CN113494072A

CN113494072A - 一种软土地基复合处理方法

Info

Publication number: CN113494072A
Application number: CN202110693723.4A
Authority: CN
Inventors: 欧阳佰胜; 张旭煌; 张海军; 闫鹏; 顾姣; 张文军
Original assignee: Guangdong North Foundation Construction Co ltd
Current assignee: Guangdong North Foundation Construction Co ltd
Priority date: 2021-06-22
Filing date: 2021-06-22
Publication date: 2021-10-12

Abstract

本发明涉及软土地基施工领域，具体公开了一种软土地基复合处理方法，包括以下步骤：步骤1），向软土中插入若干止水挡板，若干止水挡板包围施工区域，相邻止水挡板之间紧密贴合；步骤2），加热被止水挡板所包围的施工区域内的软土，使软土中的水沸腾蒸发，使软土含水量下降至20%及以下；步骤3），向软土中注入水泥浆液，注浆压力为0.2‑0.3Mpa，使水泥浆液渗透在软土中，注浆后静置2‑3d；步骤4），在施工区域钻桩孔；步骤5），在桩孔内施工混凝土桩体；步骤6），施工与混凝土桩体连接的混凝土承台；本申请的软土地基复合处理方法具有施工方便，工程量少，施工难度较低的优点。

Description

一种软土地基复合处理方法

技术领域

本发明涉及软土地基施工领域，尤其是涉及一种软土地基复合处理方法。

背景技术

软土的天然含水率较大，一般为50％-70％，因此，软土的压缩性大、承载能力低、抗剪强度低，导致在软土上打入桩体时，桩体稳定性较差，从而使得在地基上施工建筑后，会使得建筑稳定性较差，因此，需要对软土进行处理后才能进行地基施工。

由于软土的渗透性非常低，若直接在软土上注入水泥浆液，水泥浆液无法渗透在软土中，仅会形成一团团的混凝土浆液，最终形成混凝土块，对软土的加固无明显效果。

因此，软土地基施工时，通常需要将软土中的水分抽出，然后将软土挖出，通过回填砂石等硬质物料至基坑底部或在底部浇筑混凝土以作为支撑部分，然后再回填软土压实，因此，导致软土地基施工时由于需要进行大面积地深度开挖作业，同时对于开挖出来的软土需要大面积的存放区域，以及大规模地对土壤进行运输，使得施工复杂，难度较大，因此，还有改进空间。

发明内容

为了降低施工难度，本申请提供一种软土地基复合处理方法

本申请提供的一种软土地基复合处理方法采用如下的技术方案：

一种软土地基复合处理方法，包括以下步骤：

步骤1)，向软土中插入若干止水挡板，若干止水挡板包围施工区域，相邻止水挡板之间紧密贴合；

步骤2)，加热被止水挡板所包围的施工区域内的软土，使软土中的水沸腾蒸发，使软土含水量下降至20％及以下；

步骤3)，向软土中注入水泥浆液，注浆压力为0.2-0.3Mpa，使水泥浆液渗透在软土中，注浆后静置2-3d；

步骤4)，在施工区域钻桩孔；

步骤5)，在桩孔内施工混凝土桩体；

步骤6)，施工与混凝土桩体连接的混凝土承台；

所述水泥浆液包括以下质量份数的组分：

硅酸盐水泥100份；

水30-40份；

保坍剂0.2-0.4份；

减水剂0.8-1.6份；

碳化硼10-15份；

碳化铬5-8份；

碳黑250-300份。

通过采用上述技术方案，通过步骤2)加热软土，使得软土中的水分沸腾，水从液相转化成气相，体积膨胀，从而将软土撑开，水汽排出的同时，在土壤中形成密集且被拓宽的通道，从而使得软土具有较强的渗透性，由于软土的含水量下降，使得软土流动性下降，不易变形，结构相对稳定，使得形成的通道稳定保持畅通，然后通过步骤3)注入水泥浆液时，水泥浆液就能沿着水汽排出的通道快速渗透，虽然水泥浆液并非在土壤中完全均匀渗透，但水泥浆液能在软土中形成密集的网络，待水泥固化后，软土中就形成了密集的水泥网络骨架，从而使得步骤5)施工的混凝土桩体受到水泥网络骨架的支撑与限制，使得混凝土桩体在软土中较为稳定，还能将整个地基中多个混凝土桩体连成一体，使得整个地基十分稳定，而整个过程无需对软土进行开挖，使得大面积软土地基处理时，施工方便，工程量少，施工难度较低。

