CN105401568A - 一种利用工业废渣处治盐渍软基的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用工业废渣处治盐渍软基的方法。目的是提供的方法应具有处理效果好、可废物利用、有利于环境保护的特点。技术方案是：一种利用工业废渣处治盐渍软基的方法，依序按以下步骤进行：1)在平整后的盐渍软基上测量放样确定桩位；2)进行钉形双向搅拌粉喷桩施工，施工中的粉体成分为废旧轮胎橡胶粉和工业废渣固化剂，控制质量份为盐渍土67-73，废旧轮胎橡胶粉17-23，工业废渣复合固化剂7-13；所述工业废渣复合固化剂包括的成分及其相应的质量份为：电石渣57-63，粉煤灰27-33，激发剂7-13；所述激发剂为MgO或/和CaO。3)养护7天，即可。

Description

一种利用工业废渣处治盐渍软基的方法
技术领域
本发明属于滨海盐渍软土地基处治领域，特别涉及滨海地区公路与城市道路盐渍软基病害整治与加固处治施工。
背景技术
随着我国海洋经济发展战略的实施，疏港公路、海涂围垦、吹填造陆等建设任务日益繁重。滨海地基受海水长期浸渍，具有典型的盐渍软土地基特征。不仅含水率高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低，而且具有盐胀性、溶陷性、腐蚀性和强烈的吸湿特性。目前滨海盐渍软基主要采用排水板联合堆载预压、石灰挤密桩、高压旋喷桩等方法处治，由于没有考虑盐渍软土地基特征，处治效果并不十分理想。
另一方面，工业废弃物如电石渣、磷石膏、高炉渣和碱渣等大量产生，不仅占用大量空间，而且污染环境、破坏生态，制约社会可持续发展。由于工业废渣含有CaO、Ca(OH)2、CaSO4等活性成分，具有较高的利用价值。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术的不足，依托钉形双向搅拌粉喷桩施工技术，提供一种利用工业废渣处治盐渍软基的方法，该方法应具有处理效果好、可废物利用、有利于环境保护的特点。
本发明提供的技术方案是：一种利用工业废渣处治盐渍软基的方法，依序按以下步骤进行：
1)在平整后的盐渍软基上测量放样确定桩位；
2)进行钉形双向搅拌粉喷桩施工，施工中的粉体成分为废旧轮胎橡胶粉和工业废渣固化剂，控制质量份为盐渍土67-73，废旧轮胎橡胶粉17-23，工业废渣复合固化剂7-13；
所述工业废渣复合固化剂包括的成分及其相应的质量份为：电石渣57-63，粉煤灰27-33，激发剂7-13；所述激发剂为MgO或/和CaO；
3)养护7天，即可。
所述废旧轮胎橡胶粉的粒度为10-30目。
所述电石渣的粒径<80mm的颗粒占64％以上，主要化学成分为Ca(OH)2，含量达60％以上。
所述粉体喷射搅拌桩施工采用钉形双向搅拌钻头。
所述步骤2)的粉体喷射搅拌桩施工，先喷固化剂搅拌，后喷橡胶粉进行复搅。
本发明的原理是：
一是进行物理固化：废旧轮胎橡胶粉理化性质稳定，具有高弹性和高韧性等特点。通过喷射搅拌桩处理后，胶粉能渗入、充填和隔离盐渍土基团。由于胶粉比表面积大，与基团接触面积也大，接触面上摩阻力就大，因而能阻滞、抑制或缓解盐渍土盐胀、溶陷和吸湿作用。废旧轮胎橡胶粉中还含有约3％的纤维。而纤维具有较大表面粗糙度，增大了胶粉与基团的界面摩擦作用。盐渍土基团发生盐胀、溶陷和吸湿反应时，纤维与基团界面产生摩阻力，消耗部分胀缩内力，有效减小盐渍土的胀缩势，从而有效约束盐渍土基团胀缩作用。
二是进行化学固化：盐渍土处治时必须选用有效成分为Ca2+的工业废渣(如碱渣、电石渣、磷石膏和高炉矿渣等)来配制固化剂。结合现有实体工程具体情况，本发明实施例选用电石渣和粉煤灰来对盐渍土进行化学固化；工业废渣固化盐渍土的各项特性趋近于水泥/石灰类稳定土。离子交换作用使固化土获得水稳定性，火山灰反应使加固土的强度不断增长，而结晶与碳酸化反应可使加固土后期强度增长并最终趋于稳定。
