CN109881636A

CN109881636A - 地基环保处理系统及其施工方法

Info

Publication number: CN109881636A
Application number: CN201910102599.2A
Authority: CN
Inventors: 倪张江; 周凤中; 金和和; 诸麟; 王永进
Original assignee: Wenzhou Urban Construction Group Ltd By Share Ltd
Current assignee: Wenzhou Urban Construction Group Ltd By Share Ltd
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2019-02-01
Publication date: 2019-06-14
Anticipated expiration: 2039-02-01
Also published as: CN109881636B

Abstract

本发明公开了一种地基环保处理系统，包括路基和建设区域，路基地下施工有水泥土搅拌桩，路基外围施工有水泥土搅拌桩止水带，路基以内由钻孔灌注桩和水泥土搅拌桩交替分布；钻孔灌注桩和水泥土搅拌桩所用混凝土为海工混凝土，海工混凝土包括构成混凝土的基础材料、粉煤灰、矿粉和共聚纤维，其质量配比为混凝土基础材料28‑48、粉煤灰10‑20、矿粉20‑40、共聚纤维2‑4。本发明还提供了地基环保处理系统的施工方法。上述地基环保处理系统和施工方法能够体系化地快速且环保地在围海造地区域完成地基处理，并且使地基处理所用的混凝土能够适应海水环境，提升基础在海水环境下的耐久性和牢固性。

Description

地基环保处理系统及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种地基环保处理系统。本发明还涉及上述地基环保处理系统的施工方法。

背景技术

传统围海造地一般采用如下方法：将排水板插入土体，并与上方的排水管道和真空装置连接，吹填土体上方覆盖密封布，再进行吹填处理。这种处理方式中排水板经常因断裂等原因留在土体内而使土体遭受污染，并且在早期的吹填处理后，还需要再对土体进行地基处理，使工期较长，耗费的人工、材料和设备较多。

而且，在早期的地基处理中，没有针对绿地和建设用地的地基处理进行个性化的区别处理，使地基与后期建设的适应度较差，不利于后期的规划建设。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种地基环保处理系统，该地基环保处理系统的施工过程更加环保、快捷，且可大幅度提升基础在海水环境下的耐久性和牢固性。

为此，本发明提供的地基环保处理系统，包括路基和建设区域，所述路基地下施工有钻孔灌注桩，路基外围施工有水泥土搅拌桩止水带；路基以内由钻孔灌注桩和水泥土搅拌桩交替分布；所述建筑区域由路基分隔形成的区块构成，规划为绿地的建设区域采用砂井进行吹填抽排，所述绿地建设区域地下埋设有砂井，规划为建筑的建设区域采用桩基进行基础加固处理；所述钻孔灌注桩和水泥土搅拌桩所用混凝土为海工混凝土，海工混凝土包括构成混凝土的基础材料、粉煤灰、矿粉和共聚纤维，其质量配比为混凝土基础材料28-48、粉煤灰10-20、矿粉20-40、共聚纤维2-4。

进一步的，所述海工混凝土中还包括纳米二氧化硅溶液，纳米二氧化硅溶液的质量配比为2-4,所述混凝土基础材料包括海工水泥、水、石子、砂子和减水剂，其质量配比为水泥473、水223、砂子674、和减水剂4.73，其水灰比为0.47和/或石子930。

进一步的，所述混凝土基础材料42、粉煤灰10、矿粉40、共聚纤维4和硅溶液2。

进一步的，所述混凝土基础材料43、粉煤灰10、矿粉40、共聚纤维4和硅溶液3。

本发明还提供了一种上述地基环保处理系统的施工方法，包括以下步骤：

A、首先在施工区域根据规划划定路基区域和建设区域，路基以内首先打设钻孔灌注桩桩管，在规划为绿地的建设区域打设砂井；在规划为建筑用地的建设区域根据打设钻孔灌注桩桩管，所述钻孔灌注桩桩管的侧壁上设置密布内透水孔的透水区，透水区上包裹透水布；

B、在施工区域铺设抽排水管，施工区域土体上表面铺设密封布，将抽排水管分别通过分支管道与砂井和钻孔灌注桩桩管连接，钻孔灌注桩桩管内深入有抽水软管，抽水软管与上端的桩管接头连接，与抽排水管连接，抽排水管穿过密封布与抽真空装置连接；

