淺談地基施工中如何應用粉體攪拌法
2007-12-31 00:00:00朱大福
現代商貿工業 2007年7期
摘 要：在軟弱土地基上的建筑物往往會出現地基強度和變形不能滿足設計要求的問題，因而常常需要采取措施，進行地基處理。作為處理軟土地基手段之一的深層粉體攪拌樁，在我國土建工程中，已得到廣泛使用。
關鍵詞：粉體攪拌法；地基；施工
中圖分類號：TU201 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3198（2007）07-0203-02
1 粉體攪拌法的特點
1.1 可根據不同加固土的性質和需要達到的樁體要求，選用不同種類不同摻量的固化材料，目前常用的有水泥和石灰等。
1.2 利用固化材料可提高加固土的早期強度，大大縮短工期，由于固結屈服應力很大，故上部承重時，不會產生固結沉降。
1.3 施工機具簡單，設備小型便于操作。無振動和噪音對周圍土體無擠壓作用，可在建筑物、人口密集區鄰近施工。
1.4 加工費用低廉，技術效果明顯，可用于大范圍軟基處理。
2 原理
粉體攪拌是以石灰、水泥等粉體固化材料，通過專用的粉體攪拌機械用壓縮空氣將粉體送到軟弱地層中。憑借鉆頭葉片，在原位進行強制攪拌，形成土和摻和料的混和物。使其產生一系列的物理——化學反映，從而形成柱狀加固體，提高土的穩定性能和力學性能一般在摻入１５％水泥的情況下，９０天齡期的無側限抗壓強度可達２０ＭＰａ。
3 施工工藝
3.1 施工準備
3.1.1材料
（1）粉體攪拌法目前主要使用的固化劑為石灰粉、水泥以及石膏及礦渣等，也可使用粉煤灰作摻和料。
（2）粉體生石灰樁技術要求。①石灰應該是細磨的，在攪拌過程中，為防止樁體中石灰聚集，石灰最大粒徑應小于2mm。②石灰應盡量選取純凈無雜質的，石灰中氧化鈣和氧化鎂含量至少應為8.5%，其中氧化鈣含量最好不低于80%。③石灰的儲存期，不宜超過三個月。④石灰的液性指數不低于70%。
（3）石灰樁法（包括塊灰灌入法、粉灰攪拌法）常用摻合料是粉煤灰，也可摻入火山灰、鋼渣或黏土、采用摻合料后可防止石灰樁軟心。
（4）石灰加摻合料比例通常為15%-30%，加大摻合料比例，使樁身強度提高較大，粉體材料為生石灰粉摻入3%，半水石膏適用于地基酸性反應。
（5）摻粉煤灰必然引起減少樁身吸水效果，對不追求石灰吸水脹發作用可增大粉煤灰摻量，最高摻量達80%-90%。
（6）摻入30%細磨石灰粉，提高流塑狀輕亞黏土地基的加固效果。
3.1.2作業條件
（1）工作場地表層硬殼很薄時，需先鋪填砂、礫石墊層，以便機械在場內順利移動和施鉆，如場內樁位有障礙物，例如木樁、石塊等應排除。
（2）機械設備配置：鉆機、粉體發送器、空氣壓縮機、攪拌鉆頭等。
（3）根據地質資料，通過原位測試及室內試驗取得地基土、灰土物理力學及化學指標，選取最佳含灰量，作為設計摻灰量，決定設置攪拌范圍，選擇樁長、截面及根數。
3.2 操作工藝
3.2.1 粉體噴射攪拌法是在軟土地基中輸入粉柱體加固材料，通過和原位地基土強制攪拌混合，使地基土和加固材料發生化學反應，在穩定地基土的同時，提高強度的方法。
（1）施工原理：由壓縮空氣輸送的加固材料通過攪拌葉片旋轉產生的空隙部位噴出，并隨著攪拌葉片的旋轉和原位地基土攪拌均勻混合一起，和加固材料分離后的空氣，就沿著攪拌軸，由軸與土的縫隙處排出地面。
