CN110374095A - 一种软土地基复合处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑施工领域，针对现有的软土地基处理方法操作复杂的问题，提供了一种软土地基复合处理方法，包括以下步骤：S1、标记位置；S2、钻孔；S3、套管；S5、铺设混凝土加强层。通过先标记位置再开挖浅孔，然后在开挖深孔并将注浆振冲器抽出深孔的过程中注浆，使得开挖孔与注浆的操作同时完成，操作简便。

Description

一种软土地基复合处理方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，更具体地说，它涉及一种软土地基复合处理方法。

背景技术

我国公路行业规范对软土地基的定义是指强度低、压缩量较高的软弱土层，多数含有一定的有机物质。

由于软土强度低、沉隐量大，往往容易给道路工程带来很大的危害，如处理不当，很容易对公路的施工和使用造成很大的影响。因此，在进行基础施工前，通常需要先对软土地基进行加固处理。但是，现有的处理方式通常是先将软土地基中的淤泥或杂填土先挖出外运，再回填具有一定强度的回填土，并注入固定桩以补强软土地基的强度，操作麻烦，因此，仍有改进的空间。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种软土地基复合处理方法，具有操作简便的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种软土地基复合处理方法，包括以下步骤：

S1、标记位置：根据图纸确定灌注桩的位置，并做好标记；

S2、钻孔：在灌注桩的标记位置开挖浅孔，控制浅孔的深度为70-80cm；

S3、套管：在浅孔的孔口内壁固定套管；

S4、钻孔并注浆：通过将注浆振冲器往浅孔的底部深入，开挖深孔，并在抽出注浆振冲器的过程中同时进行注浆操作，当深孔被水泥浆液填满时，停止注浆；

S5、铺设混凝土加强层：待深孔中的水泥浆液凝固后，在深孔顶端浇筑混凝土以形成混凝土加强层，即可在混凝土加强层上进行基础施工。

采用上述技术方案，通过先标记位置再开挖浅孔，然后在开挖深孔并将注浆振冲器抽出深孔的过程中注浆，使得开挖深孔与注浆的操作同时完成，操作简便；同时，通过采用注浆振冲器开挖深孔，使得深孔开挖的淤泥以及杂填土无需开采出来，使得深孔中的淤泥以及杂填土被振冲至深孔内壁以增强软土地基的密实度，从而使得软土地基的强度增强，有利于减少淤泥以及杂填土的后期处理成本的同时有利于减少开采出来的淤泥以及杂填土容易对环境造成影响；通过先标记位置并开挖浅孔，再在浅孔的孔口内壁固定套管，有利于提高注浆位置的准确性，从而有利于水泥浆液更好地对软土地基进行补强，进而使得软土地基更容易满足建设工程的要求，有利于提高建设工程的安全性，同时，套管还有利于对深孔的孔口内壁进行支撑，使得孔口在注浆过程中不容易坍塌，有利于提高注浆的稳定性。

本发明进一步设置为：所述浅孔均匀分布于软土地基中。

采用上述技术方案，通过浅孔均匀分布于软土地基中，使得往浅孔中开挖深孔并往深孔中注入的水泥浆液更好地补强软土地基，使得软土地基的强度更加均匀，进而使得软土地基更加稳固，有利于软土地基更好地为基础施工工程提供支撑力，使得建设工程的牢固度更强、安全性更高。

本发明进一步设置为：所述步骤S4中，控制注浆压力为2-3MPa。

采用上述技术方案，通过控制注浆压力为2-3MPa，有利于水泥浆液更好地注浆，同时使得水泥浆液更容易渗入至深孔内壁的土壤中，使得水泥浆液与深孔内壁的接触面积增大，进而有利于增强水泥浆液对软土地基的补强作用，使得软土地基的强度更容易满足建设工程的要求，使得建设工程的安全性更高。

