软土地区深基坑坑内土体竖向加固形式研究

　　摘要：近年来，在国家加快城市化建设政策的指引下，我国兴建了大量高层建筑和大型市政设施，建筑物在高度和深度上都有了很大的发展。随着高层建筑的不断增多、市政建设的大力发展和地下空间的开发利用，产生了大量的深基坑支护设计与施工问题，并使之成为当前基础工程的热点与难点。
　　关键词：软土；深基坑；加固；支护；刚度；位移
　　
　　1.常用的基坑支护形式和适用范围
　　1．1放坡开挖及简易支护
　　当地基土质较好，开挖深度不深以及施工现场有足够放坡场地时，可首先考虑放坡开挖。放坡开挖一般费用较低。在放坡开挖过程中，为了增加边坡稳定性，减少挖土方量，常采用简易支护，如在坡角采用沙包草袋或块石堆砌挡土或在坡角采用短桩隔板挡土等。放坡开挖常辅以降低地下水位措施，以提高边坡稳定性。
　　1．2悬臂式
　　悬臂式支护结构常采用钢筋混凝土排桩、钢板桩、钢筋混凝土板桩、地下连续墙等形式。悬臂式支护结构依靠足够的入土深度和结构的抗弯能力来维持整体稳定和结构安全，它容易产生较大的变形，对相邻建筑物产生不良影响。适用于土质较好、开挖深度较浅的工程。
　　1．3内撑式
　　内支撑常采用钢筋混凝土支撑和钢管(或型钢)支撑两种。钢筋混凝土支撑体系的优点是刚度好、变形小、结点构造简单、整体性好，而钢支撑的优点是钢管可以回收，且加预应力方便。内支撑支护体系可适用于各种地质条件的基坑。
　　1．4沉井
　　采用沉井结构形成支护体系。一般用于平面尺寸较小而深度很大的特殊基坑。
　　1．5加筋水泥土墙
　　由于水泥土抗拉强度低，水泥土重力式挡墙支护深度小，为了克服这一缺点，在水泥土中插入型钢，形成加筋水泥土墙。
　　1．6双排桩支护
　　当场地土软弱或开挖深度大时，单桩的抗弯刚度往往不能满足变形控制的要求。这时可采用双排桩，通过钢筋混凝土灌注桩、压顶梁和连系梁形成空间门架式支护结构体系，可大大增加其侧向刚度，能有效的限制边坡的侧向变形。
　　2．基坑支护的设计理念
　　围护结构的强度控制。就是保证整个施工过程中，围护结构的各个构件不发生屈服，使得地下结构能够安全、正常施工，这也是基坑工程设计的基本要求。当然进行基坑设计，必须要考虑到其他因素，并留有一定的安全储备，提高基坑安全度。围护结构的变形控制。就是保证在整个施工过程中，将围护结构的变形和位移控制在周边环境允许的范围内，防止周边建筑的开裂、不均匀沉降，地下管线的损坏等。过去，基坑围护结构的设计一般以控制强度为主，称为以强度控制为主的设计理念。近年来城市建筑物密度增大、市政管线增多、基坑深度增加，使得基坑施工对周围环境影响控制成为极为重要的问题，因而发展了以控制变形为主的设计理念。
　　3．基坑加固工艺
　　基坑加固技术就是地基加固的相关工艺在基坑工程的应用。对软土基坑土体进行加固处理的工艺，目前主要有降水加固、深层搅拌加固、注浆加固和旋喷桩加固等。各种形式的加固工艺都有自己的优缺点和适用范围。
　　3．1降水加固
　　在基坑工程中通过坑内降水固结土体、改善土性、提高被动区土体的侧向抗力，是一种最普遍、最经济的土体加固处理方法。这种方法适用于砂性土层或者粘性土层中有夹砂层的情况，而对粘性土尤其是淤泥质粘性土的处理效果不佳。所以降水加固一般可用于坑底位于砂性土层的基坑。该工艺的缺点是对土体性质改善不大，不适用于控制变形要求较高的地区。
　　3．2深层搅拌加固
　　该工艺是适用于加固饱和软粘土地基的一种新方法，它利用水泥等材料作为固化剂，通过深层搅拌机械将软土强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列反应形成具有整体性和一定强度的土体。该工艺施工方便、就地置换、无振动、低噪音、成本低、加固效果好、质量可靠度高。深层搅拌法最适宜加固各种成因的饱和软粘土。国外使用深层搅拌法加固的土质有新吹填的超软土、沼泽地带的泥炭土、沉积的粉土和淤泥质土等。国内常用于加固淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力标准值小于120kPa的粘性土地基。
