专利名称：软粘土石灰深层固结方法
技术领域：
本发明属向流塑状软粘土地层掺入固化剂使其固结的一种软土地基处理方法。
软土地基处理技术种类繁多，如砂桩、砂井、塑料排水板、堆载预压等等。对于细颗粒(d≤0.002mm)含量大于50%，塑性指数大于25的重塑性软粘土，且处流塑状态的地层，地基加固难度大，可靠性差，常用技术难以取得良好效果，通常采用真空预压法，旋喷法，喷粉深层搅拌法等技术进行加固，以增加土体的承载力成形成搅拌桩，将荷载传递到持力层。但真空预压法实施时，工艺复杂、工程造价偏高。旋喷法喷入浆液中含有水，对流塑状态土体进行加固显然是不利的。喷粉深层搅拌法技术为在软土地层内，通过钻孔在破坏的柱状体中，使用压缩空气将水泥或石灰等粉体均匀喷入，形成以喷粉搅拌柱为主要承载体的复合地基，达到提高地基承载力的目的，该项技术适用于粗颗粒(d≤0.002mm)含量大于50%的土，如亚粘土，淤泥质亚粘土或杂填土地层，并以喷水泥粉为固化剂较佳。而对重塑性软粘土地基处理中，采用干喷石灰深层搅拌法，在工程实践中由于加固效果相差悬殊，特别是石灰属气硬性材料，在饱和土地层，特别是地下水位以下的深层地层中采用，工程中对其有效性持怀疑态度时有失败的报导。(第六届土力学及基础工程学术会议论文集《一个地基加固工程失败的原因》)故此技术在建筑工程实用性方面受到局限。
本发明的目的是为解决处于流塑状态重塑性软粘土的地基加固。它是在喷粉深层搅拌技术的基础上完善和发展的一种新的地基处理方法。
本发明是这样实施的根据设计的技术经济要求采用系列专用设备向流塑状态重塑性软粘土层内掺入15-30%的生石灰粉为固化剂均匀拌和形成石灰土柱、石灰土墙、石灰土板或石灰土实体，使拌合体及其周围影响范围内原状土固化，加固深度可至地面以下30米，以达到有效地提高土的承载力、稳定性和抗渗性以及减少沉降变性。本发明的技术适用于软土地层，特别是含细颗粒(d≤0.002mm)为主，细颗粒含量大于50%，地层土的塑性指数大于25，处于流塑状态的重塑性软粘土。
下面结合附图详述本发明的方法。
图1，为喷粉后形成的灰土柱，图2，为喷粉后形成的灰土墙，图3，为喷粉后形成的灰土板，图4，为喷粉后形成的灰土实体。
实施时根据工程技术要求和土质测定数据、设计固化剂及其喷粉量、喷粉布点和喷粉深度。工艺上主要利用带搅拌叶片的钻头及移动式钻机、粉体发送器、空气压缩机等系列设备，在被叶片破坏的土体内喷入石灰粉体，反复均匀拌和形成如图1所示的灰土柱，即在被加固土体内布置成独立的桩柱，桩柱中心间距大于2.0d(d为桩柱直径)，当桩柱中心间距小于2.0d，使各桩柱在一个方向形成搭接，喷粉后形成灰土墙如图2所示，当各桩柱在两个方向均形成搭接，且柱长H小于加固范围边长B，即H＜B，或者桩柱底面未达到软土地层的底部，喷粉后形成灰土板，如图3所示，当各柱桩在两个方向均形成搭接，且H≥B，或者桩柱底面超出软土地层底面，喷粉后形成灰土实体，如图4所示。
当形成灰土桩柱后，桩间土因灰土物理、化学反应的影响，固化效果随着柱体的距离减少而提高，当桩柱中心间距≤2.0d时，可将桩柱与桩柱间土视为一个整体，具有同样的固化效果，即所谓柱与柱搭接。
喷粉量，即掺入固化剂生石灰重量与灰土桩重量之比为15-20%。喷粉量小于15%时，石灰土中灰含量过小，石灰土水化反应中吸水和发热量不足，不能充分发挥增强作用，而当喷粉量大于20%后，因石灰含量偏大，碳化反应缓慢或不完全，将会导致灰土桩身强度下降。严格选择和控制喷粉量是关系到能否取得良好的地基加固效果的关健因素。
根据被加固地层的土质结构和工程的技术要求，所掺入的固化剂除单用生石灰粉外，可以选用生石灰粉及水泥粉或生石灰粉、水泥加粉煤灰形成组合桩柱或加强型墙。