本发明进一步设置为：所述步骤S4中，在注浆过程中边注浆边搅拌。

采用上述技术方案，通过在注浆过程中边注浆边搅拌，使得水泥浆液中的骨料不容易沉降，有利于骨料更均匀地分布于水泥浆液中，使得水泥浆液的密度均匀度提高，从而有利于提高水泥浆液的稳定性，进而有利于水泥浆液更好地补强软土地基，使得软土地基的强度更强，进而有利于提高建设工程的安全性。

本发明进一步设置为：所述水泥浆液包括以下质量份数的组分：

硅酸盐水泥80-90份；

水25-30份；

纳米碳酸钙40-45份；

纳米二氧化硅60-65份；

聚丙烯酸酯15-20份；

硅烷偶联剂8-10份。

采用上述技术方案，通过采用纳米碳酸钙以及纳米二氧化硅作为细骨料，使得水泥浆液中不存在粗骨料，从而有利于增强水泥浆液的流动性，使得水泥浆液更容易渗入至深孔内壁的土壤中，使得水泥浆液与土壤的接触面积增大，从而使得水泥浆液与土壤更容易融为一体，有利于水泥浆液更好地补强软土地基，使得软土地基的强度更容易满足建设工程的要求，使得建设工程的安全性更高；同时，水泥浆液中不存在粗骨料，从而使得骨料在注浆过程中不容易沉淀，有利于提高骨料在水泥浆液中的分散均匀度，进而有利于提高水泥浆液的密度均匀度，使得水泥浆液的稳定性更高，使得水泥浆液的抗压强度更加均匀，有利于水泥更好地补强软土地基；另外，纳米二氧化硅还具有一定的触变性，从而有利于对水泥浆液的稠度进行调节，使得水泥浆液在搅拌过程中的稠度降低，便于搅拌，同时，使得水泥浆液在静置时的稠度增强，使得水泥浆液中的骨料更加不容易沉降，进而有利于提高水泥浆液的密度均匀度，使得水泥浆液的稳定性更高，使得水泥浆液的抗压强度更加均匀；纳米碳酸钙还具有一定的固化效果，从而有利于固化深孔中的淤泥，使得深孔中的淤泥的强度增强，进而有利于增强软土地基的强度，使得软土地基的强度更容易满足建设工程的要求；

通过采用纳米二氧化硅、聚丙烯酸酯与硅烷偶联剂的协同配合，硅烷偶联剂可附在纳米二氧化硅的表面，有利于纳米二氧化硅的表面形成一层有机物膜，使得纳米二氧化硅的粒子表面张力降低，使得纳米二氧化硅的空间位阻增大，从而有利于纳米二氧化硅均匀分散于水泥浆液中，同时，硅烷偶联剂还有利于增强纳米二氧化硅与聚丙烯酸酯的界面亲和性，使得纳米二氧化硅更容易与聚丙烯酸酯形成胶束，进而有利于二氧化硅与聚丙烯酸酯结合以形成粒径较大的骨料，有利于对水泥浆液的强度进行补强，使得水泥浆液具有良好的流动性的同时使得水泥浆液的抗压强度不容易受到影响。

本发明进一步设置为：所述水泥浆液还包括以下质量份数的组分：

蛋壳粉1-2份。

采用上述技术方案，通过加入蛋壳粉，有利于增强水泥浆液的固化效果，使得深孔中的淤泥更容易被固化，从而有利于增强软土地基的强度，使得软土地基的强度更容易满足建设工程的要求，进而有利于提高建设工程的安全性。

本发明进一步设置为：所述水泥浆液还包括以下质量份数的组分：

速凝剂0.5-1份。

采用上述技术方案，通过加入速凝剂，有利于加快水泥浆液的凝固速度，从而使得纳米二氧化硅与聚丙烯酸酯结合以形成粒径较大的骨料时，粒径较大的骨料更加不容易沉降，进而有利于提高大粒径骨料在水泥浆液中的分布均匀度，使得水泥浆液的稳定性更高。

