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粉喷桩在湿险性黄土地区应用研究 　　黄土是一种产生于第四纪地质历史时期干旱条件下的沉积物，外观颜色较杂乱，主要呈黄色或褐黄色，颗粒组成以粉粒（0.075～0.005mm）为主，同时含有砂粒和粘粒。一般情况下，具有天然含水量的黄土，如未受水浸湿，其压缩性较小，强度较高，是良好的天然地基，但有些黄土在一定压力下如受水浸湿，则土的结构迅速受到破坏，同时产生显著地附加下沉，强度也迅速降低，后者这类黄土就是湿险性黄土。可以根据湿陷系数δs来判别黄土的湿险性，当δs 　　一、湿险性黄土地区工程建设中遇到的地基问题 　　湿险性黄土的的分布面积约占我国黄土总面积的60%左右，在黄河中游地区，北起长城附近，南达秦岭，西自乌鞘岭，东至太行山，除河流沟谷切割地段和突出的高山外，遍布这些地区的几乎都是湿险性黄土，面积达27万平方公里。湿险性黄土的最大特点就是产生湿陷变形，湿???等级越大，湿陷变形越大。湿险性黄土为什么会产生湿陷变形？究其原因有内因和外因两个方面。内因即这种黄土的结构特征和物质组成，外因则指这种黄土是否受水浸湿和是否有荷载作用而言。在这些原因影响下，湿险性黄土产生的湿陷变形主要就是由粘土颗粒在欠压密状态下形成的高孔隙结构，在受水和力的作用下，发生突发性、不连续性、不可逆性的失稳破坏。这种破坏有两个显著的特征：其一是变形量大，常常超过正常压缩变形的几倍甚至几十倍；其二是发生快，一般在浸水1～3小时就开始湿陷。就一般的湿陷事故而言，往往在1～2天内就可能产生20～30cm的变形量，这种量大、速度快并且又不均匀的变形给建筑物造成的后果往往很严重，案例比比皆是。 　　案例一：太原市经园路东郝庄乡私营经济园内一车间，框架结构，附有其他建筑物，其下地基为自重湿险性场地，采用强夯进行地基处理，于2000年完工并投入使用。3年后若干建筑物墙体出现裂缝，车间内裂缝尤为明显，屋顶圈梁拉裂，为地基土产生不均匀湿陷变形（超过强夯的影响深度）所致。 　　案例二：西安东郊某医药公司住宅楼，勘察时（1998年）确定为非湿险性场地，地基及建筑物完工后被核定为省级优良工程，在使用中却发生整体倾斜。事后重新勘察发现场地为湿险性场地，倾斜为湿陷变形不均匀所致。 　　等等。 　　二、粉喷桩的处理原理 　　从上边的案例可以看出，湿险性黄土地基处理的目的是通过相应的地基处理方法消除全部地基土的湿险性，或消除地基土的主要部分的湿险性。针对前者，不必再考虑其他的措施，而对后者，在地基基础的设计时还应该考虑防水和结构措施。那么，粉喷桩能否部分或完全消除湿险性黄土地基的湿险性么？ 　　粉喷桩即粉体喷射搅拌桩，处理地基土形成的是复合地基，即形成由粉喷桩增强体和天然土体合二为一的具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。这种桩体属于深层搅拌法加固地基方法的一种形式，也叫加固土桩，利用水泥、石灰等粉状材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械就地将软土和粉体状粉体状强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理——化学反应，使软土硬结。针对湿险性黄土地基，其处理原理如下（工程上使用水泥粉体居多）： 　　1、水泥的水解水化反应 　　普通硅酸盐水泥中含有不同的水泥矿物，主要有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙等，将水泥拌入有一定含水量的湿险性黄土中后，水泥中的这些矿物很快与土中的水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙等化合物，反应过程如下： 　　（1）硅酸三钙（3CaO﹡SiO2）在水泥中含量最高，是决定加固效果的主要因素： 　　（2）硅酸二钙（2CaO﹡SiO2）在水泥中含量较高，是产生后期强度的主要因素： 　　（3）铝酸三钙（3CaO﹡Al2O3）占水泥重量的10%，水化速度最快，促进早凝： 　　（4）铁铝酸四钙（4CaO﹡Al2O3﹡Fe2O3）占水泥重量的10%左右，能促进早期强度： 　　2、粘土颗粒与水泥水化物的作用 　　湿险性黄土中含有大量的粘土颗粒，这些粘粒与水泥水化物会产生下边的作用： 　　（1）、离子交换和团粒化作用 　　这些粘土颗粒和水结合时就会表现出胶体特征，主要是颗粒中含有的矿物——二氧化硅遇水后，形成硅酸胶体微粒，其表面带有钠离子 或钾离子 ，它们能和水泥水化生成的钙离子 进行当量吸附交换，使较小的土颗粒形成较大的土团粒，并且水泥水化生成的凝胶粒子，其比表面积比原来水泥颗粒的大1000倍，能产生很大的表面能，有强烈的吸附活性，能使较大的土团粒进一步结合起来，形成水泥蜂窝结构，并封闭各土团粒之间的空隙，形成坚固的联结，从而使土体的强度大大提高。 　　（2）凝硬反应 　　在水泥水化反应中，析出大量的钙离子，其数量超过上述离子交换的数量后，则在碱性的环境中，能使粘土颗粒中含有的矿物——二氧化硅及三氧化二