在選址時，根據建物場址的底土特徵。必須考慮以下岩土設計標準。

1.設計結構的載荷和功能。

2.要使用的基礎類型。

3. 底土的承載能力。

曾經底層土層(subsoil)承載能力在選址決策中居關鍵因素。一旦土壤的承載能力較差，則採取下列步驟;

1.更改設計以適應場地條件。

2.清除並更換原位土壤。

3.放棄場址。

建案通常不會選擇在易發生液化的區域和被軟粘土和有機土壤覆蓋的地區及山體不穩定(滑坡)和受污染土地的地區。然而，在大多數岩土工程中，如果不進行地面改造，就不可能獲得符合設計要求的施工現場。目前的做法是地盤改良原生有問題的土壤的工程性質，以滿足設計規範。如今，軟粘土和有機土等土壤可以改良，達到土木工程的要求。土壤穩定法，是土壤改良的幾種方法之一。 土壤穩定旨在通過去孔隙水並粘結土壤來提高土壤強度，提高因水軟化的抵抗力。

土壤穩定可以通過多種方法實現。這些方法分為兩大類。

機械穩定;通過物理行為的振動或壓實或結合其他物理特性(坡地的擋土牆及支撐’排水) 。

圖1.地盤改良土壤攪拌混合工法的應用

化學穩定;土壤穩定主要依靠穩定劑（膠結材料-cementitious materials, 水泥材料-cement, lime, fly ash, bitumen or combination of these）和土壤礦物（普作蘭材料; pozzolanic materials）之間的化學反應來實現預期效果。有稱懸濁液型;即水泥’粘土或皂土及水泥’皂土懸濁液.水泥皂土懸濁液調配,皂土在膨潤分散過程中,若水泥懸濁液之Ca離子吸著在皂土粒子表面,會妨礙皂土粒子之膨潤.因此CB懸濁液調配中,首先將皂土投入水中,充分攪拌,使皂土顆粒完全均勻膨潤後儲存,地盤改良執行時另設攪拌器泵入皂土液及水泥,攪拌均勻後泵入欲改良地層混合土壤,生成改良體。

土壤穩定，可以使用水泥材料（水泥、石灰、飛灰、高爐礦渣或這些組合）穩定欲結合的地層材料。穩定處理後土壤比’原生’土壤具有更高的強度、更低的滲透性和較低的可壓縮性。改良後的土壤主要特性是體積穩定性增高、強度提升、可壓縮性減低、成為低可滲透性並耐久性增長。粘合劑(binder materials)通常為;水泥’石灰’飛灰’高爐礦渣.

被改良的地層土壤

改良的地層土壤為軟土（淤泥Silty、泥炭clayey peat或有機土壤organic soils.）,以改良區域掘入攪拌或鑽桿鑽掘攪拌進行，以達到設計需求的工程性能。細微性土壤顆粒材料由於其相對於較粗土壤顆粒直徑的表面積大，最容易改良穩定。以粘土(clay soil)為例;粘土具有較大的表面積，因為粒子形狀平坦細長。淤泥對水分的微小變化可能很敏感，因此在穩定期中不能證明地盤改良成功,尚待長時間的水化衍伸強度與性能改變. 泥炭土和有機土壤含水量高達2000%左右，孔隙度高，有機含量高。泥炭土壤的稠度可能從泥濘到纖維狀，在大多數情況下，沉積物是淺的，最壞的情況，它可以延伸到地表以下數公尺. 有機土壤具有較高的陽離子交換容量; 充分阻礙限制水泥中矽酸鈣和氧化鈣水化過程中釋放的鈣離子，阻礙水化過程。在這種有機土壤中，穩定的條件必須取決於適當選擇穩定劑及粘合劑和添加的劑量。水泥’水泥石膏及水泥高爐礦渣組成的膠結材被推薦採用.

圖2.Rough outline of the principal chemical reactions and reaction products formed by different types of binders in a soil. (Åhnberg 2006).

