CN111364305B - 一种市政道路软土地基处理方法 - Google Patents

一种市政道路软土地基处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种市政道路软土地基处理方法，包括以下步骤：S1、标记孔位：根据现场环境和地下埋设物的情况，标记注浆孔位置；S2、钻孔：根据步骤S1中的孔位沿垂直于地基所在平面方向钻孔，形成注浆孔；S3、制备混凝土浆液：将混凝土浆液的各组分混合搅拌均匀，即可得混凝土浆液；S4、注浆：在注浆孔内插入注浆管，在注浆管内注入混凝土浆液，注浆压力为30‑50KPa；其中，混凝土浆液包括以下质量份数的组分：水20‑30份；硅酸盐水泥30‑45份；砂60‑75份；石膏15‑20份；粉煤灰25‑30份；纳米二氧化钛8‑12份；N‑硬脂酸正丁脂15‑20份。本发明具有通过增强混凝土的抗压强度以及抗裂强度，以提高地基的结构强度，使其不易沉降而导致市政道路开裂、坍塌的效果。

Description

一种市政道路软土地基处理方法
技术领域
本发明涉及软土地基施工的技术领域，尤其是涉及一种市政道路软土地基处理方法。
背景技术
目前，随着城市发展加快，市政道路在减少交通拥堵、提高出行效率等方面承担着不可替代的纽带作用，其覆盖面积越来越广。而在市政道路施工时，通常需要对软土地基进行施工处理。软土地基，是指主要由黏土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成的地基。
但是，由于土地质量参差不齐，且软土地基具有含水率高、空隙大、不易压实等特点，随着时间的推移，在载荷与环境的共同作用下，孔隙水压力消散，土体失水密实，因而发生不同程度的沉降，非常容易导致市政道路出现开裂，从而逐步降低市政道路的结构稳定性甚至导致市政道路失稳坍塌。因此，还有改进的空间。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种市政道路软土地基处理方法。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种市政道路软土地基处理方法，包括以下步骤：
S1、标记孔位：根据现场环境和地下埋设物的情况，进行注浆孔位置的标记；
S2、钻孔：根据所述步骤S1中的孔位沿垂直于地基所在平面方向钻孔，形成注浆孔；
S3、制备混凝土浆液：将混凝土浆液的各组分混合搅拌均匀，即可得混凝土浆液；
S4、注浆：在所述注浆孔内插入注浆管，在所述注浆管内注入所述混凝土浆液，注浆压力为30-50KPa；
其中，所述混凝土浆液包括以下质量份数的组分：
水20-30份；
硅酸盐水泥30-45份；
砂60-75份；
石膏15-20份；
粉煤灰25-30份；
纳米二氧化钛8-12份；
N-硬脂酸正丁脂15-20份。
通过采用上述技术方案，将纳米二氧化钛与N-硬脂酸正丁脂相互协同配合，增强了混凝土浆液与土壤之间的相容性，促进混凝土浆液更好地渗透到土壤的间隙中，使得混凝土浆液在固化之后，混凝土与土壤胶结在一起，地基变硬，从而使得地基的抗压强度以及抗裂强度增强，具有较高的结构稳定性，从而使得地基不易发生沉降而导致市政道路开裂甚至坍塌，更好地对市政道路进行支撑，延长市政道路的使用期限。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在所述步骤S4中，在注浆之前在所述注浆孔内插入抽水管，将所述注浆孔内的水抽出。
通过采用上述技术方案，在注浆之前在注浆孔内插入抽水管，并将注浆孔内的水抽出，有利于降低地基内的水分含量，并使得地基内的空隙变小，从而使得混凝土浆液在固结之后，地基的密实度更高，有利于进一步提高地基的结构稳定性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述混凝土浆液还包括以下质量份数的组分：
聚阴离子纤维素2-5。
