CN113914293A - 一种采用骨料架构-固化技术对软土地基加固的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于岩土工程领域软基加固的方法，具体涉及一种采用骨料架构‑固化技术对软土地基加固的方法。本发明结合传统的固化技术，将建筑垃圾用于软土加固处理，在软土加固的过程中，向土体中加入一定比例的建筑垃圾充当骨料。当向土体中添加骨料和固化剂时，固化后的土体为骨料、固化淤泥团体和未固化淤泥团体混合体，高强度的骨料在土体中散乱分布并形成骨架，具有明显的架构作用，与固化淤泥团体共同构成受力结构，可有效提高土体的承载力。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程领域软基加固的方法，具体涉及一种采用骨料架构-固化技术对软土地基加固的方法。
背景技术
在我国东南沿海地区广泛分布有淤泥及淤泥质土，因含水率高、孔隙率大、压缩性高、黏粒含量高等原因，导致该类土体承载力很低，通常需要对其进行加固处理后才可用于工程建设。固化技术是当前处理软土地基常见的技术，固化技术具有施工效率高、土体强度增长速度快、质量易受控等优点。许多专家学者着力于对新型高性能固化剂的研发，通过对软土的固化，有效提高土体的强度、变形特性以及渗透性等工程性质。当前采用的固化剂主要包括水泥、石灰、粉煤灰、硅灰、矿渣以及高聚物等材料。传统的固化技术是将固化剂与土体进行搅拌后再进行养护，利用固化剂在养护期间的水化反应、火山灰反应生成的胶凝物达到提高土体强度的效果。单纯地采用固化剂对软土进行加固，软土强度的增长机理单一，软土强度过度依赖于固化剂的种类和固化剂的添加量，软土处理的成本往往较高。因此，开发一种新型加固软土的方式，旨在减小固化剂用量并有效提高软土强度，具有一定的工程价值和社会效益。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种采用骨料架构-固化技术对软土地基加固的方法。
本发明所采取的技术方案如下：一种采用骨料架构-固化技术对软土地基加固的方法，包括以下步骤：
（1）取未加固软土代表性样品，在实验室测试软土的基本物理力学指标，并进行固化配比试验；
（2）据实验室固化试验结果，确定现场固化剂掺入比；
（3）按确定的固化剂掺入比将固化剂平铺于软土表面；
（4）将一定比例的建筑垃圾平铺于固化剂表面；
（5）采用筛分机械对软土、固化剂、建筑垃圾进行搅拌筛分；
（6）将搅拌筛分后的混合体进行分层回填，每层固化土的厚度不超过35cm，每层固化土铺设后，采用压路机对回填土体进行碾压，然后进行下一层的固化土回填和碾压；
（7）在固化土覆膜养护。
步骤（1）中，采用系列不同固化剂掺入比的条件下对淤泥进行固化处理，然后养护7天和28天时，对土体进行测试，确定最优固化剂掺入比的条件。
固化剂掺入比不低于8%。
所述建筑垃圾的粒径为5～100mm。
所述建筑垃圾的强度不低于5MPa。
所述建筑垃圾的掺入量占软土质量比为10～25%。
所述筛分机械为ALLU筛分斗。
步骤（6）中，所述压路机采用工作质量为22000kg的，静线荷载不低于500N/cm，激振力不低于350kN。
本发明的有益效果如下：本发明结合传统的固化技术，将建筑垃圾用于软土加固处理，在软土加固的过程中，向土体中加入一定比例的建筑垃圾充当骨料。当向土体中添加骨料和固化剂时，固化后的土体为骨料、固化淤泥团体和未固化淤泥团体混合体，高强度的骨料在土体中散乱分布并形成骨架，具有明显的架构作用，与固化淤泥团体共同构成受力结构，可有效提高土体的承载力。
本发明将建筑垃圾当做“骨料”对软土进行处理，缓解了建筑垃圾处理的压力，达到了“以废治废”的效果，推动循环经济的发展，具有较大的工程价值和社会价值。