在穩定過程中，粘合劑將首先中和土壤(離子交換)，之後粘合劑開始普作蘭’反應.當使用乾式粘合劑與軟粘土混合時，粘合劑在固化過程中會與孔隙水發生化學反應。這種反應降低了粘土的含水量。此外，穩定土壤的pH值將迅速上升。普通粘合劑混合到土壤中時形成的化學過程和主要反應產物是CASH’CSH’CAH。至於高爐礦渣，需要鹼性活化。氧化鈣（CaO）、矽（SiO2）和氧化鐵（Fe2O3）主要在水化過程中發生反應，主要產品為CSH，含有少量的CAH和CASH。至於粉煤(飛灰)灰(fly ash)，也存在普作蘭反應。

穩定劑或水和粘合劑(Stabilizing Agents)

水泥(cement)

石灰(lime)

飛灰(fly ash)

高爐礦渣(blast furnace slag)

水和（初級粘合劑）或非水和（次要粘合劑）材料，當與水接觸或存在水狀礦物時，與水發生反應，形成複合材料。

水泥是自20世紀60年代土壤穩定技術發明以來最古老的結合劑。它可以被視為主要穩定劑或水和粘合劑，因為它可以單獨用於實現所需的穩定行動。水泥反應不依賴于土壤礦物，其關鍵作用是其與任何土壤中可能可用的水的反應。這可能是水泥用於穩定各種土壤的原因。市場上有許多類型的水泥;它們是普通的波特蘭水泥、高爐水泥、耐硫酸鹽水泥和高氧化鋁水泥。通常，水泥的選擇取決於要處理的土壤類型和所需的最終強度。

水化過程是水泥反應的過程。當水泥與水和其他構件混合，過程就開始導致硬化現象,達到應用目的; 使黏土可塑性降低’ 體積壓縮’膨脹性降低。水泥的硬化（設置）將土壤以膠水包圍，但它不會改變土壤的結構。水化反應緩慢，從水泥顆粒表面開始，顆粒中心可能保持未水化。水泥水化是一個複雜的過程，具有一系列複雜的未知化學反應。但是，此過程可能受;存在異物或雜質,水-水泥比,固化溫度,存在混合物的特定表面等的影響。

圖3.普作蘭水化反應產生的膠結物結合黏土的黏土層地盤改良行為示意

水泥穩定土壤的強度預期與執行解果會因為實際執行時環境’地質條件的多樣化,產生多樣結果。保守的設計可使地盤改良成果優質化。 矽酸鈣、C3S和C2S是負責強度發展的普通波特蘭水泥的兩種主要固化特性, 氫氧化鈣是波特蘭水泥的另一種水化產物，與水將進行一步普作蘭反應.

水泥系懸濁液型地盤改良穩定黏合劑,通常使用水泥量小，但足以改善土壤的工程性能，並進一步改善粘土的陽離子交換。

生石灰(lime)

生石灰提供了一種經濟的土壤穩定方法。’生石灰’的地盤改良由陽離子交換能力帶來強度增加，而不是由’普作蘭’作用引起的固結效應。在土壤改性中，當粘土顆粒結成小團塊時，粘土顆粒變成針狀的聯鎖線結構。粘土變乾燥，不易受水含量變化的影響。生石灰穩定可視為普作蘭反應，其中火山灰物質與石灰在呈現與水的反應，產生水泥化合物。效果可以帶來生石灰，CaO或水合石灰，’Ca （OH）2;熟石灰’.攪拌的漿體用於乾燥土壤，摻水會有效壓實被改良地盤.

生石灰(quicklime;CaO)是最常用的石灰;生石灰相對於熟石灰Ca （OH）2的優點為;每單位質量的可用游離石灰（氧化鈣）含量高於熟石灰。且密度高（所需存儲空間更少）和更少的灰塵。產生熱量(反應方程為CaO+H₂O→Ca(OH)₂+Heat(65kJ/mol),土壤水分減少,加速獲得產品強度。

生石灰與濕土混合時，立即從周圍土壤中取下自身重量的32%土壤含水,形成熟石灰;伴隨這種反應產生的熱量將進一步造成土壤中水的減少。同時蒸發作用，進而導致土壤的塑限增加，即改良地層變得較乾燥,使黏土更緊密,拒絕對水的滲入。

土壤的含水量為35%，塑限(plastic limit)為25%。加入2%的石灰會改變塑限為40%，使土壤的水分含量低於塑限5%，通過陽離子交換帶來的可塑性下降，其中鈉和氫的陽離子被鈣離子所取代，使粘土礦物具有更強的水親和力。即使在土壤（如鈣質土壤）中，粘土也可能充滿鈣離子，因為添加石灰會增加pH，從而增加交換能力。與水泥一樣，石灰在與濕粘土礦物發生反應時，會導致pH增加，這有利於矽化合物和鋁化合物的溶解度。這些化合物與鈣發生反應，形成二氧化鈣和氧化氫鈣水合物，是一種類似于水泥膏的水泥產物。含有二氧化矽和氧化鋁的天然普作蘭材料（如粘土礦物、飛灰、燃煤飛灰、高爐爐渣）,具有與石灰發生反應的巨大潛力。

