【正文】 實(shí)測(cè)的樁側(cè)摩阻力證實(shí)了這種現(xiàn)象的存在。 在復(fù)合地基中接近承臺(tái)相當(dāng)于承臺(tái)寬度的深度范圍內(nèi)，其位移場(chǎng)與單樁有顯著不同，出現(xiàn)了承臺(tái)與樁同時(shí)沉降時(shí)組合的位移場(chǎng)。 復(fù)合地基樁身應(yīng)力分布及應(yīng)力場(chǎng) 一般來(lái)說(shuō)，水泥一土樁沿軸線和樁側(cè)的摩阻力分布規(guī)律與鋼筋混凝土樁是相近似的。 當(dāng)樁身強(qiáng)度是承載力的決定因素時(shí)，增加樁的長(zhǎng)度并不能提高承載力；反之， 31 當(dāng)樁身強(qiáng)度較高時(shí)，增加長(zhǎng)度，就能顯著提高樁的承載力。在加載過(guò)程中，局部應(yīng)力超過(guò)樁體剪切強(qiáng)度或抗壓強(qiáng)度，開(kāi)始導(dǎo)致破壞，進(jìn)而會(huì)逐步擴(kuò)大。水泥含量低（即 5,10,15%）的樁的強(qiáng)度是樁承載力的控制條件，而水泥含量高（ 25 和 35）的樁，由于樁體強(qiáng)度較高，其承載力是由樁 — 土體系的強(qiáng)度決定的，即取決于樁側(cè) 摩擦力 的樁尖反力。但在旋噴樁中，樁身常常就成為決定樁承載力的決定因素。因此，樁的破壞形式可以劃分成兩種類(lèi)型，即樁身破壞和樁 — 土體系的破壞。試驗(yàn)表明水泥含量低（ 5%）的情況下，試樣達(dá)到很大應(yīng)變值之后才出現(xiàn)破壞強(qiáng)度的峰值，而且曲線比較平緩；反之，當(dāng)水泥含量較高（ 25%）時(shí)，試樣應(yīng)變?cè)诤苄〉那闆r下，強(qiáng)度就到峰值，并且曲線驟然下降，呈現(xiàn)脆性特性的明顯增長(zhǎng)。 試驗(yàn)資料表明，水泥土的應(yīng)力 — 應(yīng)變關(guān)系接近于雙曲線，即呈現(xiàn)出明顯的非線性關(guān)系。 旋噴注漿復(fù)合地基的承載特性和工程特性 旋噴樁應(yīng)力一應(yīng)變特征 在以往的樁基工程中，混凝土被視為彈性體，這是 因 為混凝土的彈性模量與土體的壓縮量相差懸殊，這樣的假定是合理的。 擠壓力 噴射流在終了區(qū)域，能量衰減很大，不能直接沖擊土體使土粒剝落，但能對(duì)有效射程的邊界土產(chǎn)生擠壓力，對(duì)四周土有壓密作用，并使部分漿液進(jìn)入土粒之間的空隙里，使固結(jié)體與四周土緊密相依，不產(chǎn)生脫離現(xiàn)象。 水楔效應(yīng) 當(dāng)噴射流充滿土層時(shí)，由于噴射流的反作用力，產(chǎn)生水楔。在沖擊面上的土體被蒸氣泡的破壞壓所腐蝕，使沖擊面破壞。 水流的沖擊力 由于噴射流斷續(xù)地錘擊土體，產(chǎn)生沖擊力，促進(jìn)破壞的進(jìn)一步發(fā)展。 m/s2） ? —— 密度（ kg/m3） Q —— 流量（ m3/s） 而流量 AVQ m?? ，將 AVQ m?? 代入（ 21）式得 2mAVF ?? （ 22） 2mV —— 噴射流平均速度（ m/s） A —— 噴嘴 截面積（ m2） 式（ 22）中說(shuō)明：破壞力對(duì)于某一種液體，在同一噴嘴截面積的條件下，跟液體的平均流速平方成正比，只要增大旋噴壓力加快流速，就能獲得更大破壞力（如圖 2 22 222），使噴射流在有效作用于邊界上產(chǎn)生土體內(nèi)的漿液進(jìn)入土粒之間的空隙里，對(duì)四周土與固結(jié)體的緊密擠壓效果。