建筑与市政地基基础强力搅拌法就地固化土配合比设计、硬壳层承载力计算

附录A强力搅拌法就地固化土配合比设计A.0.1材料1固化剂按化学成分可分为无机型固化剂有机型固化剂及复合型固化剂等；工程应用前，应进行 室内试验，以确定其适用性，并应符合以下规定：1）常用的无机固化剂有水泥、粉煤灰、石灰、石奇、矿渣微粉等；无机固化剂宜适用于无特殊要求常规软弱土的加固处理。2）常用的有机固化剂有高聚类离子固化剂、有机酶蛋白固化剂、酸基化合物固化剂等；除特殊要 求外，较少单独使用有机困化材料对软弱土进行加固处理；有早强要求或用于特殊土体等时可采用部分有机固化材料。3）常用的复合固化剂有水泥类＋有机类等；复合固化剂宜适用于含腐殖质或有机质土等特殊软弱土。固化剂原材料按形态可分为液体状和固体粉状两大类，并应符合以下规定：1）固化剂的技术性能指标应符合《土壤固化外加剂》 （CJ/T486）的规定；2）液体状固化剂应参照相应规范进行溶液中固体物含量测定，其溶液的固体杂质含量不得大于 3%，不得有沉淀或絮状现象；固体状固化剂应按照相应规范进行固化剂的细度测定， 0.074mm标准筛筛余量不得超过 15%；3）固化剂类型应根据土质情况通过室内试验合理选择。3 外掺剂主要是指针对不同环境和要求， 按一定比例与固化剂一同掺入， 起促进或抑制作用的材料，如早强剂、稳定剂、缓凝剂、减水剂等。 其掺入量可通过试验或工程经验确定，具体要求可参考《土壤固 化外加剂》（CJ/T486）和《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119）中相关规定。4 人和牲畜的饮用水或自来水均可使用，特殊情况才可采用工程现场用水，且水的 pH值不小于6。 配合比设计就地固化土配合比设计应符合以下规定：1）设计采用阶段配合比设计。初步设计阶段可参照以往工程经验和本指南的相关规定，合理确定固化剂类型和掺入量；施工图设计阶段宜进行现场取样分析，根据不同的工程要求，通过室内配合比试验确定固化剂种类及其掺入量并确定固化土的各项设计技术参数；2）设计确定的固化土配合比和设计参数，在施工阶段施工单位应进行现场试验，通过试搅和试拌进行验证、优化和动态设计。就地固化土配合比设计的具体要求如下：1）对原样土进行取样试验，明确土体含水率、液塑限、压缩模量、有机质含量及其他相关指标；2）根据以往工程经验和本指南规定，合理确定固化材料，明确施工方法，并符合以下规定：固化剂、外掺剂和水应符合本附录A的相关要求，外加土应取代表性试样，进行含水率、密度等必要试验，掌握土的基本物理力学性能指标以及化学性质等；固化剂的掺入量、主要成分，应结合当地原材料情况、土质情况、地基承载力设计要求确定，并结合类似的工程经验确定固化剂配合比基准值，湿法施工时应确定水灰比。根据工程经验，采用水泥系、石灰系等固化剂时，固化剂配合比基准值宜取5%～10%；湿法施工时，其水灰比宜取0.5～0.9；固化土配合比设计时间化剂的掺入量可参照表L.0.2执行；表中固化剂掺入百28d无侧限抗压强度（KPa）

分比＝固化剂质量／原状湿土质量；其他固化剂指的是粉煤灰、石灰或矿渣微粉等，并添加少量稳定剂；表中掺人量百分比为不同含水率、不同设计强度时固化剂掺入量的参考估算值，实际应用中，当土体含水率等土的性质情况发生变化时，掺入量和固化剂的种类也应按设计要求或现场试验情况进行调整；采用湿法施工，水泥以浆液形式掺入时，水泥掺入量在表的基础上增加1个百分点；若所处理土为有机质含量较高的有机质土，则考虑添加石灰，或将水泥改为石灰等固化剂，或添加部分有机固化剂，具体掺入量根据试验确定。表 固化剂掺入量参考一览表原状土含水率（%）50 60 70 80 90固化剂掺入量百分比（ %）其它固 其它固 其它固 其它固 其它固水泥 水泥 水泥 水泥 水泥化剂 化剂 化剂 化剂 化剂3012～320～122～330～140～1501.52～321～223～531～341～28022～330～131～341～350～110023～431～233～543～551～413030～233～430～150～154～516032～440～242～352～360～220035～642～444～654～663～43）就地固化配合比试验应符合以下规定：配合比试验时，至少应采用三个不同的配合比，其中一个配合比应为基准值，另外两个配合在基准值的基础上分别增加和减少1～2个百分点。试件制备以及相关试验方法可参照《公路土工试验规程》（JTGE40）等进行，并符合以下规定：固化剂成分掺入量一般以原状土干密度或湿密度为基准进行计算；对于就地固化浅层处理和就地固化硬壳层复合地基的固化土配合比，应进行固化土7d、14d和28d无侧限抗压强度试验；对于就地固化土资源化利用的填料，应进行固化土28d和90d无侧限抗压强度、最优含水率、最大干密度和承载比CBR等试验。根据设计要求和就地固化现场对周边重要水源和农作物等环境的影响程度，确定是否需要对固化土的浸出液进行pH值等污染物测试，具体测试方法可参照《土壤pH值的测定》（NY/T1377）和《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》 （GB5085.3）相关内容。4）配合比的调整和确定应符合以下规定：根据不同工程要求的固化土元侧限抗压强度和最优含水率、最大干密度和承载比 CBR等室内试验成果，结合工程实际初步确定固化土最佳配合比，确定固化土材料、掺入量和强度等技术要求；不符合设计要求的应重新进行配合比设计；配合比设计报告应包括原样土基本物理和化学性质、固化材料的类型、掺入量和固化土的设计技术参数检验结果等。附录B强力搅拌法就地固化硬壳层承载力计算B.0.1就地固化硬壳层双层地基表面承载力计算就地固化浅层加固软基时，表面承载力计算可参照就地固化硬壳层双层地基承载力计算方法确定。主要根据荷载的影响深度d与就地固化处理厚度H之间的关系，来确定滑动面min的位置，进而通过极限平衡法获得地基承载力极限值；荷载影响深度可根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007）相关规定进行计算。1当dminH时，按照均质地基处理。当dminH时，根据就地固化处理范围与主动土压力区域的关系，确定滑移线的形状，分别计算粘聚力引起的地基承载力与地基土自重引起的承载力，进行。