C、开启抽真空装置进行排水；

D、撤除密封布、抽排管道、分支管道和抽水软管，围绕路基外围打设由水泥土搅拌桩构成的止水围护带，向钻孔灌注桩桩管内吊装钢筋笼并灌注所述海工混凝土；

E、在路基区域铺设石料层并反复碾压。

本发明具有如下技术效果：

一、由于路基区域采用带有透水孔的钻孔灌注桩桩管和袋装砂井代替排水板进行抽排，且通过设置深入桩管的抽水软管，使桩管能够用于排水，从而可避免塑料排水板的使用，避免土体中因排水板断裂等原因残留大量塑料，并且桩管在排水后可直接灌注混凝土进行强化，避免多次向土体中打设装置（传统方式一次打设排水板、一次打设桩管）有利于快速施工，有利于更加体系化地快速且环保地在围海造地区域完成地基处理。而砂井使用的砂子主要为天然物料，能够与土体较好的结合，长期后在地下水的作用下可使砂井与土体可以逐渐结合，形成更加有利于植物的土壤环境。

二、地基环保处理系统中使用的海工混凝土可通过以下几种方式大幅度降低氯离子的扩散系数使地基处理所用的混凝土能够适应海水环境，提升基础在海水环境下的耐久性和牢固性。

a、加入2-4的共聚纤维，当水灰比为0.50和0.47时，普通混凝土氯离子扩散系数均随着纤维掺量的增大而减小，当纤维掺量从零增加到4 kg/m³时，水灰比为0.50和0.47的普通混凝土氯离子扩散系数分别减小了16.9%和15.6%。这是因为加入到混凝土中的纤维均匀分散后，以三维网络结构的形式分布于混凝土中，对混凝土集料起有利的支撑作用，从而可以阻碍骨料沉降，防止离析、分层，使得骨料更加均匀地分布在混凝土内部。此外，纤维还可以在一定程度上限制收缩，减少甚至完全阻止混凝土表层裂。

b、加入粉煤灰10，混凝土氯离子扩散系数均随着粉煤灰掺量的增加而减小，当水灰比为0.45时，掺入20%和10%粉煤灰混凝土与空白组混凝土相比，氯离子扩散系数分别减小14.78%和12.68%；当水灰比为0.47时，掺入20%和10%粉煤灰的混凝土与空白组混凝土相比，氯离子扩散系数分别减小19.31%和15.47%；当水灰比为0.50时，掺入20%和10%粉煤灰混凝土与空白组混凝土相比，氯离子扩散系数分别减小19.23%和9.64%。这是因为混凝土对氯离子扩散的阻碍能力以及对氯离子的固化能力是决定混凝土渗透性能的两个主要因素，其中混凝土对氯离子的扩散阻碍能力主要取决于孔径分布和孔隙率，由于粉煤灰的火山灰效应，掺入适量的粉煤灰后能与Ca(OH)₂发生二次水化反应，减少了氢氧化钙的生成，取而代之的是具有更高强度和稳定性的弱碱性水化硅酸钙凝胶，同时水泥石－骨料界面过渡区上的Ca(OH)₂排列方式也得到了优化，改善了界面结构；另一方面，适量的粉煤灰取代水泥后，在粉煤灰参与水化之前发挥了微集料效应，从而使混凝土的密实度提高，水化产物的转变以及粉煤灰给水泥石－骨料界面带来的填充效应使混凝土中的孔结构得到了很大的改善，减小了混凝土的孔径尺寸和孔隙率，阻断了水泥石中的贯通孔、水泥石－骨料界面的贯通孔的形成，从而提高了混凝土对氯离子扩散的阻碍能力。此外，相关研究还表明，粉煤灰具有很强的初始固化能力，由于粉煤灰的火山灰效应生成的水化硅酸钙凝胶的比表面积非常大，具有良好的氯离子吸附能力，另外，以无定形形态存在于粉煤灰中的含量较高的Al₂O₃能够同侵蚀的氯离子反应生成Friedel盐，从而可以提高混凝土对氯离子的固化能力。

