當(dāng)基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)及施工中存在下列情況時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)牡鼗幚泶胧?/p>
① 基坑地基不能滿足基坑側(cè)壁的穩(wěn)定要求；
② 對周圍環(huán)境的預(yù)計(jì)影響程度超出有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；
③ 現(xiàn)有地基條件不能滿足開挖、放坡、底板施工等正常施工要求；
④ 基坑開挖過程中暴露出的質(zhì)量問題，嚴(yán)重影響基坑施工及基坑安全。
對于有管涌和水土流失危險(xiǎn)之處則更須預(yù)先進(jìn)行可靠的預(yù)防性地基處理。必須加固的位置和范圍要選在可能引起突發(fā)性災(zāi)害事故的地質(zhì)或環(huán)境條件之處，包括但不限于以下條件：
① 液性指數(shù)大于 1.0 的觸變性及流變性較大的粘土層，基坑開挖較深，墻前土體有可能發(fā)生過大的塑性破壞；
② 地下水豐富的松散砂性土或粉砂土層；
③ 坑邊設(shè)備重載區(qū)或坑外有較大的超載，或坑外有局部的松土或空洞；
④ 基坑附近有重要的保護(hù)設(shè)施或?qū)Τ两递^敏感的建筑設(shè)施：
⑤ 坑周邊有較大的邊坡或較大的水位差；
⑥ 坑內(nèi)局部加深區(qū)域的加固。
基坑土體對基坑和環(huán)境的影響是一個(gè)綜合因素，與基坑結(jié)構(gòu)型式、基坑規(guī)模與開挖深度、基坑環(huán)境保護(hù)要求、施工技術(shù)水平等有關(guān)，故基坑土體加固設(shè)計(jì)也應(yīng)綜合考慮上述因素的影響。基坑變形及對環(huán)境的影響程度與土性和環(huán)境狀況有關(guān)，基坑土層條件和環(huán)境變化較大，單一基坑的周圍環(huán)境往往也有較大區(qū)別，故坑內(nèi)被動區(qū)域的土體加固設(shè)計(jì)應(yīng)區(qū)別對待，以達(dá)到加固設(shè)計(jì)合理，工程投資經(jīng)濟(jì)、環(huán)境安全的社會效果。
一、基礎(chǔ)資料的收集與分析
為做好加固設(shè)計(jì)方案比較，必須強(qiáng)調(diào)準(zhǔn)確的地質(zhì)勘察資料對加固設(shè)計(jì)的重要意義。必須具備工程場地各層土在深度和水平向的準(zhǔn)確分布和層位標(biāo)高，以及詳盡的物理、力學(xué)、化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)和地下水狀況的資料。工程地質(zhì)勘察應(yīng)查明加固土層的分布范圍、含水量、孔隙率等土體的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。尤其要準(zhǔn)確測定土的 pH 值、有機(jī)質(zhì)含量、粘土礦物成分和顆粒組成，以免發(fā)生誤導(dǎo)而引起工程事故。故在基坑土體加固設(shè)計(jì)前應(yīng)予以查明，以便更合理地選擇不同地質(zhì)特性條件下的加固方法。
二、基坑加固方法的確定
基坑開挖前，應(yīng)根據(jù)基坑穩(wěn)定和變形控制要求進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行開挖對地基穩(wěn)定或地層位移對保護(hù)對象影響的計(jì)算分析。根據(jù)地質(zhì)水文條件和基坑開挖施工參數(shù)所設(shè)計(jì)的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，預(yù)測基坑周圍地層位移。當(dāng)經(jīng)過精心優(yōu)化圍護(hù)墻及支撐體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及開挖施工工藝后，預(yù)測周圍地層位移仍大于保護(hù)對象的允許變形量時(shí)，或基坑和環(huán)境存在安全困難和風(fēng)險(xiǎn)較大問題時(shí)，則必須考慮在計(jì)算分析所顯示的基坑地基薄弱部分，預(yù)先進(jìn)行可靠而合理的地基加固，使基坑變形符合要求。
