CN110512591A - 一种真空预压利导管桩注气碳化超软地基的加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空预压利导管桩注气碳化超软地基的加固方法，属于岩土工程中超软地基加固处理的技术领域。该方法包括场地处理与勘探、第一管桩群施打、喷搅设备安放与调试、固化剂喷搅、第一处理系统布设、真空预压‑注气碳化处理、第一场地处理完成、连续施工和最终处理等步骤。本发明兼具真空预压法、氧化镁碳化固化法和管桩复合地基的优点，真空预压和管桩注气协调工作增大了排水效率和二氧化碳的入渗扩散效率，充分利用了管桩对软土的挤密置换作用，水化产物和碳化产物对淤泥土进行有效胶结，使软土复合地基强度增强、稳定性提高。该方法具有处理效果好、周期短、低碳环保和经济高效的特点，实现工业废弃物在软基处理中的资源化利用。
Description
所属领域
本发明属于环境岩土工程中淤泥软土加固处理的技术领域，具体涉及一种真空预压利导管桩注气碳化超软地基的加固方法。
背景技术
随着我国土木工程建设的高速发展，在机场码头、铁路公路、公民用建筑施工中，经常遇到大量淤泥、淤泥质土或吹填土，尤其是在沿海沿江地区，这些淤泥软土具有含水率高、渗透性大、液塑限大、抗剪强度低，不能满足工程的直接需要。往往需要对这些软土地基进行降排水和固化处理，以降低地下水位和不均匀沉降，提高地基强度。传统的淤泥软土处理方法分为物理处理和化学固化处理，具体包括真空预压处理、热处理、抽排沉淀晾干或抛泥处置和化学固化剂处理等。真空排水预压法是常用的物理处理方法，水泥固化法是软基加固工程中最常用的化学方法。热处理法是通过加热或烧结法将淤泥转化为建筑材料，该方法处理能力小、成本高，难于大规模利用；沉淀晾干或抛泥处置将占用大量堆放场地，低透水性淤泥使占用的土地很难在短时间内重复利用，增大了工程造价，且在抽排或异位填埋过程中易造成空气、水和土壤等的二次污染。
真空预压法需先对上部吹填软土进行自然晾晒或铺砂垫层或铺竹筏，使上部软土承受插板机械进场施工所需的荷载，该方法是目前提高现场淤泥承载力的一种较普遍方法。但自然晾晒和铺设垫层需要消耗较长时间和大量砂石材料，通过真空装置向埋设于砂垫层中的吸水管道内抽气，在土体内形成负压，从而将土体空隙中的孔隙水通过塑料排水板中的竖向排水通道吸入并经砂垫层中的吸水管道抽出，以降低孔隙水压力、增加有效应力，使土体产生固结，减少后期沉降，实现地基承载力提高的目的。而抽真空排水的处理效率随处理周期延长而降低，且后期处理过程中易在排水板周围产生土柱和淤堵，需长时间真空预压才能达到工程要求，通常达6个月以上，处理后地基承载力低(小于60kPa)。而采用真空联合堆载预压法进行软基处理时，砂垫层上部的预压力是通过联合堆载泥土来实现，堆载的土方越多，其预压力越大，而大量的堆土很难在施工现场附近获取，从远处取土需耗费大量运输成本，工程结束后还需将这些土方清理干净，不仅增加了施工成本，还破坏了当地的生态环境。因此，传统的真空预压和真空联合堆载预压均存在作业难度大、周期长、施工成本高、损坏生态环境和处理强度低等不足。文件(CN 106013048 B)公开了超软地基真空预压渗流固结联合降水预压固结法，主要包括了真空系统的布置、真空预压和真空降水预压。但该方法不足之处是：采用抽吸地下水并全部回灌至待加固区域的围堰筑堤内，通过上覆水的重量来预压软基；预压一段时间后挖开围堰泄流，整个处理过程涉及多次抽排水，操作较为复杂、预压时间相对较长、预压强度可能不均、强度增长有限。