当工业废渣喷射入软土中后，在水的作用下与盐渍土颗粒发生以下反应：(1)离子交换作用：工业废渣分解出的Ca2+与土中的Na+、K+等发生离子交换作用，使得盐渍土表面双电层变薄、膨胀势减小，颗粒相互吸引成团，有效消减了土的分散性、溶陷性和膨胀性等不良工程特性。(2)火山灰作用：随着水分的不断参与，生成水稳定性良好的化合物(水化硅酸钙和水化铝酸钙)，使加固土的强度不断增长。(3)Ca(OH)2结晶反应：随着水分的不断减少，Ca(OH)2结晶析出。反应结果就是Ca(OH)2由胶体变为结晶体，又从结晶体变为共晶体，从而提高了加固土的强度及稳定性。(4)Ca(OH)2碳酸化作用：部分Ca(OH)2与CO2反应生成CaCO3晶体，出现了纤维晶体网架结构与无定形的凝胶结构，并在加固土内部不断重叠滋生，使加固土形成石灰水泥类稳定土，水稳性和后期强度显著提高。
本发明的有益效果是：由于在盐渍软基的钉形双向搅拌粉喷桩施工中掺用了工业废弃物，不但有效提高了盐渍软基的承载能力，使得盐渍软土水稳性大增，地基盐胀、溶陷和吸湿变形显著减小，保持持久稳定；而且消纳了大量工业废弃物，大幅度减少了占用空间，减轻了污染环境，是利国利民的重大创新。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是本发明实施例的施工工艺流程图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明。
1.施工工艺流程
“工业废渣喷射搅拌桩处治滨海盐渍软基”施工工艺流程参见图1。
1.1施工准备
开工时避开雨季或不良天气。开工前做好施工准备，加强施工组织管理。
调配好施工人员、材料和机械设备，明确施工方法、工艺和流程。同时，做好安全和质量管理工作，以及做好通水、通电等工作。
1.2场地整平
清除表面浮土、薄层“贴皮”及各类杂物，保证表面干净平整，便于施工机械进场。如遇暗槽孔穴或局部松土应及时清除，并用同类材料分层填实补平。修筑简易排水沟渠，防止雨天场地积水。
1.3测量放样
用全站仪(如拓普康GTS-311)定出控制桩，再用经纬仪、钢尺等依次定出各桩位。根据设计图纸规定的位置、标高和尺寸确定基坑开挖深度和开挖边线，并用白色石灰洒出边线进行标识。
1.4固化剂配合比设计
依据现场条件下盐渍软基处治技术要求，总结室内和现场测试成果，提出工业废渣(电石渣、粉煤灰和激发剂)复合固化剂(以下简称复合固化剂)配比，以及地基处治时固化剂、废橡胶粉和盐渍土的掺合比。
(1)复合固化剂配比：可选一Ca2+基材料(如电石渣)作为主要成分，辅以粉煤灰和激发剂(如MgO)，推荐质量比按照Ca2+基材料：粉煤灰：激发剂＝60：30：10的配比制成工业废渣复合固化剂。试验研究表明：与单一钙基材料相比，复合固化剂具有凝结时间可调、强度高和黏结性好等优点，非常适用于处治滨海氯盐渍软基。
(2)喷粉配合比：依据试验结果推荐质量比为：盐渍土∶20目废橡胶粉∶复合固化剂＝7∶2∶1的配合比，满足的基本技术指标为：盐胀缩总率<0.7％，7天无侧限抗压强度≥0.8MPa，浸水饱和无溶陷性等。采用推荐配比进行地基改良，可显著增加盐渍软土的水稳定性和抗剪强度，大大减小地基盐胀、溶陷和吸湿变形。
1.5钉形双向搅拌桩施工
为增强粉体喷射效果，可先四周而后中间施工，使加固范围内土体形成一道帷幕，以防止后续粉喷浆液向外围扩散。
为防软土隔离废橡胶粉与固化剂，导致三者间无法发生凝结硬化反应，优选喷射顺序为：先喷固化剂搅拌，后喷橡胶粉复搅(即图1中的虚线围圈部分)。
