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粉体喷搅法加固软土地基浅谈
一、flU s
随着建筑业的蓬勃发展,软土地基加固技术不断得到改进和提高,粉体 喷搅法是近年来迅速推广应用的一种软土地基加固方法。
粉体喷搅法(简称粉喷法),是用特别的设备和机具,将加固剂粉体材料 (水泥或石灰粉等)通过压缩空气的传送,并与地基土强行拌合,使之产生充分 的物理、化学反应后,形成连续、水稳性的坚硕桩体(简称粉喷桩),是一种改 善土质、提高地基强度的软土地基加固方法,可广泛地适用于淤泥土质、杂填土、 浜填土、软粘土等地基加固。
该项技术起源丁?瑞典,1967年由Kjeid Paus提出以石灰粉为固化材料, 故称为石灰桩法,并于1974年取得专利。日本称这项引入技术为<4Dry Jet Mixing Method简称DJM法),在抗滑、地基加固、边坡稳定等工程屮得到广泛应用。 由于在施工技术的研究,专用设备的研制和工程应用方面的迅速发展,目前,H 木粉喷桩的加固深度已到30米以上,桩径可达0.3-1.0米,加固土方达儿百万 Msup3;o在欧美和东南亚国家,这项技术应用十分的广泛。
自1983年铁四院应用该技术首先成功地用于铁路涵洞软土地基加固以 来,经过多年的实验,研究和工程实践,国内粉体喷搅法己在港口、石油化工、 市政和工业与民用建筑工程中得到大量应用,并去得了良好的技术经济效果
二、加固机理
粉喷法的粉体固化剂有石灰及水泥两个系列,但石灰粉体在生产、运输、 保存等没有水泥方便,故粉喷法目前多用水泥作为固化剂,国内外大量的试验与 研究证明,水泥与软土拌合后,将发生如下的物理化学反应。
水泥的水解水化反应。减少了软土屮的含水量,增加土粒间的粘土。水 泥与土伴合后,水泥中的()酸二钙、碳酸三钙、铝酸三钙以及铁铝四钙等矿物 与土中水发生水解反应,在水中形成各种()、铁、铝质的水溶胶,水泥中的CaSo 大量吸水,水解后形成针状结品体。
离子交换与团粒作用。水泥水解后,溶液中的Ca++含量增加,与土粒发生 阳离子交换作用,等当量置换出K+Na+,形成软土大的土团粒和水泥土的团粒 结构,使水泥土的强度大为提高。
皱凝反应。阳离子交换后,过剩的Ca++在碱性环境中与SIO-, AL;O;发生 化学反应,形成水稳性的结晶水化物,增大了水泥土的强度。
4、碳化反应。水泥土屮的Ca (OH),与土屮或水I1 CO,化合生成不 溶于水的CaCo,增加了水泥土的强度。
水泥与地基土伴和后经上述的化学反应形成坚硕桩体,同时桩间土也冇少量 的改善,从而构成桩与土复合地基,提高地基承载力,减少了地基沉降。
三、水泥搅拌的加固土物理力学特性
根据冶金研究院试验研究,水泥加固土的主要物理力学特性如下:
物理性质
容量:水泥与土搅拌后,其容量变化不大,仅比原土的容量增加5%
含水量:水泥加固土含量略低于原土的水量,约减少()
2、水泥土力学性质
(1)水泥加固土的抗压强度一般为300—— OOOOKPa,比天然软 加大 儿十~儿百倍,影响加固土的抗压强度的因素较多。与土类、水量、水泥深入量、 养护龄期以及外掺剂等因素有关。
a、 水泥掺入比:
经试验当掺入比a5%,加固效果微弱,而工程实用一般采a=7.——12% 为宜。口前,木公司掺入比为15%左右。
b、 地基土含量的影响
当其他条件相同时,水泥加固土的强度随土的含水量增加而低,当土样 的含水量为50?80%范围吋,含水量每降低10%则水泥的强度提高30——50%o
C、龄期的影响
水泥加固土的强度随龄期增长而增大,早期强度增长较快,7天龄期强 度可达28天龄期强度的60%, 一般龄期超过28天后,强度仍有明显增加,3个 月龄期强度是一个月的强度1.5-1.8倍,粉喷桩体强度可达到6-2.0MPao
水泥加固土抗拉强度 经试验,当水泥土的抗压强度在300-4000KPa吋,抗拉强度为抗压强度
15%-25%,即
Ot= (0.15-0.25) quo
抗剪强度,当抗压强度为300-4000KPa时,水泥加固土的内聚力C为 100-1100KPa,并随抗压强度增加而增大,一般约为水泥加固土的抗压强度 20-30%,其内摩擦角=20°——30。乙间。
水泥加固土变形摸量
当抗压强度为300-40000KPa时,E=400-300MPa —般为抗压强度的126-150 倍,即 E= (120-150) quo
四、粉体喷搅法加固软土地基的特点
粉体喷搅法加固软土地基,是一项新的工艺,与其他软土加固方法相比貝 冇较多突岀之处。
机理科学,费用低廉。
该工艺采用地基原土作为桩料,与少量固化剂抖和具有卜?列优点:
加固成本低,由于采用地基土口身作为桩料,而掺入少量固化剂,一般掺入 12-15%的水泥,每米材料成木10元左右,比其他地基加固方法,成木均较低。
桩身质理好。由于成桩
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