整體性、水穩性和一定強度的水泥加固土，從而提高地基土強度、增大變形模量。根據固化劑摻入狀態的不同，分為漿液攪拌和粉體噴射攪拌。前者是用漿液和軟土進行攪拌，后者是用粉體和軟土進行攪拌[31]。其施工機械可采用單軸、雙軸、三軸或多軸攪拌機進行施工。水泥土攪拌法適用于加固淤泥、淤泥質土、素填土、粘性土（軟塑和可塑）、粉土（稍密、中密）、粉細砂（稍密、中密）、中粗砂（松散、稍密）、飽和黃土等土層。不適用于含有大孤石或障礙物較多且不易清除的雜填土、欠固結的淤泥和淤泥質土、硬塑及堅硬的粘性土、密實的砂類土，以及地下水影響成樁質量的土層。

水泥土攪拌法在對軟土進行加固時具有以下獨特優點：

① 最大限度的利用了原土；

② 攪拌時無振動，無噪聲和無污染，可在密集建筑群中進行施工；

③ 根據上部結構的需要，可靈活的采用柱狀、壁狀、塊狀等加固形式；

④ 與鋼筋混凝土樁相比，可節約鋼材，降低工程造價。

（3）排水固結法

從排水的方向來說，排水固結法分為垂直向排水和水平向排水。排水固結法的原理是軟土在施加的荷載作用下，通過布設垂直向排水井（塑料排水袋或砂井），使土中的孔隙水被逐漸壓出，土體的孔隙比不斷減小，從而使軟土土層發生固結變形，逐步提高軟土的強度。排水固結法的主要目的是解決軟土地層的沉降和穩定問題。為了使軟土地層早日完成固結，最便捷有效的措施就是在軟土地層中設置排水通道，縮短排水距離。所以，在對軟土地層進行排水時，布設的垂直方向排水井可使軟土中的孔隙水快速被排出，提高軟土的固結速率，使其在較短時間內獲得較好的固結效果，盡早提高軟土地層的抗剪強度，以保證土層的穩定[32]。

（4）高壓旋噴注漿加固

高壓旋噴注漿，是指使用高壓旋噴機鉆到設定的深度，再把水泥漿以高壓流從噴口里排射，噴射流的能量大，速度快，連續和集中的作用在土體上，在壓應力和沖蝕等多種因素的作用下，噴射區域內產生效應，使該區域內土體因受巨大應力場沖擊作用而發生攪動，新注入的漿液和原來的土體凝結為新的固結體，達到了對土體加固的目的。高壓噴射注漿法適用于加固淤泥、淤泥質土、粘性土（流塑、軟塑和可塑）、粉土、砂土、黃土、素填土和碎石土等地層，但對于硬粘土、含有較多塊石或大量植物根莖的土層加固效果不良。

2 按加固材料分類

現階段，水泥與石灰仍是被經常用于坑內加固的材料。對軟土基坑的坑內加固，常選用水泥當做固化材料；若土體含水量比較豐富，則可采用噴粉水泥攪拌樁，也可采用生石灰作為固化劑。

水泥土和石灰對坑內加固的突出作用表現為：

（1）能有效改良坑內土體的力學性質，提高坑底土層的抗剪強度、彈性模量、粘聚力等多種參數；

（2）對基坑支護結構的水平變形和坑底的隆起有了很大的抑制作用，提高了基坑的穩定性和安全性；

（3）這兩種材料價格較低，貨源充足，能減少工程造價。

3 按坑內加固樁型分類

在深厚軟土地區，通常會采用坑內加固措施來改善坑內土體的力學特性以保證基坑的安全。實際工程中，應從各方面考慮，綜合工程地質條件、水位高低、安全性、經濟性等影響因素，合理確定選用何種加固樁型和加固方式。

基坑加固形式的選擇必須做到具體問題具體分析，應嚴格參照勘察報告，充分考慮周邊狀況，針對基坑的安全等級合理選取基坑的加固形式。通過大量坑內加固工程實例，可將坑內加固的作用和使用范圍歸納為：

① 增強坑內被動區土體抗力，主要應用于軟土基坑；

② “先行地中梁式”式加固，主要用于抑制基坑側向位移，加強對環境的保護；

③ 隔絕地下水的滲透效應，解決富水地區地下水滲流問題；

④ 提高管線下土體承載力，解決深基坑開挖面的不穩定問題。

4 結論

上述坑內加固形式，都具備抑制坑底隆起、控制基坑支護結構變形的能力。其中前三種加固形式，雖然加固的范圍大，加固的效果好，但是增加了很多工程造價，不夠經濟，故在實際的基坑項目中，使用的并不頻繁，僅在基坑安全等級高、變形控制要求嚴格的軟弱土層中使用。后兩種加固形式被廣泛應用于對軟土地層的改良，工程造價經濟，且經過大量的實踐及研究證明，其加固效果也很顯著。

參考文獻

[1]鄭艷.復雜條件下地鐵施工地層變形機理及對橋樁破壞研究 [D].遼寧工程技術大學，2012.

[2]姜永耀.巖土工程中地基加固的處理方法分析 [J].建筑工程技術與設計，2017，7.

[3]章一萍.幾種加固方法在實際工程中的應用 [J].四川建筑科學研究，2002，28（4）：20-21.

[4]張朔.深基坑支護方案中坑內土體加固方法的選用 [J].建筑施工，2010，32（8）：787-789.