噴射流破壞土體的機(jī)理比較復(fù)雜，透過(guò)旋噴的現(xiàn)象，可以分析其主要作 28 用。 旋噴結(jié)束后，當(dāng)水泥 — 土混合漿液尚未凝結(jié)時(shí)，這種漿液將產(chǎn)生擠壓力，對(duì)四周土有壓密作用，并使部分漿液進(jìn)入土粒之間的空隙中，形成“脈”狀、“板”狀水泥結(jié)石體，這種情況在開(kāi)挖檢查中比較明顯。 軟土 加固的機(jī)理有幾個(gè)方面 [43]： 因旋噴樁的存在，使得軟弱土層在荷載作用下由原來(lái)的無(wú)側(cè)限狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢ǖ倪吔鐥l件的應(yīng)力狀態(tài)，從而提高了樁間土的強(qiáng)度。加固過(guò)程中一部分細(xì)小的土顆粒被漿液所置換，隨著漿液被帶到地面上，其余的土粒與漿液混合在噴射動(dòng)壓、離心力和重力作用下，在橫斷面上按土粒質(zhì)量的大小，有規(guī)律的排列起來(lái)，小顆粒在中部居多，大顆粒在外側(cè)或邊緣部分，形成了漿液主體，攪拌混合、壓縮和滲透等部分，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間便凝固成強(qiáng)度較高、滲透系數(shù)較小的固結(jié)體 [42]。單管?chē)娚渥{使?jié){液作為噴射流；二重管?chē)娚渥{也使?jié){液作為噴射流 ，但在其四周又包裹了一層空氣，成為復(fù)合噴射流；三重管以水汽為復(fù)合噴射流并注漿填空；三者使用的漿液都隨時(shí)間凝固硬化。 擠壓力 —— 噴射流在終期區(qū)域能量衰減很大，不能直接破壞土體，但能對(duì)有效射程的邊界土產(chǎn)生擠壓力，對(duì)四周土有壓密作用，并使部分漿液進(jìn)入土粒之間的空隙里，使固結(jié)體與四周緊密相依，不產(chǎn)生脫離現(xiàn)象。此外，空穴中由于噴射流的激流激烈紊流，也會(huì)把較軟的土體掏空，造成空穴破壞，使更多的土粒發(fā)生破壞。 水塊的沖擊力 —— 由于噴射流繼續(xù)錘擊土體產(chǎn)生沖擊力，促進(jìn)破壞 進(jìn)一步發(fā)展。 圖 219 高壓旋噴樁加固軟土地基施工流程圖 高壓噴射破壞土體的加固機(jī)理可以主要?dú)w納為以下幾類(lèi) [41]： 流動(dòng)壓 —— 高壓射流沖擊土體時(shí)，由于能量高度集中地作用于一個(gè)很小的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)受到很大的壓力作用，當(dāng)這些外力超過(guò)土的臨界破壞壓力時(shí)，土體便發(fā)生破壞。 圖 217 地下連續(xù)墻補(bǔ)缺 圖 218 防止涌砂冒水 26 高壓旋噴注漿 法 加固地基機(jī)理 高壓旋噴法通過(guò)在軟弱土層中形成水泥固結(jié)體與樁間土一起形成復(fù)合地基，從而提高地基的承載力，減少地基的沉降變形，達(dá)到地基加固的目的。 ④ 減少震動(dòng)、防止液化 圖 212 防止基坑底部隆起 (a)減少設(shè)備基礎(chǔ)振動(dòng)； (b)防止砂土地基液化 ⑤ 降低土的含水量 (a)整治路基翻漿冒泥； (b)防止地基凍脹。 