CN113293754A - 一种适用于欠固结软土地基的浆固碎石-土桩及加固方法 - Google Patents

一种适用于欠固结软土地基的浆固碎石-土桩及加固方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于欠固结软土地基的浆固碎石‑土桩加固方法，属于软土地基处理领域，包括：对泥浆进行絮凝‑固化联合处理得到泥饼；将泥饼加到可透水容器中形成泥柱并用软管穿过泥柱；向软管充气，软管膨胀向外挤压泥柱使泥柱排水固结获得空心泥柱；向欠固结软土地基上预先打好的孔中央插入注浆管再投入碎石成桩，接着放入空心泥柱，然后再投入碎石填满空心泥柱的内孔，依次重复形成碎石‑土组合桩；待欠固结软土地基通过桩体中的碎石排水固结达到预定程度时进行注浆；注浆凝固后桩体由碎石‑土桩变为浆固碎石‑土桩，使欠固结软土地基形成浆固碎石‑土桩复合地基。本发明可缩短工期、减小工后沉降、提升复合地基的承载力。

Description

一种适用于欠固结软土地基的浆固碎石-土桩及加固方法
技术领域
本发明属于软土地基处理领域，更具体地，涉及一种适用于欠固结软土地基的浆固碎石-土桩及加固方法。
背景技术
工程施工中产生的废弃泥浆的处理面临着巨大的问题。向废弃泥浆中投入固化剂，可使其转化为土壤或是胶结强度较大的固化体，然后就地填埋或用作建筑材料等；向废弃泥浆中加入絮凝剂，可使泥浆中较细的颗粒产生聚结，在机械辅助分离条件下实现固液分离，大大降低含水率。工程应用中，将絮凝剂、固化剂与泥浆混合搅拌均匀，絮凝剂发挥脱水作用后，固化剂开始发挥固化作用，然后再进行预压，可得到强度较高的土。
欠固结软土地基的处理中，一般要让欠固结软土的固结沉降先发生，以提高软土的强度和减小工后沉降。在欠固结软土地基施工碎石桩时，由于地基承载力的要求，碎石桩面积置换率较大，而当碎石桩作为排水通道时，较小的面积置换率即可满足要求。
为了实现上述目的，中国发明专利CN201110341205.2公开了一种空心劲芯浆固散体材料桩及其施工方法，其桩体中心为小直径预制混凝土管桩，预制混凝土管桩桩壁每隔一定距离留有注浆孔，浆液通过混凝土管桩中间的孔洞及注浆孔进入散体材料；外周散体材料通过水泥浆胶结凝固成整体；浆液同时在注浆压力作用下渗入桩周土体，改善桩周土强度；浆液同时填满混凝土管桩中间的孔洞。其施工方法包括成孔、放入管桩、安装密封盖和注浆泵、清水洗孔、投散体材料、注浆固结成桩等技术步骤，是一种采用混凝土管桩作为注浆管道并引入注浆技术加固散体材料的软基处理方法，成桩直径为500～700mm，桩长可达30m以上。
但是，上述专利需要在预制混凝土管桩上开设特定的注浆孔并且进行清水洗孔，且当使用多段预制混凝土管桩时需要使用连接接头连接固定，此外，为了防止骨料碰撞孔壁引起塌孔或堵塞桩孔，在投放骨料的过程中还需要设置专用投料导向器来引导骨料。因此其成桩工艺及桩体构造仍显复杂，导致成本增加。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于欠固结软土地基的浆固碎石-土桩及加固方法，其目的在于，在保证桩体、地基强度的同时简化欠固结软土地基的加固处理工艺和桩体构造从而降低成本。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种适用于欠固结软土地基的浆固碎石-土桩加固方法，包括以下步骤：
S1.向泥浆中加入絮凝剂和固化剂进行絮凝-固化联合处理，得到预定强度的泥饼；
S2.将步骤S1获得的泥饼加到预定形状的可透水容器中形成泥柱，该可透水容器中央设有软管穿过泥柱，软管一端封口，另一端用于充气；
S3.向软管充气，使管内压强达到预定数值，软管膨胀向外挤压泥柱，使泥柱排水固结，强度继续增大；
S4.充气挤压泥柱完成后获得预定形状的空心泥柱，脱模备用；
S5.向目标欠固结软土地基上预先打好的孔中央插入注浆管，再投入碎石成桩至预定高度，接着放入一个步骤S4获得的空心泥柱，然后再投入碎石填满空心泥柱的内孔，根据所需高度或空心泥柱段数依次重复投放碎石和空心泥柱的步骤，形成碎石-土组合桩；
