地基加固讀書報告

1、地基處理與加固讀書報告班級：土木0914姓名：丁世明學(xué)好：1208091804地基加固與處理之單液硅化法硅化加固法是指利用硅酸鈉（水玻璃）為主劑的混合液進行地基土化學(xué)加固的方法，亦 稱硅化灌漿法。硅化法分類硅化法根據(jù)將液注入的方式分為壓力硅化、電動硅化和加氣硅化 三類。壓力硅化根據(jù)溶液不同，又可分為壓力雙液硅化、壓力單液硅化和壓力混合液硅化三 種。一、加固機理（一）壓力雙液硅化法系將水玻璃與氯化鈣溶液用泵或壓縮空氣通過注液管輪流壓入土中 圖！，溶液接觸反應(yīng)后生成硅膠，將土壤顆粒膠結(jié)在一起，使具有強度和不透水性。氯化鈣 溶液的作用主要是加速硅膠的形成，其反應(yīng)式為：+ CdCl.7 I Eh。 n

2、SiO/s - Il 上。+i ZNaC（二）壓力單液硅化法系將水玻璃單獨壓入含有鹽類（如黃土）的土中，同樣使水玻璃與土 中鈣鹽起反應(yīng)生成硅膠，將土粒膠結(jié)，其反應(yīng)式為：用皿。一威的一QMO+膈SOq+Weil%（三）壓力混合液硅化法系將水玻璃和鋁酸鈉混合液一次壓入土中，水玻璃與鋁酸鈉反應(yīng)， 生成硅膠和硅酸鋁鹽的凝膠物質(zhì)，粘結(jié)砂土，起到加固和堵水作用，其反應(yīng)式為：3( N由O) + N電。AliOi*A1 J)3 3( 口 一 DSiOj + 4盹。圖1I 一誦爐注-配制溶液用盼大隔3 -壓力舞4 .壓力表M -注福旨-硅化加國區(qū)（四）電動硅化法又稱電動雙液硅化法、電化學(xué)加固法，是在壓力雙液硅化

3、法的基礎(chǔ)上設(shè)置電報通入直流電， 經(jīng)過電滲作用擴大溶液的分布半徑。施工時，把有孔灌漿漿液管作為陽極，鐵棒作為陰極（也 可用濾水管進行抽水），將水玻璃和氯化鈣溶液先后由陽極壓入土中，通電后，孔隙水由陽 極流向陰極，而化學(xué)溶液也隨之滲流分布于土的孔隙中，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后生成硅膠圖2。經(jīng)過 電滲作用還可以使硅膠部分脫水，加速加固過程，并增加其強度。圖2I -水玻璃溶滿桐門-氧化鈣淆嘛桐次-壓力泵：4-分此器；5-發(fā)電機咱-濯槳管次-電極或排水曾:R-硅化Sn底區(qū)（五）加氣硅化法系先在地基中注入少量二氧化碳（CO2）氣體，使土中空氣部分被CO2所取代，從而使土壤 活化，然后將水玻璃壓入土中，其后又灌入CO2

4、氣體，由于堿性水玻璃溶液強烈地吸收CO2 形成自真空作用，促使水玻璃溶液在土中能夠均勻分布，并滲透到土壤的微孔隙中，使95-97% 的孔隙被硅膠所填充，在土壤中起到膠結(jié)作用，從而使地基得到加固，加氣硅化的化學(xué)反應(yīng) 方程式為：Na.SiO3 + 2C0. I nlUO- SiO.ILO +2T,IICO3二、特點及適用范圍硅化法特點是：設(shè)備工藝簡單，使用機動靈活，技術(shù)易于掌握；加固效 果好，可提高地基強度，消除土的濕陷性，降低壓縮性。根據(jù)檢測，用雙液硅化的砂土抗壓 強度可達1.0-5.0MPa；單液硅化的黃土抗壓強度達0.6-1.0MPa；壓力混合液硅化的砂土強度 達1.0-1.5MPa0；用加