发明专利(201811211504.2)公开了一种新型真空预压软地基联合堆载系统及施工方法，其优点是采用密封水袋装水作为荷载堆载于软土地基上，与传统堆载预压法相比，注水泄水相对容易，但周期相对较长，用水作为堆载压力，加固处理后吹填土层的地基承载能力增长和处理深度有限(小于或等于80kPa)，使在一定程度上制约了该方法的推广和应用；而如果使用泥袋作为堆载压力，则处理后需搬离泥袋，应用不方便。文件(CN 104120710 B)公开了一种真空预压联合吹填泥浆的软基处理方法，该方法主要特点是在预处理软基上吹填泥浆，形成密封膜和堆载层。但其不足之处在于，需要分别在预处理软基和吹填泥浆层上插设竖向排水板，而在吹填泥浆层上插设竖向排水板时较为困难。
为加快软土场地的处理进度、提高处理软基的承载力，原位化学固化法是目前常用的处理方法，即通过注浆或喷粉搅拌设备将水泥、粉煤灰等固化剂与淤泥软土进行充分拌合，使固化剂发生水化和化学反应，一定程度上降低了淤泥软土的含水率，生成的水化物与软土胶凝硬化，达到了加固软土的目的。但对于含水率远高于液限的软土，需要添加更多固化剂才能达到预期强度，处置成本显著提高，且固化后的淤泥土孔隙较多，脆性增强，易发生瞬时破坏，不宜直接作为工程地基使用。文件(201310488540.4)公开了污染泥土原位固化稳定化处理系统及方法，通过污染泥土原位固化稳定化均混搅拌器的专用供料设备，采用强力搅拌法，实现污泥和固化剂的充分混合，使污泥快速脱水并与固化剂包裹硬化，达到固化稳定化的安全处置要求。但对于大面积高含水率淤泥场地难以适用，施工机械很难进场。文件(201910160700.X)公开了一种高含水率软土场地高效固化方法，该方法虽然是将固化剂化学固化和预压排水结合使用，是先采用固化剂搅拌后进行预压排水。但其缺点是：对于含水率过高的淤泥软土，在水分排出过程中，易引起固化剂流失和活性降低，降低固化剂的胶结率；所用的固化剂主要为生产过程污染大的水泥。专利(201310204944.6)公开了“一种环保型淤泥固化方法”，即将工业废料铁尾矿渣作为骨料，将硅酸盐水泥和电石渣的混合物作为固化剂，将骨料和固化剂混合后用于淤泥的固化处理。而水泥的明显缺陷是：生产过程中耗能高(煅烧温度高达1450℃)、二氧化碳排放量大、环境污染较为严重；生产中排放的尘埃和二氧化碳等污染物与日俱增，是制约经济环境和社会化平稳发展的瓶颈。为保护环境、减少传统水泥的使用，申请人课题组公开了一些基于活性氧化镁碳化固化的处理方法，如“一种利用工业废气热加固软土地基的处理系统及方法”(201310122135.0)、“一种用于地基加固的处理系统及碳化成桩方法”(201410203978.8)、“一种软土地基的换填垫层碳化加固方法”(201410272957.1)、“一种浅层软弱地基原位碳化固化处理方法”(201510348797.9)和“一种异位活性氧化镁碳化固化淤泥土方法”(201711194797.3)等。这些发明专利的相似特点均是以活性氧化物为土体固化剂，将二氧化碳气体通入至混合土中，以实现软弱地基土的碳化加固处理，具有加固速度快、强度高、环境效益好等特点，符合土木工程绿色施工的发展趋势。然而，二氧化碳气体在高含水率淤泥软土中存在运移距离短、运移难和不均匀问题。
结合目前淤泥含水率高和孔隙小的特点及现有软土处理技术中的不足，立足于我国工程建设快速发展的现状和需求，申请低碳高效、经济合理的淤泥处理方法已成为业界亟待解决的重要课题。因此，提出一种真空预压利导管桩注气碳化固化的超软地基加固方法对岩土工程中的淤泥软土处理具有十分重要的工程意义。
