CN101008178B - 勾拌法软基处理施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及勾拌法软基处理施工工艺，包括勾拌法地基土加固施工工艺、勾拌法地下密封墙施工工艺、勾拌法地下支护施工工艺，采用勾机开挖和搅拌原位软土，与此同时倒入水泥和泥粉并注水，使其混合均匀，以此来加固地基土，并增强土体的防渗止水性能。泥粉、水泥和水形成设计配合比的泥浆，在施工中具有护壁作用，施工结束后可提高地基土强度，并形成防水帷幕，在勾拌法地下密封墙施工工艺中，对于淤泥质土层可用砂代替泥粉和水泥。本发明施工工期短，施工造价低，经济节约，设备及操作简单，适用于承载力要求不高的极不均匀地层或淤泥质土层的浅层地基处理、止水帷幕、基坑支护施工。

Description

勾拌法软基处理施工工艺

技术领域：

本发明是一种适用于极不均匀地层及淤泥质土层的地基处理施工工艺，其中，极不均匀地层主要是指大厚度粘性土层与大直径碎石、块石层等互层的地层，且碎石或块石层厚度亦较大，地层的粒径范围：0.001mm～5000mm。属于软基处理施工工艺的创新技术。

背景技术：

目前，国内使用的同类地基土加固技术主要有以下几种：1)碎石桩法：利用振动或冲击方式，在软弱地基中成孔，然后填入砂、砾石、卵石、碎石等材料，挤压后形成密实砂石桩的地基处理方法。该法不适用于软弱粘性土地基。2)高压喷射注浆法：将注入剂形成高压喷射流，借助高压喷射流的切削和混合，使硬化剂和土体混合，以加固土体。此法施工工期长，造价高。3)粉喷桩法：利用喷粉搅拌钻机将粉体固化剂喷入软土地基中，将软土与固化剂强制搅拌，使软土固结成具有一定强度的水泥桩体而形成复合地基的。此法均匀性差，强度低，要使用复杂机械。

在修建止水帷幕和密封墙方面，国内所使用的技术有以下几种：1)深层搅拌法：通过特制机械在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌以加固地基或形成止水帷幕。该法施工机械复杂，只适用于饱和软粘土地层。2)地下连续墙技术：在深槽内放置钢筋笼，然后浇筑成墙段，其施工技术较复杂，且造价高昂，在施工中产生污染源。在地层条件复杂，尤其是存在巨大石块时将无法施工。

在修建地下支护方面，国内所使用的技术有以下几种：1)加筋土挡墙：在土中加入条带、纤维或网格等抗拉材料，依靠它改善土的力学性能，提高土的强度和稳定性的方法。施工方法较复杂，也不适用于含巨大石块的极不均匀土层的施工。2)地下连续墙技术：其施工技术比较复杂，且造价高昂，在施工中产生污染源。在地层条件复杂，尤其是存在巨大石块时将无法施工。深层搅拌法：该法施工机械复杂，造价高，且只适用于饱和软粘土地层。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有的地基处理方法的不足，提供一种施工工期短、造价低、施工工艺简单、适用于极不均匀地层及淤泥质土层的勾拌法软基处理施工工艺。

