5.4.1 在復合地基穩(wěn)定分析中，所采用的穩(wěn)定分析方法、計算參數、計算參數的測定方法和穩(wěn)定安全系數取值應相互匹配。
5.4.2 復合地基穩(wěn)定分析可采用圓弧滑動總應力法進行分析。穩(wěn)定安全系數應按下式計算：

式中：T_t——荷載效應標準組合時最危險滑動面上的總剪切力（kN）；
     T_s——最危險滑動面上的總抗剪切力（kN）；
     K——安全系數。
5.4.3 復合地基豎向增強體應深入設計要求安全度對應的危險滑動面下至少2m。
5.4.4 復合地基穩(wěn)定分析方法宜根據復合地基類型合理選用。

 

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5.4 穩(wěn)定分析

5.4.1 復合地基穩(wěn)定分析中強調采用的穩(wěn)定分析方法、分析中的計算參數、計算參數的測定方法、穩(wěn)定性安全系數取值四者應相互匹配非常重要。巖土工程中穩(wěn)定分析方法很多，所用計算參數也多。以飽和黏性土為例，抗剪強度指標有有效應力指標和總應力指標兩類，也可直接測定土的不排水抗剪強度。采用不同試驗方法測得的抗剪強度指標值，或不排水抗剪強度值是有差異的。甚至取土器不同也可造成較大差異。對靈敏度較大的軟黏土，采用薄壁取土器取樣試驗得到的抗剪強度指標值比一般取土器取的大30％左右。在巖土工程穩(wěn)定分析中取的安全系數值一般是特定條件下的經驗總結。目前不少規(guī)程規(guī)范，特別是商用巖土工程穩(wěn)定分析軟件中不重視上述四者相匹配的原則，采用再好的巖土工程穩(wěn)定分析方法也難以取得客觀的分析結果，失去進行穩(wěn)定分析的意義，有時會釀成工程事故，應予以充分重視。
5.4.4 復合地基穩(wěn)定分析方法宜根據復合地基類型合理選用。
    對散體材料樁復合地基，穩(wěn)定分析中最危險滑動面上的總剪切力可由傳至復合地基面上的總荷載確定，最危險滑動面上的總抗剪切力計算中，復合地基加固區(qū)強度指標可采用復合土體綜合抗剪強度指標，也可分別采用樁體和樁間土的抗剪強度指標；未加固區(qū)可采用天然地基土體抗剪強度指標。
    對柔性樁復合地基可采用上述散體材料樁復合地基穩(wěn)定分析方法。在分析時，應視樁土模量比對抗力的貢獻進行折減。
    對剛性樁復合地基，最危險滑動面上的總剪切力可只考慮傳至復合地基樁間土地基面上的荷載，最危險滑動面上的總抗剪切力計算中，可只考慮復合地基加固區(qū)樁間土和未加固區(qū)天然地基土體對抗力的貢獻，穩(wěn)定安全系數可通過綜合考慮樁體類型、復合地基置換率、工程地質條件、樁持力層情況等因素確定。穩(wěn)定分析中沒有考慮由剛性樁承擔的荷載產生的滑動力和剛性樁抵抗滑動的貢獻。由于沒有考慮由剛性樁承擔的荷載產生的滑動力的效應可能比剛性樁抵抗滑動的貢獻要大，穩(wěn)定分析安全系數應適當提高。

6.1.1 深層攪拌樁可采用噴漿攪拌法或噴粉攪拌法施工。深層攪拌樁復合地基可用于處理正常固結的淤泥與淤泥質土、素填土、軟塑～可塑黏性土、松散～中密粉細砂、稍密～中密粉土、松散～稍密中粗砂及黃土等地基。當地基土的天然含水量小于30％或黃土含水量小于25％時，不宜采用噴粉攪拌法。
    含大孤石或障礙物較多且不易清除的雜填土、硬塑及堅硬的黏性土、密實的砂土，以及地下水呈流動狀態(tài)的土層，不宜采用深層攪拌樁復合地基。
6.1.2 深層攪拌樁復合地基用于處理泥炭土、有機質含量較高的土、塑性指數（I_p）大于25的黏土、地下水的pH值小于4和地下水具有腐蝕性，以及無工程經驗的地區(qū)時，應通過現場試驗確定其適用性。
6.1.3 深層攪拌樁可與堆載預壓法及剛性樁聯合應用。
6.1.4 確定處理方案前應搜集擬處理區(qū)域內詳盡的巖土工程資料。
6.1.5 設計前應進行擬處理土的室內配比試驗，應針對現場擬處理土層的性質，選擇固化劑和外摻劑類型及其摻量。固化劑為水泥的水泥土強度宜取90d齡期試塊的立方體抗壓強度平均值。

