土体动力加固作用及方法

本法可用于加固厚层地基土、压实填土。用于厚层地基七加固的主要方法有深层爆炸祛、强夯或重夯祛和深层报密法。

土体动力加固是指利用冲击力或振动力使土体颗粒重新排列，形成较为密实、稳定的新结构，以改善土体力学性质的工程措施 。

用钻孔法将管子插入土层中，管内填塞炸药引爆，使土体在冲击被下压实的方法。该祛主要适用于饱和净砂。一般松砂层经爆炸后，相对密度可达75%~80%，但地表1~2m厚的砂土没有加密效果，紧密砂土爆炸后反而变松。爆炸加固深度一般小于20m 。

将重锤 (100~2000kN) 提到一定高度(10~40m)，自由下落产生强大的动应力使士体压密的方法。锤重不足100kN、落距小于10m，称为重夯法。 强夯法是法国L.梅纳尔于1974年提出的。这一方法与中国早在2000年前用的夯尖法基本相似。中国最大的锤重为400kN，落距为10~25m。该法主要适用于堆石、砾砂、粗砂以及塑性指数小于10的低塑性土。对饱和极细砂、粉质砂或粉质黏土，强夯效果较差；但这些土如果处于不饱和状态，则效果较好。中国曾成功地用强夯法消除黄土地基的湿陷性，对黏性土，特别是饱和黏性土，强夯效果不佳。

代表性方法是振冲挤密法，它利用一个能产生水平振动的振冲器进行加固。在压力水和振冲器的反复水平振动、侧向挤压作用下，土体结构逐衡破坏，孔隙水压力迅速增大，土颗粒向低势能位置转移，孔隙减少，土体由松变密。撮冲挤密有加填料和不加填料两种，多数采用加填料方法 。2100433B

土体加固处理分为表层处理和深层处理两大类。前者一般涉及表层3～5 m以内的土层，常用的有挖除、换土、垫层、挤淤、压实、挤密桩、树根桩、排水固结、掺胶凝材料等措施。深层软弱土体加固方法主要有排水固结、挤密砂桩、强夯、振冲、高压喷射注浆、深层搅拌、灌浆等项。前4项主要是使土体加密，后3项是以不同方式向土体内加入胶凝材料，使其固化。其他还有冻结法、热处理法、电渗排水法、电化学加固法等，可在特殊条件下采用。20世纪70年代以来用土工合成材料加固土体已得到很大发展。

土体加固排水固结

近代沉积的高含水量低密度软黏土层，力学性质很差。在土体自重或外载荷(堆载、抽真空、降低地下水位等)作用下，使土体预先排水固结，可以提高土的密度和粒间有效应力，从而提高强度，减小压缩性。因软黏土渗透性弱，不易固结，常在土体中设置砂井、土工排水板等，以缩短渗径，加速固结过程。一些对沉降不太敏感的建筑物，如堤坝、路基、油罐等，也可以用控制施工速率或加载速率的方法，使软土的强度增长与加载过程相适应，保持软土地基的稳定性。

土体加固挤密砂桩

用振动打桩机将带有桩靴的钢套管打入土体内，边拔管，边灌砂，并用振动或捣实法压实，形成密实的桩柱体，与周围被挤密的土体一起，组成复合地基，以提高地基承载力。桩体材料也可用土或灰土，形成土桩或灰土桩复合地基。这种方法对松砂、非饱和松散黏性土、湿陷性黄土等的挤密作用是明显的。对饱和软黏土地基，其挤密作用不大，但较高的置换率(例如30%～70%)使砂桩在复合地基中起主要作用，同时也有利于土体的排水固结。

土体加固强夯

以重锤在大落高下夯击地面，使土体在巨大冲击能量下压密，以提高强度，减小压缩性。其有效深度取决于夯击能量，可达10m以上。对易液化的饱和松砂，强夯可使土体液化，土粒在重新沉积过程中排列得更为密实。对低密度的非饱和土体，如湿陷性黄土、未经压实的填土、松散无黏性土等，强夯可使松散土体压实。对饱和软黏土配合排水后是否适用尚无一致意见。强夯法施工时振动大，在附近有建筑物的地区要慎用。

土体加固振冲

使振冲器在边冲水、边振动作用下沉入土体，至预定深度，然后在边振动、边上提过程中，将砂石料填入振冲形成的孔洞内，并借振冲器的振动作用压密填料，形成砂石桩柱，与周围被振冲、压密的土体一起组成复合地基，提高地基承载力。对无黏性土，主要是振冲加密作用;而对黏性土，则主要是振冲置换作用。振冲法的适用范围与振冲器的功率有关，一般20～30 kW的振冲器可用于砂层和黏土层，而70 kW以上的大型振冲器可用于砂砾石层。

土体加固高压喷射注浆

用高压将水泥浆液通过钻孔底部的喷嘴喷入地层，与被高压射流切割破碎的地层材料混合，边旋转，边提升，边喷射浆液，直至地面。经一定时间后，混合物硬化而成一定直径的桩体，称为旋喷桩，可以与周围地层材料组成复合地基，也可连续成排，作为基坑的围护结构或地基防渗结构。如喷嘴只在一定角度内摆动而不作旋转，可以喷成一定厚度的板墙，作防渗帷幕，称为定喷或摆喷。

土体加固深层搅拌

用特制的钻头，在钻孔中一定深度处借机械力量旋转切削土体，同时将水泥或石灰的粉体或浆体通过空心钻杆和钻头上的喷嘴，在压力下喷入土体中，与被切割破碎的地层材料混合均匀，边旋转，边提升，直至地面。在一定时间后混合物凝固成桩体，与原地层一起组成复合地基，以提高地基的承载力。

土体加固灌浆

通过钻孔将水泥或其他浆液，在静压力下灌注入地层的裂隙或孔隙内，固化而成具有一定强度和低透水性的结石，起加固和防渗作用，其应用极为广泛，技术上也有很大发展。

土体化学加固是指引入某种化学材料，使它与土体发生化学反应，从而改善土体力学性能的工程措施 。

在建筑物地基处理中，除采用桩、地下连续墙、沉箱等深基础外，也可采用土体加固处理措施，以提高其强度、减小变形、控制渗流，从而适应工程建筑物安全和正常运行的要求。 2100433B