通过采用上述技术方案，聚阴离子纤维素的添加，有利于进一步促进纳米二氧化钛与N-硬脂酸正丁脂更好地协同配合，从而使得混凝土浆液中的各组分更好地分散均匀，促进各组分更好地发挥作用，增强混凝土浆液中各组分之间的连接强度，有利于进一步提高混凝土的抗压强度和抗裂强度。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述混凝土浆液还包括以下质量份数的组分：
纳米氟化钙18-25份。
通过采用上述技术方案，纳米氟化钙的添加，有利于更好地填充于混凝土中的空隙，从而提高混凝土的抗压强度以及抗裂强度，有利于混凝土更容易满足处理软土地基时对地基结构强度的要求，使得注入该混凝土浆液后的地基的承载能力更强。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述混凝土浆液还包括以下质量份数的组分：
2-苯基咪唑啉7-14份。
通过采用上述技术方案，2-苯基咪唑啉的添加，有利于使得纳米二氧化钛与N-硬脂酸正丁脂之间更好地进行协同配合，促进混凝土浆液中各组分的分散均匀，使得制备所得的混凝土浆液在固结之后结构稳定性更强，从而有利于使得混凝土浆液在灌注到地基内后，地基的整体结构稳定性随之增强，起到更好的抗压以及抗裂作用，承载能力更好。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述混凝土浆液还包括以下质量份数的组分：
丙烯酸羟乙酯5-12份。
通过采用上述技术方案，丙烯酸羟乙酯的添加，有利于更好地促进纳米二氧化钛与N-硬脂酸正丁脂之间的相互协同配合作用，使得混凝土浆液内各组分的堆集更加紧密，从而使得混凝土在固化之后其密实度更高，有利于进一步增强混凝土的抗压以及抗裂性能，更好地提高地基的结构稳定性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述混凝土浆液还包括以下质量份数的组分：
钢纤维16-22份。
通过采用上述技术方案，在混凝土浆液中添加钢纤维，使得制备完成的混凝土的抗裂性能得到更好的提升，从而使得注浆后的地基的结构稳定性更好，更加不易开裂。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述砂的粒径为8-15mm。
通过采用上述技术方案，控制砂的粒径为8-15mm，使得砂能够更好地填充于混凝土中，有利于提高混凝土的密实度，使得混凝土的抗压强度以及抗裂强度更强，进而有利于更好地提高地基抗压强度以及抗裂强度，使得地基长期在受到承载力时更加不容易开裂。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在所述步骤S3中，所述混凝土浆液的制备包括以下步骤：
S301、在反应容器中，依次加入水、硅酸盐水泥、砂以及粉煤灰，搅拌5-10min使其混合均匀，形成预混合物；
S302、边搅拌边向所述步骤S301的所述预混合物中加入石膏，搅拌10-15min使其混合均匀，形成混合物；
S303、在所述步骤S302的所述混合物中加入纳米二氧化钛以及N-硬脂酸正丁脂，搅拌5-10min使其混合均匀，形成混凝土浆液。
通过采用上述技术方案，先在反应容器中依次加入水、硅酸盐水泥、砂以及粉煤灰并混合搅拌均匀，接着再加入石膏并搅拌混合均匀，最后加入纳米二氧化钛以及N-硬脂酸正丁脂，即可得到混凝土浆液，有利于混凝土中各组分的充分分散均匀，并使得纳米二氧化钛以及N-硬脂酸正丁脂更好地协同配合，从而使得固化后的混凝土的抗压强度以及抗裂强度更强，其结构稳定性更好，进而使得在注入该混凝土之后的地基的承载能力更强，更加不易发生开裂，延长使用期限。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述步骤S303中还加入聚阴离子纤维素、纳米氟化钙、2-苯基咪唑啉、丙烯酸羟乙酯以及钢纤维。
