文档介绍：浅论在工程地基处理中深层搅拌法的运用
论文关键词:深层搅拌法;地基沉降;加固

论文摘要:本文介绍了深层搅拌法加固地基的原理,并结合实际工程介绍了该方法的施工工艺和加固效果,工程实际表明深层搅拌法具有造价低、施工简单和效益好的优点,在条件适宜时应优先采用。

1 前言

深层搅拌法是加固饱和软粘土地基的一种方法,它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地基。深层搅拌法处理地基可增加地基承载力、减小沉降差、提高边坡稳定性及挡水等。深层搅拌法处理后的地基承载力提高1~。
深层搅拌法是相对于浅层搅拌而言,浅层搅拌法主要用于路基,冻涨土和边坡稳定的处理。深层搅拌分水泥系深层搅拌和石灰系深层搅拌。下面介绍的是水泥系深层搅拌法及其工程应用实例。
国外自二次大战以来开始研制用于深层搅拌桩的深层搅拌机械,到70年代,已广泛应用深层搅拌法处理地基,我国从70年代末开始进行深层搅拌的室内试验和搅拌机械的研制工作,1979年在塘沽新港进行机械考核和搅拌工艺试验,并获得成功。80年代初推广使用深层搅拌法,至今在上海、南京、连云港、唐山、昆明及内陆部分地区得到了广泛应用。我们在某写字楼(筏基)工程的地基处理中采用了深层搅拌法,取得了良好的技术经济效果。

2 水泥加固土的原理

软土与水泥采用机械搅拌加固的原理是基于水泥土的物理化学反应过程,它与混凝土的硬化机理有所不同。在水泥加固土中,由于水泥的掺量很小(占被加固土重的7%-15%),水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性介质--土的围绕下进行,硬化速度缓慢且作用较复杂,所以水泥加固土的强度增长过程也比较缓慢。
水泥的水解和水化作用
硅酸盐水泥的主要成分是由氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫组成,而这些氧化物又分别组成了不同的水泥矿物;硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等。用水泥加固软土时,水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应,生成氢氧化钙、含水硫酸钙、含水铝酸钙和含水铁酸钙等化合物。其中,硅酸三钙在水泥中含量最高(50%左右),是决定强度的主要因素;硅酸二钙含量较高(25%),主要产生后期强度;铝酸三钙占水泥重量10%,水化速度快,能促进早凝;铁铝酸四钙占水泥重量10%,能提高早期强度;硫酸钙占水泥重量3%,能和铝酸三钙一起与水发生反应,生成一种水泥样菌,对高含水量的软土强度增加有特殊意义。
粘土颗粒与水泥水物的作用
离子交换和团化作用。通过离子交换,较小的土颗粒结合可形成较大的土团粒;土团粒的进一步结合形成水泥土的团粒结构,并封闭各土团之间的空隙,形成坚固的联结,也就使水泥土的强度得到大大提高。
凝硬反应。随着水泥水化反应的深入,逐渐生成不溶于水的稳定的结晶化合物。这些化合物在水中、空气中逐渐硬化,增加了水泥土的强度,而且其结构也比较密实,水分不容易侵入,从而使水泥土具有足够的水稳性。
碳酸化作用
水泥水化物中的氢氧化钙,吸收水中和空气中的二氧化碳发生碳酸化反应生成不溶于水的碳酸钙。这种反应能提高水泥土的强度,