5、氣硅化法比壓力單液硅化法加固的黃土的強度高50-100%，可有效減 少附加下沉，加固土的體積增大一倍，水穩(wěn)性提高1-2倍，滲透系數(shù)可降低數(shù)百倍，水玻璃 用量可減少20%-40%，成本降低30%。各種硅化方法適用范圍，根據(jù)被加固土的種類、滲透 系數(shù)而定，可參見表1。硅化法多用于局部加固新建或已建的建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)、穩(wěn)定邊坡 以及作防滲帷幕等。但硅化法不宜用于為瀝青、油脂和石油化合物所浸透和地下水pH值大 于9.0的土。表1各種硅化法的適用范圍及化學(xué)溶液濃度桂化方云土的種鬢土的滲透系數(shù)溶陂的密度（! = 1玲：J3d)水玻璃瘟化鈣壓力雙液建化秒類上和站性上0 J - 1010-20弟-戚1.3私-

6、 L3813S- L4I1.41 - 1.441.26- L28舊力單液硅化濕陷性黃土OJ - 21. 131 25壓力混合演硅化粗砂、細砂水玻隔與一鋁酸鈉按體積比1 ： 1混*電動雙液硅化各類土3 11 . 13- 1.211 .07- 1.11加氣硅化勤土、濕陷性黃 土，一般粘性土0.1-21.09-1.21注壓方混合液硅化所用水玻璃模數(shù)為2 4-2.8.波美度水玻福鋁酸鋼票港溫度為13- iSn凝膠曰亍叵 為U-bniin.RM期粘度為4 X 10-3|虹5第三節(jié)單液硅化法處理地基施工一、施工機具設(shè)備及材料要求1、硅化灌漿主要機具設(shè)備 振動打拔管機（震動鉆或三角架穿心錘）、注漿花管、壓力

7、膠管、 直徑40mm聯(lián)接鋼管、齒輪泵或手搖泵，壓力表、磅稱、漿液攪拌機、貯液罐、三角架、 倒鏈等。2、 灌漿材料水玻璃：模數(shù)宜為2.5-3.0,不溶于水的雜質(zhì)含量不得超過2%，顏色為透明 或稍帶混濁；氯化鈣溶液：pH值不得小于5.5-6.0,每1L溶液中雜質(zhì)不得超過60g，懸浮顆 粒不得超過1%；硅化所用化學(xué)溶液的濃度，可參見表1規(guī)定的密度值采用；鋁酸鈉：含鋁 量為180g/L，苛化系數(shù)為2.4-2.5；二氧化碳：采用工業(yè)用二氧化碳（壓縮瓶裝）。二、施工要點1、施工前，應(yīng)先在現(xiàn)場進行灌漿試驗，確定各項技術(shù)參數(shù)。2、灌注溶液的鋼管可采用內(nèi)徑為20-50mm、壁厚大于5mm的無縫鋼管。它由管尖、有

8、孔 管、無孔接長管及管頭等組成。管尖作成25。-30。圓錐體，尾部帶有絲扣與有孔管連接；有 孔管長一般為0.4-1.0m，每米長度內(nèi)有60-80個直徑為1-3mm成向外擴大成喇叭形的孔眼， 分四排交錯排列；無孔接長管一般長1.5-2.0m，兩端有絲扣。電極采用直徑不小于22mm的 鋼筋或直徑33mm鋼管。通過不加固土層的注液管和電極表面，須涂瀝青絕緣，以防電流 的損耗和作防腐。灌漿管網(wǎng)系統(tǒng)包括輸送溶液和輸送壓縮空氣的軟管、泵、軟管和注液管的 連接部分、閥等，其規(guī)格應(yīng)能適應(yīng)灌注溶液所采用的壓力。泵或空氣壓縮設(shè)備應(yīng)能以 0.2-0.6MPa的壓力，向每個灌漿管供應(yīng)1-5L/min的溶液。灌漿管間距

