更新时间:2022-08-25 19:56
硅化法加固地基发展已有近百年历史。 它具有价格低廉、渗入性好和无毒害等优点,对于矫正建筑物倾斜、控制地基变形、提高地基承载力等工程问题具有明显的效果。硅化法通过打入带孔的金属灌注管,在一定的压力下,将硅酸钠(俗称水玻璃)溶液注入土中;或将硅酸钠及氯化钙两种溶液先后分别注入土中。前者称为单液硅化;后者称为双液硅化。
在我国的湿陷性黄土地区, 常用的处理地基的化学法主要有硅化法和碱液加固法两种。硅化法由于其工艺简单、 设备价格便宜,使用性、机动性灵活,技术方法简单,易于掌握和操作,加固后的效果明显,加固后地基的强度、承载力都有极大的提高,从而从根本上消除黄土的湿陷性,极大地降低黄土的压缩性,故被广泛地运用于湿陷性黄土地区,处理黄土地基。由于有多种注入浆液的方法,根据注入方式的不同,可以将硅化法细分为压力硅化、电动硅化和加气硅化三大类型,另外采用较多的压力硅化法,可根据溶液中成分的不同,又可以分为双液硅化、压力单液硅化和压力混合液硅化三种。
单液硅化
单液硅化适用于加固渗透系数为 0.1~2.0米/日的湿陷性黄土和渗透系数为0.3~5.0米/日的粉砂。 加固湿陷性黄土时,溶液由浓度为10~15%的硅酸钠溶液掺入2.5%氯化钠组成。溶液入土后,钠离子与土中水溶性盐类中的钙离子(主要为硫酸钙)产生离子交换的化学反应,在土粒间及其表面形成硅酸凝胶,可以使黄土的无侧限极限抗压强度达到0.6~0.8兆帕。加固粉砂时,在浓度较低的硅酸钠溶液内(比重为1.18~1.20)加入一定数量的磷酸(比重为1.02),搅拌均匀后注入,经化学反应后,其无侧限极限抗压强度可达0.4~0.5兆
双液硅化
双液硅化适用于加固渗透系数为 2~8米/日的砂性土;或用于防渗止水,形成不透水的帷幕。硅酸钠溶液的比重为1.35~1.44,氯化钙溶液的比重为1.26~1.28。两种溶液与土接触后,除产生一般化学反应外,主要产生胶质化学反应,生成硅胶和氢氧化钙。在附属反应中,其生成物也能增强土颗粒间的连结,并具有填充孔隙的作用。砂性土加固后的无侧限极限强度可达1.5~6.0兆帕。
混合液硅化法
混合液由不同剂量铝酸盐溶液和水玻璃溶液混合而成,通过压力直接将混合溶液一次性的压入土中,导致水玻璃与铝酸盐在土中发生化学反应, 生成较多的硅胶和硅酸铝盐的凝胶物质,同时溶解土中可溶性物质, 胶结土颗粒,使土体胶结在一起成为一个整体,从而得到加固和降低土体的渗透性。
电动硅化法
电化学加固法或电动双液硅化法简称为电动硅化法,是基于压力双液硅化法的基础上,通过设置阴阳电极后通入直流电,利用电渗作用可以将溶液的分布半径扩大,这样就扩大了硅化法的加固半径,提高了硅化法的加固效果。在施工工程中,可以把带孔注浆液管作为阳极,铁棒作为阴极,然后把水玻璃和氯化钙溶液先后通过作为阳极的注浆管压入土中,接通电流后,就会导致孔隙水由阳极流向阴极,故而化学溶液也随水流渗流,分布在土的孔隙中,通过化学反应后生成硅胶和硅酸铝盐的凝胶物质,而且在电渗作用下还可以导致硅胶部分脱水,这样就加速了硅胶胶结土体的加固过程,使土体的强度迅速增加。
加气硅化法是预先将少量的二氧化碳气体注入到需要加固的地基中,使土体孔隙中的空气有一部分被二氧化碳气体取代,从而就导致土体活化,接着注入水玻璃到含有二氧化碳气体土体中,然后再次将二氧化碳气体压入到土体中,这样就导致呈碱性的水玻璃溶液极大地吸收了二氧化碳,从而导致形成了自真空作用,反应生成的硅胶可以将土中 95%~97%的孔隙填充,使得硅胶在土中的胶结作用达到最大化,从而使地基得到了充分的加固。
建筑物(构筑物)地基的强度、变形和稳定性不能满足正常使用要求时所采取的加固措施。如:软土地基的强度——地基承载力设计值低于基础的竖向荷载;地基实际变形超过地基变形容许值;地基失稳,发生滑动的可能;地震时饱和粉砂和粉土,可能发生液化,引起喷水冒砂;岩溶(喀斯特)形成的溶洞、溶沟和土洞;湿陷性黄土遇水发生骤然湿陷;膨胀土遇水膨胀,失水收缩等等。以上情况均能危及建筑物(构筑物)的安全,应该进行地基加固处理。地基加固包括:软土地基加固、膨胀土地基加固、岩溶地基加固(喀斯特地基加固)、液化砂土地基加固、湿陷性黄土地基加固等。