论文部分内容阅读
概述
石灰桩早已应用于基础加固中常见于路面地基加固，利用其与土中的结合水及自由水发生一系列的物理化学反应，与土一起被固结硬化，从而达到加固地基的目的。本文主要论述利用生石灰形成生石灰桩，在纠偏中的应用及与其它石灰桩成桩后的承载及膨胀纠偏之间的差异。值得提出的是：生石灰桩与土中部分元素的反应是长期的，具有水下结硬的长期稳定性特点。
生石灰桩在糾偏中的可行性
生石灰桩是种柔性桩，它与预制桩等工程桩不同，与粉喷桩、深层搅拌桩等复合地基也有所不同。生石灰与土中的水分发生反应后，形成复合地基，但是它吸水后即发生如下化学反应：
Caco3+H2O→Ca(OH)+15.6千卡/mol
这个过程也可称为石灰的“熟化”，即由生石灰Caco3 生成了熟石灰Ca(OH)2 ，在此过程中，由于生成后的Ca(OH)2体积是生成前的Caco3 体积的二倍（1：1.99），从而发生桩体膨胀，进而产生二次挤密度的效果，与此同时，由上列反应式可知，该反应将释放大量的热，这部分热量又加速了生石灰与土中水分、离子的化学反应，又可以促使土中水分的蒸发，这样，形成的桩体硬度较高，同时，它又不是简单的磨擦桩，因为在“熟化”过程中，它还与土中的SiO22- 、Al2O32- 发生胶凝反应，形成复杂的硅酸石灰水化合物和铝酸石灰水化合物，如4CaO.Al2O3.13H2O等，铝酸钙水化合物及钙铝黄长石水化合物（2H2O.Al2O3.SiO2.6H2O）等。这些化合物的生成要靠“熟化”过程中产生的化学热催化及较长时期，它们的形成能使土层粘结起来，从而达到加固地基的目的。
通过生石灰与土中水分及离子的反应，可知生石灰在成桩过程中可形成如下变化：
挤密→吸水→膨胀→再挤密→胶凝固结，这与其它的粉喷桩等柔性桩就不同，正是利用生石灰桩的这一特性，才能在房屋纠偏中取得好的理想效果，同时，生石灰桩在成桩过程中，与土中的CO32- 、Cl- 、SO42- 等离子形成难溶的钙盐，包裹在桩体的外围，形成一层较厚的坚硬钙壳层，这是与其它桩体的又一区别。
压力与生石灰桩之间的关系
在不同的压力下，生石灰的吸水量、膨胀量也将随之发生变化。在日常生活中，当人们化石灰时，在没有压力的情况下，生石灰熟化后，就形成没有硬度、疏松的一堆熟石灰，这样也就失去意义了，在此，笔者引用韩选江、李树勋的一组测量数据。
由上表可知,相同的石灰桩在不同的压力下其吸水量也不同,在同一压力下,不同石灰桩的哌 水量也不同,生石灰最大,粉煤灰次之,火山灰最小,它有一个共同的规律,即：压力越大，桩的吸水量也就越小，反之则越大，吸水量的不同上述化学反应式可知，膨胀量也将随压力的改变而改变，如下表：
膨胀量与吸水量成正比，与压力成反比，即：压力越大，膨胀量越小，反之，越大。那么，膨胀量大是否意味着膨胀力也大呢？即它们是否成正比关系？事实上，它们两者之间没有必然的联系。膨胀量与吸水量有关，吸的水多了，反应就越彻底，生成的氢氧化钙就越多，膨胀的体积就越大，反之则越小。而膨胀力则与桩体的干重度有关，干重度越大，则膨胀力就越大，反之则越小。
静压石灰桩在软弱地基纠偏中的应用
静压石灰桩的设计
静压石灰桩有直、斜桩两种。在房屋纠偏中，一般采用直斜桩并用的方法，主要有如下几种类型：
在设计前首先探明土的孔隙比e，含水量W等指标，及地下水分布情况（地质资料）。它适用的土质条件是：粉土、粘性土（W〈20%〉、砂质粉土（e〈10~15%W〈20%〉、泥炭、腐殖土（W〈45%〉。
其次，要根据不同的土层投入相应的石灰及其施加相应的压力，一般来讲，在含水量高的地翅段，应投入较多量的石灰及施加较大的压力，具体数据还应经过对桩体膨胀力的计算。
再次，根据地质资料选定桩长后，还应根据承载力及复合地基的变形计算桩径、桩距。一般，桩径为：20、30、35、40CM，以30CM较常用，桩距为3~4倍D（D为桩径）
最后，根据以上结论选择机械型号，确定打桩顺序及管理方法等。
静压石灰桩的施工特点
它不同于一般的复合地基处理方法，也不同于振动沉管石灰桩法，它可以选用直桩和斜桩。施工时，压桩管在液压作用下，先剪切土体成孔，然后，投料并继续加压扩孔，使之挤密，保证了桩体的密实度和水化反应，桩身质量好，从而在纠偏中能达到目的。同时，静压过程中，可避免因空气污染及噪音污染，这在有相应环境要求的条件下，静压石灰桩是一种较为理想的施工工艺。
结论
生石灰桩在纠偏中的应用还是一个新的手段，还要依靠一些有效的监测方法对它的初中提供更有效的数据，目前，生石灰桩在纠偏中应用不广，所需 现有的资料表明，生石灰桩在纠偏中的效果较为理想，如：安徽和县电影院的纠偏已取得较好效果。最后，对生石灰桩的有效监测还有待于进一步探讨。
参考文献：韩选江〈〈生石灰桩复合地基作用原理〉〉南京建筑工程学院 1990.5.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