（2）固結原理：粉體噴射攪拌法使用的固化劑，主要有石灰、水泥，還有石膏及礦渣，可使用粉煤灰作為摻合料。
通過固結反應而形成穩定的石灰粉體，在軟土中加入生石灰，生石灰和土中的水分發生化學反應成熟石灰，水分被吸收，起到了膠結作用，并產生熱量，柱體消化而產生體積膨脹1-2倍，促進周圍土體的固結。
拌入石灰后軟土物理性能起了變化，加灰后軟土液性指數隨含水量增加呈線性遞減，含水量小于50%的土加灰后，液性指數從原來流態進入半固態或固態，在穩定壓力下壓縮量隨石灰粉含量增加而遞減，壓縮量減小達1/3，提高石灰柱體的強度。拌入石灰后增加軟黏土的滲透性，石灰柱在不同類型軟土中起到排水作用。
3.2.2 粉體攪拌法工藝要求
室內試驗：在現場取回土樣與加固料均勻攪拌后制備灰土試件，具體按下面原則選擇：
①當含水量為天然地基土含水量，養護齡期為7天，28天和90天。②當含水量高于天然地基土含水量，含灰量可取10-15%。③當含水量低于天然地基土含水量，含灰量可取6-10%。
3.2.3 粉體噴射攪拌法施工工藝
粉體噴射攪拌法是以機械強制攪拌土粉混合體，使灰土混合形成加固柱體。
3.2.4 粉體攪拌加固形成
（1） 制成獨立柱狀。
（2） 連續搭接布置成壁狀。
（3） 連續縱、橫網向搭接成塊狀。
3.2.5 分體攪拌樁的排列和間距
①根據結構要求的承載力，初步選定間距，從而定出加固范圍內攪拌樁的數量以及每平方米內攪拌樁所占的面積。②攪拌樁的排列一般呈等邊三角形，也可四方形布置，樁徑為0.5-1.5m，樁距約1m。
3.2.6 粉體攪拌法施工順序
樁體對位——下鉆——鉆進——提升——提升結束。
3.3 質量標準
3.3.1 保證項目
使用材料的各種指標，包括含灰量、灰液性指數和外加劑品種摻量，必須符合設計要求。
檢驗方法：材料出廠證明、合格證、試驗報告及施工日志。
3.3.2 基本項目
（1） 樁徑、深度及灰土質量，必須符合設計要求。
檢驗方法：一般成樁后開挖樁體，測量樁身直徑、樁體連續均勻程度，要求黏結牢固，無孔洞、不松散、無裂隙、樁質堅硬、灰體強度高。在開挖出來的樁體中切取100×100×100MM立方體，在正常養護下進行強度、壓縮試驗。
（2） 經養護后進行載荷試驗，試驗樁體強度，要符合設計要求。
檢驗方法：采用十字型鋼排架、鋼筋砼地錨，用千斤頂加載或用重物加載法。
3.4 施工注意事項
（1）空壓機的壓力不需要很高，風量不宜過大。
（2）鉆機及桅稈安裝在載體上，在地面上進行操作，要滿足耐壓力要求。
（3）石灰（生）使用前一般用水熟化，是碳化作用產生放惹反應，可用下式表示：CaO+H2O→Ca（OH）2+65.31K/mol。生石灰加水后放出熱量形成蒸汽，同時體積膨脹增大，體積增大是由于比重減少（生比重3：1，熟比重2：1）和質地變為疏松的粉末狀所致。
石灰有次特性，在施工現場要設置石灰池，石灰粉要遮蓋，一防止飛粉污染，二防止遇雨水產生化學反應，濺傷皮膚及眼睛，施工人員要配戴防護眼鏡。
（4）鉆頭提升距地面30-50CM應停止噴粉，以防溢出地面。
參考文獻
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