燃煤飛灰(Fly–Ash)

燃煤發電設施的副產品;與石灰和水泥相比，它幾乎沒有水泥性能。大多數飛灰屬於次級結合劑;飛灰次級結合劑本身不能產生結合效果。摻予少量活化劑情況下，它可以通過化學反應形成具結化合物，從而改善軟土的強度。飛灰容易取得，更便宜，環保。飛灰主要有兩類;C類和F類。C類飛灰由燃燒的亞瀝青煤(subbituminous coal;次煙煤.)產生;由於CaO離子含量高，具有較高的固結性能。褐煤的C類具有最高的CaO（30%以上）導致自黏特性（self-cementing characteristics）。F類飛灰由燃燒無煙煤(anthracite coal)和煙煤(bituminous coal)產生;由於對粘土礦物絮凝的可用 CaO 數量有限，具有較低的結合性能,因此需要添加石灰或水泥等活化劑，減少飛灰處理土壤潛在膨脹力。使用灰飛的土層改良,能力在填充更微細的孔隙，而不是與粘土礦物的離子交換。然而，土壤以飛灰穩定有其限制;即改良土壤對象為低含水量’限制用於改良土層易受氣候’環境影響,會損失強度與剝離的地層及易受硫含量混合物形成的膨脹礦物，促使逐漸降低長期強度和耐久性的土層。

圖4.A road reclaimer mixes soil with moist conditioned fly ash

                          (Beeghly, 2003).

高爐礦渣(blast furnace slag)

生鐵(pig iron)生產的副產品。化學成分與水泥相似。然而，它不是黏結化合物，但它具有潛在的水合性能，當加入石灰或鹼性材料時，水合性能可以發展。根據冶鐵冷卻系統的不同，可產出三種形式的爐渣：

空氣冷卻爐渣

爐渣離開高爐後，可在露天緩慢冷卻，形成結晶爐渣，可粉碎並用作骨料。

顆粒狀的熱渣（Granulated）或顆粒化熔渣（Pelletised slag）。

焠火(用水或空氣突然冷卻)可以導致玻璃化爐渣的形成。顆粒狀的熱渣（Granulated）是淬火過程中用水的結果，小球化熔渣（Pelletised slag）是淬火過程中使用空氣冷卻形成的。

膨脹爐渣

在某些條件下，熱渣冷卻過程中產生的蒸汽可能會產生膨脹爐渣。

火山灰(Pozzolanas)

火山灰，是一種天然的矽質或矽質鋁質材料，在室溫有水存在下與氫氧化鈣反應。在該反應中，形成具有水泥性質的不溶性矽酸鈣水合物和鋁酸鈣水合物化合物。 Pozzolana的名稱來源於意大利羅馬人在波佐利(Pozzuoli)使用的火山灰,是火山灰的主要沉積物。

粘土礦物

高嶺土、蒙莫里龍石、雲母和伊利特，在自然界中具普作蘭性質(pozzolanic)。人造灰燼等人造石料是經熱處理含有粘土、頁岩和某些矽岩等天然物質而獲得的產品。植物燃燒時，從土壤中獲取的二氧化矽作為養分留在灰燼中，從而形成植物元素。稻殼灰、稻草和甘蔗渣富含二氧化矽，是一種極好的普作蘭性質灰燼。

石膏(Gypsum ;CaSO4)

石膏（水合硫酸鈣;CaSO₄）. 石膏也可以在天然土壤中找到。在存在過量水的情況下，可能會以與硫酸鹽類似的方式肇始被改良土體膨脹,破壞穩定物質。因此;在初始混合期間多餘水產生時就必須去水溶硫酸鹽，以便鈣基穩定劑反應得以進行。

影響穩定土壤強度的因素

穩定土壤中有機物質、硫酸鹽、硫化物和二氧化碳的存在可能導致穩定材料的強度不良。

有機物Organic Matter

在大多數土壤的頂層構成大量的有機物質。但在排水良好的土壤中，有機物可能延伸到1.5米的深度。土壤有機物質與水化產物（如氫氧化鈣（Ca（OH）2）發生反應，導致pH值低。由此產生的低pH值可能會阻礙水化過程，並影響穩定土壤的硬化，使其難以或不可能壓密。