本发明的勾拌法软基处理施工工艺，包括有如下步骤：

1)采用勾机开挖软基，并搅拌原位软土；

2)搅拌原位软土的同时倒入水泥和泥粉或倒入砂，并注水，使其混合均匀形成泥浆；

3)待其固化后形成增强土体的防渗止水性能的加固土体；

上述勾拌法软基处理施工工艺为勾拌法地基土加固施工工艺，包括有如下步骤：

1)由配合比计算公式计算确定水、土、泥粉或砂及水泥配合比；

2)设计勾机行进路线，然后勾机开挖软基，并搅拌原位软土；

3)搅拌原位软土的同时倒入水泥和泥粉或砂，并注水，使其混合均匀形成泥浆；

4)待其固化后形成增强土体的防渗止水性能的加固土体。

上述勾拌法软基处理施工工艺为勾拌法地下密封墙施工工艺，包括有如下步骤：

1)由配合比计算公式计算确定水、土、泥粉或砂及水泥配合比；

2)设计勾机行进路线，然后勾机开挖软基，若土层由大量开山石抛填而成，则在施工时需要倾倒泥粉和水泥，泥粉和水泥用量由配合比公式决定，对于粒径大于或等于30cm的石块，需用勾拌斗将其挖出，对于上部为填土或吹填砂层，下覆淤泥质土层的地层，可由填土和吹填砂的体积由配合比公式计算出所需灰的量V_灰，V_灰指泥粉和水泥的总量，设淤泥体积为V_泥，则实际加灰量V_灰’＝V_灰-V_泥，在此种情况下，可将下覆淤泥质土层通过勾机的开挖和上部土层混和均匀；对于纯淤泥质土层，可在开挖的时候直接倾倒砂和水并搅拌，其中水、砂、比可由配合比公式确定，将其中的灰替换成砂即可；

3)待搅拌土体固化后，土中孔隙被填满，形成增强土体的防渗止水性能的加固土体。

上述勾拌法软基处理施工工艺为勾拌法地下支护施工工艺，包括有如下步骤：

1)由配合比计算公式计算确定水、土、泥粉或砂及水泥配合比；

2)设计勾机行进路线，然后勾机开挖软基，并搅拌原位软土；

3)搅拌原位软土的同时倒入水泥和泥粉或倒入砂，并注水，使其混合均匀形成泥浆；

4)待搅拌施工完毕后在沟中按设计间距竖直插入钢筋件，形成土钉和锚杆孔。

5)待搅拌土体硬化后形成经钢筋的加筋作用一起承受土压力，达到支护效果的加固土体。

上述勾拌法地下支护施工工艺中，待开挖和搅拌施工完毕后在沟中按0.2m×0.2m间距正方形布点插设以增加土体的抗弯和抗拉性能的钢筋。

上述勾拌法地下密封墙施工工艺中，勾机行进路线为绕场地四周。

上述勾拌法软基处理施工工艺中，水、泥粉、水泥和土的配合比为：

[ω₀γ_wγ_de₀/(ω₀γ_d+γ_w)(1+e₀)γ_w]∶[γ_wγ_de₀k₀/(ω₀γ_d+γ_w)(1+e₀)(k₀+1)γ_d]∶[γ_wγ_de₀/(ω₀γ_d+γ_w)(1+e₀)(k₀+1)γ_d]∶1其中，γ_w为水的比重，e₀为土的初始孔隙比，γ_d为灰的干重度，ω₀和k₀分别为表征泥浆的含水量和泥粉和水泥的配比的经验系数，0＜ω₀＜1，0＜k₀＜1，它们和设计承载力、设计渗透系数以及土质有关可由试验测得或由现场施工经验确定。

上述勾拌法软基处理施工工艺中，勾机先开挖预备浅坑，然后边开挖边倒入水泥和泥粉(或砂)并注水，重复开挖和搅拌到设计深度后退行数米继续开挖与已处理土体形成连续体。

本发明由于采用勾机开挖和搅拌原位软土，与此同时倒入水泥和泥粉并注水，使其混合均匀，以此来加固地基土，并增强土体的防渗止水性能的方法，因此，本发明工期短，造价低，经济节约，施工工序简单，并可充分利用原位软土、砂、砾石或块石、碎石的优点，止水和密封效果好。且其施工设备简易。本发明是一种操作方便，施工效果好的勾拌法软基处理施工工艺。

附图说明：

图1为本发明所用勾拌机的结构简图。

具体实施方式：

实施例1：

本发明所用勾拌机的结构简图如图1所示，主要由勾拌机主体1、勾拌臂2、勾拌斗3等部分组成。勾拌臂2和勾拌斗3需根据工程实际施工要求定制尺寸大小。其中，勾拌臂2长度可达10m。本发明包括勾拌法地基土加固施工工艺、勾拌法地下密封墙施工工艺、勾拌法地下支护施工工艺，其中，勾拌法地基土加固施工工艺的施工步骤如下所述：