c、加入矿粉20-40，氯离子扩散系数均随着矿粉掺量的增加而减小。当水灰比为0.45时，掺入40%和20%硅粉的混凝土与空白组混凝土相比，氯离子扩散系数分别减小46.75%和35.51%；当水灰比为0.47时，掺入40%和20%硅粉的混凝土与空白组混凝土相比，氯离子扩散系数分别减小46.47%和31.20%；当水灰比为0.50时，掺入40%和20%硅粉的混凝土与空白组混凝土相比，氯离子扩散系数分别减小42.04%和31.86%。众所周知，矿粉的活性较高，以玻璃态存在于矿粉中的活性硅和活性铝能够与水泥水化后的产物发生二次水化反应，降低了Ca(OH)₂含量的同时也使水泥石－骨料界面过渡区上的Ca(OH)₂排列方式得到了优化，从而改善了界面结构，提高了混凝土的密实度，减少了氯离子在混凝土中的传输途径；另外，矿粉中含有大量的钙相和铝相，水化铝酸钙能同混凝土中的氯离子发生反应生成Friedel盐，提高混凝土对氯离子的固化能力，降低氯离子的扩散。

通过上述几种方式的选择得到最佳范围的配方，大幅度提高海工混凝土的抗氯离子腐蚀性能。

三、在路基的周围打设水泥土搅拌桩施工形成止水带能够避免周围的海水渗入时冲击路基下方的土体，且可以在后期堆载碾压时使路基的土体被限制在水泥土搅拌桩包围形成的有限空间内，快速形成更加致密牢固的路基。

附图说明

图1为采用本发明提供的地基环保处理系统的结构示意图。

图2为图1中的吹填系统的结构示意图。

图3为带有透水孔的钻孔灌注桩桩管的结构剖视示意图。

图4为桩管接头的结构示意图。

图5为快接弹性圈的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，其中描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1、图2所示，本发明提供的地基环保处理系统，包括路基1和建设区域2，所述路基地下施工有钻孔灌注桩3，路基外围施工有水泥土搅拌桩4止水带；所述建筑区域2由路基1分隔形成的区块构成，规划为绿地的建设区域采用砂井5进行吹填抽排，所述绿地建设区域2地下埋设有砂井5，规划为建筑的建设区域采用桩基进行基础加固处理；所述钻孔灌注桩3和水泥土搅拌桩4所用混凝土为海工混凝土，海工混凝土包括构成混凝土的基础材料、粉煤灰、矿粉和共聚纤维，其质量配比为混凝土基础材料28-48、粉煤灰10-20、矿粉20-40、共聚纤维2-4，海工混凝土中还包括纳米二氧化硅溶液，纳米二氧化硅溶液的质量配比为2-4,所述混凝土基础材料包括海工水泥、水、石子、砂子和减水剂，其质量配比为水泥473、水223、砂子674、和减水剂4.73，其水灰比为0.47和/或石子930。

海工混凝土的配比有四种实施例，分别如下：

海工混凝土一：配比所述混凝土基础材料42、粉煤灰10、矿粉40、共聚纤维4和硅溶液2。

海工混凝土二：所述混凝土基础材料42、粉煤灰10、矿粉40、共聚纤维4和硅溶液2。

海工混凝土三：所述混凝土基础材料43、粉煤灰10、矿粉40、共聚纤维4和硅溶液3。

海工混凝土四：所述混凝土基础材料43、粉煤灰10、矿粉40、共聚纤维4和硅溶液3。

参照图1、图2所示，本发明提供的上述地基环保处理系统的施工方法，包括以下步骤：

A、首先在施工区域根据规划划定路基区域和建设区域，路基1以内首先打设钻孔灌注桩桩管10，在规划为绿地的建设区域打设砂井5；在规划为建筑用地的建设区域根据打设钻孔灌注桩桩管10，所述钻孔灌注桩桩管的侧壁上设置密布内透水孔6的透水区7，透水区7上包裹透水布8；

B、在施工区域铺设抽排水管，施工区域土体上表面铺设密封布，密封布8包括底层的土工布和上层的密封膜，将抽排水管9分别通过分支管道与砂井5和钻孔灌注桩桩管10连接，砂井5一般采用袋装砂井，钻孔灌注桩桩管10内深入有抽水软管11，抽水软管11与上端的桩管接头12连接，桩管接头12与抽排水管9连接，抽排水管穿过密封布8与抽真空装置13连接；