硫酸鹽( Sulphates;無機離子)

在富硫酸鹽土壤中使用鈣基穩定劑，含硫酸鹽的土壤存在過量水分的情況下發生反應，形成硫酸鹽鈣（sulphoaluminate; 鈣礬石）或沙莫西(矽酸鹽)，佔據改良後土體的大部分體積。因此;在初始混合期間多餘水產生時就必須去水溶硫酸鹽，以便鈣基穩定劑反應得以進行。

硫化物(Sulphides)

在許多廢物和工業副產品中，可能以黃鐵礦（二氧化硫FeS₂ ）形式存在的硫化物。FeS₂的氧化會產生硫酸，在碳酸鈣存在的情況下，硫酸可能會根據以下反應（i）和（ii）產出形成石膏（水合硫酸鈣;CaSO₄）. 石膏也可以在天然土壤中找到。

i. 2FeS2 + 2H2O +7O2= 2FeSO4 + 2H2SO4

ii. CaCO3 + H2SO4 + H2O = CaSO4.2 H2O + CO2

如此形成的水合硫酸鹽，在存在過量水的情況下，可能會以與硫酸鹽類似的方式破壞穩定物質。

表1.Hardening effect of binders in different combinations on Nordic soils             (EuroSoilStab 2002).

改良地層的壓實 Compaction

淺層拌合工法;土壤質量穩定(mass stabilization)。實務中，在土壤密度中添加粘合劑的作用具有十分重要的意義。在一定的壓實程度下比較黏合劑添加前後土壤，含穩定混合物改良土體的最大乾密度低於不穩定土壤。最佳水分含量隨粘合劑的增加而增加。在水泥穩定土壤中，水泥與水接觸後立即進行水化過程。這個過程涉及土壤混合的硬化，意味著有必要儘快壓縮土壤混合物。壓實的任何延遲都可能導致欲穩定的土壤結塊，對此就需要額外的壓實才能產生同樣的效果。這可能導致長串黏結斷裂，失去黏結強度。對欲穩定的粘土土壤負面影響可能更甚,是因為粘土的可塑特性已經改變。 與水泥相反，石灰穩定土壤壓實延遲可能有一些優點。石灰穩定土壤需要勻潤的時間，使石灰通過土壤擴散，從而對可塑性產生最大的影響。在此時期之後，石灰穩定土壤可以重新混合，並給出其最終壓實，從而產生顯著較佳強度。

土壤的含水量影響(Moisture Content)

在穩定的土壤中，足夠的水分含量不僅對水化過程至關重要，而且對高效壓實也至關重要。完全水合的水泥消化周圍土壤水約水泥用量重量的20%左右.生石灰（CaO）則消化周圍土壤水約生石灰用量重量的32%。水分含量不足會導致粘合劑與土壤競爭獲得這些水分。水親和力強的土壤（如粘土、泥炭和有機土壤），由於水分含量不足，水化過程可能會延遲，最終會影響最終強度。

溫度對地層改良的影響(Temperature)

普作蘭反應對溫度變化很敏感。溫度全天持續變化的工地。黏合劑和土壤顆粒之間的普作蘭反應,在低溫下會減慢，使穩定品質的強度降低。在寒冷地區，溫暖季節才能進行穩定土壤作業。

改良土壤層對凍融及乾濕的反應(Freeze-Thaw and Dry-Wet Effect)

穩定的土壤無法承受凍融循環。因此，在工地，需要保護穩定的土壤免受霜凍損害。 穩定土壤體積的收縮膨脹取決於粘合劑的化學反應。水泥穩定土壤如容易出現頻繁的乾濕循環，也因為晝夜溫度變化導致穩定土壤體積變化產生內應力.對策為改良土壤必須有較少的含水量及表面層的封層及排水良好。

建物場址的地盤穩定工法(In–Situ Stabilization)

建物場址的就地改良,是加入適當穩定及膠合材於改良土體,並不產生營建廢土。有利於改善深基、淺地基和受污染場地的土壤。設計組合的規劃選擇和評估涉及到被穩定土壤和改良地基最後工程性能。目的是在適當的穩定性和沉陷分析的基礎上確定改進建案基地的改良範圍，以滿足支撐建案地上結構的功能要求。地盤穩定的工法可以通過在土壤中注入膠結材料(cementitious material),可以是乾式或濕式的水泥和石灰來執行。使用乾或濕式膠結材料的深混合方法的選擇取決於;原位土壤條件、原位含水量、適當黏結劑、建物性質等。根據處理深度，原位穩定可視為地盤深層土壤混合方法或淺層拌合工法;土壤質量穩定(mass stabilization)。

圖5.Horizontal mixing tool for mass soil stabilization. Source: Hayward Baker Inc.

