水玻璃地基加固
水泥—水玻璃在房屋增层地基加固工程中的应用
程鉴基　程鉴添　程文汉
摘要：当前加层房屋日益增多，其地基加固处理的方法很多。在确定加固方法之前，需对旧楼地基基础及结构进行验算，包括桩端持力层的强度，桩的容许承载力，桩基础沉降等。水泥—水玻璃双液化学灌浆法首次用于房屋增层地基加固，该方法具有可灌性高(K=10－6cm／s)、凝胶时间快(15～120 s)、强度较高(5～20 MPa)等诸多材料特性，可满足新增的上部结构荷载对地基的新要求。文章还介绍了一个工程实例
关键词：水泥—水玻璃　地基处理　灌浆加固　化学加固
中国图书资料分类法分类号：TU472.5
THE APPLICATION OF CEMENT-WATER GLASS
冬至暖人心的句子
IN GROUND CONSOLIDATION FOR ADDING STORES
Cheng Jianji
(Guangzhou Chemistry Research Institute,The Chinese Academy of Sciences)
Cheng jiantian
(Guangzhou Yunan Experiment Plant,Central South Unversity of Technology)
Cheng Wenhan
(Guangdong Company of Geology and Engineering)
Abstract　At present the situation of adding stores on old buildings is increasing day by day.There are many methods of ground consolidation.Before consolidation method is determined,the foundation and structure of old buildings need checking,such as strength of supporting-layer where the pile end is,allowable bearing capacity of the pile,subsidence of pile foundation and so on.Cement-water glass grouting method is used to ground consolidation of adding stores buildings,this method has a lot of specific material properties,such as,grouting property is high(K=10－6cm/sec),coagulate time is quick (15～20 sec),strength is higher (5～20 MPa),and it can satisfy the new requirements of the ground for adding upper structure load.This paper also introduces an engineering example.
Keywords　cement-water glass;ground treatments;consolidation by grouting;chemical consolidation
1　引言
  目前，既有房屋加层工程正在我国一些地区内进行，但是对这种新旧建筑合二为一的加层房屋的地基增强加固，至今尚无专门规范和标准可依。其影响因素复杂，且某些因素具有不确定性，如旧房屋地基及承载结构的现有承载力等。为此有必要对其进一步探索。
2　旧楼地基及基础参数验算
  房屋加固结构的安全性不仅取决于加层结构设计及施工质量，而且受其旧房地基现状的影响。一般有两种情况造成房屋加高增层困难：一是旧房原设计时未考虑预留加层问题；二是虽考虑了预留加层问题，但设计时采取措施不力。如属地基问题最好采用补强加固处理措施。
  地基处理方法的种类很多，各种方法都有其适用范围和局限性，没有一种方法是万能的。由于各个工程的地基条件差别很大，具体工程对地基的要求也不同，对每一具体工程都应从地基条件、处理要求(包括经处理后地基应达到的各项指标、处理的范围、工程进度等)、工程费用以及材料、机具来源等各方面进行综合考虑，以便科学地确定最佳的地基处理方法。(包括综合法)
  在确定地基处理方法之后，必须对旧楼地基及基础进行验算：
2.1　桩端持力层的强度
Pλ=Aλ5g通信壳dγ＋Bλhγ0＋DλC，
  式中　d、h——基础宽度(或桩底直径)和埋深；
  　γ、γ0——持力层和埋深土层的密度；
Aλ、Bλ、Dλ——地基的强度计算参数，与岩石的内摩擦角φ和危险度λ有关，可查表求得。
2.2　桩的容许承载力计算，采用规范的摩擦端承桩公式
式中　qsi、hsi——第i层岩、土的平均摩擦阻力系数及厚度；
    qp——桩端持力层容许承载力；
  　d、D——桩径和桩底扩大头直径。
2.3　桩基础的沉降计算
  a.　桩的沉降计算公式为S=Sc＋S0＋Δc，即：
式中　A、L——桩身截面积和桩长；
    Ec——桩身混凝土弹性模量；
    n——桩侧摩擦阻力N1占桩顶荷载P的比例，即n=(Nfα)／P；
    α——摩擦阻力发挥系数，α=1～2；