发明内容
鉴于上述背景技术存在的不足，本发明旨在提出一种真空预压利导管桩注气碳化超软地基的加固方法，解决现有技术中超软地基处理周期长、承载强度低、经济成本高、环境效益不佳、通气碳化不均和稳定性差的技术问题。该方法将传统的真空预压、新颖的氧化镁碳化技术和桩基复合地基联合使用，充分透水管桩的渗水排水、通气作用和挤密置换作用，使淤泥软土含水率降低、密实度提高、强度快速增长，具有处理效果好、经济环保、处理周期短等特点，同时实现工业废弃物在软基处理中的资源化利用。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种真空预压利导管桩注气碳化超软地基的加固方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a.场地处理与勘探：清理整平超软地基及外围场地，沿预处理场地的外围开挖边沟，在场地外设置沉降观测桩，测量超软地基的基本理化指标，包括场地面积、泥深、含水率、液塑限、有机质含量、pH值等，
b.第一管桩群施打：根据超软地基的基本理化指标确定桩间距和桩长，打桩机械沿预处理场地的外围施打管桩桩帽，使管桩桩尖穿过超软地基至硬质土层中，且管桩的桩帽露出超软地基的地面，
c.喷搅设备安放与调试：在管桩桩帽上铺设滑槽，通过卡扣将滑槽临时固定在管桩上，将喷搅设备安放在滑槽上，使喷搅设备沿滑槽进行前后移动，
d.固化剂喷搅：根据超软地基的基本理化指标和预设的固化剂掺量、配比，调整固化剂的喷粉流量和喷粉时间，将固化剂与超软地基土均匀混合，
e.第一处理系统布设：依次移除喷搅设备和滑槽，在喷搅后的地基上铺洒砂垫层，使砂垫层表面与管桩桩帽齐平，通过并联形式将吸水管和通气管连接至密封盖上，且吸水管和通气管分别与真空系统和注气系统相连接，然后依次铺设土工布和密封膜，将土工布和密封膜以“U”字形折压至边沟中，在边沟中的密封膜上填压一定厚度砂填料，
f.真空预压-注气碳化处理：先打开真空泵和控制阀，进行真空预压处理，使抽吸出来的水气经过滤器分离，气体通过塑料管被碱液罐收集处理，分离出的水排至密封膜上面；待分离的水填满边沟时，打开高压气罐的调压阀、加热器和增压器，向管桩中注入二氧化碳气体，使气体沿管桩向喷搅有固化剂的超软地基中运移扩散，进行碳化处理，
g.第一场地处理完成：待碳化完成后，先关闭高压气罐的调压阀、加热器和增压器，再关闭真空泵和控制阀，排出边沟中的水，依次拆除密封膜、土工布、通气管和吸水管，
h.连续施工：将打桩机械移至第一处理场地，重复步骤c-g，对超软地基由外向内施工处理，同时进行场地的沉降观测，
i.最终处理：待处理场地的沉降满足要求时，再次在处理场地上铺设填料，与管桩桩帽顶齐平。
作为本发明的一种改进，所述管桩的施打可以是静压插桩，也可以是振动捶打压桩，
所述管桩为空心的混凝土透水桩，其横截面可以是正方形、长方形、多边形或圆形，横截面的外径为20-60cm，管桩尺寸选取根据桩长、桩间距、上部承载力确定，
所述管桩包括桩帽、桩身和桩尖，桩身具有透水和透气功能，所述密封盖中有快接接头，
所述管桩桩帽高度为5-20cm，所铺设的砂垫层厚度为10-30cm，
所述滑槽可以为“工”字形、“U”字形槽钢，相邻滑槽间设有横撑，横撑的长度可以调节，
所述喷搅设备放置在滑槽上，可边行走边搅拌，
所述第一管桩群的施打宽度为打桩机械的最大工作半径，
所述边沟外围堰的顶面高程不低于砂垫层顶面。