步骤4)中通过在注浆后静置2-3d时进行钻孔，有效避免软土中的混凝土强度过高导致钻孔难度上升的情况，使得钻孔作业难度低，进一步有利于整体施工难度的降低。

步骤2)中通过控制软土含水量下降至20％及以下，保证足够的水分蒸发，形成足够多的通道，以便于注浆作业。

步骤3)中通过控制注浆压力为0.2-0.3Mpa，保证水泥浆液顺利注入通道中，而且有一定压力从通道内壁渗透至土壤中，保证较好的加固效果，并且避免压力过大导致通道被严重破坏而被水泥浆液撑开，导致形成大量混凝土块的情况，减少材料的浪费。

通过水泥浆液中加入碳黑以作为骨料，由于碳黑粒径较小，保证水泥浆液的流动性，以及使得水泥浆液易于通过软土中的通道，易于形成连贯的水泥网络骨架，并且通过碳化硼与碳化铬的加入，与碳黑配合后能有效提高水泥浆液固化后的抗压强度，使得形成的水泥网络骨架结构强度高，不易破损，能持久稳定地支撑混凝土桩体，以保证软土地基的稳定性。

优选的，所述步骤1)中，止水挡板插入深度比桩孔设计深度深3-5m。

通过采用上述技术方案，通过止水挡板能有效阻挡施工区域外的软土中的水分渗透至施工区域内的软土中，但由于止水挡板不可能插入至与岩石层抵紧，因此，施工区域外的软土中的水分总会通过止水挡板下方缓慢朝向施工区域内渗透，通过加长止水挡板的深度，保留一段合理的缓冲区域，使得施工区域外的软土中的水分虽然渗透但也不会对施工区域内的被加热干燥的软土用于打桩的区域造成明显的影响。

而且由于控制了止水挡板与桩孔深度的差值，使得施工区域内的软土能获得恰好的水分渗透，从而有利于对软土中的水泥网络骨架以及桩孔中的混凝土桩体保湿养护，使得固化后的水泥网络骨架和混凝土桩体的结构强度更佳。

优选的，所述步骤2)中，加热软土至软土含水率为15％-20％。

通过采用上述技术方案，通过控制软土含水率，避免软土过于干燥而使得软土坍塌，更好地保持由于水蒸气排出而形成的通道，使得最终形成的水泥网络骨架质量较佳。

优选的，所述步骤2)中，加热软土时，向软土中插入若干注射管，注射管的管壁开有若干注射孔，朝向注射管内注入200-300℃的热空气以加热软土，热空气的注入压力为0.15-0.2Mpa。

通过采用上述技术方案，通过200-300℃的热空气加热，使得软土中的水易于沸腾，加热效果和加热范围较佳，同时通过0.15-0.2Mpa的压力，使得热空气有助于拓宽软土中的排气通道，使得后期形成的水泥网络骨架更为粗壮，结构稳定性更佳。

优选的，相邻所述注射管之间最小水平距离为3-5m。

通过采用上述技术方案，通过控制相邻注射管的距离，保证加热的效果，避免过于远离注射管的软土的加热效果下降，使得软土处理效果较好。

优选的，所述步骤3)中，向软土中注入水泥浆液时，通过步骤2)中插入软土中的注射管注入水泥浆液。

通过采用上述技术方案，通过注射管注浆，无需额外的施工步骤，使得注浆作业更为简便，而且由于气体冲注射孔喷出，使得土壤中形成的通道多与注射孔连通，使得注浆时，水泥浆液更易于直接注入软土的通道中，更好地形成水泥网络骨架，使得软土处理效果更佳。

优选的，所述水泥浆液还包括以下质量份数的组分：

白碳黑20-30份。

通过采用上述技术方案，通过加入白碳黑，有效减少水泥收缩，使得水泥网络骨架更为稳定，且对水泥浆液固化后的抗压强度有进一步提升。

优选的，所述碳化硼、碳化铬、碳黑、白碳黑的平均粒径为1-2μm。

通过采用上述技术方案，通过控制各原料的粒径，使得水泥浆液易于在软土中的通道流动，保证渗透效果，有利于形成连贯的水泥网络骨架。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请通过加热软土，使得软土中的水分沸腾，水汽排出的同时，在土壤中形成密集且被拓宽的通道，然后注入水泥浆液时，水泥浆液就能沿着水汽排出的通道快速渗透，在软土中形成密集的网络，待水泥固化后，软土中就形成了密集的水泥网络骨架，从而使得混凝土桩体受到水泥网络骨架的支撑与限制，使得混凝土桩体在软土中较为稳定，还能将整个地基中多个混凝土桩体连成一体，使得整个地基十分稳定，整个过程无需对软土进行开挖，使得大面积软土地基处理时，施工方便，工程量少，施工难度较低。

