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化学加固施工法化学加固施工法是一种通过向地基土体中注入化学浆液,以改善其物理力学性能的地基处理技术。该方法主要适用于软弱土层、砂层、砂砾层等地质条件,广泛应用于隧道、基坑、地下工程及地基加固等领域。
化学加固的基本原理是利用注浆设备将由化学材料配制而成的浆液注入土体孔隙中,经过一定时间后,浆液发生化学反应,凝结固化,从而填充土体空隙、胶结土颗粒,提高土体的密实度、强度和抗渗性能。常用的化学浆液包括聚氨酯类、环氧树脂类、丙烯酸盐类等,其选择需根据工程要求、地质条件及环境因素综合确定。
化学加固施工具有施工灵活、适应性强、加固效果显著等优点,尤其适用于传统加固方法难以处理的复杂地质条件。同时,该方法施工周期短、对周边环境影响小,已成为现代岩土工程中不可或缺的重要技术手段。但需注意化学浆液的环保性与施工过程中的精确控制,以确保工程质量和安全。
硅化加固法是利用硅酸钠(水玻璃)为主剂的混合液进行地基化学加固的方法。硅化法可分为压力硅化、电动硅化、加气硅化三类:
1)压力双液硅化:将硅酸钠(水玻璃)与氯化钙溶液用泵或压缩空气通过注液管轮流压入土中,溶液接触反应后生成硅胶,将土壤颗粒胶结在一起,使其具有强度和不透水性。氯化钙溶液的作用主要是加速硅胶的形成。
2)压力单液硅化法:将硅酸钠(水玻璃)单独压入含有盐类(如黄土)的土中,同样使水玻璃与土中钙盐起反应生成硅胶,将土粒胶结,使其具有强度和不透水性。
3)压力混合液硅化法:将硅酸钠(水玻璃)和铝酸钠混合液一次压入土中,水玻璃与铝酸钠反应,生成硅胶和硅酸铝盐的凝胶物质,粘结砂土,起到加固和堵水作用。
4)电动硅化法:亦称电动双液硅化法、电化学加固法,是在压力双液硅化法的基础上设置电极通入直流电,经过电渗作用扩大溶液的分布半径。施工时,把有孔灌浆液管作为阳极,铁棒作为阴极,将水玻璃和氯化钠溶液先后由阳极压入土中,通电后,孔隙水由阳极流向阴极,而化学溶液也随之渗流分布于土的孔隙中,经过化学反应后生成硅胶。经过电渗作用还可以使硅胶部分脱水,加速加固过程,并增加其强度。
5)加气硅化法:首先在地基中注入少量二氧化碳气体,使土中空气部分被CO2所取代,从而使土壤活化,然后将水玻璃压入土中,其后又灌入CO2气体,由于碱性水玻璃溶液强烈地吸收CO2形成自真空作用,促使水玻璃溶液在土中能够均匀分布,并渗透到土壤微孔隙中,使95~97%的孔隙被硅胶所填充,在土壤中起到胶结作用,从而使地基得到加固。
特点是:设备工艺简单,使用机动灵活,技术易于掌握,加固效果好,可提高地基强度,消除土的湿陷性,降低压缩性。根据检测,用双液硅化的砂土抗压强度可达1.0~5.0Mpa,单液硅化的黄土抗压强度达到0.6~1.0Mpa,压力混合液硅化的砂土强度达1.0~1.5Mpa,用加气硅化法比压力单液硅化加固的黄土的强度高50~100%,可有效减少附加沉降,加固土的体积增大一倍,水稳性提高1~2倍,渗透系数降低数百倍,水玻璃用量可减少20%~40%,成本降低30%。
1)灌注溶液的钢管采用内径为20~50m,壁厚大于5mm的无缝钢管,灌注浆液的压力一般在0.2~0.6Mpa(始)和0.8~1.0Mpa(终)范围内,采用电动硅化时不超过0.3Mpa(表压)。灌浆管间距一般为1.73R,行间距为1.5R(R为一根灌浆管的加固半径,根据土层渗透系数及加固方法,一般为0.3~0.4~0.5~0.6~0.8~1.0m),每层加固厚度为灌浆管有孔部分的长度加0.5R(有孔管长一般为0.4~1.0m,无孔管长度一般为1.5~2.0m)。
用碱液(氢氧化钠溶液)加固地基冷拉钢筋操作安全技术交底,特别是加固湿陷性黄土地基,是我国60年代试验研究成功的一种简单、经济的地基加固方法。
碱液加固是将一定浓度、湿度的碱液借自重灌入黄土中,与土中二氧化硅及三氧化铝、氧化钙、氧化镁等可溶性交换性碱土金属阳离子发生置换反应,逐步在土粒外壳形成一层主要成分为钠硅酸盐及铝硅酸盐的胶结物质(胶膜),这种胶结物质起到胶结土颗粒,使土颗粒相互牢固地粘结在一起,增强土颗粒附加粘聚力的作用,从而使土体得到加固。