地盤改良土壤攪拌混合工法的各式工法名詞(Terminology of the deep mixing family, after Porbaha (1998)

圖6.原位深層地盤攪拌土壤穩定工法分類

CCP: chemical churning pile.單管高壓噴射灌漿工法, 水泥水玻璃攪拌樁,直徑不大於40公分,樁深20公尺內.在單流體系統的情況下，水泥懸浮液(WC)與稀釋水玻璃混和後經高壓泵通過一個或多個噴嘴注入地下,噴流壓力約200kg/cm2。

噴射泵高壓灌漿土壤改良柱(土壤,膠結材攪拌混合或置換原土壤)以三種不同的方式產生。使用的方法根據現行土壤條件、結構形態和改良後土壤所需品質決定。

噴射泵高壓灌漿,單流單環管,使用最小 100 m/sec流量(噴流壓力<400kg cm2="" span="" style="font-family:, serif" data-mce-style="font-family: , serif;">膠結材與原土壤攪拌混合的噴射處理，用於同時切割和混合土壤。灌漿柱成型視噴射泵壓力,多數有效直徑小於60公分。

噴射泵高壓灌漿,單流單環管欲改良的土壤重塑和隨後的膠結作用是通過相同的流體完成的。去除比重低的雜質改良土壤和改良土壤粘合作用的功能全部由一種流體完成。

噴射泵高壓灌漿,單流單環管有損失大量動能的缺點。是因為於存在高摩擦力，因此單一流體的工法成品品質易失控。

圖7.噴射泵高壓灌漿,單流單環管

噴射泵高壓灌漿,雙流雙環管,使用最小 100 m/sec流量(噴流壓力<400kg cm2="" span="" style="font-family:, serif" data-mce-style="font-family: , serif;">膠結材,同步壓縮空氣(<7kg cm2="" span="" style="font-family:, serif" data-mce-style="font-family: , serif;">形成隔幕空間的與原土壤攪拌混合的噴射處理，用於同時切割和混合土壤,隔幕空間造成比重低的攪拌混合體,優先排出改良柱體,溢出地表排放。通常用於舊有結構的支撐穩定補強,擋土止水牆的形成或補強。

圖8.噴射泵高壓灌漿,雙流雙環管

噴射泵高壓灌漿,三流液三環管,使用最小 100 m/sec流量’噴流壓力不大於500kg/cm2的水吐出,切割浸蝕原土, 同步壓縮空氣(<7kg cm2="" span="" style="font-family:, serif" data-mce-style="font-family: , serif;">形成隔幕空間的與原土壤攪拌混合的噴射處理，隔幕空間造成比重低的攪拌混合土體,優先排出改良柱體, 適時通過位於水氣噴射噴嘴下方的膠結材噴嘴同時噴射水泥懸濁液置換填充。通常用於舊有結構的支撐穩定補強(增加被動土抗壓強度),擋土止水牆的形成或補強。