C、开启抽真空装置13进行排水；

D、撤除密封布8、抽排管道9、分支管道和抽水软管11，围绕路基1外围打设由水泥土搅拌桩4构成的止水围护带，向钻孔灌注桩桩管10内吊装钢筋笼并灌注所述海工混凝土；

E、在路基区域铺设和堆载石料层并反复碾压。

参照图3所示，为了使桩管既能够排水又能够顺利插入土体中，所述钻孔灌注桩桩管10侧壁上带有凹槽14，所述透水区7处于凹槽14内，凹槽14的四角分布有螺纹孔15，所述固定片16上带有与所述透水区7上的透水孔6匹配且对准的外透水孔17，所述固定片16上带有与螺纹孔15匹配且对准的螺钉通孔18，螺钉通孔18外端带有埋入螺钉端头的端头沉入槽19，螺钉20穿过所述固定片16的螺钉通孔18与桩管透水区7的螺纹孔15螺纹连接，螺钉20端头沉入端头沉入槽19中。

参照图4所示，桩管接头的结构如下：所述桩管接头12包括壳体21和密封压紧圈22，壳体21上端带有环形旋紧槽23，环形旋紧槽23内侧带有螺纹，密封压紧圈22下部带有外螺纹、上部带有旋转圈24，密封压紧圈22螺纹连接于壳体21内孔处，所述壳体21的环形旋紧槽23下端外侧壁上带有环形内凹槽24，环形内凹槽24内套设有环形密封圈39，环形内凹槽24内壁上均匀横向分布有多对插孔25，弧形压块26带有至少两个与插孔25匹配的插脚27，弧形压块26的插脚27插入插孔25内，多个弧形压块26的外侧面压紧在环状密封圈25内侧面上，所述插脚27的外端具有向上的弧面或者斜面，所述密封压紧圈25的下端带有朝外倾斜的弧面或斜面，所述壳体21内带有内通孔28，内通孔28的上端带有上连接端29、下端带有下连接端30，上连接端29和下连接端30与管件的连接可以采用现有通行的螺纹连接等方式，在此不再赘述。使用时，只需将桩管接头12插入桩管中，再将密封压紧圈22向下旋入（密封压紧圈22的上端一般带有旋转用把手），旋入的过程中密封压紧圈22下端的斜面推顶插脚27的外端的弧面，可使弧形压块26被向外推顶，进而使弧形压块26将环形密封圈39被压紧在桩管内孔侧壁上，

参照图5所示，快接弹性圈的结构如下：所述步骤B中：所述抽排水管9穿过密封布8的位置设置有快接弹性圈31，快接弹性圈31包括由高弹性橡胶制成的弹性套32，弹性套32包括压紧外沿33和上凸沿34，压紧外沿33和上凸沿34外侧紧贴并套设有连接套36，连接套36采用硬质材料制成，连接套36外侧带有外螺纹，压紧圈37带有与连接套36的外螺纹匹配的内螺纹，上凸沿34上套有弹性垫片38，压紧圈37拧紧在连接套36上并压紧在弹性垫片38上，所述压紧圈37依托弹性垫片38压紧并固定密封布8；施工操作时首先在密封布8上开设安装通孔；然后将快接弹性圈31的弹性套32穿过安装通孔，并将密封布8置于弹性套32的连接套36上；最后将压紧圈37拧紧在连接套36上并依托弹性垫片38压紧密封布8，使密封布8与快接弹性圈31的配合处实现密封。上述快接弹性圈31中的连接套36用于螺纹硬连接，适合压紧固定密封布8，而弹性套32则方便抽排水管9穿过，且因弹性套32具有高弹性，可以密封两者的配合处，并且这种连接方式的密封性极好，连接操作也更加方便。