基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類型繁多，基坑工程周邊環(huán)境各具特色，地質(zhì)狀況復(fù)雜，當(dāng)對基坑土體采取加固時(shí)，首先需考慮加固區(qū)域的確定與加固方案的比較。確定地基土加固方案時(shí)應(yīng)根據(jù)加固目的、周邊環(huán)境、場地地質(zhì)條件及施工條件、預(yù)期處理效果和造價(jià)等初步選定幾種加固方案，進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比分析，從中選出相對經(jīng)濟(jì)合理的加固方式，必要時(shí)也可采用兩種處理方法聯(lián)合使用或同時(shí)加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體性和剛度的綜合處理方案。
基坑土體加固設(shè)計(jì)應(yīng)包括選擇基坑土體加固處理方法的理由及多種經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較、加固體平面布置和豎向布置及構(gòu)造要求等，并對土體加固材料配比、水灰比、強(qiáng)度、基坑土體穩(wěn)定或變形等進(jìn)行計(jì)算復(fù)核。
三、基坑加固體的平面布置
1．基坑土體加固樁位排列布置形式包括滿膛式、格柵式、墻肋式等 ，見圖24-2。
樁位滿膛式布置的地基加固成本較大，一般僅應(yīng)用于基坑外側(cè)環(huán)境保護(hù)要求較高的與基坑對應(yīng)的被動區(qū)域或基坑面積較小的區(qū)域。
2．基坑土體加固的平面布置包括加固體寬度、順圍護(hù)邊線方向的長度、間距，平面加固孔位布置原則、土體置換率要求等。基坑土體加固的平面布置原則上同水泥土重力壩的布置。土體加固平面布置形式包括滿膛式、格柵式、裙邊式、抽條式、墩式、墻肋式等 ，見圖24-3。
上述土體加固滿膛式布置圖、格柵式布置圖、抽條式布置圖一般用于基坑較窄且環(huán)境保護(hù)要求較高的基坑土體加固中。土體加固裙邊式布置圖一般用于基坑較寬且環(huán)境保護(hù)要求較高的基坑土體加固中。土體加固墩式布置圖一般用于基坑較寬且環(huán)境保護(hù)要求一般的基坑土體加固中。
四、基坑土體加固的豎向布置
基坑土體加固豎向布置形式包括坑底平板式、回?fù)绞健⒎謱邮�、階梯式等 ，見圖24-4。
五、基坑土體加固的構(gòu)造
1．加固體置換率
基坑土體加固體平面（置換率）和斷面布置及固化劑摻量與基坑開挖深度是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)關(guān)系，很難通過單一數(shù)據(jù)予以確定，建立完全對應(yīng)的比例關(guān)系在目前的技術(shù)條件下也是不現(xiàn)實(shí)的，必須結(jié)合不同的施工工法實(shí)踐和工程經(jīng)驗(yàn)確定，必要時(shí)進(jìn)行計(jì)算復(fù)核。
有環(huán)境保護(hù)要求時(shí)或考慮加固后的土體m值或k值提高的坑內(nèi)加固宜用格柵形加固體布置，其截面置換率通�？蛇x擇 0.5～0.8，在基坑較深或環(huán)境保護(hù)要求較高的一級或二級基坑中，可選用大值，反之可取用小值。
2．加固體的搭接和垂直度要求
相鄰樁的搭接長度不小于 150mm。樁的垂直度不小于 1/100。緊貼圍護(hù)墻邊的一排樁體寬度不宜小于 1.2m，宜連續(xù)布置，且應(yīng)采取措施確保加固體與圍護(hù)墻有效密貼，如攪拌樁和墻體之間的空隙應(yīng)采用旋噴樁密貼。