圖9.噴射泵高壓灌漿,三流液三環管

圖10.噴射泵高壓灌漿土壤改良柱(土壤,膠結材攪拌混合或置換原土壤)改良成果要素

圖11.噴射泵高壓灌漿土壤改良柱(土壤,膠結材攪拌混合或置換原土壤)的攪拌混合原理

CMC: clay mixing consolidation method.黏土地層水泥膠結材土壤攪拌混合固結工法.鑽桿’Auger鑽頭及噴嘴組成的鑽組。

圖12.深層土壤鑽桿攪拌混合膠結材’土壤改良工法施工程序示意圖

圖13.深層土壤鑽桿攪拌混合膠結材’土壤改良工法施工機械配置示意圖

圖14.深層土壤鑽桿攪拌混合膠結材’土壤改良工法施工示意圖

圖15.深層土壤鑽桿攪拌混合膠結材’土壤改良工法雙鑽桿施工程序示意圖

圖16.深層土壤鑽桿攪拌混合膠結材’土壤改良工法雙鑽桿噴頭膠結材噴注情形

 圖16-1.深層土壤鑽桿攪拌混合膠結材’土壤改良工法雙鑽頭’桿設計柱狀

 圖17.深層土壤鑽桿攪拌混合膠結材’土壤改良工法四鑽頭’桿排列圖

 圖18.深層土壤鑽桿攪拌混合膠結材’土壤改良工法四鑽頭’桿設計柱狀

DCCM: deep cement continuous method.是CMC的衍伸工法,Auger鑽頭鑽桿以奇數聯桿組合,基數單元為先行單元,偶數單元為後行結合單元,類Secant Pile的施工順序。

DCM: deep chemical mixing.類DCCM;強調的是水泥水化,因加入硬化劑促使改良土體的工程性能強化。

DJM: dry jet mixing. 一種深度混合法，使用壓縮空氣傳送混合成粉狀石灰或水泥等改善劑，攪拌混合,提高軟弱層土壤的強度。具有與使用水泥漿的CMC方法相同的特性。標準混合刀片為 1，000mm，目前正在研究更大的 1，300mm 實施。

圖19.DJM: dry jet mixing.

圖20.DJM: dry jet mixing.機械設備佈設示意

圖21. DJM: dry jet mixing.工法 鑽桿先端攪拌翼’噴射噴嘴佈設詳圖

DLM: deep lime mixing.類同DJM工法.使用在土壤含水量高處地層，鑽桿貫入改良土壤底層,開始壓縮空氣噴入乾粉水泥或生石灰粘合劑，攪拌混合粘合劑,使固化反應完全發展。
如果土壤含水量不足，則必須在鑽掘下降的階段加入水。下降鑽挖階段壓縮空氣貫入有助提升鑽挖效率及防止挖掘的碎屑阻塞噴嘴。改良效果取決於被改良土壤的軟弱程度與欲改良土層深度,改良後直徑約400至800毫米, 最大處理深度20~25公尺.

圖22.DLM: deep lime mixing.

圖22-1.Typical binder delivery unit for dry mixing.

DSM : deep soil mixing.以上深層地盤土壤’膠合劑攪拌混合改良工法的統稱.

DMM: deep mixing method.同上.

DeMIC: deep mixing improvement by cement stabilizer.同上.原位土壤改良膠合劑以水泥為主.

In situ soil mixing. 深層地盤土壤’膠合劑攪拌混合改良工法的統稱.工法以下縮寫列出.

JACSMAN: jet and churning system management.鑽桿先端喷射’攪拌系統管理方法.

Lime-cement columns;同DJM’DLM.

Mixed-in-place piles.同樣為;深層地盤土壤’膠合劑攪拌混合改良工法的統稱.工法以下縮寫列出.

RM: rectangular mixing method.

Soil-cement columns. 同樣為;深層地盤土壤’膠合劑攪拌混合改良工法的統稱.工法以下縮寫列出.

SMW : soil mix wall.三聯Auger鑽頭及攪伴器組合鑽桿.土壤’膠合劑攪拌混合軟弱地層改良工法.為止水’擋土牆.

圖23. SMW : soil mix wall.三聯Auger鑽頭及攪伴器組合鑽桿

圖23~1. SMW : soil mix wall.施工順序

圖24. SMW : soil mix wall.施工順序及加勁材置入

SWING: spreadable WING method.攪拌’混合採葉片及高壓噴流同步(Combined jet and wet deep mixing).改良土體成型大直徑柱.優點是相對的鑽掘設備不須擴充.高壓噴流的擴徑攪拌混合原土壤效果起始了高壓噴流擴徑攪拌混合(或置換)原土壤樁工法(1996).

圖25.SWING: spreadable WING method.

非屬地盤改良攪拌混合工法的台灣最常採用的’灌漿’工法介紹

LW工法(Labiles Wasserglas; LW工法屬灌漿工法):以控制水泥’水玻璃凝結時間,促使膠結材堆疊達到止水目的或枝狀’脈狀滲壓入砂質粉土及土層介面的低壓灌漿工法.可採1.5 Shot在鑽桿先端Y頭會合,導入鑽桿注入.為精準控制膠結材凝結速率,則採雙流’雙環管鑽桿,於改良土壤或欲止水處下方灌入.改良土壤為目的的灌注,水玻璃比重較低.通常5公分一升層,停留時間若干秒.越接近地表,孔口冒漿機率頻繁,可終止灌漿.