双向搅拌钻头(常规结构，图中省略)包括外轴上安装的反向旋转叶片和内轴上安装的正向旋转叶片，叶片可展开和收拢，以便施工不同直径的扩大头和桩身，从而形成钉形桩的几何结构。
采用工业废渣与废橡胶粉处治滨海盐渍软基的钉形双向搅拌粉喷桩(又称粉体喷射搅拌桩)施工工艺流程如图2所示；具体施工步骤概述如下：
(1)桩机就位，对桩机实施准确定位，而后移机动就位并对中。
(2)喷粉下沉：启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启喷灰泵向土体喷灰(即固化剂，以下同)。两组叶片同时正、反向旋转(外钻杆逆时针旋转，内钻杆顺时针旋转)切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度。
(3)下部成桩：在扩大头底面，将搅拌叶片收缩到下部桩体直径。再次使机械设备沿导向架向下切土、喷灰、下沉。利用两组叶片同时正、反旋转，保持桩机持续稳定下沉，直至设计标高。在桩端位置应持续喷灰搅拌10s以上。
(4)提升搅拌：关闭喷灰泵，提升搅拌机。两组叶片任然保持正反向旋转，继续搅拌盐渍软土。当外杆叶片达到扩大头标高以下约50cm处时，再次开启喷灰泵复喷固化剂，直至扩大头底面标高，以使变截面处受到保护。
(5)伸展叶片：改变内外杆的旋转方向，将叶片打开到扩大头直径大小；提升钻杆并复喷固化剂，继续搅拌盐渍软土，直到内杆叶片到达桩顶设计标高。
(6)复喷复搅橡胶粉：重复上述5个步骤，完成桩体的复搅过程。在此过程中，开启送灰泵并喷射废橡胶粉。
(7)关闭搅拌机并移至下一桩位，重复以上步骤继续下一根桩的施工。
2材料与设备
2.1主要材料
2.1.1废橡胶粉：选用20目废旧轮胎橡胶粉(粒径约0.83mm)，废旧轮胎橡胶粉中约含3％以上的纤维。
2.1.2电石渣：粒径<80mm的颗粒占64％以上，主要化学成分为Ca(OH)2，含量达60％以上。
2.1.3粉煤灰：采用火电厂湿排低硫高钙粉煤灰。
2.1.4水：PH值大于或等于6的可饮用水。
2.2主要机具设备见表1。
表1主要机械设备表
序号 设备名称 规格型号 单位 数量 备注
1 平地机 PY160A 辆 1 整平
2 挖掘机 EX300-3 台 1 开挖
3 双向搅拌桩机 DM-2 台 2 成桩
4 空压机 GY20V-1.0/7 台 2 压力提供
5 散装水泥罐 50T 只 2 分装固化剂和废胶粉
6 可移动式发电机组 900KW 台 1 供电
7 自卸汽车 12T 辆 2 原料运输
8 洒水车 5000L 辆 1 供水

Claims (5)

1.一种利用工业废渣处治盐渍软基的方法，依序按以下步骤进行：
1)在平整后的盐渍软基上测量放样确定桩位；
2)进行钉形双向搅拌粉喷桩施工，施工中的粉体成分为废旧轮胎橡胶粉和工业废渣复合固化剂，控制质量份为盐渍土67-73，废旧轮胎橡胶粉17-23，工业废渣复合固化剂7-13；
所述工业废渣复合固化剂包括的成分及其相应的质量份为：电石渣57-63，粉煤灰27-33，激发剂7-13；所述激发剂为MgO或/和CaO。
3)养护7天，即可。
2.根据权利要求1所述的利用工业废渣处治盐渍软基的方法，其特征在于：所述废旧轮胎橡胶粉的粒度为10-30目。
3.根据权利要求1所述的利用工业废渣处治盐渍软基的方法，其特征在于：所述电石渣的粒径<80mm的颗粒占64％以上，其中Ca(OH)2含量达60％以上。
4.根据权利要求2或3所述的利用工业废渣处治盐渍软基的方法，其特征在于：所述粉体喷射搅拌桩施工采用钉形双向搅拌钻头。
5.根据权利要求4所述的利用工业废渣处治盐渍软基的方法，其特征在于：所述步骤2)的粉体喷射搅拌桩施工，先喷固化剂搅拌，后喷橡胶粉进行复搅。
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