本发明进一步设置为：所述水泥浆液还包括以下质量份数的组分：

微硅粉1-2份。

采用上述技术方案，通过加入微硅粉，有利于填充水泥浆液中的孔隙，使得水泥浆液凝固后的密实度更高，从而有利于增强水泥浆液凝固后的抗渗性能的同时有利于增强水泥浆液凝固后的抗压性能，进而使得水泥浆液凝固后，软土地基中的水分更加不容易渗透至水泥内部，进而使得水泥浆液凝固后的抗压强度更加不容易受到地基的环境的影响；另外，微硅粉对水泥浆液还具有一定的补强作用，有利于增强水泥浆液凝固后的抗压强度。

本发明进一步设置为：所述微硅粉的粒径为1000-1100目。

采用上述技术方案，通过控制微硅粉的粒径，有利于增强微硅粉的填充效果，使得水泥浆液中更加不容易存在孔隙，使得水泥浆液凝固后的密实度更高，从而使得水泥浆液凝固后的抗压强度更加不容易受到地基的环境的影响。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.通过先标记位置再开挖浅孔，然后在开挖深孔并将注浆振冲器抽出深孔的过程中注浆，使得开挖孔与注浆的操作同时完成，操作简便；

2.通过采用注浆振冲器开挖深孔，使得深孔开挖的淤泥以及杂填土无需开采出来，使得深孔中的淤泥以及杂填土被振冲至深孔内壁以增强软土地基的密实度，有利于减少淤泥以及杂填土的后期处理成本的同时有利于减少开采出来的淤泥以及杂填土容易对环境造成影响；

3.通过先标记位置并开挖浅孔，再在浅孔的孔口内壁固定套管，有利于提高注浆位置的准确性，有利于水泥浆液更好地对软土地基进行补强，有利于提高建设工程的安全性，套管还有利于对深孔的孔口内壁进行支撑，使得孔口在注浆过程中不容易坍塌，有利于提高注浆的稳定性；

4.通过采用纳米二氧化硅、聚丙烯酸酯与硅烷偶联剂的协同配合，有利于纳米二氧化硅均匀分散于水泥浆液中的同时有利于二氧化硅与聚丙烯酸酯结合以形成粒径较大的骨料，有利于对水泥浆液的强度进行补强，使得水泥浆液具有良好的流动性的同时使得水泥浆液的抗压强度不容易受到影响。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明作进一步详细说明。

以下实施例中，硅酸盐水泥采用武汉阳逻水泥厂生产的娲石P.O42.5硅酸盐水泥。

以下实施例中，纳米碳酸钙采用清远市高峰粉体有限公司的型号为CCR-4的纳米碳酸钙。

以下实施例中，纳米二氧化硅采用江苏天行新材料有限公司的货号为H10的纳米二氧化硅。

以下实施例中，聚丙烯酸酯采用广州胜欣化工科技有限公司的聚丙烯酸酯。

以下实施例中，硅烷偶联剂采用河南赛恩化工产品有限公司的型号为KH-550货号为20190118的硅烷偶联剂。

以下实施例中，蛋壳粉采用江苏宜昊添生物科技有限公司的蛋壳粉。

以下实施例中，速凝剂采用广州工师化工材料有限公司的型号为sn257的速凝剂。

实施例1

一种软土地基复合处理方法，包括以下步骤：

S1、标记位置，具体如下：

根据图纸确定灌注桩的位置，并做好标记。

S2、钻孔，具体如下：

在灌注桩的标记位置开挖浅孔，同时，使得浅孔均匀分布于软土地基中，并控制浅孔的深度为70cm。

S3、套管，具体如下：

在浅孔的孔口内壁固定套管。

S4、钻孔并注浆，具体如下：

通过将注浆振冲器往浅孔的底部深入，开挖深孔，并在抽出注浆振冲器的过程中同时进行注浆操作，同时，利用搅拌叶对深孔中的水泥进行搅拌，并控制转速为500r/min，控制注浆的压力为2MPa，当深孔被水泥浆液填满时，停止注浆。