S6.待欠固结软土地基通过桩体中的碎石排水固结，固结度达到预定程度时，通过预留的注浆管进行注浆；
S7.注浆凝固后，桩体由碎石-土桩变为浆固碎石-土桩，使欠固结软土地基形成浆固碎石-土桩复合地基。
进一步地，在步骤S1中，所用泥浆为工程废泥浆，将絮凝剂和固化剂搅拌均匀后加入工程废泥浆中，进行絮凝-固化联合处理。
进一步地，在步骤S2中，所述可透水容器为圆柱形，四周可以透水，软管长度超过可透水容器的高度。
进一步地，在步骤S3中，软管内气体压强达到数百兆帕斯卡。
进一步地，在步骤S4中，空心泥柱内径为14cm～16cm，外径为55cm～65cm，高为1m～2m。
进一步地，在步骤S5中，每施工30-40cm高度的碎石桩后投入一个空心泥柱，并且碎石填满空心泥柱的内孔。
进一步地，在步骤S5中，预留的注浆管穿过空心泥柱的内孔。
进一步地，在步骤S6中，预留注浆管但不立即注浆，而是待欠固结软土地基固结度达到80％或更高时注入水泥浆液进行固化。
为了实现上述目的，按照本发明的另一个方面，提供了根据如前任一项所述的适用于欠固结软土地基的浆固碎石-土桩加固方法获得的浆固碎石-土桩。
总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、按照本发明的方法，注浆前桩体碎石发挥排水作用，加速欠固结软土的固结沉降，可缩短工期，有效减小工后沉降；注浆后桩体刚度较大，可有效提升复合地基的承载力。
2、本发明引入了泥浆制成的空心泥柱，且该空心泥柱经过絮凝-固化联合处理和充气挤压排水固结处理之后具有较高的强度，无需复杂的混凝土管桩作为注浆管道，同时减少了碎石用量，大大简化了工艺流程且能够大幅节约成本；
3、本发明能够对工程废弃泥浆进行回收利用，减少污染。
附图说明
图1：制备空心泥柱装置示意图；
图2：空心泥柱；
图3：碎石-土组合桩俯视图；
图4：碎石-土组合桩剖面图；
图5：浆固碎石-土组合桩俯视图；
图6：浆固碎石-土组合桩剖面图；
图7：本发明的流程图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1、可透水容器；2、泥柱；3、软管；4、气泵；5、空心泥柱；6、注浆管；7、碎石；8、碎石-土组合桩；9、浆固碎石-土组合桩；10、浆固碎石。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提出一种适用于欠固结软土地基的新型浆固碎石-土桩加固技术。将工程废泥浆进行絮凝-固化联合处理后，再加入特制的土工织物容器中形成强度较大的空心泥柱。软土地基中桩孔成孔后，先在孔中央预留一根注浆管，再依次投入碎石及泥柱形成一种新型碎石-土桩。待软土固结到一定程度时，通过注浆管注入水泥浆液，形成一种新型浆固碎石-土桩。
如图7所示，本发明优选的一种适用于欠固结软土地基的新型浆固碎石-土桩加固技术，包括如下步骤：
S1.根据适当比例称取絮凝剂和固化剂，混合均匀后加入工程废弃泥浆中进行絮凝-固化联合处理，絮凝剂可使泥浆中较细的颗粒产生聚结，在机械辅助分离条件下实现固液分离，大大降低含水率，而固化剂可使其转化为土壤或是胶结强度较大的固化体，通过絮凝-固化联合处理可得到具有一定强度的土体。此处的絮凝-固化联合处理作为土体预处理措施，可根据所需强度进行调整，没有特殊限制。
S2.如图1所示，将S1获得的土体加到特制的圆柱形可透水容器1中，压实形成1-2m高直径0.6m左右的泥柱2，容器中央带有一根软管3穿过泥柱2。可透水容器1的形状、尺寸根据实际成桩需求设定即可，只需其具有一定强度和透水性，能配合软管的膨胀挤压来排水。泥柱2的高度、直径同理。
S3.仍如图1所示，利用气泵4往软管3充气，使其管内压强达到数百兆帕斯卡，软管膨胀向外挤压泥柱2，使其排水固结，强度进一步增大。
S4.如图2所示，充气挤压泥柱2完成后形成空心泥柱5，其内孔直径约为15cm，脱模备用；可以理解的是，为了尽量保证空心泥柱5的均匀性和强度，软管3应当尽量位于泥柱2的中心，并贯穿整个泥柱2，也可使用多个软管均布贯穿整个泥柱。