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6.1 一般規(guī)定

6.1.1 深層攪拌樁是適用于加固飽和黏性土和粉土等地基的一種較常用的地基加固方法。它是利用水泥作為固化劑通過特制的攪拌機械，就地邊鉆進攪拌、邊向軟土中噴射漿液或霧狀粉體，將軟土固化成為具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的水泥加固土，提高地基穩(wěn)定性，增大加固土體變形模量。以深層攪拌樁與樁間土構成復合地基。
    根據施工方法的不同，它可分為噴漿攪拌法和噴粉攪拌法兩種。前者是用固化劑漿液和地基土攪拌，后者是用固化劑粉體和地基土攪拌。
    水泥漿攪拌法是美國在第二次世界大戰(zhàn)后研制成功的，稱為Mixed-in-Place Pile（簡稱MIP法），當時樁徑為0.30m～0.40m，樁長為10m～12m。1953年日本引進此法，1967年日本港灣技術研究所土工部研制石灰攪拌施工機械，1974年起又研制水泥攪拌固化法Clay Mixing Consolidation（簡稱CMC工法），并接連開發(fā)出機械規(guī)格和施工效率各異的攪拌機械。這些機械都具有偶數個攪拌軸（二軸、四軸、六軸、八軸），攪拌葉片的直徑最大可達1.25m，一次加固面積達9.50m²。
    目前，日本有海上和陸上兩種施工機械。陸上的機械為雙軸攪拌機，成孔直徑為1000mm，最大鉆深達40m。而海上施工機械有多種類型，成孔的最大直徑為2000mm，最多的攪拌軸有8根（2×4，即一次成孔8個），最大的鉆孔深度為70m（自水面向下算起）。
    1978年，國內開始研究并于年底制造出我國第一臺SJB-1型雙攪拌軸中心管輸漿的攪拌機械，1980年初在上海軟土地基加固工程中首次獲得成功。1980年開發(fā)了單攪拌軸和葉片輸漿型攪拌機，1981年開發(fā)了我國第一代深層水泥拌和船。該機雙頭拌和，葉片直徑達1.2m，間距可自行調控，施工中各項參數可監(jiān)控。1992年首次試制成攪拌斜樁的機械，最大加固深度達26m，最大斜度為19.6°。2002年為配合SMW工法上海又研制出兩種三軸鉆孔攪拌機（ZKD65-3型和ZKD85-3型），鉆孔深度達27m～30m，鉆孔直徑為650mm～850mm。目前上海又研發(fā)了四軸深層攪拌機，攪拌成孔的直徑為700mm，鉆孔深度達25.2m，型鋼插入深度24m，成墻厚度1.3m。
    目前國內部分水泥漿攪拌機的機械技術參數參見表1和表2。

表1 水泥漿攪拌機技術參數（1）

表2 水泥漿攪拌機技術參數（2）

    噴粉攪拌法（Dry Jet Mixing Method，簡稱DJM法）最早由瑞典人Kjeld Paus于1967年提出了使用石灰攪拌樁加固15m深度范圍內軟土地基的設想，并于1971年瑞典Linden-Ali Mat公司在現場制成第一根用石灰粉和軟土攪拌成的樁。1974年獲得粉噴技術專利。生產出的專用機械成樁直徑500mm，加固深度15m。
    我國于1983年用DP100型汽車鉆改裝成國內第一臺粉體噴射攪拌機，并使用石灰作為固化劑，應用于鐵路涵洞加固。1986年使用水泥作為固化劑，應用于房屋建筑的軟土地基加固。1987年研制成GPP-5型步履式粉噴機，成樁直徑500mm，加固深度12.5m，其性能指標可參見表3。當前國內攪拌機械的成樁直徑一般為500mm～700mm，深度可達15m。

