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化学灌浆加固湿陷性黄土地基剖析 　　摘 要:黄土地区基坑边坡的稳定与支护问题一直受到工程界的广泛关注,如何找到一种经济、合理的支护方式是岩土工程研究的重要课题之一。文章在土质加固方法探索和实践的基础上,通过试验,从化学的角度寻找一种适用于黄土地区基坑边坡支护的材料,从而缓解或消除黄土的湿陷性具有重要的应用价值。 　　关键词:岩土 黄土 化学灌浆 湿陷性 　　中图分类号:TU47 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)07(a)-0086-02 　　 　　随着社会及化工工业的发展,化学灌浆工艺的不断成熟,化学灌浆加固补强技术应用越来越广泛,化学灌浆是化学与工程相结合,应用化学科学、化学浆材和工程技术进行基础和混凝土缺陷处理,保证工程的顺利进行或借以提高工程质量的一项技术。如基础补强,基坑支护补漏,地下室、堤坝的防渗补漏,混凝土构件的补强加固等,均可采用化学灌浆的工艺,在工程实践中均取得了良好的效果。 　　 　　1 化学灌浆概述 　　化学灌浆是将无机或有机化学材料配制成溶液,用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内,使其渗透、扩散、胶凝或固化,以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物(构筑物)裂缝修补的一种加固基础,防水堵漏和混凝土缺陷补强技术。化学浆材为一种真溶液,无悬浮粒子,能对某些细微裂隙、孔隙进行灌注,按工程需要调节浆液凝胶时间,可适宜于有流水部位的堵漏与防渗,并提高被灌物的强度。因此,化学灌浆被广泛应用于加固堤坝、隧道、桥梁、港口、码头、建筑物、矿井等防水堵漏和地基加固,还可用于油井固砂、堵水和文物保护等方面。 　　 　　2 化学灌浆治理黄土湿陷性的机理 　　黄土的微结构特征是黄土中的粘胶粒和碳酸钙凝成的集粒、微碎屑等矿物共同组成的架空结构和孔隙。粒状架空结构是骨架颗粒间直接接触,颗粒间连结刚度和强度均较小,在外荷载和浸水情况下发生和溃散形变,颗粒出现新的配位排列,导致不同程度的湿陷性变形;当黄土骨架颗粒连结为非架空镶嵌排列时,颗粒间连结刚度和强度均较好时,骨架结构达到稳定状态;在荷载与水的耦合作用下只有压密变形,湿陷变形不明显,即非湿陷性黄土。微结构架空的稳定性和各地区的地理环境、地质、气候条件等密切相关,综上综合影响可归结为黄土湿陷性的敏感性。 　　 　　3 工程实例分析 　　试样选取具有湿陷性地质条件的黄土,通过现场的化学灌浆,取样回实验室进行常规试验及湿陷性黄土试验与原状黄土进行对比,检验化学灌浆对处理湿陷性黄土地质条件效果。 　　3.1 地质概况 　　试验场地位于陕西西安某工地,由地勘报告可知,场地地层自上而下分别为:素填土、粉细砂、中粗砂及粉质粘土和第四系晚更新统冲洪积粉质粘土和中砂。本次试验在第四系全新统冲洪积黄土状土上试验,据地勘得知该地层为湿陷性黄土。 　　3.2 化学灌浆试验 　　将表层的杂土去除后露出原状黄土,平整工作平面,在坑的中央采用人工挖掘0.5m×0.5m×0.5m的坑,(图1)。浆液采用水玻璃―氟硅酸配方。按照配方的比例混合,进行搅拌均匀后灌入中,始终保持浆液的液面与地面相平,直到浆液不再渗入砂土为止。浆液约24h凝固,将灌浆场地用朔料薄膜封盖好。15d后,揭开薄膜,将灌浆的剖面挖开选取试样,取样的深度约1.0m,在坑的四侧各取一块,取样的尺寸为15cm×15cm×15cm,取样后迅速将其密封,在运输过程中应尽量保证不挠动原样,将加固后的试样进行室内黄土湿陷试验。 　　3.3 室内黄土湿陷性试验 　　(1)原状湿陷性黄土。 　　由工地的地质报告中提供的数据(表1)。 　　(2)加固黄土常规试验。 　　将取回的加固黄土用环刀取样,在室内进行常规试验和黄土湿陷性试验。加固土的常规试验测得的数据(表2)。通过对密度与含水量的测定可得出加固后的密度与干密度均大于原状黄土,多出部分即为灌入浆液量。 　　(3)加固黄土湿陷性试验步骤。 　　①利用环刀切取两个标准试样,环切时试样加载方向应与土层受压方向一致。 　　②将两个试样分装在两台压缩仪上,其中一个试样在保持天然含水量状态下进行试验;另一试样在第一级加载稳定后注水加压。然后安装百分表并调整百分表读数为零。 　　③卸去预压荷载,两台压缩仪同时加第一级荷载,每隔一小时测记百分表读数一次,以连续两次读数差值≤0.01mm作为压缩稳定标准,待百分表稳定读数后,再逐级加载至所需荷重。另一试样在第一级荷载稳定后,记下百分表,自上而下向容器中注水。在浸水状态下进行试验,至最后一级荷载达到稳定时为止。 　　将试验数据代入有关计算公式,横坐标为试样垂直压力P,高度h为纵坐标,绘制四侧(1#、2#、3#、4#)的h-P关系曲线,见图2～图5。 　　3.4 试验结果分析