S5、铺设混凝土加强层，具体如下：

待深孔中的水泥浆液凝固后，在深孔顶端浇筑混凝土以形成混凝土加强层，即可在混凝土加强层上进行基础施工。

其中，水泥浆液包括以下质量份数的组分：

硅酸盐水泥80kg；水30kg；纳米碳酸钙40kg；纳米二氧化硅65kg；聚丙烯酸酯20kg；硅烷偶联剂8kg。

水泥浆液的制备方法如下：在250L的搅拌釜中加入硅酸盐水泥80kg、水30kg，以280r/min的转速进行搅拌，边搅拌边加入纳米二氧化硅65kg、聚丙烯酸酯20kg、硅烷偶联剂8kg，搅拌混合均匀后，再边搅拌边加入纳米碳酸钙40kg，搅拌均匀，即得水泥浆液。

实施例2

一种软土地基复合处理方法，包括以下步骤：

S1、标记位置，具体如下：

根据图纸确定灌注桩的位置，并做好标记。

S2、钻孔，具体如下：

在灌注桩的标记位置开挖浅孔，同时，使得浅孔均匀分布于软土地基中，并控制浅孔的深度为75cm。

S3、套管，具体如下：

在浅孔的孔口内壁固定套管。

S4、钻孔并注浆，具体如下：

通过将注浆振冲器往浅孔的底部深入，开挖深孔，并在抽出注浆振冲器的过程中同时进行注浆操作，同时，利用搅拌叶对深孔中的水泥进行搅拌，并控制转速为530r/min，控制注浆的压力为2.5MPa，当深孔被水泥浆液填满时，停止注浆。

S5、铺设混凝土加强层，具体如下：

待深孔中的水泥浆液凝固后，在深孔顶端浇筑混凝土以形成混凝土加强层，即可在混凝土加强层上进行基础施工。

其中，水泥浆液包括以下质量份数的组分：

硅酸盐水泥85kg；水25kg；纳米碳酸钙45kg；纳米二氧化硅62.5kg；聚丙烯酸酯17.5kg；硅烷偶联剂10kg。

水泥浆液的制备方法如下：在250L的搅拌釜中加入硅酸盐水泥85kg、水25kg，以280r/min的转速进行搅拌，边搅拌边加入纳米二氧化硅62.5kg、聚丙烯酸酯17.5kg、硅烷偶联剂10kg，搅拌混合均匀后，再边搅拌边加入纳米碳酸钙45kg，搅拌均匀，即得水泥浆液。

实施例3

一种软土地基复合处理方法，包括以下步骤：

S1、标记位置，具体如下：

根据图纸确定灌注桩的位置，并做好标记。

S2、钻孔，具体如下：

在灌注桩的标记位置开挖浅孔，同时，使得浅孔均匀分布于软土地基中，并控制浅孔的深度为80cm。

S3、套管，具体如下：

在浅孔的孔口内壁固定套管。

S4、钻孔并注浆，具体如下：

通过将注浆振冲器往浅孔的底部深入，开挖深孔，并在抽出注浆振冲器的过程中同时进行注浆操作，同时，利用搅拌叶对深孔中的水泥进行搅拌，并控制转速为550r/min，控制注浆的压力为3MPa，当深孔被水泥浆液填满时，停止注浆。

S5、铺设混凝土加强层，具体如下：

待深孔中的水泥浆液凝固后，在深孔顶端浇筑混凝土以形成混凝土加强层，即可在混凝土加强层上进行基础施工。

其中，水泥浆液包括以下质量份数的组分：

硅酸盐水泥90kg；水27.5kg；纳米碳酸钙42.5kg；纳米二氧化硅60kg；聚丙烯酸酯15kg；硅烷偶联剂9kg。

水泥浆液的制备方法如下：在250L的搅拌釜中加入硅酸盐水泥90kg、水27.5kg，以280r/min的转速进行搅拌，边搅拌边加入纳米二氧化硅60kg、聚丙烯酸酯15kg、硅烷偶联剂9kg，搅拌混合均匀后，再边搅拌边加入纳米碳酸钙42.5kg，搅拌均匀，即得水泥浆液。