表3 GPP-5型噴粉攪拌機技術性能

  近十多年來，在珠江三角洲、長江三角洲等沿海軟土地基中，水泥土攪拌法被廣泛應用，這些工程中有滬寧、滬杭、深廣等高速公路工程，港口碼頭、防汛墻、水池等市政工程，以及建（構）筑物（如大型油罐）的軟土地基加固等工程。
    存在流動地下水的飽和松散砂土中施工水泥土攪拌法，固化劑在尚未硬結時易被流動的地下水沖掉，加固效果受影響，施工質量較難控制。
    地基土的天然含水量小于30％時，噴粉攪拌法施工不能使水泥充分水化，影響加固效果。
    冬期施工時，應考慮負溫對處理效果的影響。
6.1.2 攪拌樁用于特殊地基土及無工程經驗的地區(qū)時，需采取針對性措施，以控制加固效果。因此，應通過現場試驗（包括室內配比試驗）確定其適用性。
    水泥與有機質土攪拌會阻礙水泥水化反應，影響水泥土的強度增長。在有機質地基土中采用水泥土攪拌法，宜采取提高水泥摻量，添加磷石膏（水泥中加磷石膏5％后可使水泥土強度提高2倍～4倍）等措施。
    當黏土的塑性指數（I_p）大于25時，施工中容易在攪拌頭葉片上形成泥團，無法使固化劑與土拌和。在塑性指數（I_p）大于25的黏土地基土中采用攪拌樁，宜調整鉆頭葉片、噴漿系統(tǒng)和施工工藝等。
    地下水的pH值小于4時，水中的酸性物質與水泥發(fā)生反應，對水泥土具有結晶性侵蝕，會使水泥出現開裂、崩解而喪失強度，加固效果較差。在地下水的pH值小于4的地基土中采用水泥土攪拌法，宜采取摻加石灰，選用耐酸性水泥等措施。
6.1.3 近年來，攪拌樁與其他方法的聯合應用得到了很大發(fā)展，如攪拌樁與剛性樁的聯合應用（勁芯攪拌樁、剛-柔性樁復合地基、長-短樁復合地基等）。
    其中，針對高速公路建設特點提出了長板-短樁工法（簡稱D-M工法）（圖11），該工法是由長的豎向排水體（砂井、袋裝砂井、塑料排水板）、短的攪拌樁（漿噴樁、粉噴樁）和墊層組成。
    長板-短樁工法的提出是為了發(fā)揮預壓排水固結法和水泥土攪拌樁法的自身優(yōu)點，克服其處理深厚軟基的不足。該工法的特點是將高速公路填土施工和預壓的過程作為路基處理的過程，充分利用填土荷載加速路基沉降，以達到減小工后沉降的目的。該工法適用于填方路堤下（或存在預壓荷載的地基，如油罐地基）軟土層厚度大于10m的深厚淤泥、淤泥質土及沖填土等飽和黏性土的地基處理。特別適用于地表存在薄層硬殼層和深部軟土存在連續(xù)薄砂層的地基。
（a）平面布置                                             （b）豎向剖面
圖11 長板-短樁工法模式
1—塑料排水板；2—水泥土樁；3—填土路基；4—墊層；
5—軟土層；6—復合層；7—固結層；8—未加固層；9—非軟弱層

    在采用長板-短樁工法處理深厚軟土地基時，根據長板與短樁的作用機理與特點，在地基剖面上可劃分為：①水泥土攪拌樁復合地基層（簡稱復合層）；②預壓排水固結層（簡稱固結層）；③未加固處理的原狀軟土層（簡稱未加固層）。
    長板-短樁工法處理軟土路基的特點為：
    1 攪拌樁解決了淺部路基的穩(wěn)定性。
    2 排水板解決了下臥層的排水固結。
    3 充分利用高速公路路堤的填土期作為預壓期。
    4 對深厚軟土長板和短樁的施工質量容易得到保證。
    5 可以協調橋頭段和一般路段相鄰之間的工后沉降速率。
    6 特別適用于深厚軟土路基的處理。
    7 具有可觀的經濟效益。
6.1.4 對擬采用攪拌樁的工程，應搜集擬處理區(qū)域內詳盡的巖土工程資料，包括：
    1 填土層的組成：特別是大塊物質（石塊和樹根等）的尺寸和含量，大塊石對攪拌樁施工速度有很大的影響，所以應清除大塊石再施工。
    2 土的含水量：當固化劑配方相同時，其強度隨土樣天然含水量的降低而增大。試驗表明，當土的含水量在50％～85％范圍內變化時，含水量每降低10％，水泥土強度可提高30％。 
    3 有機質含量：有機質含量較高會阻礙水泥水化反應，影響水泥土的強度增長。故對有機質含量較高的明、暗浜填土及沖填土應予慎重考慮。為提高水泥土強度宜增加水泥摻入量、添加磷石膏。對生活垃圾的填土不應采用攪拌樁加固。
    4 水質分析：對地下水的pH值以及硫酸鹽含量等進行分析，以判斷對水泥侵蝕性的影響。
6.1.5 水泥土的強度隨齡期的增長而增大，在齡期超過28d后，強度仍有明顯增長，故對承重攪拌樁試塊國內外都取90d齡期為標準齡期。從抗壓強度試驗得知，在其他條件相同時，不同齡期的水泥土抗壓強度間關系大致如下：

f_cu7＝（0.47～0.63）f_cu28
f_cu14＝（0.62～0.80）f_cu28
f_cu60＝（1.15～1.46）f_cu28
f_cu90＝（1.43～1.80）f_cu28
f_cu90＝（2.37～3.73）f_cu7
f_cu60＝（1.73～2.82）f_cu14

    上述f_cu7、f_cu14、f_cu28、f_cu60、f_cu90分別為7d、14d、28d、60d、90d齡期的水泥土抗壓強度。
    當齡期超過三個月后，水泥土強度增長緩慢。180d的水泥土強度為90d的1.25倍，而180d后水泥土強度增長仍未終止。