圖 210 保護(hù)鄰近建筑物 圖 211 地下管道或涵洞護(hù)拱 ③ 增大土的摩擦力和粘聚力 (a)防止小型坍方滑坡（圖 213）。 (b)保護(hù)地下工程建設(shè)（圖 211）。 (c)加強(qiáng)盾構(gòu)法和頂管法的后座，形成反 力后座基礎(chǔ)。 （ 2） 工程使用范圍 ① 增加地基強(qiáng)度 (a)提高地基承受力，整治已有建筑物沉降和不均勻沉降的托換工程。 當(dāng)土中含有較多的大粒徑塊石、堅(jiān)硬粘性土、大量植物根莖或有過(guò)多的有機(jī)質(zhì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果確定其適用程度。 （ 7） 設(shè)備簡(jiǎn)單 高壓噴射注漿全套設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、占地少，能在狹窄和低矮的空間施工。 （ 6） 料源廣闊 漿液以水泥為主體。 （ 4） 可垂直噴射也可傾斜和水平噴射 通常 是在 地 面進(jìn)行垂直噴射注漿，但在隧道、礦井巷道工程、地下鐵道等建設(shè)中，亦可采用傾斜和水平注漿。 （ 2） 施工簡(jiǎn)便 施工時(shí)只需在土層中鉆一個(gè)孔徑為 50mm 或 300mm 的小孔，便可在土中噴射成直徑為 ～ 的固結(jié)體，因而施工時(shí)能貼近已有建（構(gòu)）筑物，成型靈活，既可在鉆孔的全長(zhǎng)范圍形成固結(jié)體，也可僅做其中一段。這種方法日本成為SSSMAN 工法。裝在噴嘴附近的超聲波傳感器及時(shí)測(cè)出空間的直徑和形狀，最后根據(jù)工程要求選用漿液、砂漿、礫石等材料進(jìn)行填充。 圖 28 三重管旋噴注漿示意圖 圖 29 多重管旋噴示意圖 （ 4） 多重管法 這種方法首先需要在地面鉆一個(gè)導(dǎo)孔，然后 置入多重管，用逐漸向下運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)超高壓力水射流（壓力約為 40MPa） ,切削破壞四周的土體，經(jīng)高壓水沖擊下來(lái)的土和石成為砂漿后，立即用真空泵從多重管中抽出。在以高壓泵等高壓發(fā)生裝置產(chǎn)生 20MPa 左右的高壓水噴射流的周?chē)?，環(huán)繞一股 左右的圓筒狀氣流，進(jìn)行高壓水噴射流和氣流同軸噴射沖切土體，形成較大的空隙，再另由泥漿泵注入壓力為 2～ 5MPa 的漿液填充，噴嘴作旋轉(zhuǎn)和提升運(yùn)動(dòng)，最后便在圖中凝固為直徑較大的 22 圓柱狀固結(jié)體（圖 28） 。這種方法日本稱(chēng)為 JSG 工法。在高壓漿液和它外圈環(huán)繞氣流的共同作用下，破壞土體的能量顯著增大，噴嘴一面噴射一面旋轉(zhuǎn)和提升，最后在土體中形成圓柱狀固結(jié)體。當(dāng)二重注漿管鉆 進(jìn) 土層的預(yù)定深度后，通過(guò)在管底部側(cè)面的一個(gè)同軸雙重噴嘴，同時(shí)噴射出高壓漿液和空氣兩種介質(zhì)的噴射流沖擊破壞土體。這種方法日本稱(chēng)為 CCP 工法。 高壓噴射注漿法的工藝類(lèi)型 : 當(dāng)前，高壓噴射注漿法的基本工藝類(lèi)型有 :單管法、二重管法和三重管法和多重管法等四種方法。 