硅化法

单液硅化

单液硅化适用于加固渗透系数为 0.1～2.0米/日的湿陷性黄土和渗透系数为0.3～5.0米/日的粉砂。 加固湿陷性黄土时，溶液由浓度为10～15%的硅酸钠溶液掺入2.5%氯化钠组成。溶液入土后,钠离子与土中水溶性盐类中的钙离子（主要为硫酸钙）产生离子交换的化学反应,在土粒间及其表面形成硅酸凝胶,可以使黄土的无侧限极限抗压强度达到0.6～0.8兆帕。加固粉砂时，在浓度较低的硅酸钠溶液内（比重为1.18～1.20）加入一定数量的磷酸（比重为1.02），搅拌均匀后注入，经化学反应后，其无侧限极限抗压强度可达0.4～0.5兆

双液硅化

双液硅化适用于加固渗透系数为 2～8米/日的砂性土；或用于防渗止水，形成不透水的帷幕。硅酸钠溶液的比重为1.35～1.44，氯化钙溶液的比重为1.26～1.28。两种溶液与土接触后，除产生一般化学反应外，主要产生胶质化学反应，生成硅胶和氢氧化钙。在附属反应中，其生成物也能增强土颗粒间的连结，并具有填充孔隙的作用。砂性土加固后的无侧限极限强度可达1.5～6.0兆帕。

混合液硅化法

混合液由不同剂量铝酸盐溶液和水玻璃溶液混合而成，通过压力直接将混合溶液一次性的压入土中，导致水玻璃与铝酸盐在土中发生化学反应， 生成较多的硅胶和硅酸铝盐的凝胶物质，同时溶解土中可溶性物质， 胶结土颗粒，使土体胶结在一起成为一个整体，从而得到加固和降低土体的渗透性。

电动硅化法

电化学加固法或电动双液硅化法简称为电动硅化法，是基于压力双液硅化法的基础上，通过设置阴阳电极后通入直流电，利用电渗作用可以将溶液的分布半径扩大，这样就扩大了硅化法的加固半径，提高了硅化法的加固效果。在施工工程中，可以把带孔注浆液管作为阳极，铁棒作为阴极，然后把水玻璃和氯化钙溶液先后通过作为阳极的注浆管压入土中，接通电流后，就会导致孔隙水由阳极流向阴极，故而化学溶液也随水流渗流，分布在土的孔隙中，通过化学反应后生成硅胶和硅酸铝盐的凝胶物质，而且在电渗作用下还可以导致硅胶部分脱水，这样就加速了硅胶胶结土体的加固过程，使土体的强度迅速增加。

加气硅化法

加气硅化法是预先将少量的二氧化碳气体注入到需要加固的地基中，使土体孔隙中的空气有一部分被二氧化碳气体取代，从而就导致土体活化，接着注入水玻璃到含有二氧化碳气体土体中，然后再次将二氧化碳气体压入到土体中，这样就导致呈碱性的水玻璃溶液极大地吸收了二氧化碳，从而导致形成了自真空作用，反应生成的硅胶可以将土中 95%～97%的孔隙填充，使得硅胶在土中的胶结作用达到最大化，从而使地基得到了充分的加固。

建筑物(构筑物)地基的强度、变形和稳定性不能满足正常使用要求时所采取的加固措施。如：软土地基的强度——地基承载力设计值低于基础的竖向荷载；地基实际变形超过地基变形容许值;地基失稳，发生滑动的可能；地震时饱和粉砂和粉土，可能发生液化，引起喷水冒砂；岩溶(喀斯特)形成的溶洞、溶沟和土洞;湿陷性黄土遇水发生骤然湿陷；膨胀土遇水膨胀，失水收缩等等。以上情况均能危及建筑物(构筑物)的安全，应该进行地基加固处理。地基加固包括：软土地基加固、膨胀土地基加固、岩溶地基加固(喀斯特地基加固)、液化砂土地基加固、湿陷性黄土地基加固等。2100433B

在我国的湿陷性黄土地区， 常用的处理地基的化学法主要有硅化法和碱液加固法两种。硅化法由于其工艺简单、 设备价格便宜，使用性、机动性灵活，技术方法简单，易于掌握和操作，加固后的效果明显，加固后地基的强度、承载力都有极大的提高，从而从根本上消除黄土的湿陷性，极大地降低黄土的压缩性，故被广泛地运用于湿陷性黄土地区，处理黄土地基。由于有多种注入浆液的方法，根据注入方式的不同，可以将硅化法细分为压力硅化、电动硅化和加气硅化三大类型，另外采用较多的压力硅化法，可根据溶液中成分的不同，又可以分为双液硅化、压力单液硅化和压力混合液硅化三种 。

