CN107142805A

CN107142805A - 一种利用轻质土处理软基的工艺

Info

Publication number: CN107142805A
Application number: CN201710481383.2A
Authority: CN
Inventors: 黄绍龙; 卢吉; 方四发; 孙聪; 黄修林; 苗强; 唐涛
Original assignee: Wuhan Municipal Road & Bridge Co Ltd; Hubei University; Wuhan Municipal Construction Group Co Ltd
Current assignee: Wuhan Municipal Road & Bridge Co Ltd; Hubei University; Wuhan Municipal Construction Group Co Ltd
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2017-09-08

Abstract

本发明涉及一种用轻质土处理软基的工艺包括以下步骤：(1)利用土壤稳定成分在软土上构造人造硬壳层；(2)硬壳层顶部设置土工织布；(3)高强轻质土填充。本发明首次提出在具有一定承载能力的软基上用化学固化法使软基表面形成具有一定厚度的硬壳层，然后通过在其表面铺设具有一定强度的超轻轻质土材料作为路基主体结构，可有效避免软基的大规模处理和开挖，降低了工程造价并缩短施工周期。本发明所述工艺具有现场制作、无需开挖换填，针对性强、轻质性、密度强度可调、工期短、应用效果好、造价低等优点，适合推广应用。

Description

一种利用轻质土处理软基的工艺

技术领域

本发明属于公路施工技术领域，具体涉及一种利用轻质土处理软基的工艺。

背景技术

公路建设作为一项关系到国计民生的基础设施建设，得到了国家有关部门的大力支持，许多公路的技术等级和路面等级进一步提高。我国许多高速公路集中在经济发展速度较快的东南部沿海，沿海地区浅层土质主要为淤泥、淤泥质粘土，其工程性能较差，无法满足工程对地基的要求。因此，软土地基处理一直是沿海地区工程建设的重点和难点。

目前常用的软基处理方法有堆载预压法、抽真空预压法、水泥土搅拌桩、CFG桩、预应力管桩等。堆载预压法用于处理深厚软基具有技术简单、造价低的优点，缺点是施工周期长、需要临时借用大量的填土；搅拌桩处理软基速度相对较快，但大量软基淤泥孔隙比大、含水量高，搅拌桩桩体成桩质量差、桩身强度低，单桩承载能力和压缩模量都不理想；CFG桩和素混凝土桩作为刚性桩，桩身强度和承载力均较高，但CFG桩和素混凝土桩在流塑状淤泥中成桩质量难以控制；预制管桩的承载力高、施工质量可控、工期短，但其缺点是成本高。以上各种处理方法有一个共同的局限，就是单纯地从提高地基的承载力的角度上下工夫，涉及的处理工艺复杂，且过度处理会造成工程造价的大幅上升。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有软土地基施工成本高、施工工期长等问题，提供了一种利用轻质土处理软基的施工工艺，可有效避免软基的大规模处理和开挖，有效缩短施工工期并降低工程造价，且涉及的工艺简单，适合推广应用。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种利用轻质土处理软基的工艺，它包括以下步骤：

向软土地基表层喷洒土壤稳定成分，按厚度要求进行拌合，在软土地基表层构造厚度为30-50cm的硬壳层；2)硬壳层表面铺设土工织布；3)在土工织布表面铺设轻质土层得处理后的路基。

上述方案中，所述超轻高强轻质土的湿容重为350-400kg/m³，干容重为300-350kg/m³，抗压强度大于0.8MPa。

上述方案中，所述土壤稳定成分(土壤稳定剂)包括液体土壤固化剂或粉体土壤固化剂；其中，粉末状土壤固化剂为石灰水泥类无机固化剂或矿渣类干粉土壤固化剂；液体土壤固化剂为水玻璃类、环氧树脂类或离子类土壤固化剂。

上述方案中，所述硬壳层的制备方法有两种：(1)如采用粉状土壤固化剂，需将固化剂与软基土壤提前进行拌和，然后进行摊铺并利用压路机进行碾压；(2)如采用液体土壤固化剂，在软基表层喷洒土壤稳定剂，然后用路拌机按厚度要求(30-50cm)拌和至实现设计密度和强度要求。

上述方案中，所述硬壳层的密度为1.6～2.0g/cm³，根据其上所需加铺轻质土层的厚度，硬壳层的抗压强度为1.0～3.0MPa。。

上述方案中，所述土工织布为聚酯长丝针刺无纺土工布，单位重量为400～800g/㎡，铺设厚度为1～2层。

上述方案中，所述超轻高强轻质土中各组分及其所占重量份数为：水泥45～60份，特细砂20～25份，硅灰5～10份，水13～20份，减水剂0.1～0.5份，泡沫4～9份。

