土的化学加固

化学灌浆加固,化学灌浆加固是将有流动性和胶凝性的化学浆液，按一定浓度，通过特设的灌浆孔，压送到岩土中去。浆液进入岩土裂隙或孔隙中，经扩散、充填其空隙后，硬化、胶结成整体，以起到加固、防渗、改善地基物理力学性质等作用。,常用化学灌浆加固方法,硅化法,水泥土搅拌法,粉喷桩法,高分子材料,硅化法,将浓的硅酸钠溶液和浓的氯化钠溶液(水玻璃)注入地基中时，发生化学反应并形成固体，这种方式命名为“硅化法”硅化加固反应原理为:,灌注大量浆液后,软弱的土体遭受挤压且体积缩小，自身强度提高通过化学反应生成胶凝物质与土体生成一种结构紧密、强度较高抗潜蚀能力较强的新土体一“人造石”,硅化法分为压力硅化、电动硅化和加气硅化三类。其中，压力硅化根据溶液不同又分为压力双液硅化、压力单液硅化和压力混合液硅化三种。,压力硅化：用机械压力把浆液均匀地注入目的层,浆液以充填、切割、劈裂、渗透等方式,排挤土粒间的水分、气体,占据其位置,使原来松散、软弱的土体、变为一种结构紧密、强度较高抗潜蚀能力较强的新土体一“人造石”,它还具有一定的抬升地基的作用,从而达到硅化加固之目的。,加气硅化：先向地基土体中注入CO2气体,使土体活化,并将土颗粒中的水冲开,然后采用低压渗透法将稀释后的水玻璃液体注入地基土，与土体发生化学反应，生成生成碱金属水合硅酸盐的二氧化硅凝胶,再注入CO2气体,由于水玻璃强烈吸收CO2而形成真空作用,促进溶液均匀分布于土中,渗透到土的微孔内,且形成硅酸凝胶体,土体中的孔隙被浆液充填成为加固体。,几种硅化法的试用范围,水泥土搅拌法,利用深层搅拌机械将软土和水泥(或水泥浆液)强制搅拌,并通过水泥(或水泥浆液)与软土之间发生的一系列物理化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的土体。,水泥土经搅拌后发生一系列物理化学反应,这是水泥土加固的根本原因,其主要反应包括三个方面:,水泥土加固原理,粉喷桩法,粉喷桩法属于深层搅拌法加固地基方法的一种形式，也叫加固土桩。,加固原理：利用粉体与软土拌和后通过固结反应形成稳定的石灰土或水泥柱状土,可提高地基承载力、减少沉降量、防止渗漏、增加稳定性等。试用范围：处理淤泥、淤泥质粘性土、粉土和含水量较高(一般为30%70%)且地基承载力标准值不大于120kPa的粘性土等地基。,调平,送风,喷粉搅拌提升,停止喷粉,粉喷桩施工工艺流程,1)11#、12#、13#三个断面预压160天时,固结度分别为76.3%、80%、85.72%,工后剩余沉降量为18.9、10.7、10.7cm,在相同桩间距情况下,桩长者为好;在相同桩长情况下,桩密者为好;2)粉喷桩尖以下尚存的软土层越薄,加固的效果越好;粉喷桩复合地基能承受较大的加荷速率,且能有效地减少总沉降量,特别是桩身范围内的沉降量。,高分子材料加固法,高分子材料的种类,聚氨酯是采用多异氰酸酯和聚醚树脂等作为主要材料，再加入增塑剂、稀释剂、表面活性剂、催化剂等配成浆液。灌入地层后，遇水而成凝胶体，起加固地基和防渗堵漏作用。,加固机理:聚氨醋灌浆材料被高压注射到混凝土内部,遇水发生化学反应,开始出现膨胀,借助缓慢膨胀力及持续外加压力,使灌浆材料渗透至微细缝隙,在短时间内膨胀固化,从而达到完全止水和加固的目的。,聚氨酯浆液特点,浆液粘度低，可灌性好，结石有较高强度，可与水泥灌浆相结合，建立可靠防渗帷幕。浆液遇水反应后浆液粘度迅速增大，不会被稀释和冲走，可用于动水条件下防水堵漏，封堵各种形式的地下、地面及管道漏水，封堵牢固，止水见效快。耐久性好，安全可靠，不污染环境；操作简便，经济效益好。,土工合成材料加固,它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纤、合成橡胶等）为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。,土工合成材料的分类,土工织物一般特性,滤层作用,土工织物过滤功能与传统的砂、石等粒料滤层一样,既可使水流通过又可防止土颗粒的流失,以免造成管涌现象“在水利、铁路、公路、建筑等各项工程中,特别是水利工程中用作堤坝基础或边坡反滤层已极为普遍。在砂石料紧缺的地区,用土工织物做反滤层,更显示出它的优越性。,当水流从被保护土自右向左流入堆石体时，部分细土粒将被水流挟带进入堆石体。在被保护土一侧的土工织物表面附近，较粗土粒首先被截留，使透水性增大。同时，这部分较粗粒层将阻止其后面的细土粒继续被水流带走，而且越往后细土粒被流失的可能性越小，于是就在土工织物的右侧形成一个从左往右颗粒逐渐变细的“天然反滤层”。,排水作用,土工织物是一种透水材料,具有良好的法向和平面透水性,能排除地表面水和地下水，土工织物本身形成排水通道,土体的水分汇集在织物内,可沿着织物平面缓慢地排出土体。,隔离作用,将土工织物放在两种不同的材料之间或同一材料不同粒径之间以及土体表面与上部建筑结构之间,使其隔离开来，当受外部荷载作用时,虽然材料受力互相挤压,而由于土工织物在中间隔开,不使互相混杂或流失,保持材料的整体结构和功能。,加筋作用,土工织物埋在土体中充当抗拉元件以分布土体所承受的应力,增加土体的模量,限制土体侧向位移,还增加土体和其它材料之间的摩阻力,提高土体及有关建筑物的稳定性。,防护作用,土工织物可以将比较集中的应力扩散开予以减小,也可由一种物体传递到另一物体使应力分解,防止土体受外力作用破坏,起到对材料的防护作用。,土工合成材料在道路工程的应用,1、临时道路,利用土工织物的隔离、排水、反滤,补强等多种功能,改变土基的物理力学性质,以改善其通车性能。多用针刺或热粘型无纺土工织物,1、集料一土工织物一土基;2、刚性板一土工织物一土基;3、纵柔横刚的土工网一土工织物一土基。,2、面层与基层之间的柔性路面结构层,高等级公路要求强基薄面,将高模量的土工合成材料置于路面结构层中,可增大路面结构层的抗拉强度,减薄路面结构层的厚度,保持路面的结构完整性。,应用实例,1、江苏高速公路、京福高速公路采用土工格栅进行路基路面加筋。2、上海外滩二期道路拓宽工程的中山东二路采用三层土工织物分层包裹碎石、水泥粉煤灰及回填土形成人造硬壳层。,3、加固软土地基,1、用塑料排水板代替砂井以加速软土地基的固结,提高地基承载力,2、用土工织物、土工格栅、土工网结合碎石或砂砾垫层铺设于软土地基和路堤之间,利用其抗拉强度加筋软基路堤,保证路堤的稳定性。,应用实例,1、津京塘高速公路将土工织物铺设于路堤底部,和塑料排水板结合进行软土地基处理,取得较好效果。2、江苏高速公路及汾灌高速公路采用有纺土工织物加40cm的砂砾