CN110644466A - 一种固化剂-强夯相结合的深厚垃圾杂填土地基处治方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固化剂‑强夯相结合的深厚垃圾杂填土地基处治方法，用注浆法将土壤固化剂注入到深厚垃圾杂填土地基中，结合强夯对深厚杂填土地基进行加固，具体按照以下步骤实施：步骤1，清理、整平垃圾杂填区加固场地；步骤2，注浆参数设计，按设计要求在场地上利用网格标注注浆孔位置；步骤3，将水泥、水和土壤固化剂按照设计要求使用拌合设备进行拌合后通过注浆设备分段注入到垃圾杂填土地基中；步骤4，注浆完成后，按照强夯设计要求对杂填土地基进行强夯。该方法可综合强夯的物理加固与土壤固化剂的化学加固的优势，避免对深厚杂填土地基的开挖、分层拌合压实造成的环境、费用和工期问题。

Description

一种固化剂-强夯相结合的深厚垃圾杂填土地基处治方法

技术领域

本发明属于工程施工技术领域，涉及垃圾杂填土地基加固的施工，特别是一种利用固化剂与强夯相结合的深厚垃圾杂填土地基加固处治方法。

背景技术

由于杂填土的不均与性、高压缩性、强度低等特点，其杂填区域不能直接用于建筑构筑物地基。因此在垃圾杂填区域上修建构筑物前必须对其进行加固处理，提高土体密实度，减少土基可压缩性降低沉降、降低水分渗透性，消除或者减弱土的湿陷或胀缩性，增加土基强度，最终达到提高土基承载能力的目的，以满足规范对地基强度和承载力的要求。

强夯法加固利用起重装置将夯锤升起至一定高度，然后开启脱钩装置使重锤自由落体，将势能转化为动能，利用巨大的冲击能量改变颗粒原有的排列方式，使土颗粒发生破碎或者产生瞬间移动，结构重新排列，同时排出或压缩土颗粒孔隙中的空气和水，提高土体密实度，减少土基可压缩性，以此来提高土基的强度及承载能力，属于一种物理加固方法，且其施工简单，费用低，应用广泛。

土壤固化剂加固技术就是以土壤固化剂为加固材料，通过固化剂中组分与土颗粒发生一系列的物理、化学反应使土壤结构坚固、稳定、密实，从而达到建设要求。经过近半个世纪的发展，新型土壤固化剂不断涌现，由于其优良的固化效果、廉价的经济性、施工和易性以及广泛的适用性，被广泛应用在公路工程、水利堤坝工程、边坡防护工程、建筑地基和建筑防渗工程加固中。

经强夯加固过的垃圾杂填土地基在短期内能达到工程使用的目的，但是由于垃圾杂填土中的成分复杂，如果未经过处理，长期使用后容易引起强度降低、地基沉降等质量隐患。

对于固化剂加固土的施工工艺一般采用的是搅拌设备将固化剂和土壤充分混合后进行压实。但对于深厚垃圾杂填土，此工艺受到一定的限制，首先是需要将杂填土全部外开堆放造成的环境问题，其次造成施工费用明显加大，且施工周期延长。

发明内容

针对深厚垃圾杂填土地基现有的加固技术的不足，本发明的目的在于提供一种固化剂-强夯相结合的深厚垃圾杂填土地基处治方法，其施工特点是为避免对深厚杂填土地基的开挖、分层拌合压实造成的环境、费用和工期问题，利用注浆技术将土壤固化剂注入到需要加固的杂填土地基中，然后采用强夯技术对杂填土地基进行强夯加固。该方法既利用土壤固化剂避免了强夯加固杂填土后期强度等问题又简化了施工工艺，较好的补充现有杂填土地基加固技术的缺陷，确保加固地基的强度。

为了解决上述问题，本发明所采用如下的技术方案：一种固化剂-强夯相结合的深厚垃圾杂填土地基处治方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，清理、整平垃圾杂填区加固场地；