深層混合土壤攪拌工法(Deep Mixing Method)

深層混合工法是深層土壤的穩定工法。通過機械或鑽灌混合工具將濕式或乾式穩定材或粘結劑注入欲改良地層，與軟弱土（粘土、泥炭或有機土壤）混合. 根據不同的排列應用，發展出;單樁式、樁塊式、複合單壁式或柵狀穩定式。目的是產生穩定的土壤改良後品質，且能與天然土壤相互作用，對基地軟弱的填方路堤基礎及採用筏基的建物使用.深層混合土壤攪拌工法不期待產出過於堅硬穩定的土壤區塊 - 類似獨立執行承受設計的地表結構荷載的剛性樁。施工順序以不致擾動施築完成未固結的被改良樁為前提.

圖26.深層土壤改良攪拌樁的工程行為排列組合型態.

濕式膠結材料(cementitious material)注入攪拌土壤地盤改良工法(Wet Mixing)

將膠結材料(cementitious material)轉化為泥漿形式，然後通過位於土壤螺旋鑽(Auger)末端的噴嘴注入土壤。混合工具組包括鑽桿、橫置攪拌片和鑽頭組及鑽頭噴漿組合。地盤改良土壤膠結材攪拌混合工法亦有使用裝有一個或多個混合螺旋鑽的鑽機。由三個鑽桿,成相對反旋轉的螺旋鑽組成的單元型(SMW)。 在土壤混合時，注入水泥和膨潤土等混合材料，形成的單元是較緩水化行為，以利後續單元重疊鑽挖攪拌混合土壤,完成連續擋土截水牆。

適應需要和應用,發展的類式工法有:

圖27.the Trench cutting Re-mixing deep method (TRD)

圖27-1.the Trench cutting Re-mixing deep method (TRD)

圖27-2.the Trench cutting Re-mixing deep method (TRD)

圖27-3.the Trench cutting Re-mixing deep method (TRD)

圖28.the FMI (Misch-Injektionsverfahren) machine 類似 TRD.

圖28-1.the FMI (Misch-Injektionsverfahren) machine

Trenchmix method. 類似 TRD。

圖29. Trenchmix method.

圖29-1. Trenchmix method.

Wet deep mixing by vertical rotating mixing tools.Cutter Soil Mixing (CSM) system。

圖30.Cutter Soil Mixing (CSM) system

圖30-1.Cutter Soil Mixing (CSM) system

乾式攪拌混合工法（DM）;DJM: dry jet mixing& DLM: deep lime mixing。

乾式攪拌混合工法（DM）乾淨、安靜，振動極低，不會產生廢棄土及其運棄處理 。廣泛用於北歐和日本。該方法涉及使用注入土壤並徹底混合與潮濕土壤的乾膠結材。在向下流程,鑽桿鑽頭對土壤進行預混合，直到達到所需的深度。在上升流程注入乾式膠結劑，與預先混合的土壤混合，完成土壤混合柱,直徑可達1.5公尺,改良深度約40公尺。在斯堪的納維亞國家，特別是瑞典，這種方法被稱為石灰水泥柱（LCC），而在義大利，該方法被稱為Trevimix，在日本，同樣的技術稱為乾式射流混合（DJM）。

敏感土壤中，向下流程,鑽桿鑽頭引起的振動可能導致土壤強度損失;因此，在鑽掘過程中可以將一些膠結劑注入。調節膠結材的量，可以獲得廣泛的強度,從低強度到高強度。乾式攪拌混合工法（DM）;有效性取決於土壤含水量。在含水量低於30%的沙層中是無效的.