3．加固體水泥摻量與加固體強(qiáng)度
根據(jù)開挖深度和環(huán)境保護(hù)等級確定其固化劑摻量和強(qiáng)度技術(shù)指標(biāo)。加固體材料技術(shù)指標(biāo)，包括加固體材料強(qiáng)度指標(biāo)（水泥標(biāo)號）、水泥摻量、加固體齡期、加固體強(qiáng)度等。加固時(shí)水泥(固化劑)摻入量，是以每立方被加固軟土所拌和的水泥重量計(jì)。加固體的強(qiáng)度取決于水泥摻合量和齡期，其能摻入土中的固化劑含量因施工工法的不同而有所區(qū)別，對水泥固化劑而言，常用的水泥種類為普通硅酸鹽水泥、礦碴水泥�；油馏w加固時(shí)的固化劑摻量和強(qiáng)度指標(biāo)，受施工工法的限制，其能摻入土中的固化劑含量因施工工法的不同而有所區(qū)別，有關(guān)加固工法的水泥摻量及加固體強(qiáng)度一般如下：
⑴ 注漿加固時(shí)水泥摻入量不宜小于 120kg/m3 ，水泥土加固體的 28 天齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，比原始土體的強(qiáng)度提高 2～3 倍；
⑵ 雙（單）軸水泥土攪拌樁的水泥摻入量不宜小于 230kg/m3 ，水泥土加固體的 28天齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不宜低于 0.6MPa；
⑶ 三軸水泥土攪拌樁的水泥摻入量不宜小于 360kg/m3 ，水泥土加固體的 28 天齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度 qu不宜低于 0.8MPa；
⑷ 旋噴加固時(shí)水泥摻入量不宜小于 450kg/m3 ，水泥土加固體的 28 天齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不宜低于 1.0MPa；
上述水泥摻量及其強(qiáng)度的關(guān)系不是絕對的，因地層條件和環(huán)境保護(hù)要求有別。在固化劑種類和摻入量相同的情況下，漿液噴攪時(shí)，土的天然含水量越低，加固土的強(qiáng)度越高。此外，不同種類的土在相同的水泥摻入量的條件下，兩者的加固體強(qiáng)度有差別，但其強(qiáng)度隨土中含水量增大而減少的遞減率比較接近。對有少量有機(jī)質(zhì)含量和淤泥質(zhì)粘土層厚度較大的地段及暗浜、雜填土、松散砂、淤泥質(zhì)土，或流塑狀土等，應(yīng)適當(dāng)增加水泥摻量，或通過加固試驗(yàn)確定。對重要復(fù)雜的基坑工程或基坑比較深且環(huán)境保護(hù)要求高的基坑工程，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場加固試驗(yàn)確定其適應(yīng)性，合理確定加固方法和加固強(qiáng)度�？紤]加固體的 m 或 k 值采用比相應(yīng)土體本身高的數(shù)值時(shí)，必須滿足相應(yīng)的水泥摻量要求。
攪拌法或高噴法的水泥用量較大，造價(jià)也高，且對空氣和地下水環(huán)境有一定的污染作用。所以尋求經(jīng)濟(jì)合理且環(huán)保，以降低工程投資且又環(huán)保的加固方法或加固材料是急需研究探討的課題之一。為推動地基土固化劑技術(shù)的發(fā)展，可考慮選擇水泥固化劑以外的固化材料，但應(yīng)選擇場地土壤進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，并與采用水泥固化劑材料加固時(shí)的試驗(yàn)效果進(jìn)行對比確定。
4．加固體強(qiáng)度與齡期的關(guān)系
