巖土專業(yè)知識(shí)備考輔導(dǎo)：石灰樁方法應(yīng)用

　　6.2 石灰樁法

　　6.2.1 基本概念

　　石灰樁是以生石灰為主要固化劑與粉煤灰或火山灰、爐渣、礦渣、黏性土等攙和料按一 定的比例均勻混合后，在樁孔中經(jīng)機(jī)械或人工分層振壓或夯實(shí)所形成的密實(shí)樁體。為提高樁 身強(qiáng)度，還可摻加石膏、水泥等外加劑。石灰樁的主要作用機(jī)理是通過生石灰的吸水膨脹擠 密樁周土，繼而經(jīng)過離子交換和膠凝反應(yīng)使樁間土強(qiáng)度提高。同時(shí)樁身生石灰與活性攙和料 經(jīng)過水化、膠凝反應(yīng)，使樁身具有0.3～1.0MPa的抗壓強(qiáng)度。石灰樁屬可壓縮的低黏結(jié)強(qiáng)度樁，能與樁間土共同作用形成復(fù)合地基。

　　【例題8】石灰樁的主要固化劉為(　　　)。

　　A、生石灰：

　　B、粉煤灰;

　　C、火山灰;

　　D、礦渣;

　　答案：A

　　6.2.2 適用范圍

　　石灰樁法適用于處理飽和黏性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土和雜填土等地。由于生石灰的吸水膨脹作用，特別適用于新填土和淤泥的加固，生石灰吸水后還可使淤泥產(chǎn)生自重固 結(jié)。形成強(qiáng)度后的密集的石灰樁身與經(jīng)加固的樁間土結(jié)合為一體，使樁間土欠固結(jié)狀態(tài)消 失。用于地下水位以上的土層時(shí)，宜增加攙和料的含水量并減少生石灰用量，或采取土層浸 水等措施。

　　6.2.3 加固機(jī)理

　　1 對(duì)軟弱土加固機(jī)理

　　石灰樁加固軟土進(jìn)行加固的機(jī)理可分為物理加固和化學(xué)加固兩個(gè)作用，物理作用包括吸 水作用、膨脹擠密作用，樁身置換作用，物理作用的完成時(shí)間較短，一般情況下7d以內(nèi)均可完成。此時(shí)樁身的直徑和密度已定型，在夯實(shí)力和生石灰膨脹力作用下，7-10d樁身已具有一定的強(qiáng)度?；瘜W(xué)加固作用包括反應(yīng)熱作用、離子交換作用、凝膠作用。石灰樁的化學(xué)作用速度緩慢，樁身強(qiáng)度的增長可延續(xù)3年甚至5年。此外，石灰樁對(duì)土的加固作用還包括成孔時(shí)對(duì)土的擠密作用和樁身置換作用。

　　【例題9】石灰樁對(duì)軟弱土的加固機(jī)理可分為物理加固和化學(xué)加固兩個(gè)作用，下列屬于物理加固作用的是(　　　)。

　　A、吸水作用;

　　B、膨脹擠密作用;

　　C、樁身置換作用;

　　D、離子交換作用;

　　E、凝膠作用;

　　F、反應(yīng)熱作用;

　　答案：A、B、C

　　石灰樁加固機(jī)理分述如下：

　　(1)成孔擠密。其擠密作用與土的性質(zhì)有關(guān)。在雜填土中，由于其粗顆粒較多，故擠密效果較好;黏性土中，滲透系數(shù)小的，擠密效果較差。

　　(2)吸水作用。實(shí)踐證明，1kg純氧化鈣消化成為熟石灰可吸水0.32 kg。對(duì)石灰樁樁體，在一般壓力下吸水量約為65%～70%。根據(jù)石灰樁吸水總量等于樁間土降低的水總量，可得出軟土含水量的降低值。

　　(3)膨脹擠密。生石灰具有吸水膨脹作用，在壓力50～100kPa時(shí)，膨脹量為20%～30%。膨脹的結(jié)果使樁周土擠密。

　　(4)發(fā)熱脫水。1kg氧化鈣在水化時(shí)可產(chǎn)生280卡熱量，樁身溫度可達(dá)200-300°C。使土產(chǎn)生一定的氣化脫水，從而導(dǎo)致土中含水量下降、孔隙比減小、土顆?？繑n擠密，在所加固區(qū)的地下水位也有一定的下降，并促使某些化學(xué)反應(yīng)形成，如水化硅酸鈣的形成。

　　(5)離子交換。軟土中鈉離子與石灰中的鈣離子發(fā)生置換，改善了樁間土的性質(zhì)，并在石灰樁表層形成一個(gè)強(qiáng)度很高的硬層。

　　以上這些作用，使樁間土的強(qiáng)度提高、對(duì)飽和粉土和粉細(xì)砂還改善了其抗液化性能。

　　(6)置換作用。軟土為強(qiáng)度較高的石灰樁所代替，從而增加了復(fù)合地基承載力，其復(fù)合 地基承載力的大小，取決于樁身強(qiáng)度與置換率大小。

　　(7)減載作用。石灰樁的攙和料為輕質(zhì)的粉煤灰或爐渣，生石灰的重度約為10kN/m3， 石灰樁身飽和后的重度為13kN/m3，因此，當(dāng)采用洛陽鏟或螺旋鉆成孔，將樁位處原土取 出，換成石灰樁體，并在土中形成大量密集分布的樁體，相當(dāng)于以輕質(zhì)的石灰樁置換土，復(fù) 合土層的自重減輕，置換率越大，則減載作用越明顯。由此可減少樁底下臥層軟弱土層的附 加應(yīng)力，對(duì)減少軟土變形有一定作用。

　　一般認(rèn)為，在軟土中石灰樁的置換作用和吸水膨脹作用是主要的，而在雜填土中置換和 擠密起著同樣的作用。

　　【例題10】對(duì)軟土采用石灰樁處理后，石灰樁外表層會(huì)形成一層強(qiáng)度很高的硬殼層，這主要是由(　　　　)起的作用。

　　A、吸水膨脹;

　　B、離子交換;

　　C、反應(yīng)熱;

　　D、碳酸反應(yīng);

　　答案：B

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