Claims

1.一种地基环保处理系统，包括路基和建设区域，其特征是：所述路基地下施工有钻孔灌注桩，路基外围施工有水泥土搅拌桩止水带；所述建筑区域由路基分隔形成的区块构成，规划为绿地的建设区域采用砂井进行吹填抽排，所述绿地建设区域地下埋设有砂井，规划为建筑的建设区域采用桩基进行基础加固处理；所述钻孔灌注桩和水泥土搅拌桩所用混凝土为海工混凝土，海工混凝土包括构成混凝土的基础材料、粉煤灰、矿粉和共聚纤维，其质量配比为混凝土基础材料28-48、粉煤灰10-20、矿粉20-40、共聚纤维2-4。

2.根据权利要求1所述的地基环保处理系统，其特征是：所述海工混凝土中还包括纳米二氧化硅溶液，纳米二氧化硅溶液的质量配比为2-4,所述混凝土基础材料包括海工水泥、水、石子、砂子和减水剂，其质量配比为水泥473、水223、砂子674、和减水剂4.73，其水灰比为0.47和/或石子930。

3.根据权利要求2所述的地基环保处理系统，其特征是：所述混凝土基础材料42、粉煤灰10、矿粉40、共聚纤维4和硅溶液2。

4.根据权利要求2所述的地基环保处理系统，其特征是：所述混凝土基础材料42、粉煤灰10、矿粉40、共聚纤维4和硅溶液2。

5.根据权利要求2所述的地基环保处理系统，其特征是：所述混凝土基础材料43、粉煤灰10、矿粉40、共聚纤维4和硅溶液3。

6.根据权利要求2所述的地基环保处理系统，其特征是：所述混凝土基础材料43、粉煤灰10、矿粉40、共聚纤维4和硅溶液3。

7.一种权利要求1-6所述地基环保处理系统的施工方法，其特征是：包括以下步骤：

C、开启抽真空装置进行排水；

E、在路基区域铺设和堆载石料层并反复碾压。

8.根据权利要求7所述的地基环保处理系统的施工方法，其特征是：所述钻孔灌注桩桩管侧壁上带有凹槽，所述透水区处于凹槽内，凹槽的四角分布有螺纹孔，所述固定片上带有与所述透水区上的透水孔匹配且对准的外透水孔，所述固定片上带有与螺纹孔匹配且对准的螺钉通孔，螺钉通孔外端带有埋入螺钉端头的端头沉入槽，螺钉穿过所述固定片的螺钉通孔与桩管透水区的螺纹孔螺纹连接，螺钉端头沉入端头沉入槽中。

9.根据权利要求8所述的地基环保处理系统的施工方法，其特征是：所述桩管接头包括壳体和密封压紧圈，壳体上端带有环形旋紧槽，环形旋紧槽内侧带有螺纹，密封压紧圈下部带有外螺纹、上部带有旋转圈，密封压紧圈螺纹连接于壳体内孔处，所述壳体的环形旋紧槽下端外侧壁上带有环形内凹槽，环形内凹槽内套设有环形密封圈，环形内凹槽内壁上均匀横向分布有多对插孔，弧形压块带有至少两个与插孔匹配的插脚，弧形压块的插脚插入插孔内，多个弧形压块的外侧面压紧在环状密封圈内侧面上，所述插脚的外端具有向上的弧面或者斜面，所述密封压紧圈的下端带有朝外倾斜的弧面或斜面，所述壳体内带有内通孔，内通孔的上端带有上连接端、下端带有下连接端。

10.根据权利要求7所述的地基环保处理系统的施工方法，其特征是：所述步骤B中：所述抽排水管穿过密封布的位置设置有快接弹性圈，快接弹性圈包括由高弹性橡胶制成的弹性套，弹性套包括压紧外沿和上凸沿，压紧外沿和上凸沿外侧紧贴并套设有连接套，连接套采用硬质材料制成，连接套外侧带有外螺纹，压紧圈带有与连接套的外螺纹匹配的内螺纹，上凸沿上套有弹性垫片，压紧圈拧紧在连接套上并压紧在弹性垫片上，所述压紧圈依托弹性垫片压紧并固定密封布；施工操作时首先在密封布上开设安装通孔；然后将快接弹性圈的弹性套穿过安装通孔，并将密封布置于弹性套的连接套上；最后将压紧圈拧紧在连接套上并依托弹性垫片压紧密封布，使密封布与快接弹性圈的配合处实现密封。