具体分以下两种情况B1）当dmaxHtan42时，主动土压力区域处于就地固化处理厚度范围2之内，滑移线简图如图I.0.1-1所示，并结合太沙基理论整体剪切模式，给出了滑移线（螺旋线）计算公式（式M.0.1-1）：rr0exptanx（M.0.1-1）式中：r0=AF。图滑移线简图粘聚力引起的承载力qu1按式I.0.1-2计算：qu1=M1M2M3（M.0.1-2）B28式中：M1cr12d22d0c0r20其中，r1r0etan,r2r0etanetan0,H3r0etan=sin；42M2p1OC22其中，p1qu1tan2422cot2；4MpH2pEQEQH3b12b22其中，pb12cot，pb22c0tan0,EQ=r0etane200H24sin4242地基土自重引起的承载力qu2按式M.0.1-3计算：qu2tan21H1H2tan2121H2tan221EZHtan21H0EZtan221222Hr2sindrsinsin2102Hdcos1cosxx1Hrsinsind0cosx（M.0.1-3）2）当dmaxBH时，主动土压力区域超过就地固化处理厚度，滑tan422移线简图如图 所示。图滑移线简图粘聚力引起的承载力 qu1按式计算：M1H2cot2c0tan40EZEZHcH2tan422c0CFCFHtan40422222qu1=B2H22CFCFH208tan22tan4224地基土自重引起的承载力 qu2按式计算：Aqu1=tan21Htan2（M.0.1-4）2CF其中：A1H2tan21EZHtan221H0EZtan2222221H2tan21CFHtan21H0CFtan22222rsin2r2sinsin10Hd1Hd00cosxcosx式中：c——就地固化处理后土体粘聚力（kPa）；——就地固化处理后土体内摩擦角（°）；c0——就地固化处理后土体粘聚力（kPa）；0——就地固化处理后土体内摩擦角（°）；以上两种情况下，均给出了粘聚力引起的承载力qu1和地基土自重引起的承载力qu2的计算公式，最终地基极限承载力qu按式M.0.1-6计算：qu=qu1qu2（M.0.1-6） 下卧层表面附加应力的确定依据应力扩散理论计算，具体计算按本标准正文 中4规定执行。 就地固化硬壳层复合地基承载力就地固化硬壳层柔性桩复合地基1）柔性桩复合地基初步设计阶段，就地固化硬壳层柔性桩复合地基承载力可进行简化计算，计算简图如图所示，其中图a）为就地固化硬壳层柔性桩复合地基结构形式，图b）为简化后复合地基结构形式。简化后复合地基承载力验算时可分步进行；2）h1深度处荷载，即下部复合地基表面附加应力 Ph1，可根据应力扩散进行计算；3）复合地基单桩承载力，可通过桩体材料强度或者桩体侧摩阻力进行计算：根据桩体材料强度，按式 计算：Ra= fcuAp（）式中：Ra——单桩承载力（ kN）；——桩体材料强度折减系数；fcu——桩体材料强度（ kPa）；Ap——桩体截面积（㎡）。根据桩体侧摩阻力，按式 计算：nRa=Up

qsilpi

pqpAp（

）i 1式中：

Ra——单桩承载力（

kN）；Up——桩周长（m）；qsi——第i土层桩体侧摩阻力特征值（kPa）；lpi——第i土层厚度（m）；p——桩端阻力发挥系数；qp——桩端阻力特征值（ kPa）；Ap——桩体截面积（㎡）。复合地基单桩承载力确定：取通过桩体材料强度和桩体侧摩阻力计算获得的单桩承载力的较小值。4）复合地基单桩承载力，可按式

计算：fspk=

m

Ra

1 mfsk（

）AP式中：fspk——复合地基表面承载力（ kPa）；——单桩承载力发挥系数；m——面积置换率；Ra——单桩承载力（ kN）；AP——桩体截面积（㎡）；——桩间土承载力发挥系数；fsk——桩间土承载力特征值（ kPa）。复合地基表面承载力安全系