本发明适合对地下开挖淤泥、吹填淤泥、城市污泥、河流及湖泊疏浚淤泥以及各种软土地基进行加固处理。采用该技术加固后的土体使用范围为：建筑地基及路基回填，农业造地，矿坑回填等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为加入建筑垃圾时土体固化后状态示意图；
图2为不加入建筑垃圾时土体固化后状态示意图；
图3为固化剂掺量为2%的固化土体平板载荷试验检测土体的承载力特征值；
图4为固化剂掺量为4%的固化土体平板载荷试验检测土体的承载力特征值；
图5为固化剂掺量为8%的固化土体平板载荷试验检测土体的承载力特征值；
图6为固化剂掺量为12%的固化土体平板载荷试验检测土体的承载力特征值；
图7 为固化土体变形模量；
图中，1-固化淤泥，2-骨料，3-未固化淤泥。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明提供一种采用骨料架构-固化技术对软土地基加固的方法，包括以下步骤：
（1）取未加固软土代表性样品，在实验室测试软土的基本物理力学指标，并进行固化配比试验；
（2）据实验室固化试验结果，确定现场固化剂掺入比；
（3）按确定的固化剂掺入比将固化剂平铺于软土表面；
（4）将一定比例的建筑垃圾平铺于固化剂表面；
（5）采用筛分机械对软土、固化剂、建筑垃圾进行搅拌筛分；
（6）将搅拌筛分后的混合体进行分层回填，每层固化土的厚度不超过35cm，每层固化土铺设后，采用压路机对回填土体进行碾压，然后进行下一层的固化土回填和碾压；
（7）在固化土覆膜养护。
在本发明的一些实施例中，步骤（1）中，采用系列不同固化剂掺入比的条件下对淤泥进行固化处理，然后养护7天和28天时，对土体进行测试，确定最优固化剂掺入比的条件。其中，基本物理力学指标包括土体的强度、渗透性、水稳性及耐久性等指标。即在本发明的一些实施例中，固化剂掺入比是通过实验室小试确定的最优结果，本领域技术人员可以基于本领域常规的实验技术手段进行试验确定。优选的，固化剂掺入比不低于8%。
以实验室小试确定的最优固化剂掺入比进行大范围的淤泥固化实验，不加入建筑垃圾时，发现大范围的淤泥固化实验得到的土体的物理力学指标基本无法达到实验室小试的结果，且有明显差异，分析其原因，是大范围的淤泥固化过程中通过机械搅拌方式将软土与固化剂进行混合，其搅拌均匀程度是无法达到实验室中小试的搅拌均匀程度，软土与固化剂并不可能如理想中的完全混合，固化结束后，土体内部存在未固化的淤泥团体，其强度较低，土体固化后状态示意图如图2所示。
本发明的一些实施例中，在实验室小试确定的最优固化剂掺入比的基础上，加入适量的经过清理的一定规格的建筑垃圾，土体固化后状态示意图如图1所示。加入的建筑垃圾在土体中散乱分布并形成骨架，具有明显的架构作用，与固化淤泥团体共同构成受力结构，可有效提高土体的承载力。
本发明的一些实施例中，所述建筑垃圾的粒径为5～100mm。在本发明中，建筑垃圾是作为骨架材料，其粒径不能过小，过小的粒径在固化后的土体内起到的架构作用不明显，粒径也不能过大，过大的粒径在搅拌过程不易被翻拌均匀，在实际操作中，可以通过过筛筛分出粒径为5～100mm。
本发明的一些实施例中，所述建筑垃圾的强度不低于5MPa。
本发明的一些实施例中，所述建筑垃圾的掺入量占软土质量比为10～25%。
本发明的一些实施例中，所述筛分机械为ALLU筛分斗。
步骤（6）中，所述压路机采用工作质量为22000kg的，静线荷载不低于500N/cm，激振力不低于350kN。
实施例：
项目位于温州市杨府山公园东，现场为淤泥回填土，含水率为66.3%，流塑状，分区域分别采用不同实施例对软土地基加固处理。实施步骤如下：
1）取未加固软土样品，在实验室测试软土的基本物理力学指标，并进行固化配比试验；
2）据实验室固化试验结果，确定现场固化剂掺入比；