  E0、Vb——桩底岩石的变形模量和泊松比，岩石的V0=0.2～0.25，土的V0=0.3～0.35；
  db、Ab——桩底直径和面积；
  hS、ES——桩底沉渣厚度和变形模量。
  b.　基础的沉降计算公式为：
式中　h、Ea——压缩层的厚度和变形模量；
    α——压缩层中平均应力分布系数；
    P——荷载。
3　水泥—水玻璃化学浆液特性
  化学注浆法是将化学浆液注入地层中，使其固结以减少地基土的透水性或改善(良)基础强度的一种方法。由于水泥属于颗粒状材料，对张开度大于1.0 mm的裂隙，灌浆效果较好；对于张开度为0.5～1.0 mm的裂隙，则要用特制细水泥粉配制的浆液灌浆；而对于张开度＜0.5 mm的裂隙，水泥浆液不易灌入，就要采用化学灌浆材料。化学浆液比水泥浆液具有更好的可灌性，如有的化学浆液能灌入建筑物内张开度0.15 mm以下的细裂隙或地基内粒径0.1 mm以下的粉砂，而且胶凝时间又能在数秒至数小时内任意调节。这种浆液胶凝后，可起到防渗堵漏和补强加固的双重作用。
  水玻璃(硅酸钠)是最早使用的一种化学灌浆材料。它是氧化钠(Na2O)与无水二氧化硅(SiO2)以各种比率结合而成的化合物，其分子式可用Na2O．nSiO3(n为摩尔比)，或以Na2SiO3表示。水玻璃是一种水溶液，水解后呈现碱性：
  当水玻璃的摩尔比越低，或者浓度越稀，其反应越向上式的右边进行，所以对单位Na2O量来讲碱性变强。一般情况下，模数愈高，波美度愈大；温度愈低，其粘度愈大。
  水玻璃的制造方法有干法和湿法之分。目前水玻璃几乎全部采用熔融、溶解等工艺的干法制造。其反应式为：
湿法制造的反应式为：
  水泥水玻璃液是一种优化组合浆材，它既有水泥的全部优点，又有化学浆液的一些特性。这种浆液的结石率高，可灌性强，且胶凝时间易于控制。可根据工程需要在几秒到几十分钟内任意调节。但是胶凝时间太短，则不容易达到预计扩散半径；胶凝时间太长，又不容易控制灌浆范围，造成浆液材料浪费。
  当水泥品种、浆液温度一定时，水泥水玻璃浆液的胶凝时间受水泥浆浓度、水玻璃溶液浓度、水泥浆与水玻璃溶液体积比等因素的直接影响。添加不同的外加剂也会改变胶凝时间。一般采用磷酸氢二钠作缓凝剂，其作用是抑制水泥与水玻璃反应，按水泥重量的2.5%～3%配制浆液，可取得好的缓凝效果，又不会显著降低结石体强度。一般水泥和水玻璃的比例和养护时间都对结石体抗压强度有影响。
  注浆量可根据土壤孔隙率和有效灌浆系数及吸水量(表1)等参数计算：
Q=1 000 KVn，
式中　Q——浆液总用量(L)；
  　V——处理土方的体积(m3)；
  　n——土的孔隙率；
  　K——有效灌注系数经验值：软土、粘土、细砂K=0.3～0.5，中砂、粗砂K=0.5～0.7，砾砂K=0.7～1.0，湿陷性黄土K=0.5～0.8。
表1　浆液注入量
每米钻孔单位时间的吸水量／L(m．min)－1
注浆量／m3．m－1
2～4
1.0
4～7
1.5
7～10
2.0
10～13
中国十大旅游城市3.0
13～16
4.0
＜18
5.0
4　增层地基补强加固工程
4.1　工程概况
  宇鹤织造厂要求将3层框架结构、桩基础的绦纶车间增高至4层。受业主委托，采用水泥—水玻璃灌浆技术进行地基补强加固处理。
4.2　工程地质条件
  根据工程地质勘察资料，场地岩土层自上而下为：
  1—1　素填土　松散，稍湿，层厚3.20～4.00 m
  1—2　老填土　稍密，湿，层厚3.2～4.00 m
  2—1　淤泥及淤泥质粘土　呈流塑性，饱和，层厚7.20～17.80 m，含水量W=46%～90%，垂直渗透系数K=3.088×10－7～9.77×10－8 cm/s
  2—2　粉细砂岩混合层　稍密—软塑，饱和，厚0.2～11.3 m
  3　粉质粘土　可塑，湿—饱和，层厚0.15～6.7 m
  4—1　强风化泥质粉砂岩　半岩半土状，层厚0.9～9.2 m
  4—2　构造岩　由构造角砾岩、硅化砂岩及粉砂岩组成，局部夹断层泥。构造角砾岩中，角砾的成分为泥质粉砂岩、石英和硅化砂岩，其中泥质粉砂岩区多已风化成土状。石英及硅化砂岩砾的磨圆度一般较好，且多数被硅质胶结，砾质坚硬。在构造角砾岩的钻进过程中普遍有漏水现象。该段工程地质条件较差，粉砂岩呈强风化状态，半岩半土样；硅化砂岩较难风化，呈中等风化强度，小晶洞发育。
  由上看出该场地填土层以下存在着3～5 m的淤泥质粘土，以及8～11.0 m厚的淤泥。这两层软土都属高压缩性土，且触变性大，是软弱地基。一般强风化泥质粉砂岩顶板埋深20.3～22.5 m。根据这些岩土层特性，再参照各土层承载力标准值fK、桩周土摩擦力标准值qs、桩端土承载力标准值qp(表2)而综合考虑确定设计方案。
表2　各土层力学数据建议值  kPa
层
  序
fK
沉管灌注桩
预制桩
钻孔桩
qs
qp
qs
qp
qs
qp
1—1
60
－5
　
－5
幼儿园制度
　
－5
　
1—2
人要懂得感恩的句子80
6
　
10
　
6
　
2—1
30
4
　
5
　
4
　
2—2
130～200
13～20
　
18～25
　
13～20
　
3
300
32
1800
45
2400
32
　
4—1
笑红颜演员表全部
500
40
2000
60
3600
40
1500
4—2
500
　
　
　
　
40
1500

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。