土的化學加固

1、 化學灌漿加固是將有流動性和膠凝性的化學漿液，按一定濃度，通過特設(shè)的灌漿孔，壓送到巖土中去。漿液進入巖土裂隙或孔隙中，經(jīng)擴散、充填其空隙后，硬化、膠結(jié)成整體，以起到加固、防滲、改善地基物理力學性質(zhì)等作用。2常用化學灌漿加固方法常用化學灌漿加固方法硅化法硅化法水泥土攪拌法水泥土攪拌法粉噴樁法粉噴樁法高分子材料高分子材料3硅化法硅化法 將濃的硅酸鈉溶液和濃的氯化鈉溶液( 水玻璃) 注入地基中時，發(fā)生化學反應(yīng)并形成固體，這種方式命名為“硅化法” 硅化加固反應(yīng)原理為:灌注大量漿液后,軟弱的土體遭受擠壓且體積縮小，自身強度提高通過化學反應(yīng)生成膠凝物質(zhì)與土體生成一種結(jié)構(gòu)緊密、強度較高抗?jié)撐g能力較強的新土體

2、一“人造石”4 硅化法分為壓力硅化、電動硅化和加氣硅化三類。其中，壓力硅化根據(jù)溶液不同又分為壓力雙液硅化、壓力單液硅化和壓力混合液硅化三種。5壓力硅化：用機械壓力把漿液均勻地注入目的層,漿液以充填、切割、劈裂、滲透等方式,排擠土粒間的水分、氣體,占據(jù)其位置,使原來松散、軟弱的土體、變?yōu)橐环N結(jié)構(gòu)緊密、強度較高抗?jié)撐g能力較強的新土體一“人造石”,它還具有一定的抬升地基的作用,從而達到硅化加固之目的。加氣硅化：先向地基土體中注入CO2 氣體, 使土體活化, 并將土顆粒中的水沖開, 然后采用低壓滲透法將稀釋后的水玻璃液體注入地基土，與土體發(fā)生化學反應(yīng)，生成生成堿金屬水合硅酸鹽的二氧化硅凝膠,再注入CO

3、2 氣體, 由于水玻璃強烈吸收CO2 而形成真空作用, 促進溶液均勻分布于土中, 滲透到土的微孔內(nèi), 且形成硅酸凝膠體, 土體中的孔隙被漿液充填成為加固體。6幾種硅化法的試用范圍幾種硅化法的試用范圍7水泥土攪拌法水泥土攪拌法 利用深層攪拌機械將軟土和水泥(或水泥漿液)強制攪拌,并通過水泥(或水泥漿液)與軟土之間發(fā)生的一系列物理化學反應(yīng),使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的土體。 水泥土經(jīng)攪拌后發(fā)生一系列物理化學反應(yīng),這是水泥土加固的根本原因,其主要反應(yīng)包括三個方面:水泥土加固原理8水泥的水解和水化反應(yīng)1 水泥水化物迅速溶于水, 當周圍的水溶液達到飽和后,新生成物不能再溶解,以膠體狀態(tài)或

4、結(jié)晶形式析出,并繼續(xù)硬化，形成水泥石骨架粘土顆粒與水泥水化物的作用2 離子交換和固?；饔茫和林泻械拟c離子和鉀離子與水化生成的鈣離子進行當量交換。 凝硬反應(yīng)：粘土礦物的一部分二氧化硅和三氧化二鋁與離子交換后剩余的Ca+進行化學反應(yīng)。碳酸化作用3 水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣吸收水中和空氣中的二氧化碳,發(fā)生碳酸化反應(yīng)。生成不溶于水的碳酸鈣,使水泥土強度得到一定程度的增加。9粉噴樁法粉噴樁法 粉噴樁法屬于深層攪拌法加固地基方法的一種形式，也叫加固土樁。加固原理：利用粉體與軟土拌和后通過固結(jié)反應(yīng)形成穩(wěn)定的石灰土或水泥柱狀土,可提高地基承載力、減少沉降量、防止?jié)B漏、增加穩(wěn)定性等。試用范圍：處理淤泥、淤泥質(zhì)粘

5、性土、粉土和含水量較高(一般為30%70%)且地基承載力標準值不大于120 kPa的粘性土等地基。10放線定位鉆空對位鉆進設(shè)計加固深度成樁設(shè)計樁頂復(fù)攪位移調(diào)平送風噴粉 攪拌 提升停止噴粉粉噴樁施工工藝流程111) 11#、12#、13#三個斷面預(yù)壓160天時,固結(jié)度分別為76.3%、80%、85.72%,工后剩余沉降量為18.9、10.7、10.7 cm,在相同樁間距情況下,樁長者為好;在相同樁長情況下,樁密者為好;2)粉噴樁尖以下尚存的軟土層越薄,加固的效果越好;粉噴樁復(fù)合地基能承受較大的加荷速率,且能有效地減少總沉降量,特別是樁身范圍內(nèi)的沉降量。12高分子材料加固法高分子材料加固法聚氨酯類

6、環(huán)氧樹脂類等鉻木質(zhì)素類丙烯酰胺類高分子材料的種類13 聚氨酯是采用多異氰酸酯和聚醚樹脂等作為主要材料，再加入增塑劑、稀釋劑、表面活性劑、催化劑等配成漿液。灌入地層后，遇水而成凝膠體，起加固地基和防滲堵漏作用。加固機理: 聚氨醋灌漿材料被高壓注射到混凝土內(nèi)部,遇水發(fā)生化學反應(yīng),開始出現(xiàn)膨脹,借助緩慢膨脹力及持續(xù)外加壓力,使灌漿材料滲透至微細縫隙,在短時間內(nèi)膨脹固化,從而達到完全止水和加固的目的。1415聚氨酯漿液特點 漿液粘度低，可灌性好，結(jié)石有較高強度，可與水泥灌漿相結(jié)合，建立可靠防滲帷幕。 漿液遇水反應(yīng)后漿液粘度迅速增大，不會被稀釋和沖走，可用于動水條件下防水堵漏，封堵各種形式的地下、地面及