实施例4

与实施例3的区别在于：

水泥浆液还包括以下质量份数的组分：

蛋壳粉1kg；速凝剂1kg；微硅粉1.5kg。

在本实施例中，微硅粉的粒径为1000目。

水泥浆液的制备方法如下：在250L的搅拌釜中加入硅酸盐水泥90kg、水27.5kg，以280r/min的转速进行搅拌，边搅拌边加入纳米二氧化硅60kg、聚丙烯酸酯15kg、硅烷偶联剂9kg、蛋壳粉1kg、速凝剂1kg、微硅粉1.5kg，搅拌混合均匀后，再边搅拌边加入纳米碳酸钙42.5kg，搅拌均匀，即得水泥浆液。

实施例5

与实施例3的区别在于：

水泥浆液还包括以下质量份数的组分：

蛋壳粉1.5kg；速凝剂0.5kg；微硅粉2kg。

在本实施例中，微硅粉的粒径为1050目。

水泥浆液的制备方法如下：在250L的搅拌釜中加入硅酸盐水泥90kg、水27.5kg，以280r/min的转速进行搅拌，边搅拌边加入纳米二氧化硅60kg、聚丙烯酸酯15kg、硅烷偶联剂9kg、蛋壳粉1.5kg、速凝剂0.5kg、微硅粉2kg，搅拌混合均匀后，再边搅拌边加入纳米碳酸钙42.5kg，搅拌均匀，即得水泥浆液。

实施例6

与实施例3的区别在于：

水泥浆液还包括以下质量份数的组分：

蛋壳粉2kg；速凝剂0.75kg；微硅粉1kg。

在本实施例中，微硅粉的粒径为1100目。

水泥浆液的制备方法如下：在250L的搅拌釜中加入硅酸盐水泥90kg、水27.5kg，以280r/min的转速进行搅拌，边搅拌边加入纳米二氧化硅60kg、聚丙烯酸酯15kg、硅烷偶联剂9kg、蛋壳粉2kg、速凝剂0.75kg、微硅粉1kg，搅拌混合均匀后，再边搅拌边加入纳米碳酸钙42.5kg，搅拌均匀，即得水泥浆液。

比较例1

与实施例1的区别在于：水泥浆液中缺少组分纳米二氧化硅。

比较例2

与实施例1的区别在于：水泥浆液中缺少组分聚丙烯酸酯。

比较例3

与实施例1的区别在于：水泥浆液中缺少组分硅烷偶联剂。

比较例4

与实施例1的区别在于：将水泥浆液中的纳米二氧化硅、聚丙烯酸酯以及硅烷偶联剂替换成组分砂以及石。

实验1

根据GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中的泌水试验检测以上实施例以及比较例中的水泥浆液的泌水率(％)。

实验2

根据GB/T21060-2007《塑料流动性的测定》检测以上实施例以及比较例制备所得的水泥浆液的流动性，并记录水泥浆液从漏斗中完全流出的时间(min)。

实验3

当以上实施例以及比较例中的深孔内的水泥浆液凝固后，取部分凝固后的水泥浆液样品，根据GB50107-2010《混凝土强度检验评定标准》检测所取样品的抗压强度(MPa)。

以上实验的检测数据见表1。

表1

根据表1中实施例1-3与比较例1-3的数据对比可得，实施例1-3中均采用纳米二氧化硅、聚丙烯酸酯与硅烷偶联剂协同配合以制备水泥浆液，而比较例1中缺少了组分纳米二氧化硅，比较例2中缺少了组分聚丙烯酸酯，比较例3中缺少了组分硅烷偶联剂，而实施例1-3的抗压强度均高于比较例1-3的，说明通过采用纳米二氧化硅、聚丙烯酸酯与硅烷偶联剂协同配合，有利于硅烷偶联剂形成二氧化硅与聚丙烯酸酯的“桥梁”，使得二氧化硅与聚丙烯酸酯结合以形成粒径较大的骨料，从而有利于水泥浆液保持良好的流动性的同时有利于增强水泥浆液的抗压强度，进而使得水泥浆液便于注浆的同时有利于水泥浆液更好地补强软土地基，进而使得软土地基的注浆操作更加简便的同时有利于提高水泥浆液对软土地基的补强作用；同时，说明了只有当纳米二氧化硅、聚丙烯酸酯与硅烷偶联剂协同配合时才能起到增强水泥浆液的抗压强度的效果，缺少了任一组分均容易对水泥浆液的抗压强度造成影响。