步骤2，注浆参数设计，按设计要求在场地上利用网格标注注浆孔位置；

步骤3，将水泥、水和土壤固化剂按照设计要求使用拌合设备进行拌合后通过注浆设备分段注入到垃圾杂填土地基中；

步骤4，注浆完成后，按照强夯设计要求对杂填土地基进行强夯。

本发明的技术方案，还具有以下特点：

所述的土壤固化剂采用有机无机复合液体土壤固化剂，或其他液体土壤固化剂。

在所述步骤3中，所述的水泥采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥。

在所述步骤3中，所述的水泥和土壤固化剂量根据加固杂填土性质设定。

在所述步骤3中，分段注入具体为：以50cm为间隔自下而上进行分段，每段完成注浆后，注浆管向上提升50cm。

在所述步骤4中，完成注入土壤固化剂的场地需静置1h，并于土壤固化剂初凝前完成强夯。

强夯遍数为点夯两遍，低能满夯一遍。

本发明的有益效果是：本发明的一种固化剂-强夯相结合的深厚垃圾杂填土地基处治方法，可以综合强夯的物理加固与土壤固化剂的化学加固的优势，在明显改善深厚杂填土地基强度、承载力，降低其可压缩性，同时简化了施工工艺，降低了施工费用，填补和弥补了现有垃圾杂填土地基处理领域的理论的空白和不足，具有明显的环境、社会和经济效益。

附图说明

图1是固化剂-强夯加固深厚杂填土地基施工流程图；

图2是实施例加固后垃圾杂填土地基回弹模量。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

本发明一种固化剂-强夯相结合的垃圾杂填土地基处治方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，清理、整平垃圾杂填区加固场地；

具体来说，使用推土机推平加固场地后，清除强夯场垃圾等杂物，同时检测土壤的含水率和整平后的杂填土深度。

步骤2，注浆参数设计，按设计要求在场地上利用网格标注注浆孔位置；

具体来说：根据室内试验确定土壤固化剂和水泥的用量，通过击实试验确定杂填土的最佳含水量和最大干密度，并在现场试验确定固化剂注浆的扩散半径，用网格在加固场地标注处注浆孔位置。

步骤3，将水泥、水和土壤固化剂按照设计要求使用拌合设备进行拌合后通过注浆设备分段注入到垃圾杂填土地基中；

具体来说：根据最佳含水量和杂填土地基含水量调节土壤固化剂稀释用水量以此确定注浆量，使用拌合设备将水、土壤固化剂、水泥充分拌合后根据注浆孔位置使用注浆设备钻到预定深度，采取自下而上的分段式注浆方式，以50cm为间隔自下而上进行分段，每段完成注浆。

步骤4，注浆完成后，按照强夯设计要求对杂填土地基进行强夯；

具体来说：强夯在注入土壤固化剂后的1h-6h内完成；夯点布置呈三角形或者正方形布置，各夯点之间的距离为夯锤直径的2-3倍；强夯遍数具体为：对强夯场地上的先进行至少2遍点夯，再进行一遍满夯；进行满夯时夯印搭接1/4夯锤直径。

实施例

垃圾杂填土加固区域，通过探坑了解到试验段垃圾杂填土层深最大值约为10m，平均深度约为7-8m。主要垃圾以建筑垃圾(碎混凝土块、碎砖等)、含部分生活垃圾，经过清理、整平处理后，将填杂填区域清理至路床顶标高。

根据工程实际情况，本次强夯设备锤重为21t级，提升高度为10m，最大夯击能为2100KN.M，夯锤形状为圆形，夯锤直径为2.4m，锤击桩送桩器及衬垫设置应符合规定，起重机具：W1001型履带式起重机，推土机：T3-100 型，用作回填、整平夯坑，注浆设备水泥浆注浆设备。

注浆参数：(1)注浆压力，本实施例选择自下而上分段式注浆的方式将土壤固化剂注入到路基中，注浆管每次提升高度为50cm。注浆过程中压力是动态变化的，层深大于5m时注浆压力为0.4MPa，层深小于5m采用 0.3MPa。(2)浆液扩散半径，浆液扩散半径与注浆量、注浆压力、土层空隙率有关，通过现场试验，浆液的扩散半径约为1.25m。(3)注浆孔布置，根据浆液的有效扩散半径约为1.25m，注浆孔间距设置为2.5m，本实施例设置注浆孔设置为正方形。(4)浆液注入量，室内加固处理研究中确定的土壤固化剂的最佳掺配比例为0.08％，通过调整加水稀释量，保证浆液的注入量比最佳含水量略高1％-2％。