作为本发明的另一种改进，所述固化剂由50％～70％活性氧化镁、20％～40％矿渣粉、10％～20％钢渣粉和10％～20％无水氯化镁粉组成。
作为本发明的另一种改进，所述固化剂掺量和配比根据超软地基的基本理化指标确定，当超软地基的含水率越高时，固化剂中活性氧化镁和无水氯化镁含量越高；当超软地基的有机质含量越大或pH值越低时，矿渣粉和钢渣粉的含量也相应增加。
作为本发明的另一种改进，所述砂垫层的砂为河砂、海砂或建筑垃圾的破碎细颗粒，最大粒径不超过5cm。
作为本发明的另一种改进，所述真空泵数量根据超软地基的场地面积和工期要求确定，单个真空泵的处理面积不超过1600m2，真空泵的负压不低于90kPa。
作为本发明的另一种改进，所述吸水管和通气管连接的管桩是间隔排列，相邻两列管桩的间距为1.0-2.0m，根据超软地基的理化指标、上部承载和工期要求调整，理化性质越差、承载要求越高、工期越紧，管桩间距可减少。
作为本发明的另一种改进，所述碱液罐中盛装的碱液可以为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液。
与现有技术相比，本发明具有的技术优势和有益效果是：
(1)处理效果好：本发明兼具真空预压法、氧化镁碳化固化法和管桩复合地基的优点，利用高强度的混凝土透水管桩增加了超软地基的挤密作用和置换作用，通过真空预压和透水管桩协调工作大大提高了排水效率，借助真空预压过程中的负压环境提高了二氧化碳的入渗和扩散效率，利用固化剂的水化产物和碳化产物对淤泥土颗粒进行有效胶结，使超软土地基的强度增强、稳定性提高。
(2)处理周期短；借助透水管桩对超软地基进行真空预压，注气过程促进水气抽排，与传统真空预压排水固结相比，缩短了软弱地基的降排水和固结时间；与常规注气碳化相比，利用真空预压过程中的负压作用可加快二氧化碳气体的入渗和扩散，一定程度上缩短了气体的入渗和碳化时间；同时，氧化镁碳化法较传统水泥固化也缩短了固化周期。
(3)均混设备工作环境简单：在管桩桩帽上铺设滑槽以构建临时作业平台，实现了均混设备在超软地基中的行走和搅拌作业。
(4)上覆荷载易取：将真空预压抽排出的水排至边沟并漫延至密封膜上部，构成了真空预压的临时上覆荷载，避免了注气过程中上覆密封膜的鼓起，减少了上覆荷载的借调。
(5)二氧化碳利用率和碳化效率高：通气主管上设有加热器和增压器，确保了二氧化碳气体的稳定入渗，避免了气管的冷凝、结霜和通气压力不足的现象产生，与碳化处理的已有方法相比，大大提高了通气效率。
(6)低碳环保：本方法所用固化剂为活性氧化镁、工业矿渣粉和钢渣粉，相比传统硅酸盐水泥均具有低碳环保特点；碳化中所用的工业废弃二氧化碳属废物再利用，同时处理过程中抽排出的水气进行了有效分离，使气体被碱液吸收，避免了处理过程中产生二次污染。
(7)工序合理、连续作业率高：管桩施打机械可先沿着预处理场地外围进行管桩施打，之后可进行滑槽铺设和固化剂均混，然后铺砂垫层、土工布和密封膜，最后连管抽真空、注二氧化碳气体碳化等，几个工序和同时进行，相互间干扰较少，大大提高了作业效率。
附图说明
图1为真空预压利导管桩注气碳化超软地基的加固示意图；
图中：1、超软地基，2、管桩，3、边沟，4、砂垫层，5、吸水管，6、土工布，7、密封膜，8、过滤器，9、塑料管，10、控制阀，11、真空泵，12、碱液罐，13、密封盖，14、通气管，15、高压气罐，16、调压阀，17、加热器，18、增压器，19、滑槽，20、卡扣，21、横撑，22、滑杆，23、底座，24、空压机，25、高压管，26、球阀，27、固化剂罐，28、喷粉管，29、液压伸缩轴，30、油管，31、动力装置，32、搅拌框，33、扩散头，34、搅拌头，35、搅拌轴，36、喷粉口。