分单液硅化法、双液硅化法、加气硅化法和电动双液硅化法。

单液硅化法 适用于加固渗透系数为0．1～2．0m/d的湿陷性黄土和渗透系数为0．3～5．0m/d的粉细砂土。(1)加固湿陷性黄土时，使用掺入2．5%氯化钠、浓度为10%～15%的硅酸钠溶液。溶液压入土层中后，钠离子与土中水溶性盐类内的钙离子产生离子交换反应，在土粒间及其表面形成硅酸凝胶，增加土粒间的胶结力，使土体硬化，极限抗压强度可达0．2～0．8MPa。(2)加固粉细砂时，使用在浓度较低的硅酸钠溶液(密度1．18～1．20)内加入一定数量的磷酸(密度1．02)，溶液在土中经过化学反应，使土体硬化，其极限抗压强度可达0．4～0．6MPa。

双液硅化法 适用于加固渗透系数为2．0～8．0m/d的砂质土或用于防渗止水。使用密度为1．35～1．44的硅酸钠溶液和密度为1．26～1．28的氯化钙溶液。两种溶液与土接触后，产生凝胶化学反应，生成硅胶和氢氧化钙。加固土的极限抗压强度可达1．5～6．0MPa。

加气硅化法 预先往土中压入二氧化碳或氨气，使土活化，然后灌注硅酸钠溶液，再压入二氧化碳，使硅酸钠胶凝。加固砂土时，抗压强度可达1000～3000kPa。对不含碳酸盐的砂土，由于先用二氧化碳活化，强度可提高20%～25%；对含碳酸盐的砂土，通过二氧化碳活化，强度可提高30%～35%。加固饱和度高的湿陷性黄土时，加气硅化法的加固半径可比单液硅化法大50%左右。

电动双液硅化法 适用于加固渗透系数小于0．1m/d的软粘性土地基。用带孔眼的注浆管作阳极，用打入土层中的钢筋或滤水管作阴极，将硅酸钠和氯化钙溶液通过注浆管压入土层中并通以直流电流，在电渗作用下，孔隙水由阳极向阴极扩散，溶液随水的运动由阳极流向阴极，使注浆效果得到提高。此法加固费用较高，必须经试验确认有效后才能采用。

硅化法可达到的加固半径与土的渗透系数、灌注压力、灌注时间和溶液的粘滞度等有关，一般为0.4～0.7米，可通过单孔灌注试验确定。各灌注孔在平面上宜按等边三角形的顶点布置,其孔距可采用加固土半径的1.7倍。加固深度可根据土质情况和建筑物的要求确定，一般为4～5米。

硅酸钠的模数值通常为2.6～3.3，不溶于水的杂质含量不超过2%。 此法需耗用硅酸钠或氯化钙等工业原料，成本较高。其优点是能很快地抑制地基的变形，土的强度也有很大提高，对现有建筑物地基的加固特别适用。但是，对已渗有石油产品、树胶和油类及地下水pH值大于9的地基土，不宜采用硅化法加固。

硅化地基是指所用材料主要有水玻璃和氯化钙溶液；所用设备有注液管、分配管网系统和打孔设备，包括振动打拔管机、振动钻或三脚架穿心锤等。土的硅化加固方法主要有无压加固法、压力硅化法和电动硅化法等。其中压力硅化法又分为压力单液硅化法和压力双液硅化法两种；电动硅化法为双液硅化法。电动双液硅化法所用水玻璃模数为2. 5～3.3．密度力1.13～1. 2lg/Crrr3，氯化钙溶液的密度为1. 07～1. llg/C1113，适用于渗透系数小于0. Im/d的各类土；压力双液硅化法所用水玻璃模数为2. 5～3.3，密度为1. 35～1. 44g/cm3，氯化钙溶液的密度为1.26~1.28g/cm3，适用于渗透系数为0. 1～8. Om/d的砂类土和黏性土；无压或压力单液硅化法，所用水玻璃模数为2. 5～3.3，密度为1. 13～1. 25g/cm3，适用于渗透系数为o．1～2. Om/d的湿陷性黄土。

从现场施工的角度来讲地基，地基可分为天然地基、人工地基。地基就是基础下面承压的岩土持力层。天然地基是自然状态下即可满足承担基础全部荷载要求，不需要人加固的天然土层，其节约工程造价，不需要人工处理的地基。天然地基为不需要对地基进行处理就可以直接放置基础的天然土层。分为四大类：岩石、碎石土、砂土、粘性土。人工地基：经过人工处理或改良的地基。当土层的地质状况较好，承载力较强时可以采用天然地基；而在地质状况不佳的条件下，如坡地、沙地或淤泥地质，或虽然土层质地较好，但上部荷载过大时，为使地基具有足够的承载能力，则要采用人工加固地基，即人工地基。2100433B