S5.欠固结软土地基中平整场地后，运用双套管法进行成孔，成孔后拔出内套管；如图4所示，在桩孔中央插入一根钢质注浆管6，再投入碎石成桩至预定高度，该高度根据实际成桩需求设定即可，但不宜过高以免影响注浆固化效果，本实施例优选为30cm-40cm；紧接着放入一个空心泥柱5，其中注浆管穿过空心泥柱的内孔；继续投入碎石7填满泥柱内孔并继续成桩30-40cm高，再投入一个空心泥柱5，依次重复直至达到所需桩长形成碎石-土组合桩8。
S6.待欠固结软土通过碎石-土组合桩8中的碎石排水固结，固结度达到一定程度时，通过预留的注浆管6进行注浆。
S7.水泥浆液凝固后，桩体由碎石-土组合桩8变为浆固碎石-土组合桩9，形成一种新型浆固碎石-土组合桩复合地基。
如图5、图6所示，按照上述方法获得的浆固碎石-土组合桩9包括空心泥柱5和浆固碎石10，多段空心泥柱5同轴间隔排列，各空心泥柱5的内孔及各相邻空心泥柱5之间的间隔空间均由浆固碎石10填充。优选地，相邻空心泥柱5之间的间隔距离为30cm-40cm，空心泥柱5的高1m-2m直径0.6m左右，内孔直径约为15cm。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于欠固结软土地基的浆固碎石-土桩加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.向泥浆中加入絮凝剂和固化剂进行絮凝-固化联合处理，得到预定强度的泥饼；
S2.将步骤S1获得的泥饼加到预定形状的可透水容器中形成泥柱，该可透水容器中央设有软管穿过泥柱，软管一端封口，另一端用于充气；
S3.向软管充气，使管内压强达到预定数值，软管膨胀向外挤压泥柱，使泥柱排水固结，强度继续增大；
S4.充气挤压泥柱完成后获得预定形状的空心泥柱，脱模备用；
S5.向目标欠固结软土地基上预先打好的孔中央插入注浆管，再投入碎石成桩至预定高度，接着放入一个步骤S4获得的空心泥柱，然后再投入碎石填满空心泥柱的内孔，根据所需高度或空心泥柱段数依次重复投放碎石和空心泥柱的步骤，形成碎石-土组合桩；
S6.待欠固结软土地基通过桩体中的碎石排水固结，固结度达到预定程度时，通过预留的注浆管进行注浆；
S7.注浆凝固后，桩体由碎石-土桩变为浆固碎石-土桩，使欠固结软土地基形成浆固碎石-土桩复合地基。
2.如权利要求1所述的一种适用于欠固结软土地基的浆固碎石-土桩加固方法，其特征在于，在步骤S1中，所用泥浆为工程废泥浆，将絮凝剂和固化剂搅拌均匀后加入工程废泥浆中，进行絮凝-固化联合处理。
3.如权利要求1所述的一种适用于欠固结软土地基的浆固碎石-土桩加固方法，其特征在于，在步骤S2中，所述可透水容器为圆柱形，四周可以透水，软管长度超过可透水容器的高度。
4.如权利要求1所述的一种适用于欠固结软土地基的浆固碎石-土桩加固方法，其特征在于，在步骤S3中，软管内气体压强达到数百兆帕斯卡。
5.如权利要求1所述的一种适用于欠固结软土地基的浆固碎石-土桩加固方法，其特征在于，在步骤S4中，空心泥柱内径为14cm～16cm，外径为55cm～65cm，高为1m～2m。
6.如权利要求1或5所述的一种适用于欠固结软土地基的浆固碎石-土桩加固方法，其特征在于，在步骤S5中，每施工30-40cm高度的碎石桩后投入一个空心泥柱，并且碎石填满空心泥柱的内孔。
7.如权利要求1所述的一种适用于欠固结软土地基的浆固碎石-土桩加固方法，其特征在于，在步骤S5中，预留的注浆管穿过空心泥柱的内孔。
8.如权利要求1所述的一种适用于欠固结软土地基的浆固碎石-土桩加固方法，其特征在于，在步骤S6中，预留注浆管但不立即注浆，而是待欠固结软土地基固结度达到80％或更高时注入水泥浆液进行固化。
9.根据权利要求1～8任一项所述的适用于欠固结软土地基的浆固碎石-土桩加固方法获得的浆固碎石-土桩。
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