具体实施方式
本发明实施例通过一种真空预压利导管桩注气碳化超软地基的加固方法，解决现有技术中超软地基的处理周期长、承载强度低、经济成本高、环境效益不佳、通气碳化不均和稳定性差的技术问题。该方法将传统的真空预压、新颖的氧化镁碳化技术和桩基复合地基联合使用，充分透水管桩的渗水排水、通气作用和挤密置换作用，使淤泥软土含水率降低、密实度提高、强度快速增长，具有处理效果好、经济环保、处理周期短等特点，同时实现工业废弃物在软基处理中的资源化利用。
为更好地理解本发明的技术方案、实现技术目的和功效，下面将结合说明书附图及具体实施方式对技术方案进行进一步阐述，实施例中的具体特征是对本技术方案的详细说明，而不是对本申请技术方案的限定。此外，在本发明的描述中，“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位关系为附图所示的方位关系，仅是为了便于本发明的描述，而不是指示或暗示所指的特定方位。即在不冲突情况下，本实施例及实施例中的技术特征可以相互组合。
如图1所示，一种真空预压利导管桩注气碳化的超软地基加固方法，其特征在于，该处理方法包括真空降排水处理和氧化镁碳化固化处理，具体包括以下步骤：
a.场地处理与勘探：清理整平超软地基1及外围场地，沿预处理场地的外围开挖边沟3，在场地外设置沉降观测桩，测量超软地基1的基本理化指标，包括场地面积、泥深、含水率、液塑限、有机质含量、pH值等，
b.第一管桩群施打：根据超软地基1的基本理化指标确定桩间距和桩长，打桩机械沿预处理场地的外围施打管桩2桩帽，使管桩2桩尖穿过超软地基1至硬质土层中，且管桩2的桩帽露出超软地基1的地面，
c.喷搅设备安放与调试：在管桩2桩帽上铺设滑槽19，通过卡扣20将滑槽19临时固定在管桩2上，将喷搅设备安放在滑槽19上，使喷搅设备沿滑槽19进行前后移动，
d.固化剂喷搅：根据超软地基1的基本理化指标和预设的固化剂掺量、配比，调整固化剂的喷粉流量和喷粉时间，将固化剂与超软地基1土均匀混合，
e.第一处理系统布设：依次移除喷搅设备和滑槽19，在喷搅后的地基上铺洒砂垫层4，使砂垫层4表面与管桩2桩帽齐平，通过并联形式将吸水管5和通气管14连接至密封盖13上，且吸水管5和通气管14分别与真空系统和注气系统相连接，然后依次铺设土工布6和密封膜7，将土工布6和密封膜7以“U”字形折压至边沟3中，在边沟3中的密封膜7上填压一定厚度砂填料，
f.真空预压-注气碳化处理：先打开真空泵11和控制阀10，进行真空预压处理，使抽吸出来的水气经过滤器8分离，气体通过塑料管9被碱液罐12收集处理，分离出的水排至密封膜7上面；待分离的水填满边沟3时，打开高压气罐15的调压阀16、加热器17和增压器18，向管桩2中注入二氧化碳气体，使气体沿管桩2向喷搅有固化剂的超软地基1中运移扩散，进行碳化处理，
g.第一场地处理完成：待碳化完成后，先关闭高压气罐15的调压阀16、加热器17和增压器18，再关闭真空泵11和控制阀10，排出边沟3中的水，依次拆除密封膜7、土工布6、通气管14和吸水管5，
h.连续施工：将打桩机械移至第一处理场地，重复步骤c-g，对超软地基1由外向内施工处理，同时进行场地的沉降观测，
i.最终处理：待处理场地的沉降满足要求时，再次在处理场地上铺设填料，与管桩2桩帽顶齐平。
下面将进行进一步说明。
作为本发明的一种改进，所述管桩2的施打可以是静压插桩，也可以是振动捶打压桩，