單樁式、樁塊式、複合單壁式或柵狀排列改良樁穩定方式,從堤防穩定、護坡到建物地基改良、液化緩解和振波的切斷，廣泛應用。

DJM(dry jet mixing.)方法中，將粉末的改良材料供應至軟土，並且通過與原地土壤強力混合,使土壤和改良材料發生化學反應,穩定土壤性質。膠結材料通過氣流傳輸，並從攪拌葉片的根部排放到葉片旋轉產生的間隙中。隨著攪拌葉片的旋轉，注入的改良材料均勻地分佈在旋轉軌跡的整個表面上，並進一步與土壤混合。從膠結材料中分離出來的空氣沿著攪拌軸通過軸和土壤之間的空間釋放到地面。

淺層(或較深層)軟弱土壤量體攪拌混合膠結材改良工法(Mass Stabilization)

Mass Stabilization為欲改良土層由淺到深的軟弱土壤量體攪拌混合膠結材改良工法，將整個軟土體積穩定到欲改良土層的深度。非常適合穩定;高含水量，如粘土、淤泥、有機土壤和受有害沉積物污染的土壤。

淺層(或較深層)軟弱土壤量體攪拌混合膠結材改良工法是具有成本效益的解決方案，尤其具有大量污染物和高含水量的地面改善。對大量受污染的有害沉積物、有機土壤和廢泥漿的沉積物進行改善,可以選擇Mass Stabilization。傳統的土壤改良方式為去除和置換工法, Mass Stabilization為較佳替代方案。

通用挖掘機可以安裝鑽挖’交結材吐出’混合工具，膠結材通過氣動方式輸送到工具先端，或者將膠合材注入旋轉螺旋鑽中，達到欲改良土壤與膠結材的混合。混合器旋轉並同時垂直和水平移動，同時混合欲改良土體。混合工具的直徑通常介於 600 mm 到 800 mm 之間，轉速在 80 到 100 rpm 之間。施工順序按欲改良土體塊鑽挖’膠結材吐出’混合序列逐次施作，土體塊被定義為機器的操作範圍。典型範圍對應于計畫 8 至 10 m2 和 1.5 至 3 米深度（即 2 米寬 x 5 米長 x 3 米深），每個移位在改良穩定土體200 到 300 m3 之間。膠結材的量通常在200至400公斤/立方公尺之間。

北歐國家，膠結材的量在150和250kg/m3的典型範圍內，目標剪應力為0.5kg/cm²。Mass Stabilization的膠合材演進，包括使用快速水泥，以穩定受污染的海岸線棄置挖泥廢泥，與堤岸之間受污染的海岸線棄置挖泥沉積廢泥經土體改良後創造了新生地。

Mass stabilization工法的施工順序為改良土體區域的地工織布鋪設,以達隔水透氣,接續舖築基層礫石級配,供履帶底盤安裝鑽挖’膠結材吐出’混合工具的器械進入欲改良土體區域。先期的假設工程的鋪面填充材料亦可壓縮被土壤改良土體，排出改良土體中的空氣.

圖31.淺層(或較深層)軟弱土壤量體攪拌混合膠結材改良工法示意圖

圖32.淺層(或較深層)軟弱土壤量體攪拌混合膠結材改良工法使用機頭改裝型挖溝機

淺層(或較深層)軟弱土壤量體攪拌混合膠結材改良工法(Mass Stabilization)

與軟弱土壤層的垂直排水壓密工法’樁支承工法’ 軟弱土壤層量體置換工法’ 軟弱土壤層承載路堤填方材料的輕量化等工法優劣分析為;經濟性和變通性’節省材料和能源’提高土壤工程性能的快速性’可與其他結構和環境適度連接（無有害沉降差異）。

圖33.Comparison between deep stabilization method and other methods

                    (EuroSoilStab, 2002)

軟弱土壤攪拌混合膠結材改良工法的應用(deep mixing application)

阻水系統(Hydraulic barrier systems); 截水牆(Ground cutoff wall)。

擋土牆系統(Retaining wall systems);邊坡保護的應用。

建物基礎支撐系統(Foundation support systems);深’淺基礎支撐(Deep and shallow foundation)。

建物開挖支撐系統(Excavation support systems);明挖隧道的擋土支撐(stabilization of cuts and open excavation for Tunnel and Retaining wall)。

地震及土壤液化災害的緩解(Liquefaction/Seismic mitigation systems)。

存在汙染環境沉積物的包護及阻止二次汙染(Environmental remediation systems); 汙染物的包護(Containment of contaminants), 二次汙染的防止(Secondary containment)。

軟弱土壤攪拌混合膠結材改良工法的品管品保要項(Quality Control and Quality Assurance。

改良位置’深度’程序的確認.

膠結材配比及注入攪拌混合率.

鑽桿鑽頭鑽入及提升速率,鑽桿鑽頭旋轉方向及速率.

其中預定注入的膠結材量體影響最大.基本上均由各類控制儀設定及記錄.