化學加固法

　　利用某些化學溶液註入地基土中，通過化學反應生成膠凝物質或使土顆粒表面活化，在接觸處膠結固化，以增強土顆粒間的連結，提高土體的力學強度的方法。常用的加固方法有矽化加固法、堿液加固法、電化學加固法和高分子化學加固法。

　　矽化加固法　通過打入帶孔的金屬灌註管，在一定的壓力下，將矽酸鈉（俗稱水玻璃）溶液註入土中；或將矽酸鈉及氯化鈣兩種溶液先後分別註入土中。前者稱為單液矽化；後者稱為雙雙液矽化。

　　單液矽化適用於加固滲透系數為0.1～2.0米/日的濕陷性黃土和滲透系數為0.3～5.0米/日的粉砂。加固濕陷性黃土時，溶液由濃度為10～15％的矽酸鈉溶液摻入2.5％氯化鈉組成。溶液入土後，鈉離子與土中水溶性鹽類中的鈣離子（主要為硫酸鈣）產生離子交換的化學反應，在土粒間及其表面形成矽酸凝膠，可以使黃土的無側限極限抗壓強度達到0.6～0.8兆帕。加固粉砂時，在濃度較低的矽酸鈉溶液內（比重為1.18～1.20）加入一定數量的磷酸（比重為1.02），攪拌均勻後註入，經化學反應後，其無側限極限抗壓強度可達0.4～0.5兆帕。

　　雙液矽化適用於加固滲透系數為2～8米/日的砂性土；或用於防滲止水，形成不透水的帷幕。矽酸鈉溶液的比重為1.35～1.44，氯化鈣溶液的比重為1.26～1.28。兩種溶液與土接觸後，除產生一般化學反應外，主要產生膠質化學反應，生成矽膠和氫氧化鈣。在附屬反應中，其生成物也能增強土顆粒間的連結，並具有填充孔隙的作用。砂性土加固後的無側限極限強度可達1.5～6.0兆帕。

　　矽化法可達到的加固半徑與土的滲透系數、灌註壓力、灌註時間和溶液的粘滯度等有關，一般為0.4～0.7米，可通過單孔灌註試驗確定。各灌註孔在平面上宜按等邊三角形的頂點佈置，其孔距可采用加固土半徑的1.7倍。加固深度可根據土質情況和建築物的要求確定，一般為4～5米。

　　矽酸鈉的模數值通常為2.6～3.3，不溶於水的雜質含量不超過2％。此法需耗用矽酸鈉或氯化鈣等工業原料，成本較高。其優點是能很快地抑制地基的變形，土的強度也有很大提高，對現有建築物地基的加固特別適用。但是，對已滲有石油產品、樹膠和油類及地下水pH值大於9的地基土，不宜采用矽化法加固。

　　堿液加固法　堿液對土的加固作用不同於其他的化學加固方法，它不是從溶液本身析出膠凝物質，而是堿液與土發生化學反應後，使土顆粒表面活化，自行膠結，從而增強土的力學強度及其水穩定性。為瞭促進反應過程，可將溶液溫度升高至80～100°C再註入土中。加固濕陷性黃土地基時，一般使溶液通過灌註孔自行滲入土中。黃土中的鈣、鎂離子含量較高，采用單液即能獲得較好的加固效果。

　　電化學加固法　在地基土中打入一定數量的金屬電極桿，通過電極導入直流電流，使水分從陰極排走，從而使土固結。用電化學法加固地基時，主要發生三個過程：①電滲，電滲後土大量脫水並固結；②離子交換作用，交換時吸附的鈉、鈣被氫及鋁代替；③結構形成過程，由鋁膠形成土粒結構，也可采用電流和化學溶液配合的方法使土加固，即化學溶液通過帶孔的灌註管網註入土中，通電後溶液隨著水的運動由陽極向陰極擴散，提高加固效果。

　　電化學法一般用於加固滲透系數小於0.1米/日的淤泥質地基。但此法昂貴，需由專門的設備作試驗，確認有效後才采用。

　　高分子化學加固法　將高分子化學溶液壓入土中進行地基處理的一種方法。它適用於砂類土地基加固、帷幕灌漿，以及地下工程的止水堵漏；對壩基工程的泥化夾層與斷層破碎帶的加固亦有成效，如將氰凝灌入砂土後的抗壓強度可達10.0兆帕。

　　用於地基加固的高分子材料品種較多，有脲醛樹脂、丙烯酰胺類（也稱丙凝）、聚氨酯類（也稱聚氨基甲酸酯或氰凝）等，其中以聚氨酯類比較好。60年代末，日本首先研制的TACSS灌漿材料和中國在70年代初研制成的氰凝，都是以過量的異氰酸酯與聚醚反應而得，稱為預聚體。預聚體含有一定量的遊離異氰酸基(-NCO)能與水反應，當漿液灌入土中時，-NCO基遇水後在催化劑作用下，進一步聚合和交聯，反應物的粘度逐漸增大而凝固，生成不溶於水的高分子聚合物，達到加固地基的目的。

　　氰凝灌漿的特點是：遇水反應後，由於水是反應的組成部分，因此，漿液被水沖淡或流失的可能性較小；而且在遇水反應過程中放出的二氧化碳氣體使漿液發生膨脹，向四周滲透擴散，又擴大瞭加固范圍。高分子材料價格昂貴，限制瞭它的使用。有劇毒，施工中應有防毒措施，並應考慮對環境污染的問題。