所述管桩2为空心的混凝土透水桩，其截面可以是正方形、长方形、多边形或圆形，截面的外径为20-60cm，管桩2尺寸选取根据桩长、桩间距、上部承载力确定，
所述管桩2包括桩帽、桩身和桩尖，桩身具有透水和透气功能，所述密封盖13中间有快接接头，
所述管桩2桩帽高度为5-20cm，所铺设的砂垫层4厚度为10-30cm，
所述滑槽19可以为“工”字形、“U”字形槽钢，相邻滑槽19间设有横撑21，横撑21的长度可以调节，
所述喷搅设备放置在滑槽19上，可边行走边搅拌，
所述第一管桩2群的施打宽度为打桩机械的最大工作半径，
所述边沟3外围堰的顶面高程不低于砂垫层4顶面。
作为本发明的另一种改进，所述固化剂由50％～70％活性氧化镁、20％～40％矿渣粉、10％～20％钢渣粉和10％～20％无水氯化镁粉组成。
作为本发明的另一种改进，所述固化剂掺量和配比根据超软地基1的基本理化指标确定，当超软地基1的含水率越高时，固化剂中活性氧化镁和无水氯化镁含量越高；当超软地基1的有机质含量越大或pH值越低时，矿渣粉和钢渣粉的含量也相应增加。
作为本发明的另一种改进，所述砂垫层4的砂为河砂、海砂或建筑垃圾的破碎细颗粒，最大粒径不超过5cm。
作为本发明的另一种改进，所述真空泵11数量根据超软地基1的场地面积和工期要求确定，单个真空泵11的处理面积不超过1600m2，真空泵11的负压不低于90kPa。
作为本发明的另一种改进，所述吸水管5和通气管14连接的管桩2是间隔排列，相邻两列管桩2的间距为1.0-2.0m，根据超软地基1的理化指标、上部承载和工期要求调整，理化性质越差、承载要求越高、工期越紧，管桩2间距可减少。
下面将结合附图1和一个具体实施例予以说明。
实施例
a.场地处理与勘探：清理整平超软地基1及外围场地，沿预处理场地的外围开挖边沟3深度和宽度均为1.0m，在场地外设置沉降观测桩，测量超软地基1的基本理化指标，其中场地面积2500m2、泥深4.5m、含水率130％、比重2.63、液限60％、塑限30％、有机质含量7.0％、pH值7.2等，
b.第一管桩群施打：根据超软地基1的基本理化指标确定桩长为5.5m、圆柱空心桩外径为0.4m、桩间距为2.0m，所述第一管桩2群的施打宽度为打桩机械的最大工作半径9m，在超软地基1中施打5列管桩2，5列管桩2距离边沟3的距离分别为0.5m、2.5m、4.5m、6.5m、8.5m。吊桩机械沿预处理场地的外围行走并将管桩2吊放至预设位置，在管桩2自重作用下陷入超软淤泥中，经落锤适当施打桩帽使桩尖穿过超软地基1至硬质土层0.6m中，且管桩2的桩帽露出超软地基1的地面0.4m。
c.喷搅设备安放与调试：在管桩2桩帽上铺设“U”型滑槽19，通过卡扣20将滑槽19临时固定在管桩2桩帽上，在相邻滑槽19间设置横撑21，将喷搅设备安放在滑槽19上，使喷搅设备沿滑槽19进行前后移动，喷搅设备的搅拌头工作半径为4.0m，搅拌深度可由液压伸缩杆调整，
d.固化剂喷搅：确定固化剂掺量为15％，其中固化剂由50％活性氧化镁、30％矿渣粉、10％钢渣粉和10％无水氯化镁粉组成，先进行试搅来调整固化剂的喷粉流量和喷粉时间，将固化剂与超软地基1土均匀混合，
e.第一处理系统布设：依次移除喷搅设备和滑槽19，在喷搅后的地基上铺洒厚度约0.4m厚的砂垫层4，使砂垫层4表面与管桩2桩帽齐平，通过并联形式将吸水管5连接至第1、3、5列管桩2的密封盖13上的快接接头，并将吸水管5连接至真空系统中；通过并联形式将通气管14连接至第2、4列管桩2的密封盖13上的快接接头，并将通气管14连接至注气系统中；然后依次铺设土工布6和密封膜7，将土工布6和密封膜7以“U”字形折压至边沟3中，在边沟3中的密封膜7上填压0.5m厚的砂填料，