圖 25 高壓噴射注漿的三種型式 擺噴法施工時(shí)噴嘴一面噴射一面提升，噴射的方向呈較小角度來(lái)回?cái)[動(dòng)，固結(jié)體形如較厚墻狀。旋噴法施工后，在地基中形成圓柱體，稱(chēng)為旋噴樁。 旋噴 法施 工 時(shí)，噴嘴一面噴射一面旋轉(zhuǎn) 并 提升，固結(jié)體呈圓柱狀 。 20 高壓 噴射 注漿法概述 高壓噴射注漿法（ High pressure Jet Grouting） 60 年代后期始于日本，它是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆進(jìn)至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水成為 20MPa 左右的高壓流從噴嘴中噴射出來(lái)，沖擊破壞土體，同時(shí)鉆桿以一定速度漸漸向上提升，將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合后，漿液凝固后，在土中形成一個(gè)固結(jié)體 ，即旋噴樁。旋噴時(shí)其主體為有一定直徑和體形的旋噴樁，還有一部分連在旋噴樁外面的支體，支體是因土的裂縫造成，其數(shù)量、粗細(xì)（厚?。┖烷L(zhǎng)短與土的裂隙狀況及噴射技術(shù)參數(shù)有關(guān)。 高壓旋噴注漿技術(shù)具有適用范圍、適用地層較廣，施工方便，耐久性好，材料廣闊等特點(diǎn)； 其加固地基機(jī)理主要是通過(guò)流動(dòng)壓、噴射流的脈動(dòng)負(fù)荷、水塊的沖擊力、空穴現(xiàn)象、水楔效應(yīng)、擠壓力、氣流攪動(dòng)等效應(yīng)形成水泥固結(jié)體與樁間土的復(fù)合地基，從而提高地基承載力，減少沉降變形。 高壓旋噴 注漿 法 高壓 旋噴 注漿法是地基處理的方法之一，其原理是利用鉆機(jī)把帶有特制噴嘴的注漿管鉆到預(yù)定深度的土層，以 20～ 40MPa 的壓力把漿液或水從噴嘴中噴射出來(lái)，形成噴射流沖擊破壞土層。此方法是通過(guò)滲入壓縮的熱空氣和燃燒物，并依靠熱傳導(dǎo)，將細(xì)顆粒土加熱到 100OC 以上，從而增加土的強(qiáng) 度，減小變形。適用于飽和的砂土或軟粘土地層中的臨時(shí)處理措施。 冷熱處理法 （ 1）凍結(jié)法。對(duì)既有建筑 物可進(jìn)行托換加固?？梢蕴岣叩? 19 基承載力、減少沉降、防止砂土液化、管涌和基坑隆起。 （ 2）高壓噴射注漿法。其原理是用壓力泵把水泥或其它化學(xué) 漿液注入土體，以達(dá)到提高地基承載力、減小沉降、防滲、堵漏等目的。 膠結(jié)法 在軟弱地基中部分土體內(nèi)摻入水泥、水泥砂漿以及石灰等物，形成加固體，與未加固部分形成復(fù)合地基，以提高地基承載力和減小沉降。在地基中沿不同方向，設(shè)置直徑為 75～ 250mm 的細(xì)樁，可以是豎直樁，也可以是斜樁，形成如樹(shù)根狀的群樁，以支撐結(jié)構(gòu)物，或用以擋土，穩(wěn)定邊坡。 運(yùn)用于開(kāi)挖支護(hù)和天然邊坡的加固。土釘技術(shù)是在土體內(nèi)放置一定長(zhǎng)度和分布密度的土釘體，與土共同作用，用以 彌補(bǔ)土體自身強(qiáng)度的不足。 適用于需要將拉應(yīng)力傳遞到穩(wěn)定土體中去的工程。 （ 3）土層錨桿。把抗拉能力很強(qiáng)的拉筋理置在土層中，通過(guò)土顆粒和拉筋之間的摩擦力形成一個(gè)整體，用以提高土體的穩(wěn)定性。 適用于砂 土、粘性土和軟土，或用作反濾、排水和隔離材料。 （ 1）土工聚合物。 適用于飽和及非飽和粘性土、砂土、粉土等地基。 CFG 樁是在碎石樁基礎(chǔ)中加進(jìn)一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和，用振動(dòng)沉管打樁機(jī)或其它成樁機(jī)具制成的一種具有一定粘結(jié)強(qiáng)度的樁。 適用于軟弱粘 性土地基。對(duì)不排水抗剪強(qiáng)度小于 20kPa 的軟土地基，采用碎石樁時(shí)須慎重。碎石樁法是利用一種單向或雙向振動(dòng)的沖頭，邊噴高壓水流邊下沉成孔，然后邊填入碎石邊振實(shí)，形成碎石樁，樁體和原來(lái)的粘性土 :構(gòu)成復(fù)合地基，以提高地基承載力和減小沉降。 置換法 其原理是以砂、碎石等材料置換軟土，與未加固部分形成復(fù)合地基，達(dá)到提高地基強(qiáng)度的目的。在土中插入金屬電極并通以直流電，由于直流電場(chǎng)作用，土中的水從陽(yáng)極流向陰極，然后將水從陰極排除，且不讓水在陽(yáng)極附近補(bǔ)充，借助電滲作用可逐漸排除土中水，在工程上常利用它降低粘性土中的含水量或降低地下水位來(lái)提高地基承載力或邊坡的穩(wěn)定性。 適用 于地下水位接近地面而開(kāi)挖深度不大的工程，特別適用于飽和粉、細(xì)砂地基。 （ 4）降低地下水位法。在粘土層上鋪設(shè)砂墊層，然后用薄膜密封砂墊層，用真空泵對(duì)砂墊層及砂井抽氣和抽水，使地下水位降低，同時(shí)在大氣壓力作用下加速地基固結(jié)。 適用于透水性低的軟弱粘性土，但對(duì)于泥炭土等有機(jī)質(zhì)沉積物不適用。 （ 2）砂井法。如粘土層較薄，透水性較好，也可單獨(dú)采用堆載預(yù)壓法。 臨時(shí)的預(yù)壓堆載一般等于建筑物的荷載，但為了減少由于次固結(jié)而產(chǎn)生的沉降，預(yù)壓荷載也可大于建筑物荷載，稱(chēng)為超載預(yù)壓。 （ 1）堆載預(yù)壓法。加壓主要是地面堆載法、真空預(yù)壓法和井點(diǎn)降水法。排水可以利用天然土層本身的透水性。在這個(gè)過(guò)程中，隨著土體超靜孔隙水壓力的逐漸消散，土的有效應(yīng)力增加，地基抗剪強(qiáng)度相應(yīng)增加，并使沉降提前完成或提高沉降速率。 適用于飽和凈砂、非飽 和但經(jīng)灌水飽和的砂、粉土和濕陷性黃土。 （ 7）爆破法?？梢燥@著提高地基強(qiáng)度，改善地基的整體穩(wěn)定性，并減少地基沉降量。 （ 6）砂樁。是利用打入鋼套管（或振動(dòng)沉管、炸藥爆破）在 地基中成孔，通過(guò)“擠”壓作用，使地基土得到加“密”，然后在孔中分層填入素土（或灰土、粉煤灰加石灰）后夯實(shí)而成土樁（或灰土樁、二灰樁）。 適用于砂性土和小于 的粘粒含量低于 10%的粘性土。 （ 4）振沖擠密法。利用強(qiáng)大的夯擊 能，迫使深層土液化和動(dòng)力固結(jié)，使土體密實(shí)，用以提高地基土的強(qiáng)度并降低其壓縮性，消除土的濕陷性、脹縮性和液化性。 適用于無(wú)粘性土、雜填土、非飽和粘性土及濕陷性黃土。 （