　　3．3注浆加固
　　这是一种历史较为悠久的加固工艺，它是利用液压、气压等方法通过注浆管把浆液均匀的注入地层中，经过一段时间后，浆液将原来松散的土粒或者裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、化学稳定性良好的土体。从工艺上讲，可以分为渗
　　透注浆、劈裂注浆、挤密注浆等。渗透注浆由于注浆压力较小，所以只适用于中砂以上的砂性土。劈裂注浆注浆压力较大，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩石和土体结构的破坏，通过浆液的注入增强土体的力学性能。挤密注浆是通过在土中注入极浓的浆液，使得土体挤密，该方法常用于中砂土。
　　3．4高压旋喷注桨加固
　　该方法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后，以高压设备使浆液或者水成为20一40MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时以一定速度提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后形成固结体。就工艺上来讲可分为四种:单管法、二重管法、三重管法和多重管法。高压喷射注浆工艺的改进和发展是当今高压喷射注浆技术发展的一个重要方面，而且由于其施工灵活，加固质量易保证，因此高压旋喷注浆技术是解决城市疑难复杂地下工程的有效手段和措施。该工艺适用范围较广、施工简单、可通过调整旋喷速度和提升速度以及流量来控制固结体形状，经处理的土体其无侧限抗压强度可达到5一10MPa。该方法克服了传统注浆工艺的不足，其加固技术的应用适用于所有土质。其缺点是成本较高。
　　4．加固土体性能分析
　　采用搅拌桩加固土体时，原状土体性能的改善效果是不确定的，影响其性能的因素有很多，简单分为人为因素和非人为因素。人为因素主要有水泥浆液的配合比、施工质量、养护龄期等。非人为因素主要有原状土的土质特性以及含水量等。搅拌桩加固的设计、施工过程中，加固土的强度指标是质量舒」的主要参数，因此国内外研究水泥加固土的学者和专家都特别重视水泥土的室内外试验。
　　5．结语
　　基坑工程既是土力学基础工程中一个古老的传统课题，又是一个综合性的新型岩土工程问题，涵盖学科众多，如土力学、水力学、结构力学、材料力学、工程地质学、建筑施工等，既涉及到土力学中典型的强度、稳定与变形问题，又涉及到水、土与支护结构的共同作用问题，以及环境保护问题。这决定了基坑工程独特的特点。其施工方法和支护形式的研究具有重大的学术价值和潜在在工程应用背景，是当前地下工程研究的热点课题之一。
　　参考文献：
　　[1]刘国彬,侯学渊.软土基坑隆起变形的残余应力分析法[J]地下工程与隧道,1996,(02).
　　[2]吴铭炳.软土地基深基坑支护中的土压力[J]工程勘察,1999,(02).
　　[3]孙淑贤.基坑开挖伴随应力状态改变对土压力的影响[J]工程勘察,1998,(03).
　　[4]夏冰,夏明耀.上海地区饱和软土的流变特性研究及基坑工程的流变时效分析[J]地下工程与隧道,1997,(03).
　　[5]覃海婴,杨晓贞.考虑卸载扰动与土流变特性的基坑性状的分析[J]福州大学学报(自然科学版),2001,(01).
　　[6]王旭东,梅国雄,宰金珉.被动土压力折减系数的研究[J]工业建筑,2003,(01).
　　[7]陈洋.软粘土深基坑开挖的粘弹粘塑性流变分析[J]工业建筑,2000,(09).
　　[8]姚代禄.挡土墙土压力非线性分布的研究[J]重庆交通学院学报,1984,(03).
　　[9]朱大勇,周早生,钱七虎.土体主动滑动场及主动土压力的计算[J]计算力学学报,2000,(01).
　　[10]姜朋明,蒋志勇,黄海滨.饱和软土地区深基坑变形时间效应的研究[J]华东船舶工业学院学报,1998,(03).