【加固學堂】地基處理與加固之堿液法
發(fā)布日期:2017-04-22 20:01:48 瀏覽量:2740用堿液(氫氧化鈉溶液)加固地基,特別是加固濕陷性黃土地基,是我國60年代試驗研究成功的一種簡單、經(jīng)濟的地基處理方法,已在數(shù)百項工程上應用,效果良好。
一、地基處理與加固之堿液法加固機理
堿液加固是將一定濃度、溫度的堿液借自重灌入黃土中,與土中二氧化硅及三氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂等可溶性及交換性堿土金屬陽離子發(fā)生置換反應, 逐步在土粒外殼形成一層主要成分為鈉硅酸鹽及鋁硅酸鹽的膠膜,其反應方程式為:

當土粒周圍有充分的鈣離子存在時, 與產(chǎn)生的硅酸鈉發(fā)生化學反應生成強度高和難溶的硅酸鈣( CaO m SiO2 xH2O)及石灰硅土狀膠結(jié)材料( CaO x Na2O ySiO2),其反應式為

以上反應所得的膠結(jié)物能起到膠結(jié)土顆粒, 使土粒相互牢固地粘結(jié)在一起, 增強土顆料附加粘聚力的作用, 從而使土體得到加固。再上述反應是在固———液相間進行, 在常溫下反應速度緩慢,而提高溫度則能加速反應過程。對于鈣鎂離子含量較高的土(大于100mg 當量/1000g 土),僅灌入堿液即可得到較好的加固效果。對于鈣、鎂離子含量較少的土,可采用雙液法, 即在灌完堿液后, 再灌入氯化鈣溶液, 從而生成加固土所需要的氫氧化鈣與水硬性的膠結(jié)物( nSiO2 xH2O),與土顆粒起到一定膠結(jié)作用,即所謂的硅化加固作用,其化學反應方程式為:

二、特點及適用范圍
堿液加固特點是:可有效提高地基強度(可達0.5MPa,相當天然土的2-5 倍),同時可大大消除或完全消除濕陷性, 降低壓縮性, 提高水穩(wěn)性, 而且作用施工設(shè)備簡單, 操作容易,材料易得,費用較低(僅為硅化法的三分之一) 。適用于濕陷性黃土地基;對于粘性土、素填土、地下水位以下的黃土地基, 經(jīng)試驗有效時也可應用, 但長期受酸性污水浸蝕的地基不宜采用。
堿液法處理地基施工
(一)、機具設(shè)備及材料要求
1、堿液加固機具設(shè)備包括:貯漿桶、注液管、輸漿膠管及閥門,以及加熱設(shè)備等。
2、堿液加固所用NaOH 溶液可用濃度大于30%或固體燒堿加水配制;對于NaOH 含量大于50g/L 的工業(yè)廢堿液和用土堿及石灰燒煮的土燒堿液,經(jīng)試驗對加固有效時亦可使用。
配制好的堿液中,其不溶性雜質(zhì)含量不宜超過1g/L,Na2CO3 含量不應超過NaOH 的5%。
CaCl2溶液要求雜質(zhì)含量不超過1g/L,而懸浮顆粒不得超過1%,pH 值不得小于5.5-6.0 。
(二)、施工要點
1、堿液加固設(shè)備及工藝如圖1。