上述方案中，采用回转式搅拌机将超轻高强轻质土中各组分充分搅拌后分层浇筑在土工织布上表面，浇筑总高度为2-4m，每层浇筑厚度为100～150cm。

上述方案中，所述水泥为普通硅酸盐水泥、早强型硅酸盐水泥、矿渣水泥或粉煤灰水泥，强度等级为32.5、42.5或52.5。

上述方案中，所述特细砂为黄砂、河砂或石英砂，其最大粒径为0.6mm，细度模数为1.4～0.8。

上述方案中，所述硅灰的粒径为0.1～0.2μm，比表面积约为15～20m²/g，密度为2.2～2.5g/cm³，松散容重为200～300kg/m³。

上述方案中，所述减水剂为聚羧酸系减水剂或萘系减水剂。

上述方案中，所述泡沫是由发泡剂经50～80倍稀释后制得，泡沫密度为40～60kg/m³。

上述方案中，所述发泡剂为松香树脂类发泡剂、合成类发泡剂、蛋白型发泡剂或复合型发泡剂。

上述方案中，所述超轻高强轻质土的制备方法包括以下步骤：1)根据配比称取所需各原料，其中各原料所占重量份数分别为：水泥45～60份，特细砂20～25份，硅灰5～10份，水13～20份，减水剂0.1～0.5份，泡沫4～9份；2)将称取的水泥、特细砂、硅灰、水、减水剂加入搅拌机干拌混合均匀后，立即制备泡沫，然后加入所得泡沫，继续搅拌均匀即得所述超轻高强轻质土。

本发明首次提出在具有一定承载能力的软基上用化学固化法使软基表面形成具有一定厚度的硬壳层，然后在其表面铺设具有一定强度的轻质土材料(超轻轻质土)作为路基主体结构的技术方案；可有效避免软基的大规模处理和开挖，降低了工程造价并缩短施工周期。

然而，由于处理硬壳层的技术手段和成本限制，该层的承载能力有限，因此需通过对该硬壳层的承载能力进行计算，在其表面配合铺设具有一定强度的超轻轻质土材料作为路基主体结构，这种轻质土与一般路基填筑用轻质土相比，其密度降低20％以上，仅为300-350kg/m³，而普通填筑用轻质土的密度一般超过500kg/m³，但其强度可达0.8-1.5MPa，与普通轻质土相当。

本发明的有益效果为：(1)降低工程造价；本发明对比传统的软基处理方案和轻质土开挖换填式处理方案，可有效避免软基的大规模处理和开挖，通过构筑硬壳层可有效利用软土路基本有的承载能力，降低工程造价。(2)轻质性；与传统的轻质土换填方案相比，本发明提供的轻质土密度更低，比强度更高。(3)密度、强度可调；根据工程所需，可通过改变各组分的比例来达到调整密度或强度的目的。(4)工期短，将本工艺应用到实际工程中，对软基表明进行简单处理，并采用轻质土进行填充，所需工期极短，可大大缩短工期。(5)应用效果好，由于轻质土自身荷载轻，各种力学性能好，施工噪音低，具有较大的实用价值和良好的社会经济效应。

附图说明

图1为本发明实施例1所述软基处理工艺所得路面结构的示意图；

图中，1为软土层，2为人工硬壳层，3为轻质土层。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

以下实施例中采用的水泥为武汉武钢华新水泥有限公司出售的强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥；采用的特细砂为湖南宝隆科技发展有限公司出售的河砂，其最大粒径为0.6mm，细度模数为1.4～0.8；硅灰为山东明蓝硅粉材料有限公司出售的硅灰，硅灰的粒径为0.1～0.2μm，比表面积约为15m～20m²/g，密度为2.2～2.5g/cm³，松散容重为200～300kg/m³；采用的减水剂为东营科泰建筑科技有限公司出售的KTPCA--01聚羧酸高性能减水剂；采用的发泡剂为广东首诚建设科技有限公司生产的表面活性剂类发泡剂，构造软基表明硬壳层所用土壤稳定剂为北京华夏先河新材料有限公司生产的离子类液体型土壤稳定剂，华夏1号土壤固化剂。

