2010年结构工程师：深层搅拌石灰桩加固软土地基方法

在高级级公路中，碰到不少涵洞、通道、挡土结构等结构物置于软弱地基上或软厚的杂填土之上，施工期短暂时，成为不少建设单位和设计单位的棘手新问题。针对这个新问题，采用生石灰喷粉深层搅拌桩（简称石灰搅拌桩）进行软土地基处理，具有技巧简略可行，且经济合理的特点，能有效地加固软弱地基，减少软土层沉降和整体工程工后沉降，进步软土层的承载力。
    1 生石灰对软粘土地基的基础功效
    根据设计断定石灰搅拌桩钻机的地位，启动搅拌机，钻进时喷射压缩空气，准备加固的土在原位受到扰动。随着钻进到设计标高，钻机钻头反向旋转，边提升，边由压缩空气输送生石灰，向着由钻头搅拌叶片旋转产生的空隙部位喷入被搅拌的土体中，使土体和石灰进行充分拌和，形成具有整体性好，水稳固性好和必定强度的石灰土桩。
    通过机构搅拌，将软土重塑的同时掺入适量的石灰，石灰和软土矿物产生化学反响，形成一种复杂的不溶于水的、将土颗粒粘结在一起的硅酸钙凝胶，硅酸钙凝胶起到包裹和联结的功效，形成网状结构，在土颗粒间相互穿插，使土颗粒接洽得很坚固，改良了土的物理力学性质，施展了石灰固化剂的强化功效。
    要形成硅酸钙凝胶，只有在有足够的水使Ca2 和OH-1离子能够转移到粘土颗粒表面时才干实现，利用土颗粒、水和石灰之间的化学反响达到这一目标，以改良土的性质，具体来说，石灰对软土的基础功效如下摘要：
    （1）生石灰和地基软粘土通过强制做拌均匀，很快产生水化功效，形成 Ca（OH）2 .在这生石灰变为熟石灰的过程中，产生的热量增进水分蒸发，使软土地基的含水量降低，同时石灰体积产生膨胀，此时膨胀力所作的功转化为四周土的变形位能。例如广东省云浮硫铁矿专用线有一座4.5m盖板涵基础采用石灰喷粉深层搅拌处理软基，钻头直径为500mm，形成石灰桩之后，在粉细砂层直径增大为520mm，在软土层直径内直径增大为600-700mm，桩体体积增大，对四周土起了压密功效。
    （2）熟石灰的Ca2 离子在水的功效下和软土颗粒产生絮凝反响功效，这一反响过程使软土颗粒联合水膜厚度减簿，土的塑性降低，土粒间的粘结力增长，土体强度和水稳固性进步。
    上述两种化学反响过程，重要产生在生石灰和软土强制搅拌混杂后的数小时内，是石灰对软粘土的早期基础功效。
    （3）熟石灰和粘土颗粒中的活性硅铝矿物进一步缓慢地产生化学功效，过程中又吸收熟石灰浆中的水分，形成结晶和生成铝酸盐和水化硅酸钙，转变了粘土的结构。这一反响过程将持续数年，是石灰对软粘土的后期功效。