圖1 堿液灌漿加固裝置
2、加固前,應在原位進行單孔灌注試驗,以確定單孔加固半徑、溶液灌注速度、溫度及灌注量等技術(shù)參數(shù)。
3、灌注孔用洛陽鏟或麻花鉆成孔,或用帶錐形頭的鋼管打入土中然后拔出成孔直徑一般為50-70mm 。先于孔中填料徑5-10mm 石子,至注液管下端標高,然后插入直徑20mm。
鍍鋅鐵皮制注液管,下部沿管長每20cm 鉆)#*個直徑3-4mm 的孔眼。
4、當灌注孔深度(石子填充部分)小于3m 時,注液管底部以上30cm 周圍應用粒徑0.5-20mm 小石子填充;大于3m 時高度應適當加大,以上用素土填充夯實直到地表為止。
當加固深大于5m,可以采用分層灌注,以保證加固的均勻性。
5、加固時,灌注孔應分期分批間隔打設(shè)和灌注, 同一批打設(shè)的灌注孔的時間距為2-3m ,每個孔必須灌注完全部溶液后,才可打設(shè)相鄰的灌注孔。
6、堿液加固多采用不加壓的自滲方式灌注,溶液宜采取加熱(溫度90-100 C)和保溫措施。灌注順序為:
1)單液法先灌注濃度較大( 100-130%)的NaOH 溶液, 接著灌注較?。?50%)的NaOH溶液,灌注應連續(xù)進行,不應中斷。
2)雙液法按單液法灌完NaOH 溶液后,間隔4h 至1d 再灌注CaCl2 溶液。CaCl2 溶液同樣先濃( 100-130%)后?。?50%)。為加快滲透硬化,灌注完后,可在灌注孔中通入1-1.5大氣壓的蒸氣加溫約1h。
當堿液的加入量為干土重的2-3%時,土體即可得到很好的加固。單液加固時,每1m3土體需NaOH 為40-50kg。雙液加固時, NaOH、CaCl2 各需30-40kg。
7、加固時,用蒸汽保溫可使堿液與地基地層作用得快而充分,即在70-100kPa 的壓力下通蒸汽1-3h ,如需灌CaCl2 溶液,在通汽后隨即灌注。應注意的是,對自重濕陷性顯著的黃土而言, 需用擠密成孔方法, 并且注漿和注汽要交叉進行, 使地基盡快獲得加固強度,以消除灌漿過程中所產(chǎn)生的附加沉陷。
8、加固已濕陷基礎(chǔ),灌漿孔設(shè)在基礎(chǔ)兩側(cè)或周邊各布置一排。如要求將加固體連成一體,孔距可取0.7-0.8m。單孔的有效加固半徑R可達0.4m,有效厚度為孔長加0.5R。如不要求加固體連接成片, 加固體可視作樁體, 孔距為1.2-1.5m,加固土柱體強度可按,300-400kPa使用
三、工程實例
(一) 工程概況西安某學院一棟三層宿舍樓建造在濕陷性黃土地基上, 房屋兩側(cè)外部靠近基礎(chǔ)有一條墓道虛土坑,深達8.2m,未經(jīng)處理。由于地面雨水經(jīng)常沿虛坑滲入,浸濕地基產(chǎn)生濕陷, 導致基礎(chǔ)和墻身開裂, 曾先后采用局部加寬基礎(chǔ)打石灰樁、設(shè)基礎(chǔ)橫梁等方法進行加固處理,效果均不明顯,每當雨季,基礎(chǔ)繼續(xù)下沉,裂縫發(fā)展,最大不均勻下沉達250mm ,墻身裂縫寬達20mm 以上,與相鄰房屋接縫的磚墻相擠壓,破壞較為嚴重。為保證宿舍樓安全正常使用,經(jīng)研究采用堿液加固法對濕陷地基進行處理。
(二)施工情況及效果注漿孔沿基礎(chǔ)的兩側(cè)布置,圖1_a,在裂縫較大的地段,地基采用全面單液加固; 在墓道部位, 用地梁跨越墓道坑處將基礎(chǔ)抬起, 地梁兩端的地基采用雙液加固圖1_b。
地基加固后,經(jīng)多年考驗觀測,房屋穩(wěn)定,加固效果良好。

圖2 宿舍樓地基堿液加固法
文章來源: 永年加固公司 本文鏈接: http://miseto.com/a_20170423042632.html 任何關(guān)于加固工程的問題和建議,敬請咨詢:0591-87868646
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