通过采用上述技术方案，在混凝土中加入聚阴离子纤维素、纳米氟化钙、2-苯基咪唑啉、丙烯酸羟乙酯以及钢纤维，有利于更好地促进纳米二氧化钛以及N-硬脂酸正丁脂相互协同配合，使得制备完成的混凝土的结构强度得到显著增强，有利于提高混凝土的抗裂强度和抗压强度，从而使得地基的结构稳定性更好，其承载能力更强。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过将纳米二氧化钛与N-硬脂酸正丁脂相互协同配合，增强了混凝土浆液与土壤之间的相容性，促进混凝土浆液更好地渗透到土壤的间隙中，使得混凝土浆液在固化之后，混凝土与土壤胶结在一起，地基变硬，从而使得地基的抗压强度以及抗裂强度增强，具有较高的结构稳定性，从而使得地基不易发生沉降而导致市政道路开裂甚至坍塌，更好地对市政道路进行支撑，延长市政道路的使用期限；
2.通过聚阴离子纤维素的添加，有利于进一步促进纳米二氧化钛与N-硬脂酸正丁脂更好地协同配合，从而使得混凝土浆液中的各组分更好地分散均匀，促进各组分更好地发挥作用，增强混凝土浆液中各组分之间的连接强度，有利于进一步提高混凝土的抗压强度和抗裂强度；
3.通过纳米氟化钙的添加，有利于更好地填充于混凝土中的空隙，从而提高混凝土的抗压强度以及抗裂强度，有利于混凝土更容易满足处理软土地基时对地基结构强度的要求，使得注入该混凝土浆液后的地基的承载能力更强。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
以下实施例中，硅酸盐水泥采用唐山市奥顺水泥有限公司的P.O42.5的硅酸盐水泥。
以下实施例中，砂采用石家庄华朗矿产品贸易有限公司的石英砂。
以下实施例中，石膏采用河北石茂建材有限公司的石膏。
以下实施例中，粉煤灰采用巴林右旗鑫源矿业有限责任公司的粉煤灰。
以下实施例中，纳米二氧化钛采用济南宝利金化工有限公司的纳米二氧化钛。
以下实施例中，N-硬脂酸正丁脂采用广州市碧盛贸易有限公司的N-硬脂酸正丁脂。
以下实施例中，聚阴离子纤维素采用任丘市立天化工有限公司的聚阴离子纤维素。
以下实施例中，纳米氟化钙采用河北立车光电材料有限公司的纳米氟化钙。
以下实施例中，2-苯基咪唑啉采用武汉拉那白医药化工有限公司的2-苯基咪唑啉。
以下实施例中，丙烯酸羟乙酯采用宜兴市嘉腾化工有限公司的丙烯酸羟乙酯。
以下实施例中，钢纤维采用衡水龙翔橡塑制品有限责任公司的钢纤维。
实施例1
一种市政道路软土地基处理方法，包括以下步骤：
S1、标记孔位，具体如下：
根据现场环境和地下埋设物的情况，进行注浆孔位置的标记；
S2、钻孔，具体如下：
根据步骤S1中的注浆孔孔位沿垂直于地基所在平面方向钻孔，形成注浆孔，注浆孔的深度为10m，直径为100mm，垂直度允许偏差为不大于1.5％；
S3、制备混凝土浆液，具体如下：
S301、在200L搅拌釜中，常温条件下，搅拌釜的转速为250r/min进行搅拌，边搅拌边依次加入水20kg、硅酸盐水泥30kg、砂60kg以及粉煤灰25kg，搅拌8min使其混合均匀，形成预混合物；
S302、调节搅拌釜的转速为200r/min，边搅拌边向步骤S301中的预混合物中加入石膏15kg，搅拌12min使其混合均匀，形成混合物；
S303、在步骤S302中的混合物中加入纳米二氧化钛8kg以及N-硬脂酸正丁脂15kg，搅拌8min使其混合均匀，即可得混凝土浆液。
S4、注浆，具体如下：
在注浆孔内插入抽水管，将注浆孔内的水抽出，接着将抽水管取出，在注浆孔内插入注浆管，在注浆管内注入混凝土浆液，注浆压力为40KPa，注浆流量控制为8L/min。
本实施例中，砂的粒径为10mm，粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
实施例2
与实施例1的区别在于：步骤S301中加入水25kg、硅酸盐水泥35kg、砂65kg以及粉煤灰27kg；步骤S302中加入石膏17kg；步骤S303中加入纳米二氧化钛10kg以及N-硬脂酸正丁脂17kg。
实施例3
与实施例1的区别在于：步骤S301中加入水30kg、硅酸盐水泥45kg、砂75kg以及粉煤灰30kg；步骤S302中加入石膏20kg；步骤S303中加入纳米二氧化钛12kg以及N-硬脂酸正丁脂20kg。
实施例4
与实施例1的区别在于：步骤S301中加入水26kg、硅酸盐水泥42kg、砂70kg以及粉煤灰28kg；步骤S302中加入石膏16kg；步骤S303中加入纳米二氧化钛11kg以及N-硬脂酸正丁脂16kg。
实施例5
与实施例4的区别在于：本实施例中，砂的粒径为8mm。
