2015年巖土工程師專業(yè)知識考點:石灰樁法

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　　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)機械或人工分層振壓或夯實所形成的密實樁體。為提高樁　身強度，還可摻加石膏、水泥等外加劑。石灰樁的主要作用機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)使樁間土強度提高。同時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的抗壓強度。石灰樁屬可壓縮的低黏結(jié)強度樁，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，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　加固機理

　　1　對軟弱土加固機理

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

　　【例題9】石灰樁對軟弱土的加固機理可分為物理加固和化學加固兩個作用，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。實踐證明，1kg純氧化鈣消化成為熟石灰可吸水0.32kg。對石灰樁樁體，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，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氧化鈣在水化時可產(chǎn)生280卡熱量，樁身溫度可達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、土顆粒靠攏擠密，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強度很高的硬層。

　　以上這些作用，使樁間土的強度提高、對飽和粉土和粉細砂還改善了其抗液化性能。

　　(6)置換作用。軟土為強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，對減少軟土變形有一定作用。

　　一般認為，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】對軟土采用石灰樁處理后，石灰樁外表層會形成一層強度很高的硬殼層，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