9、為1.73R，各行間距為 1.5R（R為一根灌漿管的加固半徑，其數(shù)值見表2；電極沿每行注液管設(shè)置，間距與灌漿管 同。土的加固可分層進行，砂類土每一加固層的厚度為灌漿管有孔部分的長度加0.5R，濕 陷性黃土及粘土類土按試驗確定。表2 土的壓力硅化加固半徑項次土的類別加固方法土的滲透系數(shù)C.而d）土國加固半徑CmJ1砂土化力雙漁待化法2 10。頂20- 5050-800,30,40.4-0.60.6-0.80,8- 1,02粉砂壓力單液硅化法0.3-0.5 0.5- 1,0 1 .0-2.0 2.0-5,00.3-0.40.4 0.60.8- 1.03濕陷性黃土壓方單滴硅化法0.1 -0.3 0

10、3-0.5 gr LD 1.0 2,00.3-0.40.6-0.90* 1.()3、灌漿管的設(shè)置，借打入法或鉆孔法（振動打拔管機、震動鉆或三角架穿心錘）深入土中， 保持垂直和距離正確，管子四周孔隙用土填塞夯實。電極可用打入法或先鉆孔2-3m再打入。4、硅化加固的土層以上應(yīng)保留1m厚的不加固土層，以防溶液上冒，必須時須夯填素土或 打灰土層。5、灌注溶液的壓力一般為0.2-0.4Mpa （始）和0.8-1.0MPa （終）范圍內(nèi)，采用電動硅化法 時不超過0.3MPa （表壓）。6、土的加固程序，一般自上而下進行，如土的滲透系數(shù)隨深度而增大時，則應(yīng)自下而上進 行。如相鄰?fù)翆拥耐临|(zhì)不同時，滲透系數(shù)較大

11、的土層應(yīng)先進行加固。灌注溶液次序，根據(jù)地 下水的流速而定，當(dāng)?shù)叵滤魉僭?m/d時，向每個加固層自上而下的灌注水玻璃，然后再 自下而上的灌注氯化鈣溶液，每層厚0.6-1.0m；當(dāng)?shù)叵滤魉贋?-3m/d時，輪流將水玻璃 和氯化鈣溶液均勻地注入每個加固層中；當(dāng)?shù)叵滤魉俅笥?m/d時，應(yīng)同時將水玻璃和氯 化鈣溶液注入，以減低地下水流速，然后再輪流將兩種溶液注入每個加固層。采用雙液硅化 法灌注，先由單數(shù)排的灌漿管壓入，然后雙數(shù)排的灌漿管壓入；采用單液硅化法時，溶液應(yīng) 逐排灌注。灌注水玻璃與氯化鈣溶液的間隔時間不得超過表3規(guī)定。溶液灌注速度宜按表4 的范圍進。表3向灌漿管中注入水玻璃和氯化鈣溶液的間

12、隔時間項次地下水流速f WdJ最大間隔時叵i hl蚤 注10.02420,56當(dāng)打回土的厚度大于5m，且地下水流速小31.01于1血&為避免超過間隔時間.可將加固的42整體汨豎向分成幾段謎行53.01表4 土的滲透速度和灌注速度項次土的名稱土的滲透系ftCir/d)溶液灌注速度1砂類土二10 2020 801 2?- 3352流砂0.3- 1 .01 -22-53濕陷忸黃十0. -0.50*2,02-3357、灌漿溶液的總用量Q(l可按下式確定：Q=KV n1000式中V硅化土的體積(%$)；N土的孔隙率；K經(jīng)驗系數(shù)。對淤泥、粘性土、細砂，K=0.3-0.5；中砂、粗砂，K=0.5-0.7；礫

13、砂，K=0.7-1.0；濕陷性黃土，K=0.5-0.8。采用雙液硅化時，兩種溶液用量應(yīng)相等。8、電動硅化系在灌注溶液的時候，同時通入直流電，電壓梯度采用0.50-0.75V/cm。電源可 由直流發(fā)電機或直流電焊機供給。灌注溶液與通電工作要連續(xù)進行，通電時間最長不超過 36h。為了提高加固的均勻性，可采取每隔一定時間后，變換電極改變電源方向的辦法。加 固地區(qū)的地表水，應(yīng)注意疏干。9、加氣硅化工藝與壓力單液硅化法基本相同，只在灌漿前先通過灌漿管加氣，然后灌漿， 再加一次氣，即告完成。10、土壤硅化完畢，借樁架或三角架籍倒鏈或絞磨將管子和電極拔出，遺留孔洞用1:5的水 泥砂漿或粘土填實。三、施工質(zhì)量