1)根据工程地质勘察资料，选择最佳水、灰、土配合比，其中灰由泥粉和水泥组成，配合比可由配比公式确定，步骤如下：

(1)由待处理软土的孔隙比计算出灰的用量。

(2)根据现场施工要求可确定水泥在灰中所占的比例。

(3)根据搅拌泥浆含水量，可由灰的体积计算出水的含量。

(4)水、泥粉、水泥和土的配比为：

[ω₀γ_wγ_de₀/(ω₀γ_d+γ_w)(1+e₀)γ_w]∶[γ_wγ_de₀k₀/(ω₀γ_d+γ_w)(1+e₀)(k₀+1)γ_d]∶[γ_wγ_de₀/(ω₀γ_d+γ_w)(1+e₀)(k₀+1)γ_d]∶1其中，γ_w为水的比重，e₀为土的初始孔隙比，γ_d为灰的干重度，ω₀和k₀分别为表征泥浆的含水量和泥粉和水泥的配比的经验系数，0＜ω₀＜1，0＜k₀＜1，它们和设计承载力、设计渗透系数以及土质有关可由试验测得或由现场施工经验确定。

2)依据设计图纸，编制勾拌法施工方案，做好现场平面布置。

3)清理施工现场的地下、地面及空中障碍，保证勾机行进安全。

4)按设计要求，进行现场施工放线，定出勾机行进路线以及处理线路，根据场地设计承载力要求，可采用螺旋型退行路线和平行线型退行路线。

5)勾拌机先开挖深度为1.0～2.0m的预备浅坑，长度约6m。

6)灌倒泥浆：一边倒泥粉及水泥，一边灌水。

7)勾拌机搅拌泥粉、水泥和水形成设计配合比的泥浆。

8)一边继续往深度方向开挖软土，一边继续倒泥粉、水泥及灌水，一边搅拌泥浆。

9)重复上述6～8步骤，直至开挖搅拌到需处理软土深度。

10)勾拌机往后退数米继续重复上述步骤，并与处理好的部分连接搅拌形成连续体。

本发明勾拌法地基土加固施工工艺用于承载力要求不高的软土地基加固，或用于小面积地基土加固。

实施例2：

本发明勾拌法地下密封墙施工工艺的施工步骤与勾拌法地基土加固施工工艺的施工步骤基本一致，但有以下不同：

1)在施工作业开始之前，应认真研究勘查资料，根据场地下覆地层状况确定开挖时是否倾倒泥粉和水泥，并确定水泥和泥粉的用量，具体确定方法如下：

(1)若土层由大量开山石抛填而成，则在施工时需要倾倒泥粉和水泥，泥粉和水泥用量由上述配合比公式决定，对于粒径大于或等于30cm的石块，需用勾拌斗将其挖出。对于上部为填土或吹填砂层，下覆淤泥质土层的地层，可由填土和吹填砂的体积由理论公式计算出所需灰的量V_灰，设淤泥体积为V_泥，则实际加灰量V_灰，＝V_灰-V_泥。在此种情况下，可将下覆淤泥质土层通过勾机的开挖和上部土层混和均匀。

(2)对于纯淤泥质土层，可在开挖的时候直接倾倒砂和水并搅拌，其中水、砂、比可由以上配合比公式确定，将其中的灰替换成砂即可。

2)勾机行进路线为绕场地四周。

本发明勾拌法地下密封墙施工工艺适用于淤泥质土层或不均匀土层的地下密封墙施工，特别是对于其他施工方法无法开展的含大量巨大石块的极不均匀土层，该法具有极佳效果。

实施例3：

本发明勾拌法地下支护施工工艺的施工步骤与勾拌法地基土加固施工工艺的施工步骤基本一致，但在步骤9)结束后，立即在搅拌土体中按(0.1m～0.3m)×(0.1m～0.3m)正方形布点插设钢筋，本实施例中，按0.2m×0.2m正方形布点插设钢筋，钢筋应插入底部未搅拌土体50cm，上端与地面齐平。

勾拌法处理深度约为3～13m，适用于软土厚度＜10m的软土地基。具体适用范围如下：本发明勾拌法地下支护施工工艺适用于深度10m以内的基坑支护，特别是其他施工方法无法开展的大厚度粘性土层与大直径碎石、块石层等互层的极不均匀土层。

本发明具体应用实例如下：

以澳门国际机场南停机坪扩建二期工程真空预压软基处理工程进行分析。该区为矩形区域，长135m，宽112m，濒临南海，距海约2m。由于早期填海，上部主要为中粗砂、砾石层并夹有巨大抛石，厚度8～10m，下伏软土厚度12～20m，为沉积淤泥，饱和、软～流塑，地质条件比较特殊。软土层经过先期填海砂石预压、已发生早期固结变形，但总体强度较低、压缩性较大，承载力和变形都不能满足机场建设要求，是典型软弱层，需进行加固处理。经多方论证，研究对比，最后选取真空预压法进行该场地的软基处理。