石灰桩早已应用于基础加固中常见于路面地基加固，利用其与土中的结合水及自由水发生一系列的物理化学反应，与土一起被固结硬化，从而达到加固地基的目的。本文主要论述利用生石灰形成生石灰桩，在纠偏中的应用及与其它石灰桩成桩后的承载及膨胀纠偏之间的差异。值得提出的是：生石灰桩与土中部分元素的反应是长期的，具有水下结硬的长期稳定性特点。
生石灰桩在糾偏中的可行性
生石灰桩是种柔性桩，它与预制桩等工程桩不同，与粉喷桩、深层搅拌桩等复合地基也有所不同。生石灰与土中的水分发生反应后，形成复合地基，但是它吸水后即发生如下化学反应：
Caco3+H2O→Ca(OH)+15.6千卡/mol
这个过程也可称为石灰的“熟化”，即由生石灰Caco3 生成了熟石灰Ca(OH)2 ，在此过程中，由于生成后的Ca(OH)2体积是生成前的Caco3 体积的二倍（1：1.99），从而发生桩体膨胀，进而产生二次挤密度的效果，与此同时，由上列反应式可知，该反应将释放大量的热，这部分热量又加速了生石灰与土中水分、离子的化学反应，又可以促使土中水分的蒸发，这样，形成的桩体硬度较高，同时，它又不是简单的磨擦桩，因为在“熟化”过程中，它还与土中的SiO22- 、Al2O32- 发生胶凝反应，形成复杂的硅酸石灰水化合物和铝酸石灰水化合物，如4CaO.Al2O3.13H2O等，铝酸钙水化合物及钙铝黄长石水化合物（2H2O.Al2O3.SiO2.6H2O）等。这些化合物的生成要靠“熟化”过程中产生的化学热催化及较长时期，它们的形成能使土层粘结起来，从而达到加固地基的目的。
通过生石灰与土中水分及离子的反应，可知生石灰在成桩过程中可形成如下变化：
挤密→吸水→膨胀→再挤密→胶凝固结，这与其它的粉喷桩等柔性桩就不同，正是利用生石灰桩的这一特性，才能在房屋纠偏中取得好的理想效果，同时，生石灰桩在成桩过程中，与土中的CO32- 、Cl- 、SO42- 等离子形成难溶的钙盐，包裹在桩体的外围，形成一层较厚的坚硬钙壳层，这是与其它桩体的又一区别。
压力与生石灰桩之间的关系
在不同的压力下，生石灰的吸水量、膨胀量也将随之发生变化。在日常生活中，当人们化石灰时，在没有压力的情况下，生石灰熟化后，就形成没有硬度、疏松的一堆熟石灰，这样也就失去意义了，在此，笔者引用韩选江、李树勋的一组测量数据。
由上表可知,相同的石灰桩在不同的压力下其吸水量也不同,在同一压力下,不同石灰桩的哌 水量也不同,生石灰最大,粉煤灰次之,火山灰最小,它有一个共同的规律,即：压力越大，桩的吸水量也就越小，反之则越大，吸水量的不同上述化学反应式可知，膨胀量也将随压力的改变而改变，如下表：
膨胀量与吸水量成正比，与压力成反比，即：压力越大，膨胀量越小，反之，越大。那么，膨胀量大是否意味着膨胀力也大呢？即它们是否成正比关系？事实上，它们两者之间没有必然的联系。膨胀量与吸水量有关，吸的水多了，反应就越彻底，生成的氢氧化钙就越多，膨胀的体积就越大，反之则越小。而膨胀力则与桩体的干重度有关，干重度越大，则膨胀力就越大，反之则越小。
静压石灰桩在软弱地基纠偏中的应用
静压石灰桩的设计
静压石灰桩有直、斜桩两种。在房屋纠偏中，一般采用直斜桩并用的方法，主要有如下几种类型：
在设计前首先探明土的孔隙比e，含水量W等指标，及地下水分布情况（地质资料）。它适用的土质条件是：粉土、粘性土（W〈20%〉、砂质粉土（e〈10~15%W〈20%〉、泥炭、腐殖土（W〈45%〉。
其次，要根据不同的土层投入相应的石灰及其施加相应的压力，一般来讲，在含水量高的地翅段，应投入较多量的石灰及施加较大的压力，具体数据还应经过对桩体膨胀力的计算。
再次，根据地质资料选定桩长后，还应根据承载力及复合地基的变形计算桩径、桩距。一般，桩径为：20、30、35、40CM，以30CM较常用，桩距为3~4倍D（D为桩径）
最后，根据以上结论选择机械型号，确定打桩顺序及管理方法等。
静压石灰桩的施工特点
它不同于一般的复合地基处理方法，也不同于振动沉管石灰桩法，它可以选用直桩和斜桩。施工时，压桩管在液压作用下，先剪切土体成孔，然后，投料并继续加压扩孔，使之挤密，保证了桩体的密实度和水化反应，桩身质量好，从而在纠偏中能达到目的。同时，静压过程中，可避免因空气污染及噪音污染，这在有相应环境要求的条件下，静压石灰桩是一种较为理想的施工工艺。
结论
生石灰桩在纠偏中的应用还是一个新的手段，还要依靠一些有效的监测方法对它的初中提供更有效的数据，目前，生石灰桩在纠偏中应用不广，所需 现有的资料表明，生石灰桩在纠偏中的效果较为理想，如：安徽和县电影院的纠偏已取得较好效果。最后，对生石灰桩的有效监测还有待于进一步探讨。
参考文献：韩选江〈〈生石灰桩复合地基作用原理〉〉南京建筑工程学院 1990.5.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。