实施例6
与实施例4的区别在于：本实施例中，砂的粒径为15mm。
实施例7
与实施例4的区别在于：本实施例中，砂的粒径为7mm。
实施例8
与实施例4的区别在于：本实施例中，砂的粒径为16mm。
实施例9
与实施例4的区别在于：步骤S303中还加入聚阴离子纤维素2kg。
实施例10
与实施例4的区别在于：步骤S303中还加入聚阴离子纤维素3kg。
实施例11
与实施例4的区别在于：步骤S303中还加入聚阴离子纤维素5kg。
实施例12
与实施例4的区别在于：步骤S303中还加入纳米氟化钙18kg。
实施例13
与实施例4的区别在于：步骤S303中还加入纳米氟化钙21kg。
实施例14
与实施例4的区别在于：步骤S303中还加入纳米氟化钙25kg。
实施例15
与实施例4的区别在于：步骤S303中还加入2-苯基咪唑啉7kg。
实施例16
与实施例4的区别在于：步骤S303中还加入2-苯基咪唑啉10kg。
实施例17
与实施例4的区别在于：步骤S303中还加入2-苯基咪唑啉14kg。
实施例18
与实施例4的区别在于：步骤S303中还加入丙烯酸羟乙酯5kg。
实施例19
与实施例4的区别在于：步骤S303中还加入丙烯酸羟乙酯8kg。
实施例20
与实施例4的区别在于：步骤S303中还加入丙烯酸羟乙酯12kg。
实施例21
与实施例4的区别在于：步骤S303中还加入钢纤维16kg，钢纤维呈波浪型。
实施例22
与实施例4的区别在于：步骤S303中还加入钢纤维19kg，钢纤维呈波浪型。
实施例23
与实施例4的区别在于：步骤S303中还加入钢纤维22kg，钢纤维呈波浪型。
实施例24
与实施例4的区别在于：步骤S303中还加入聚阴离子纤维素2kg、纳米氟化钙18kg、2-苯基咪唑啉7kg、丙烯酸羟乙酯5kg以及钢纤维16kg，其中，钢纤维呈波浪型。
实施例25
与实施例4的区别在于：步骤S303中还加入聚阴离子纤维素3kg、纳米氟化钙21kg、2-苯基咪唑啉10kg、丙烯酸羟乙酯8kg以及钢纤维19kg，其中，钢纤维呈波浪型。
实施例26
与实施例4的区别在于：步骤S303中还加入聚阴离子纤维素5kg、纳米氟化钙25kg、2-苯基咪唑啉14kg、丙烯酸羟乙酯12kg以及钢纤维22kg，其中，钢纤维呈波浪型。
比较例1
与实施例4的区别在于：步骤S303中未加入纳米二氧化钛。
比较例2
与实施例4的区别在于：步骤S303中未加入N-硬脂酸正丁脂。
比较例3
与实施例4的区别在于：步骤S303中未加入纳米二氧化钛、N-硬脂酸正丁脂。
实验1
取以上实施例以及比较例制备所得的混凝土样品，选用样品的规格为0.1m*0.2m*0.2m，将样品平放于压力试验机(压力试验机选用北京龙辰伟业仪器设备有限责任公司型号为YJW-10000KN的压力试验机)的压板上，操作压力试验机使压板对准样品的中心施加压力，检测样品沿厚度方向所能承受的压力，记录样品发生开裂时压力试验机显示的压力读数(KN)。
实验2
根据GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的抗压强度试验，检测以上实施例以及比较例制备所得的混凝土样品的28d抗压强度(MPa)。
以上实验的检测数据见表1
表1
Figure BDA0002415381670000121
Figure BDA0002415381670000131
Figure BDA0002415381670000141
根据表1中实施例4与比较例1-3的数据对比可得，只有当纳米二氧化钛与N-硬脂酸正丁脂相互协同配合时，才使得混凝土的结构强度更强，从而使得其抗裂强度以及抗压强度得到更好地增强，从而使得该混凝土浆液注入地基内后，有利于促进地基具有较高的结构稳定性，更好地对市政道路进行支撑，从而使得地基在长期承担载荷后不易发生沉降而导致市政道路开裂甚至坍塌，提高市政道路的承载能力，延长其使用期限。
根据表1中实施例4与实施例5-8的数据对比可得，通过控制砂的粒径，有利于制备完成的混凝土更好地发挥作用，提高混凝土的抗裂性能和抗压性能，进而使得地基的结构强度更好。