在施工过程中，由于场地中粗砂、砾石层及抛石层厚度大，8～10m，导致真空预压密封墙无法打设，泥浆搅拌墙、静压注浆、高压旋喷均不能起作用，最后采用勾拌法打设密封墙，起到良好的止水止气效果。

密封墙材料主要为原位的砂石土搅拌灰(泥粉、水泥)及水。根据公式计算，砂石土、灰(泥粉、水泥)及水的混合比例为1∶0.15∶0.225，即开挖搅拌形成1m³的密封墙体灌倒0.15m³的灰(泥粉、水泥)和0.225m³的水。其中，灰由泥粉和水泥组成，泥粉和水泥混合比例是9∶1。

按上述的施工步骤进行施工，待水泥及泥浆固结后，其渗透系数＜1×10^-5cm/s，完全满足真空预压密封墙体止水止气的要求。

工程顺利完工，密封墙施工工期比传统施工方法缩短近1/2～2/3，造价节约原预算的1/2。

Claims (6)

1.一种勾拌法软基处理施工工艺，包括有如下步骤：

1)采用勾机开挖软基，并搅拌原位软土；

2)搅拌原位软土的同时倒入水泥和泥粉或倒入砂，并注水，使其混合均匀形成泥浆；

3)待其固化后形成增强土体的防渗止水性能的加固土体；

其特征在于步骤1)中，设计勾机行进路线，然后勾机开挖软基，若土层由大量开山石抛填而成，则在施工时需要倾倒泥粉和水泥，对于粒径大于或等于30cm的石块，需用勾拌斗将其挖出，对于上部为填土或吹填砂层，下覆淤泥质土层的地层，由填土和吹填砂的体积由理论公式计算出所需灰的量V_灰，V_灰指泥粉和水泥的总量，设淤泥体积为V_泥，则实际加灰量V_灰’＝V_灰-V_泥，在此种情况下，将下覆淤泥质土层通过勾机的开挖和上部土层混和均匀；对于纯淤泥质土层，在开挖的时候直接倾倒砂和水并搅拌，将其中的灰替换成砂即可；

步骤3)中，待搅拌土体固化后，土中孔隙被填满，形成增强土体的防渗止水性能的加固土体。

2.根据权利要求1所述的勾拌法软基处理施工工艺，其特征在于步骤2)与步骤3)之间还包括有如下步骤：待搅拌施工完毕后在沟中按设计间距竖直插入钢筋件，形成土钉和锚杆孔；待搅拌土体硬化后形成经钢筋的加筋作用一起承受土压力，达到支护效果的加固土体。

3.根据权利要求2所述的勾拌法软基处理施工工艺，其特征在于在勾拌法地下支护施工工艺中，待开挖和搅拌施工完毕后在沟中按(0.1m～0.3m)×(0.1m～0.3m)间距正方形布点插设以增加土体的抗弯和抗拉性能的钢筋。

4.根据权利要求3所述的勾拌法软基处理施工工艺，其特征在于在勾拌法地下密封墙施工工艺中，勾机行进路线为绕场地四周。

5.根据权利要求1至4任一项所述的勾拌法软基处理施工工艺，其特征在于水、泥粉、水泥和土的配比为：

[ω₀γ_wγ_de₀/(ω₀γ_d+γ_w)(1+e₀)γ_w]∶[γ_wγ_de₀k₀/(ω₀γ_d+γ_w)(1+e₀)(k₀+1)γ_d]∶[γ_wγ_de₀/(ω₀γ_d+γ_w)(1+e₀)(k₀+1)γ_d]∶1

其中，γ_w为水的比重，e₀为土的初始孔隙比，γ_d为灰的干重度，ω₀和k₀分别为表征泥浆的含水量和泥粉和水泥的配比的经验系数，0＜ω₀＜1，0＜k₀＜1，它们和设计承载力、设计渗透系数以及土质有关可由试验测得或由现场施工经验确定。

6.根据权利要求5所述的勾拌法软基处理施工工艺，其特征在于其特征在于勾机先开挖预备浅坑，然后边开挖边倒入水泥和泥粉或倒入砂，并注水，重复开挖和搅拌到设计深度后退行数米继续开挖与已处理土体形成连续体。

Images