实施例1

一种用轻质土处理软基的工艺，包括如下步骤：

(1)利用土壤稳定剂在软土表面构造厚度为30cm的硬壳层，具体步骤为：在软土基表层喷洒土壤稳定剂与水的混合液，然后用路拌机按厚度要求拌和一遍至形成抗压强度为3MPa的硬壳层，密度为2.0g/cm³；(2)在所得硬壳层上表面铺设一层单位重量的800g/㎡的聚酯无纺土工布；(3)在土工织布上表面浇筑厚度为4m的超轻高强轻质土；具体浇筑步骤为：采用回转式搅拌机把超轻高强轻质土各组分充分搅拌后进行分层浇筑，每100cm为一层，每层浇筑时间间隔不得小于12小时；所得超轻高强轻质土浇筑完成后，在标准养护条件下进行养护，28天后密度为323kg/m³，抗压强度为1.48MPa，即得处理后的软土地基。

本实施例中，所述超轻高强轻质土中各组分所占重量份数为：水泥、特细砂、硅灰、水、减水剂、泡沫共100kg，其中水泥45份、特细砂24份、硅灰10份、水16份、减水剂0.3份、泡沫9份。

在经本实施例处理所得软土地基上表面进一步依次铺设路面基层和面层，所得路面结果见图1；开放交通使用两年后，未发生明显不均匀沉降，且路面未产生裂缝。

实施例2

一种用轻质土处理软基的工艺，包括如下步骤：

(1)利用土壤稳定成分在软土表面构造厚度为40cm的硬壳层。制备步骤为：在软基表层喷洒土壤稳定剂与水的混合液，然后用路拌机按厚度拌和一遍至形成抗压强度为1.5MPa的硬壳层，密度为1.8g/cm³；(2)在所得硬壳层上表面铺设单位重量的800g/㎡的聚酯无纺土工布；(3)在土工织布上表面浇筑厚度为4m的超轻高强轻质土；具体浇筑步骤为：采用回转式搅拌机把超轻高强轻质土各组分充分搅拌后进行分层浇筑，每100cm为一层，每层浇筑时间间隔不得小于12小时；所得超轻高强轻质土浇筑完成后，在标准养护条件下进行养护，28天后密度为306kg/m³，抗压强度为1.31MPa，即得处理后的软土地基。

本实施例中，所述超轻高强轻质土中各组分所占重量份数为：水泥、特细砂、硅灰、水、减水剂、泡沫共100kg，其中水泥50份、特细砂21份、硅灰7份、水18份、减水剂0.4份、泡沫9份。

在经本实施例处理所得软土地基上表面进一步依次铺设路面基层和面层，得构筑后的路面结构。开放交通使用两年后，未发生明显不均匀沉降，且路面未产生裂缝。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种利用轻质土处理软基的工艺，其特征在于，它包括以下步骤：

1)向软土地基表层喷洒土壤稳定成分，按厚度要求进行拌合，在软土地基表层构造厚度为30-50cm的硬壳层；2)硬壳层表面铺设土工织布；3)在土工织布表面铺设轻质土层得处理后的路基。

2.根据权利要求1所述的利用轻质土处理软基的工艺，其特征在于，所述轻质土的湿容重为350-400kg/m³，干容重为300-350kg/m³，抗压强度大于0.8MPa。

3.根据权利要求1所述的利用轻质土处理软基的工艺，其特征在于，所述土壤稳定成分包括液体土壤固化剂或粉体土壤固化剂；其中，粉末状土壤固化剂为石灰水泥类无机固化剂或矿渣类干粉土壤固化剂；液体土壤固化剂为水玻璃类、环氧树脂类或离子类土壤固化剂。

4.根据权利要求1所述的利用轻质土处理软基的工艺，其特征在于，所述硬壳层的密度为1.6～2.0g/cm³，抗压强度为1.0～3.0MPa。

5.根据权利要求1所述的利用轻质土处理软基的工艺，其特征在于，所述轻质土中各组分及其所占重量份数为：水泥45～60份，特细砂20～25份，硅灰5～10份，水13～20份，减水剂0.1～0.5份，泡沫4～9份。

6.根据权利要求1所述的利用轻质土处理软基的工艺，其特征在于，所述轻质土进行分层铺设，总铺设高度为2-4m，每层铺设厚度为100～120cm。

7.根据权利要求5所述的利用轻质土处理软基的工艺，其特征在于，所述特细砂为黄砂、河砂或石英砂，其最大粒径为0.6mm，细度模数为1.4～0.8。

8.根据权利要求5所述的利用轻质土处理软基的工艺，其特征在于，所述硅灰的粒径为0.1～0.2μm，比表面积约为15～20m²/g，密度为2.2～2.5g/cm³，松散容重为200～300kg/m³。

9.根据权利要求5所述的利用轻质土处理软基的工艺，其特征在于，所述泡沫的密度为40～60kg/m³。