根据表1中实施例4与实施例9-11的数据对比可得，通过聚阴离子纤维素的添加，有利于进一步促进纳米二氧化钛与N-硬脂酸正丁脂更好地协同配合，促进混凝土浆液中的各组分更好地发挥作用，增强混凝土固结后的结构强度，有利于进一步提高混凝土的抗压性能和抗裂性能。
根据表1中实施例4与实施例12-14的数据对比可得，纳米氟化钙的添加进一步促进了纳米二氧化钛与N-硬脂酸正丁脂之间的相互协同作用，使得纳米氟化钙更充分地填充于混凝土中的空隙，提高混凝土的密实度，从而提高混凝土的抗压强度以及抗裂强度，有利于使注入该混凝土浆液后的地基的承载能力更强。
根据表1中实施例4与实施例15-17的数据对比可得，通过2-苯基咪唑啉的添加，进一步促进米二氧化钛与N-硬脂酸正丁脂之间更好地进行协同配合，促进混凝土浆液中各组分的分散均匀，使得制备所得的混凝土浆液在固结之后结构稳定性更强，增强地基的整体结构稳定性。
根据表1中实施例4与实施例18-20的数据对比可得，丙烯酸羟乙酯的添加，进一步使得纳米二氧化钛与N-硬脂酸正丁脂之间更好地协同配合，使得混凝土浆液内各组分的堆集更加紧密，从而使得混凝土在固化之后其密实度更高，有利于进一步增强混凝土的抗压以及抗裂性能。
根据表1中实施例4与实施例21-23的数据对比可得，在混凝土浆液中添加钢纤维，并采用波浪型钢纤维，使得制备完成的混凝土的抗裂性能得到更好的提升，从而使得注浆后的地基的结构稳定性更好。
根据表1中实施例4与实施例24-26的数据对比可得，通过在混凝土中加入聚阴离子纤维素、纳米氟化钙、2-苯基咪唑啉、丙烯酸羟乙酯以及钢纤维，使得混凝土的结构强度得到显著增强，有利于提高混凝土的抗裂强度和抗压强度，从而使得地基的结构稳定性更好，其承载能力更强。
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 (7)

1.一种市政道路软土地基处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、标记孔位：根据现场环境和地下埋设物的情况，进行注浆孔位置的标记；
S2、钻孔：根据所述步骤S1中的孔位沿垂直于地基所在平面方向钻孔，形成注浆孔；
S3、制备混凝土浆液：将混凝土浆液的各组分混合搅拌均匀，即可得混凝土浆液；
S4、注浆：在所述注浆孔内插入注浆管，在所述注浆管内注入所述混凝土浆液，注浆压力为30-50KPa；
其中，所述混凝土浆液包括以下质量份数的组分：
水20-30份；
硅酸盐水泥30-45份；
砂60-75份；
石膏15-20份；
粉煤灰25-30份；
纳米二氧化钛8-12份；
N-硬脂酸正丁脂15-20份；
聚阴离子纤维素2-5份；
纳米氟化钙18-25份；
钢纤维16-22份。
2.根据权利要求1所述的市政道路软土地基处理方法，其特征在于：在所述步骤S4中，在注浆之前在所述注浆孔内插入抽水管，将所述注浆孔内的水抽出。
3.根据权利要求1-2任一所述的市政道路软土地基处理方法，其特征在于：所述混凝土浆液还包括以下质量份数的组分：
2-苯基咪唑啉7-14份。
4.根据权利要求1-2任一所述的市政道路软土地基处理方法，其特征在于：所述混凝土浆液还包括以下质量份数的组分：
丙烯酸羟乙酯5-12份。
5.根据权利要求1所述的市政道路软土地基处理方法，其特征在于：所述砂的粒径为8-15mm。
6.根据权利要求1所述的市政道路软土地基处理方法，其特征在于：在所述步骤S3中，所述混凝土浆液的制备包括以下步骤：
S301、在反应容器中，依次加入水、硅酸盐水泥、砂以及粉煤灰，搅拌5-10min使其混合均匀，形成预混合物；
S302、边搅拌边向所述步骤S301的所述预混合物中加入石膏，搅拌10-15min使其混合均匀，形成混合物；
S303、在所述步骤S302的所述混合物中加入纳米二氧化钛以及N-硬脂酸正丁脂，搅拌5-10min使其混合均匀，形成混凝土浆液。
7.根据权利要求6所述的市政道路软土地基处理方法，其特征在于：所述步骤S303中还加入聚阴离子纤维素、纳米氟化钙、2-苯基咪唑啉、丙烯酸羟乙酯以及钢纤维。
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