加固體的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度比原始土體的抗壓強(qiáng)度可提高數(shù)十倍以上，但加固體的強(qiáng)度與土質(zhì)及含砂量、齡期、水泥品種及摻入比、土的含水量、外摻劑、水灰比等有關(guān)。水泥土的抗壓強(qiáng)度隨加固齡期而增長，它的早期強(qiáng)度增長并不明顯，在低溫條件下，水泥土的強(qiáng)度隨齡期增長更慢。強(qiáng)度增長主要發(fā)生在齡期 28d 后，并且持續(xù)增長至 120d，其增長趨勢才減緩。在深基坑中可利用水泥土的后期強(qiáng)度，但在淺基坑中則是不利因素，往往會因?yàn)楣て谔崆伴_挖而發(fā)生基坑坍塌事故。
5．?dāng)嚢杓庸腆w上部引孔段回?fù)揭?/p>
開挖面以上的固化劑回?fù)搅繎?yīng)與施工工法的特點(diǎn)結(jié)合，并考慮坑邊環(huán)境和基坑深度的影響。工程實(shí)踐表明，以往采用攪拌工藝時(shí)基坑上段回?fù)?7%的水泥摻量，加固效果往往達(dá)不到工程要求，低水泥回?fù)搅坎⒉环瞎こ逃?jì)算對土體的力學(xué)性能指標(biāo)要求，故而造成實(shí)測的墻體變形遠(yuǎn)大于計(jì)算值。因此，當(dāng)環(huán)境保護(hù)要求較高的情況下，坑底以上適當(dāng)高度宜采用與坑底接近的摻量攪拌回?fù)�，更不能全部空鉆。
6．加固體外摻劑要求
加固體摻加外摻劑是為了改善水泥土加固體的性能和提高早期強(qiáng)度。由于土性的差別，水泥土強(qiáng)度和增長速度也有區(qū)別，為提高加固的效果，需根據(jù)不同的土性選用相應(yīng)合適的外摻劑和外摻量。加固體外摻劑應(yīng)考慮加固土的土性(暗浜、軟弱土、有機(jī)土、回填區(qū)、砂性)、開挖深度、周邊環(huán)境等因素。經(jīng)常使用的外摻劑有碳酸鈉、氯化鈣、三乙醇胺、木質(zhì)素磺酸鈣等。通過摻加外摻劑以改善水泥土加固體的性能和提高早期強(qiáng)度，但相同的外摻劑以不同的摻量加入于不同的土類或不同的水泥摻入比，會產(chǎn)生不同的效果。
借此介紹一種特種粘土固化漿液技術(shù)，該特種粘土固化漿液由特種結(jié)構(gòu)劑、水泥、粘土、水配制而成，具有優(yōu)于現(xiàn)行普通水泥漿液、水泥粘土漿液等多項(xiàng)性能。如漿液具有析水率低、穩(wěn)定性高和結(jié)石率高、膠凝時(shí)間短和早期強(qiáng)度上升快、固化結(jié)石體強(qiáng)度高等特點(diǎn)。工程應(yīng)用無環(huán)境污染、施工簡便、造價(jià)很低�？捎糜诟劭诖a頭、堤壩、基坑圍護(hù)、邊坡、隧道、采礦等注漿防滲加固，該技術(shù)已成功用于安徽馬鋼公司姑山礦采場東幫 100m 高邊坡、廣西南寧邕江防洪大堤江濱醫(yī)院段、廣西龍州金龍水庫主壩、江西萍鄉(xiāng)蘆洞水庫大壩和紅旗水庫大壩、北京地鐵 5 號線雍和宮站回填土地基等幾十個(gè)工程，取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。2004 年通過水利部科技成果鑒定，2005 年獲得中國發(fā)明專利授權(quán)和廣西壯族自治區(qū)政府科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。該技術(shù)運(yùn)用于廣西龍州縣境內(nèi)的金龍水庫的堵漏加固取得成功。該金龍水庫位于巖溶地區(qū)，巖溶類型繁多、發(fā)育強(qiáng)烈，庫水大量外漏，壩頭與基巖銜接處常年大量漏水，雖然過去經(jīng)過歷年多次注漿堵水處理（采用普通水泥漿液、水泥粘土漿液注漿），但是收效一直不顯著。采用特種粘土固化漿液技術(shù)處理后，進(jìn)行注漿施工效應(yīng)檢測結(jié)果，檢測結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)要求。由抽取的巖芯可見，特種粘土固化漿液的結(jié)石體與碎石、土之間密實(shí)結(jié)合，見下圖 24-5。