f.真空预压-注气碳化处理：先打开真空泵11和控制阀10，进行真空预压处理，使抽吸出来的水气经过滤器8分离，气体通过塑料管9被碱液罐12中的氢氧化钠溶液收集处理，分离出的水排至密封膜7上面；待分离的水填满边沟3时，打开高压气罐15的调压阀16、加热器17和增压器18，向管桩2中注入二氧化碳气体，使气体沿管桩2向喷搅有固化剂的超软地基1中运移扩散，进行碳化处理，
g.第一场地处理完成：待碳化完成后，先关闭高压气罐15的调压阀16、加热器17和增压器18，再关闭真空泵11和控制阀10，排出边沟3中的水，依次拆除密封膜7、土工布6、通气管14和吸水管5，
h.连续施工：将打桩机械移至第一处理场地，重复步骤c-g，对超软地基1由外向内施工处理，同时进行场地的沉降观测，经处理后的场地下沉0.05m，
i.最终处理：待处理场地的沉降满足要求时，再次在处理场地上铺设填料约0.05m厚，与管桩2桩帽顶齐平。
经上述步骤处理后，在场地上进行动力触探测试和动回弹模量测试，换算为地基承载力平均为800kPa，动弹性模量为24MPa，达到路基地基的承载力规范要求；碳化结束并养护7天后进行测试，平均承载力为950kPa，动弹性模量为29MPa。
实施例所实施的依据和揭示的原理为：
(1)吸水管5和通气管14连接的管桩2是间隔排列，相邻两列管桩2的间距为1.0-2.0m，根据超软地基1的理化指标、上部承载和工期要求调整，理化性质越差、承载要求越高、工期越紧，管桩2间距可减少。
(2)真空泵11的数量选择根据处理场地的面积、含水率、竖向排水板的间距和预期降排水时间确定，处理场地面积、含水率越大，竖向排水板的间距和预降排水时间越小，则真空泵11的数量越多。
(3)固化剂掺量和配比根据超软地基1的基本理化指标确定，当超软地基1的含水率越高时，固化剂中活性氧化镁和无水氯化镁含量越高，以增大其吸水性；当超软地基1的有机质含量越大或pH值越低时，矿渣粉和钢渣粉的含量也相应增加，通气碳化后，适当延长固化养护时间，以发挥后期碱激发矿渣所产生的强度优势。
上述的具体实施例仅以说明和解释技术方案而不是对本方面的限制，本领域的普通技术员是应当理解的，也可以对本发明的技术方案进行修改或同等替换；在不脱离本发明技术方案的精神实质和范围的条件下，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种真空预压利导管桩注气碳化超软地基的加固方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
a.场地处理与勘探：清理整平超软地基及外围场地，沿预处理场地的外围开挖边沟，在场地外设置沉降观测桩，测量超软地基的基本理化指标，包括场地面积、泥深、含水率、液塑限、有机质含量、pH值等，
b.第一管桩群施打：根据超软地基的基本理化指标确定桩间距和桩长，打桩机械沿预处理场地的外围施打管桩桩帽，使管桩桩尖穿过超软地基至硬质土层中，且管桩的桩帽露出超软地基的地面，
c.喷搅设备安放与调试：在管桩桩帽上铺设滑槽，通过卡扣将滑槽临时固定在管桩上，将喷搅设备安放在滑槽上，使喷搅设备沿滑槽进行前后移动，
d.固化剂喷搅：根据超软地基的基本理化指标和预设的固化剂掺量、配比，调整固化剂的喷粉流量和喷粉时间，将固化剂与超软地基土均匀混合，
