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岩土研究院

单液硅化法设计

306 2022-03-18 10:55:38

1.单液硅化法的灌注工艺及适用范围

单液硅化法按其灌注溶液的工艺,可分为压力灌注和溶液自渗两种压力灌注的速度快,扩散范围大,灌注溶液过程中,溶液与土接触初期,尚未产生化学反应,在自重湿陷性严重的场地,采用单液硅化法加固既有建筑物地基,附加沉降可达 30cm 以上,这对既有建筑物来说是不允许的,因此压力灌注不可用于自重湿陷性场地上既有建筑物和设备基础的地基加固,可用于加固自重湿陷性场地上拟建的设备基础和构筑物的地基,也可用于加固非自重湿陷性黄土场地上既有建筑物和设备基础的地基。这是因为非自重湿陷性黄土有一定的湿陷起始压力,基底附加压力不大于湿陷起始压力或虽大于湿陷起始压力但数值不大时。不致出现附加沉降,这已被大量工程实践和试验研究资料所证实。

压力灌注需要用加压设备(如空压机)和金属灌注管等,成本相对较高。其优点是加固范围较大,不仅可加固基础侧向,而且还可加固既有建筑物基础底面以下的部分土层。

溶液自渗的速度慢,扩散范围小,溶液与土接触初期,对既有建筑物和设备基础的附加沉降很小(通常 10~20mm),不超过建筑物地基的允许变形值。因此这种施工工艺的单液硅化法可用于加固自重湿陷性黄土场地上的既有建(构)筑物和设备基础的地基。

溶液自渗是在20世纪 80 年代初发展起来的,在现场通过大量的试验研究,采用溶液自渗加固了大厚度自重湿陷性黄土场地上既有建筑物和设备基础的地基,控制了建筑物的不均匀沉降及裂缝继续发展,并恢复了建筑物的使用功能。

溶液自渗的灌注孔可用钻机或洛阳铲成孔不需要用灌注管和加压等设备,成本相对较低,对含水量不大于20%、饱和度不大于60%的地基土,采用溶液自渗较为合适。

2.单液硅化法的溶液设计

单液硅化法所用溶液应由浓度为10%~15%的硅酸钠(Na,O·nSiO,,俗称水玻璃)溶液,掺入2.5%氯化钠组成。其相对密度宜为1.13~1.15,并不应小于1.10。

由于湿陷性黄土的天然含水量较小,孔隙中一般无自由水,采用上述浓度要求的硅酸钠溶液注人土中,不致被孔隙中的水稀释;此外,溶液的浓度低,粘滞度小,可灌性好,渗透范围较大,加固土的无侧限抗压强度可达 300kPa 以上,并对降低加固土的成本有利。

加固湿陷性黄土的溶液用量,可按下式估算

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用上式估算的溶液用量,可控制工程总预算及硅酸钠溶液的总消耗量。单液硅化法加固湿陷性黄土的主要材料就是硅酸钠溶液(即液体水玻璃),其颜色多为透明或稍许混浊,不溶于水的杂质含量不得超过规定值。

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3.灌注孔的布置

采用单液硅化法加固湿陷性黄土地基,灌注孔的布置应符合下列要求;

(1)灌注孔的间距。压力灌注宜为0.80~1.20m;溶液自渗宜为0.40~0.60m。

(2)加固拟建的设备基础和建(构)筑物的地基,应在基础底面下按等边三角形满堂布置,超出基础底面外缘的宽度,每边不得小于1m。

(3)加固既有建(构)筑物和设备基础的地基,应沿基础侧向布置,每侧不宜少于2排。这是因为在加固既有建(构)筑物和设备基础的地基,不可能直接在基础底面下布置灌注孔,而只能在基础侧向(或周边)布置灌注孔,因此基础底面下的土层难以达到加固要求,对基础侧向地基土进行加固,可以防止侧向挤出,减小地基的竖向变形,每侧布置一排灌注孔加固土体很难联成整体,故每侧不宜少于2排。当基础底面宽度大于3m 时,除应在基础每侧布置2排灌注孔外,必要时,可在基础两侧布置斜向基础底面中心以下的灌注孔或在其台阶上布置穿透基础的灌注孔,,以加固基础底面下的土层,是否需要布置斜向基础底面的灌注孔,可根据工程具体情况确定。