深层搅拌石灰桩加固软土地基（一）

在高等级公路中，许多涵洞、通道、挡土结构等构造物置于软基下或松软厚杂填土上，当工期较短时，成为许多施工单位和设计单位的棘手问题。针对这一问题，采用生石灰深层搅拌桩(简称石灰搅拌桩)处理软土地基，具有技术简单可行、经济合理的特点，能有效加固软土地基，减少软土层沉降和整个工程的工后沉降，提高软土层承载力。
1。生石灰在软粘土地基上的基本作用
根据设计确定石灰搅拌桩钻机位置，开动搅拌机，钻进时注入压缩空气体，待加固土体原位扰动。当钻至设计标高时，钻机的钻头反转，在提升的同时，生石灰由压缩空气体输送，向着钻头搅拌叶片转动产生的空间隙喷入搅拌土中，使土与石灰充分混合，形成整体性好、水稳性好、有一定强度的灰土堆。
软土通过机械搅拌重塑，加入适量的石灰。石灰与软土矿物反应，形成一种复杂的硅酸钙凝胶，它不溶于水，将土壤颗粒粘合在一起。硅酸钙凝胶起到包裹和链接的作用，形成网络结构，使土颗粒之间相互贯通，使土颗粒牢固连接，改善土的物理力学性质，发挥石灰固化剂的加固作用。
要形成硅酸钙凝胶，只有当有足够的水将Ca2+和OH-1离子转移到粘土颗粒表面时。利用土壤颗粒、水和石灰之间的化学反应来达到这一目的，从而改善土壤的性质。具体来说，石灰对软土的基本作用如下:
(1)生石灰与地基软粘土用力搅拌均匀后，很快就会产生水化，形成Ca(OH)2。生石灰变成熟石灰的过程中，产生的热量促进了水分的蒸发，使软土地基的含水量降低，同时石灰体积膨胀。此时膨胀力的作用转化为周围土体的变形势能。如广东省云浮硫铁矿专用线有一座4.5m的盖板涵基础，采用石灰粉深层搅拌处理。钻头直径500mm后，形成石灰桩，在粉砂层中直径增加到520mm，在软土层中直径增加到600—700mm。桩体体积增大，起到压实周围土体的作用。
(2)熟石灰的Ca2+离子在水的作用下与软土颗粒发生絮凝反应。这种反应过程使软土颗粒粘结的水膜厚度变薄，土体的塑性降低，土体颗粒间的粘结力增加，土体的强度和水稳定性增加。
以上两个化学反应过程主要发生在生石灰与软粘土强烈搅拌混合后的几个小时内，是石灰对软粘土的早期基本作用。
(3)熟石灰与粘土颗粒中的活性硅铝矿物缓慢反应，在此过程中从石灰浆中吸收水分，形成晶体和铝酸盐及水合硅酸钙，改变了粘土的结构。这个反应过程会持续几年，是石灰对软粘土的后期作用。