2、本申请中优选通过200-300℃的热空气加热，使得软土中的水易于沸腾，加热效果和加热范围较佳，同时通过0.15-0.2Mpa的压力，使得热空气有助于拓宽软土中的排气通道，使得后期形成的水泥网络骨架更为粗壮，结构稳定性更佳。

3、本申请中优选通过水泥浆液中加入碳黑以作为骨料，由于碳黑粒径较少，保证水泥浆液的流动性，以及使得水泥浆液易于通过软土中的通道，易于形成连贯的水泥网络骨架，并且通过碳化硼与碳化铬的加入，与碳黑配合后能有效提高水泥浆液固化后的抗压强度，使得形成的水泥网络骨架结构强度高，不易破损，能持久稳定地支撑混凝土桩体，以保证软土地基的稳定性。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

以下制备例及对比例中所用原料的来源信息详见表1。

表1

原料	来源信息
		硅酸盐水泥	燕新控股集团有限公司，钧牌普通硅酸盐水泥PO42.5R
保坍剂	杭州石堡建材科技有限公司，HQBT-2聚羧酸长效缓释保坍剂
		减水剂	湖南先锋建材有限公司，聚羧酸高效减水剂
碳化硼	秦皇岛一诺高新材料开发有限公司
		碳化铬	秦皇岛一诺高新材料开发有限公司
碳黑	石家庄汇德利矿产品有限公司
		白碳黑	博爱县祥盛硅粉有限公司

制备例1-3

一种水泥浆液，由以下组分组成：

硅酸盐水泥、水、保坍剂、减水剂、碳化硼、碳化铬、碳黑。

制备例1-3中各组分的具体投入量(单位kg)详见表2。

表2

制备例1-3中水泥浆液的制备方法如下：

将硅酸盐水泥、水、保坍剂、减水剂、碳化硼、碳化铬投入搅拌釜中，转速100r/min，搅拌5min，然后投入碳黑，转速60r/min，搅拌10min，即可制得水泥浆液，持续转速20r/min搅拌至使用完毕。

制备例1-3中，碳化硼、碳化铬、碳黑的平均粒径为2μm。

制备例4-6

一种水泥浆液，与制备例3相比，区别仅在于：

水泥浆液中还加入有白碳黑。

制备例4-6中白碳黑的具体投入量详见表3。

表3

	制备例4	制备例5	制备例6
				白碳黑	20	30	25

制备例4-6中水泥浆液的制备方法如下：

将硅酸盐水泥、水、保坍剂、减水剂、碳化硼、碳化铬、白碳黑投入搅拌釜中，转速100r/min，搅拌5min，然后投入碳黑，转速60r/min，搅拌10min，即可制得水泥浆液，持续转速20r/min搅拌至使用完毕。

制备例4-6中，碳化硼、碳化铬、碳黑、白碳黑的平均粒径为1μm。

实施例1

一种软土地基复合处理方法，包括以下步骤：

步骤1)，根据设计图纸在软土上测量放线，标记出施工区域，根据标记结果，沿着施工区域外围向软土中插入若干止水挡板，若干止水挡板完全包围施工区域，相邻止水挡板之间紧密贴合，止水挡板插入深度大于设计桩孔深度3m，本实施例中，桩孔设计深度为10m。

步骤2)，朝向软土中竖直插入若干注射管，注射管的管壁上开有若干注射孔，注射管插入深度与止水挡板插入深度一致，相邻注射管之间最小水平距离为3m，注射管内径为3cm，同时向所有注射管注入200℃的热空气，注入压力为0.15Mpa，通过热空气加热被止水挡板所包围的施工区域内的软土，使软土中的水沸腾蒸发，加热30min后，随机取样10份软土进行含水量测定，若含水量在15％-20％，则进行下一步，若含水量高于20％，则继续加热，并每10min检测一次，直至软土含水量下降至15％-20％之间。

步骤3)，软土中含水量符合要求后，通过注射管向软土中注入水泥浆液，注浆压力为0.2Mpa，使水泥浆液渗透在软土中，持续注入至软土表面出现水泥浆液渗出即停止注浆，静置30min后再次以相同压力注浆至软土表面再次出现水泥浆液渗出，即完成注浆，注浆后静置2d。