7、管道漏水，封堵牢固，止水見效快。 耐久性好，安全可靠，不污染環(huán)境； 操作簡便，經(jīng)濟效益好。16土工合成材料加固 它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纖、合成橡膠等）為原料，制成各種類型的產(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面或各種土體之間，發(fā)揮加強或保護土體的作用。17土工合成材料的分類18重量輕滲濾性好抗拉強度高突出優(yōu)點整體連續(xù)性好施工方便耐腐蝕性土工織物一般特性19濾層作用 土工織物過濾功能與傳統(tǒng)的砂、石等粒料濾層一樣,既可使水流通過又可防止土顆粒的流失,以免造成管涌現(xiàn)象“在水利、鐵路、公路、建筑等各項工程中,特別是水利工程中用作堤壩基礎(chǔ)或邊坡反濾層已極為普遍。在砂石料緊缺的地區(qū),用土工織物做反濾層,更顯

8、示出它的優(yōu)越性。20 當水流從被保護土自右向左流入堆石體時，部分細土粒將被水流挾帶進入堆石體。在被保護土一側(cè)的土工織物表面附近，較粗土粒首先被截留，使透水性增大。同時，這部分較粗粒層將阻止其后面的細土粒繼續(xù)被水流帶走，而且越往后細土粒被流失的可能性越小，于是就在土工織物的右側(cè)形成一個從左往右顆粒逐漸變細的“天然反濾層”。21排水作用 土工織物是一種透水材料,具有良好的法向和平面透水性,能排除地表面水和地下水，土工織物本身形成排水通道,土體的水分匯集在織物內(nèi),可沿著織物平面緩慢地排出土體。隔離作用 將土工織物放在兩種不同的材料之間或同一材料不同粒徑之間以及土體表面與上部建筑結(jié)構(gòu)之間,使其隔離開來

9、，當受外部荷載作用時,雖然材料受力互相擠壓,而由于土工織物在中間隔開,不使互相混雜或流失,保持材料的整體結(jié)構(gòu)和功能。22加筋作用 土工織物埋在土體中充當抗拉元件以分布土體所承受的應(yīng)力,增加土體的模量,限制土體側(cè)向位移,還增加土體和其它材料之間的摩阻力,提高土體及有關(guān)建筑物的穩(wěn)定性。防護作用 土工織物可以將比較集中的應(yīng)力擴散開予以減小,也可由一種物體傳遞到另一物體使應(yīng)力分解,防止土體受外力作用破壞,起到對材料的防護作用。23土工合成材料在道路工程的應(yīng)用241、臨時道路 利用土工織物的隔離、排水、反濾,補強等多種功能,改變土基的物理力學性質(zhì),以改善其通車性能。多用針刺或熱粘型無紡?fù)凉た椢?、集料一

10、土工織物一土基;2、剛性板一土工織物一土基;3、縱柔橫剛的土工網(wǎng)一土工織物一土基。25利用良好的抗拉強度和變形特性,避免其上部的填料在荷載作用下與地基土相混淆。約束填料的側(cè)向移動,保證填料層的相對剛度將上覆荷載擴散到較大面積的地基上,減少地基所需承受的壓力臨時道路完成使命后,由于合成材料的隔離作用其上的填料可回收再用262、面層與基層之間的柔性路面結(jié)構(gòu)層 高等級公路要求強基薄面,將高模量的土工合成材料置于路面結(jié)構(gòu)層中,可增大路面結(jié)構(gòu)層的抗拉強度,減薄路面結(jié)構(gòu)層的厚度,保持路面的結(jié)構(gòu)完整性。1、改善裂縫處的應(yīng)力集中2、增強路面整體剛度,3、減少車轍延長瀝青面層的疲勞壽命土工織物鋪在半剛性基層與瀝

11、青路面之間。在舊水泥混凝土路面使用年久之后加鋪瀝青面層時,先在水泥板塊接縫處(包括縱縫和橫縫)鋪上條狀土工織物,再做瀝青結(jié)構(gòu)層。在龜裂的薄瀝青路面上澆灑粘層油,再將土工織物滿鋪,然后鋪筑瀝青面層或橡膠瀝青混凝土面層。27應(yīng)用實例1、江蘇高速公路、京福高速公路采用土工格柵進行路基路面加筋。2、上海外灘二期道路拓寬工程的中山東二路采用三層土工織物分層包裹碎石、水泥粉煤灰及回填土形成人造硬殼層。283、加固軟土地基1、用塑料排水板代替砂井以加速軟土地基的固結(jié),提高地基承載力2、用土工織物、土工格柵、土工網(wǎng)結(jié)合碎石或砂礫墊層鋪設(shè)于軟土地基和路堤之間,利用其抗拉強度加筋軟基路堤,保證路堤的穩(wěn)定性。29應(yīng)用實例1、津京塘高速公路將土工織物鋪設(shè)于路堤底部,和塑料排水板結(jié)合進行軟土地基處理,取得較好效果。2、江蘇高速公路及汾灌高速公路采用有紡?fù)凉た椢锛?0 cm的砂礫層(或碎石墊層)進行軟弱地基加筋,在基坑底部和碎石墊層頂部分別鋪設(shè)土工網(wǎng)處理軟基地段小型構(gòu)筑物基礎(chǔ).3、洛三高速公路采用土工網(wǎng)包裹50 cm厚碎石墊層