14、控制1、硅化地基的檢測，砂土和黃土應(yīng)在施工完15d以后進行，粘性土應(yīng)在60d以后進行。2、砂土硅化后的強度應(yīng)取試塊作無側(cè)限抗壓試驗，其值不得低于設(shè)計強度的90%；粘 性土硅化后應(yīng)按加固前后沉降觀測變化。3、載荷試驗，有條件的地方進行現(xiàn)場浸水載荷試驗，以確定承載力及其綜合加固效果。4、用輕便觸探或標(biāo)貫原位測定加固前后阻力的變化，以確定加固強度和加固范圍。5、用比電阻法測加固體的分布范圍。四、工程實例（一）工程概況某機修廠單層工業(yè)廠房，建在Q14現(xiàn)代黃土地基上，承載能力較低（75-96kPa）,濕陷性 中等，廠房投產(chǎn)后，柱基起初沉降量不大，僅10-20mm，屬正常范圍，經(jīng)一年使用，由于 排水坡?lián)p壞

15、及排水系統(tǒng)失修，地基浸水，導(dǎo)致柱基濕陷變形，下沉量達70-120mm，相鄰柱 差異沉降達26mm，圍護磚墻出現(xiàn)裂縫，天車軌道移位，經(jīng)研究除修復(fù)排水坡和排水系統(tǒng)外， 還確定采用單液硅化法對22個沉陷較嚴(yán)重的柱基進行加固處理。（二）布孔方式及施工情況在加固柱基最下層臺階四周布孔圖3,孔距700-800mm，孔深8-10m，深入到下層非濕 陷性粉質(zhì)粘土層上，對基礎(chǔ)底以下的濕陷性黃土層進行硅化加固。（三）效果及評價廠房柱基土經(jīng)硅化處理后，在基礎(chǔ)底部形成一束直徑600-800mm的硅化加固柱體，取 試樣作無側(cè)限強度試驗，其抗壓強度比原狀黃土強度提高5-8倍，處理費用僅灌注樁的60%， 加固后地基下沉穩(wěn)定

16、，裂縫停止，經(jīng)三次檢查、觀測，未再發(fā)現(xiàn)異常情況，效果良好。1L(a)S圖3基礎(chǔ)硅化灌漿孔眼布置地基處理與加固之堿液法用堿液（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(yīng)用，效果良好。一、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(yīng)，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(yīng)方程式為：2NaOI I + riSi + ILOZNaDI I -fO 口ALQ + I h。當(dāng)土粒周圍有充分的鈣離子

17、存在時，與產(chǎn)生的硅酸鈉發(fā)生化學(xué)反應(yīng)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(yīng)式為占SiQ+ 2GaOH）N + 引質(zhì)） 矗。+2）fLO+ QO N*0 （n - th） Si（ X以上反應(yīng)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(yīng)是在固液相間進行，在常溫下反應(yīng)速度緩慢，而提高溫度則能加速反應(yīng)過程。對于鈣鎂離子含量較高的土（大于100mg當(dāng)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

18、，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(xué)反應(yīng) 方程式為：NO nSiOj + Caa2 + mH2Of 缶（槌小 一 OHjO+ Ca（0H）2 + 2NaCl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(dāng)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

19、應(yīng)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(yīng)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5.5-6.00（二）、施工要點1、堿液加固設(shè)備及工藝如圖102、加固前，應(yīng)在原位進行單孔灌注試驗

20、，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(biāo)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。圖1堿液灌漿加固裝置I -注槃能可用汽油桶-誠液渣-蒸汽機-倒管=S -閥門；6 - AlSirm腰皮管門-湖1注柄管司-灌;。-小石子；10 -粘土.實封孔；11 -小型薇水爐4、當(dāng)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(yīng)用粒徑 0.5-20mm小石子填充；大于3m時

21、高度應(yīng)適當(dāng)加大，以上用素土填充夯實直到地表為止。 當(dāng)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(yīng)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?。?0%）的NaOH 溶液，灌注應(yīng)連續(xù)進行，不應(yīng)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?。?0%）。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(dāng)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、Ca