e.第一处理系统布设：依次移除喷搅设备和滑槽，在喷搅后的地基上铺洒砂垫层，使砂垫层表面与管桩桩帽齐平，通过并联形式将吸水管和通气管连接至密封盖上，且吸水管和通气管分别与真空系统和注气系统相连接，然后依次铺设土工布和密封膜，将土工布和密封膜以“U”字形折压至边沟中，在边沟中的密封膜上填压一定厚度砂填料，
f.真空预压-注气碳化处理：先打开真空泵和控制阀，进行真空预压处理，使抽吸出来的水气经过滤器分离，气体通过塑料管被碱液罐收集处理，分离出的水排至密封膜上面；待分离的水填满边沟时，打开高压气罐的调压阀、加热器和增压器，向管桩中注入二氧化碳气体，使气体沿管桩向喷搅有固化剂的超软地基中运移扩散，进行碳化处理，
g.第一场地处理完成：待碳化完成后，先关闭高压气罐的调压阀、加热器和增压器，再关闭真空泵和控制阀，排出边沟中的水，依次拆除密封膜、土工布、通气管和吸水管，
h.连续施工：将打桩机械移至第一处理场地，重复步骤c-g，对超软地基由外向内施工处理，同时进行场地的沉降观测，
i.最终处理：待处理场地的沉降满足要求时，再次在处理场地上铺设填料，与管桩桩帽顶齐平。
2.根据权利要求1所述的一种真空预压利导管桩注气碳化超软地基的加固方法，其特征在于：所述管桩的施打可以是静压插桩，也可以是振动捶打压桩，
所述管桩为空心的混凝土透水桩，其横截面可以是正方形、长方形、多边形或圆形，横截面外径为20-60cm，管桩尺寸根据桩长、桩间距、上部承载力确定，
所述管桩包括桩帽、桩身和桩尖，桩身具有透水和透气功能，所述密封盖与桩帽连接，密封盖中有快接接头，
所述管桩桩帽高度为5-20cm，所铺设的砂垫层厚度为10-30cm，
所述滑槽可以为“工”字形、“U”字形槽钢，相邻滑槽间设有横撑，横撑长度可以调节，
所述喷搅设备放置在滑槽上，可边行走边搅拌，
所述第一管桩群的施打宽度为打桩机械的最大工作半径，
所述边沟外围堰的顶面高程不低于砂垫层顶面。
3.根据权利要求1所述的一种真空预压利导管桩注气碳化超软地基的加固方法，其特征在于：所述固化剂由50％～70％活性氧化镁、20％～40％矿渣粉、10％～20％钢渣粉和10％～20％无水氯化镁粉组成。
4.根据权利要求1所述的一种真空预压利导管桩注气碳化超软地基的加固方法，其特征在于：所述固化剂掺量和配比根据超软地基的基本理化指标确定，当超软地基的含水率越高时，固化剂中活性氧化镁和无水氯化镁含量越高；当超软地基的有机质含量越大或pH值越低时，矿渣粉和钢渣粉的含量也相应增加。
5.根据权利要求1所述的一种真空预压利导管桩注气碳化超软地基的加固方法，其特征在于：所述砂垫层的砂为河砂、海砂或建筑垃圾的破碎细颗粒，最大粒径不超过5cm。
6.根据权利要求1所述的一种真空预压利导管桩注气碳化超软地基的加固方法，其特征在于：所述真空泵数量根据超软地基的场地面积和工期要求确定，单个真空泵的处理面积不超过1600m2，真空泵的负压不低于90kPa。
7.根据权利要求1所述的一种真空预压利导管桩注气碳化超软地基的加固方法，其特征在于：所述吸水管和通气管连接的管桩是间隔排列，相邻两列管桩的间距为1.0-2.0m，根据超软地基的理化指标、上部承载和工期要求调整，理化性质越差、承载要求越高、工期越紧，管桩间距可减少。
8.根据权利要求1所述的一种真空预压利导管桩注气碳化超软地基的加固方法，其特征在于：所述碱液罐中盛装的碱液可以为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液。
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