步骤4)，根据设计要求，在软土表面定位标记，然后在标记处钻桩孔。

步骤5)，在桩孔内放入钢筋笼，然后注入混凝土拌和料，形成混凝土桩体。

步骤6)，待混凝土桩体终凝后，施工与混凝土桩体连接的混凝土承台。

本实施例中，混凝土拌和料采用市售的C45混凝土。

本实施例中，水泥浆液采用制备例1的水泥浆液。

实施例2

一种软土地基复合处理方法，与实施例1相比，区别仅在于：

步骤1)中，止水挡板插入深度大于设计桩孔深度5m。

步骤2)中，相邻注射管之间最小水平距离为5m，向注射管中注入的热空气的温度为300℃，热空气注入压力为0.2Mpa。

步骤3)中，注浆压力为0.3Mpa，注浆后静置3d。

实施例3

一种软土地基复合处理方法，与实施例1相比，区别仅在于：

本实施例中，水泥浆液采用制备例2的水泥浆液。

实施例4

一种软土地基复合处理方法，与实施例1相比，区别仅在于：

本实施例中，水泥浆液采用制备例3的水泥浆液。

实施例5

一种软土地基复合处理方法，与实施例1相比，区别仅在于：

本实施例中，水泥浆液采用制备例4的水泥浆液。

实施例6

一种软土地基复合处理方法，与实施例1相比，区别仅在于：

本实施例中，水泥浆液采用制备例5的水泥浆液。

实施例7

一种软土地基复合处理方法，与实施例1相比，区别仅在于：

本实施例中，水泥浆液采用制备例6的水泥浆液。

对比例1

一种水泥浆液，与制备例3相比，区别仅在于：

水泥浆液中采用碳黑等量代替碳化硼。

对比例2

一种水泥浆液，与制备例3相比，区别仅在于：

水泥浆液中采用碳黑等量代替碳化铬。

对比例3

一种水泥浆液，与制备例3相比，区别仅在于：

水泥浆液中采用碳黑等量代替碳化硼和碳化铬。

实验1

根据《普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2016》检测各制备例及比较例制备的水泥浆液所制成的试样的抗压强度以及劈裂抗拉强度。

实验1的具体检测数据详见表4。

表4

根据制备例3与对比例1-3的数据对比可得，在水泥浆液中同时加入碳化硼和碳化铬与碳黑配合，有效进一步提高水泥浆液固化后的抗压强度，使得水泥浆液固化后形成的水泥网络骨架结构强度更高，稳定性更好，从而使得地基的稳定性较佳。

根据制备例3与制备例4-6的数据对比可得，在水泥浆液中加入白碳黑，有效进一步提高水泥浆液固化后的抗压强度。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种软土地基复合处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1），向软土中插入若干止水挡板，若干止水挡板包围施工区域，相邻止水挡板之间紧密贴合；

步骤2），加热被止水挡板所包围的施工区域内的软土，使软土中的水沸腾蒸发，使软土含水量下降至20%及以下；

步骤3），向软土中注入水泥浆液，注浆压力为0.2-0.3Mpa，使水泥浆液渗透在软土中，注浆后静置2-3d；

步骤4），在施工区域钻桩孔；

步骤5），在桩孔内施工混凝土桩体；

步骤6），施工与混凝土桩体连接的混凝土承台；

所述水泥浆液包括以下质量份数的组分：

硅酸盐水泥100份；

水30-40份；

保坍剂0.2-0.4份；

减水剂0.8-1.6份；

碳化硼10-15份；

碳化铬5-8份；

碳黑250-300份。

2.根据权利要求1所述的一种软土地基复合处理方法，其特征在于：所述步骤1）中，止水挡板插入深度比桩孔设计深度深3-5m。

3.根据权利要求1所述的一种软土地基复合处理方法，其特征在于：所述步骤2）中，加热软土至软土含水率为15%-20%。

4.根据权利要求1所述的一种软土地基复合处理方法，其特征在于：所述步骤2）中，加热软土时，向软土中插入若干注射管，注射管的管壁开有若干注射孔，朝向注射管内注入200-300℃的热空气以加热软土，热空气的注入压力为0.15-0.2Mpa。

5.根据权利要求4所述的一种软土地基复合处理方法，其特征在于：相邻所述注射管之间最小水平距离为3-5m。

6.根据权利要求4所述的一种软土地基复合处理方法，其特征在于：所述步骤3）中，向软土中注入水泥浆液时，通过步骤2）中插入软土中的注射管注入水泥浆液。

7.根据权利要求1所述的一种软土地基复合处理方法，其特征在于：所述水泥浆液还包括以下质量份数的组分：

白碳黑20-30份。

8.根据权利要求7所述的一种软土地基复合处理方法，其特征在于：所述碳化硼、碳化铬、碳黑、白碳黑的平均粒径为1-2μm。