注浆施工：(1)杂填土清除碎纸、塑料、果皮类等杂物后，对土壤作适当的破碎，同时检测土壤水率。(2)测量定位注浆孔，确保注浆孔布置复合设计要求。(3)根据前期层深勘测结果，利用钻机钻到预定位置。(4)钻头到达预定位置后开始注浆，完成一层注浆量后，提升0.5m继续注浆，直至到底加固土体的顶部，按照此步骤完成所有注浆孔注浆。(4)完成注浆后静置至少1h，让固化剂充分浸润周围杂填土，避免强夯造成唧浆。(5)土壤固化剂注入和强夯要依次进行，并保证在固化剂初凝(6h)前完成强夯。

强夯参数的介绍：(1)夯击能：本项目选定强夯机械夯锤重量21T，落距最大为10m，单击最大夯击能2100KN·m；(2)单点夯击次数：通过现场试夯得到单点的夯击次数为9次；(3)夯点间距：夯点间距的选择夯锤直径的2-3倍，本实施例选择5m；(4)夯点布置：采用正方形布置；(5)夯击遍数：夯击遍数为2遍点夯完成后最终再进行全场低能量全场满夯一遍，使表层土体得以夯实。

强夯施工：(1)原地表处理到大致整平后，采用白灰按5×5画出强夯网格区，并的方格网测量地面标高；(2)选好试夯或者强夯时点位，调整好起重设备，并将夯锤置于夯击点上。(3)起吊夯锤，待夯锤达到设计落距时，使之自由落体，完成一次强夯；(4)按照设计的强夯次数，在一个点位完成单点强夯过程；(5)移动夯机设备至下一个强夯点，重复进行步骤(3)、(4)； (6)强夯可沿场地一边方向开始，退行施工由区域的一侧向另一侧，待到达另一侧后，由另一侧开始向反方向进行强夯直至完成整个强夯过程。(7) 强夯时间间隔满足设计要求后，开下一遍夯击；待2遍夯击过程结束后，最后再进行低能满夯。(8)用推土机最终完成场地整平。

加固效果检测：在强夯结束后28d，采用地基承载力、回弹模量、以及物理参数来检测通过本发明方法对深厚垃圾杂填土地基的效果。

(1)地基承载力

通过实施例得到的不同层深地基标准贯入试验，检测杂填土的地基承载力和加固前对比结果如下表。

表1实施例前后不同层深杂填土地基贯入次数

根据表可知：经过本发明方法加固后经承载力试验检测，不同层深贯入击数最小值为8，相应承载力为235kPa，最大值为15相应承载力为370kPa，可以满足规范要求的210kPa，不同层深的杂填土地基承载力得到明显加强。

(2)地基回弹模量

通过实施例得到的地基进行承载板试验后的杂填土地基回弹模量结果如图2所示。

由图可知：18个点位在加固后，回弹模量值全部大于70MPa，满足规范规定要求，柱状图的分布更加均匀，各点位之间模量值的离散性较小，说明经本发明方法加固后杂填土地基强度和承载力满足要求，且均匀性明显提高。

(3)物理参数

通过对实施例得到的地基物理参数测试，对比加固前结果如下表所示。

表2实施例前后压缩性对比

通过表中加固前后试验数据的对比可知：经发明方法加固后，杂填土地基隙比与压缩系数均出明显的下降，说明本方法有效地减少了土体的压缩性，增大了密实度。

Claims (7)

1.一种固化剂-强夯相结合的深厚垃圾杂填土地基处治方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，清理、整平垃圾杂填区加固场地；

步骤2，注浆参数设计，按设计要求在场地上利用网格标注注浆孔位置；

步骤3，将水泥、水和土壤固化剂按照设计要求使用拌合设备进行拌合后通过注浆设备分段注入到垃圾杂填土地基中；

步骤4，注浆完成后，按照强夯设计要求对杂填土地基进行强夯。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述的土壤固化剂采用有机无机复合液体土壤固化剂，或其他液体土壤固化剂。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述的水泥采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述的水泥和土壤固化剂量根据加固杂填土性质设定。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤3中，分段注入具体为：以50cm为间隔自下而上进行分段，每段完成注浆后，注浆管向上提升50cm。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤4中，完成注入土壤固化剂的场地需静置1h，并于土壤固化剂初凝前完成强夯。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤4中，强夯遍数为点夯两遍，低能满夯一遍。

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