根据表1中实施例1-3与比较例4的数据对比可得，实施例1-3均采用纳米二氧化硅、聚丙烯酸酯以及硅烷偶联剂协同配合以使得纳米二氧化硅与聚丙烯酸酯团聚以形成大粒径骨料从而补强水泥浆液，而比较例4中直接采用砂、石等粗骨料直接补强水泥浆液，实施例1-3的泌水率均低于比较例4的，且实施例1-3的流动性均优于比较例4的，同时，实施例1-3的抗压强度也稍高于比较例4的，说明通过采用二氧化硅与聚丙烯酸酯在硅烷偶联剂的配合下以形成粒径大的骨料补强水泥浆液，有利于增强水泥浆液的流动性的同时还有利于增强水泥浆液的抗压性能，使得水泥浆液便于施工的同时还有利于水泥浆液更好地补强软土地基，进而使得软土地基的强度更容易满足建设工程的要求，使得建设工程的安全性提高。

根据表1中实施例1-3与实施例4-6的数据对比可得，实施例4-6比实施例1-3新增了组分蛋壳粉、速凝剂以及微硅粉，实施例4-6的泌水率低于实施例1-3的，且实施例4-6的抗压强度高于实施例1-3的，说明通过加入蛋壳粉、速凝剂以及微硅粉，在一定程度上有利于降低水泥浆液的泌水率的同时在一定程度上有利于增强水泥浆液的抗压强度。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种软土地基复合处理方法，其特征是：包括以下步骤：

S1、标记位置：根据图纸确定灌注桩的位置，并做好标记；

S2、钻孔：在灌注桩的标记位置开挖浅孔，控制浅孔的深度为70-80cm；

S3、套管：在浅孔的孔口内壁固定套管；

S4、钻孔并注浆：通过将注浆振冲器往浅孔的底部深入，开挖深孔，并在抽出注浆振冲器的过程中同时进行注浆操作，当深孔被水泥浆液填满时，停止注浆；

S5、铺设混凝土加强层：待深孔中的水泥浆液凝固后，在深孔顶端浇筑混凝土以形成混凝土加强层，即可在混凝土加强层上进行基础施工。

2.根据权利要求1所述的软土地基复合处理方法，其特征是：所述浅孔均匀分布于软土地基中。

3.根据权利要求1所述的软土地基复合处理方法，其特征是：所述步骤S4中，控制注浆压力为2-3MPa。

4.根据权利要求1所述的软土地基复合处理方法，其特征是：所述步骤S4中，在注浆过程中边注浆边搅拌。

5.根据权利要求1-4任一所述的软土地基复合处理方法，其特征是：所述水泥浆液包括以下质量份数的组分：

硅酸盐水泥80-90份；

水25-30份；

纳米碳酸钙40-45份；

纳米二氧化硅60-65份；

聚丙烯酸酯15-20份；

硅烷偶联剂8-10份。

6.根据权利要求5所述的软土地基复合处理方法，其特征是：所述水泥浆液还包括以下质量份数的组分：

蛋壳粉1-2份。

7.根据权利要求5所述的软土地基复合处理方法，其特征是：所述水泥浆液还包括以下质量份数的组分：

速凝剂0.5-1份。

8.根据权利要求5所述的软土地基复合处理方法，其特征是：所述水泥浆液还包括以下质量份数的组分：

微硅粉1-2份。

9.根据权利要求8所述的软土地基复合处理方法，其特征是：所述微硅粉的粒径为1000-1100目。