采用本发明的石灰深层固结流塑状重塑性软粘土技术，以灰土柱、灰土墙、灰土板或灰土实体的形式加固地基，提高地基承载力，减少建筑物沉降，用于改善土的力学性能，增大土的内摩擦角和粘聚力，减轻对建筑物的侧压力，以灰土墙作地下结构开挖时的基坑支护，起到代替地下连续墙、钢板桩支护与防渗作用，用于加固边坡，减少土石方数量的作用。本发明技术可靠，工程成本可大幅度降低，可广泛应用于长江、珠江、闽江等中下游地区与滨湖地区，如高速公路、桥梁工程、工业与民用建筑工程中。
实施例1某渠箱工程，总长154m，宽3.5m，高2.5m，地基土表层1m内为人工填土，以下淤泥厚3-4m，游泥质粉砂厚约3.5m，塑性指数为35，再下为花斑粘土。此工程原设计为钢筋混凝土管柱基础，后改用本发明技术处理为地基土石灰土柱加固基础，柱排距×列距为1.5×2.0m，柱长8.5m，柱直径为0.5m，石灰土中石灰掺入量为16%，处理后现场载荷试验确定地基承载力为60KPa，经开挖检查、柱间土固结良好，一年后复查沉降量平均值18mm，符合工程要求，采用本技术工程费用较原设计方案可节约投资41万元。
实施例2某渠箱工程，总长231m，基础宽3.3m。地层土重塑性淤泥质粘土厚17.6m，以上为吹填土，此工程采用本发明石灰固结处理地基技术总面积达762平方米，喷粉柱总延米3560m。采用桩距为0.7×2.5m，桩径0.5m。柱长6.5m，即在被加固的地基土淤泥层中形成灰土板，桩柱底未达到埋深17.6m以下的持力层。地基处理后经检测符合设计要求，总沉降量1.5年m后为23mm，仅为设计沉降量的1/3。
实施例3某大厦地下室开挖大基坑支护。基坑面积3600平方米，开挖深度8m。固基坑四周均有建筑物，施工应确保已有建筑物安全。地层表层为1m杂填土，以下为6m厚流塑状淤泥。此工程采用本发明的灰土墙支护，施坡开挖。桩径0.5m，桩距1m，墙后采用较大桩距排列喷粉桩，以减少墙后土的侧压力，采用本发明技术后较原设计用连续墙可节省大量投资，缩短工期，开挖后边坡稳定，确保了原有建筑物的安全。
实施例4某高速公路D段软土路基处理工程。路基填土高度为6m，路基下地基土为灰色流塑状淤泥质粘土，天然含水量74.58%，其下为可塑-一硬塑状轻亚粘土。本技术地基处理段长×宽为60×50m，厚度为5m，采用生石灰粉加粉煤灰为固化剂，置换率为0.196。经计算总沉降约为30厘米，高级路面施工时剩余沉降量仅6厘米，可满足工程需要。工程完工后进行现完，进行现场载荷试验，当压力为175KPa时地基沉降为2.96-4.12厘米，并未达到极限承载力，变形模量Ec最低值为9.6MPa。
实施例5某工厂综合仓库，独立柱基础和熔铸槽基坑开挖支护。地层为0-4.5m耕植土，4.5-8.8m为重塑性淤泥，8.8m以下为粉砂。采用本发明处理地基，按地层不同土质分别喷入生石灰或水泥形成组合柱，以及在支护中部分桩喷入水泥，使支护墙体得到加强。施工后地基允许承载力大于150KPa，基坑开挖支护良好，且坑壁无地下水渗入。
权利要求
1.一种通过系列专用设备的生石灰作固化剂掺入软土层加固地基的方法，其特征是对处于流塑状态的重塑性软粘土，深度为30米以内的土层，掺入15-20%的固化剂拌和形成灰土柱、灰土墙、灰土板或灰土实体。
2.根据权利要求1所述的软粘土层加固地基的方法，其特征是掺入的固化剂为生石灰粉及水泥粉或生石灰粉、水泥加粉煤灰形成组合桩柱或加强墙。
全文摘要
本发明为向流塑状软粘土地层掺入生石灰粉、水泥粉或生石灰粉及水泥粉，生石灰粉加粉煤灰为固化剂进行固结的一种软土地基处理方法，它是通过带搅拌叶片的钻头及移动式钻机、粉体发送器、空气压缩机等设备将粉体喷入土体拌和成灰土柱、灰土墙、灰土板或灰土实体，喷粉量为15—20％。本技术适用于深度为30米内的处于流塑状态的重塑性软粘土地基处理。
文档编号E02D3/12GK1093766SQ9310444
公开日1994年10月19日 申请日期1993年4月14日 优先权日1993年4月14日
发明者苏清洪, 李梅贤 申请人:广州市经济技术开发区管理委员会