3）按确定的固化剂掺入比将固化剂平铺于软土表面；
4）将一定比例的建筑垃圾平铺于固化剂表面；作为对比，另有淤泥软土表面仅铺设固化剂，不添加建筑垃圾；
5）采用筛分机械对淤泥软土、固化剂、建筑垃圾（含或不含）进行搅拌筛分，一般搅拌筛分2～3次；
6）将搅拌筛分后的混合体进行分层回填，每层固化土的厚度不超过35cm；
7）每层固化土铺设后，采用工作质量为22000kg的压路机对铺填土体进行分层碾压，静线荷载不低于500N/cm，激振力不低于350kN；
8）固化土覆膜养护。
其中，固化剂掺量分别为2%、4%、8%和12%。
其中，所采用的建筑垃圾为附近拆迁区域房屋拆除过程中产生的砖墙、混凝土碎块等建筑垃圾，过筛得到的直径为5～100mm，取样进行强度试验，基本强度不低于5MPa；建筑垃圾掺入量占软土质量比为15%。
待固化土体养护28天后，采用平板载荷试验检测土体的承载力特征值，载荷板规格为0.5×0.5m，试验结果如图3、图4、图5、图6和图7。
当固化剂掺量为2%和4%时，仅采用固化剂对淤泥进行固化处理，土体承载力分别为47kPa和150kPa；添加骨料后，土体承载力分别为33kPa和150kPa。表明在该试验中，骨料的添加对固化土的强度没有提升效果。
当固化剂掺量为8%时，添加骨料和不添加骨料情况下，固化土体承载力特征值分别为190kPa和325kPa；当固化剂掺量为12%时，添加骨料和不添加骨料情况下，固化土体承载力特征值分别为250kPa和390kPa。表明在该试验中，骨料的添加对固化土的强度有较大的提升效果。
试验结果表明，在固化剂掺量不低于8%时，添加骨料后有利于提升固化土体的承载力，且土体的变形模量有提高效果（图7）。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种采用骨料架构-固化技术对软土地基加固的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）取未加固软土代表性样品，在实验室测试软土的基本物理力学指标，并进行固化配比试验；
（2）据实验室固化试验结果，确定现场固化剂掺入比；
（3）按确定的固化剂掺入比将固化剂平铺于软土表面；
（4）将一定比例的建筑垃圾平铺于固化剂表面；
（5）采用筛分机械对软土、固化剂、建筑垃圾进行搅拌筛分；
（6）将搅拌筛分后的混合体进行分层回填，每层固化土的厚度不超过35cm，每层固化土铺设后，采用压路机对回填土体进行碾压，然后进行下一层的固化土回填和碾压；
（7）在固化土覆膜养护。
2.根据权利要求1所述的采用骨料架构-固化技术对软土地基加固的方法，其特征在于：步骤（1）中，采用系列不同固化剂掺入比的条件下对淤泥进行固化处理，然后养护7天和28天时，对土体进行测试，确定最优固化剂掺入比的条件。
3.根据权利要求1所述的采用骨料架构-固化技术对软土地基加固的方法，其特征在于：固化剂掺入比不低于8%。
4.根据权利要求1所述的采用骨料架构-固化技术对软土地基加固的方法，其特征在于：所述建筑垃圾的粒径为5～100mm。
5.根据权利要求4所述的采用骨料架构-固化技术对软土地基加固的方法，其特征在于：所述建筑垃圾的强度不低于5MPa。
6.根据权利要求1所述的采用骨料架构-固化技术对软土地基加固的方法，其特征在于：所述建筑垃圾的掺入量占软土质量比为10～25%。
7.根据权利要求1所述的采用骨料架构-固化技术对软土地基加固的方法，其特征在于：所述筛分机械为ALLU筛分斗。
8.根据权利要求1所述的采用骨料架构-固化技术对软土地基加固的方法，其特征在于：步骤（6）中，所述压路机采用工作质量为22000kg的，静线荷载不低于500N/cm，激振力不低于350kN。
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