CN114182714A - 一种深厚淤泥地基加固方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及地基加固领域，更具体地说，它涉及一种深厚淤泥地基加固方法。一种深厚淤泥地基加固方法，包括以下步骤：步骤1)：对施工现场进行地质勘测，确定土层、划分信息，然后钻孔取芯确定淤泥层的尺寸，确定施工区域；步骤2)：平整施工场地；步骤3)：根据提供的坐标基准点，进行放样定位及高程引测；步骤4)：根据施工需求和测量控制点放出桩位，桩机就位，灌注混凝土；步骤5)：静置，养护；其具有改善桩基打入深度的同时还具有良好的加固效果的优点。

Description

一种深厚淤泥地基加固方法

技术领域

本申请涉及地基加固领域，更具体地说，它涉及一种深厚淤泥地基加固方法。

背景技术

大部分淤泥质黏土具有一定的连结作用，在未受到开掘时，常处于软塑状态，有一定的结构性。但在经过人为开挖后，结构被破坏，呈现流动状态，导致施工困难。

在我国东南沿海城市，城市地下土壤多为淤泥质，在此地基上加盖建筑物时，需要对淤泥质的地基进行加固处理，否则会由于基础不稳而导致建筑物坍塌。

在相关技术中，通常采用直接将桩基透过淤泥质地打在岩石层表面，以此达到加固的效果。此种加固方式运用到深厚淤泥中，需要将桩基打的很深才能起到加固作用，对桩体、装置的要求较高。因此，还有待改善。

发明内容

为了在改善桩基打入深度的同时还具有良好的加固效果，本申请提供一种深厚淤泥地基加固方法。

第一方面，本申请提供一种深厚淤泥地基加固方法，采用如下的技术方案：

一种深厚淤泥地基加固方法，包括以下步骤：

步骤1)：对施工现场进行地质勘测，确定土层、划分信息，然后钻孔取芯确定淤泥层的尺寸，确定施工区域；

步骤2)：平整施工场地；

步骤3)：根据提供的坐标基准点，进行放样定位及高程引测；

步骤4)：根据施工需求和测量控制点放出桩位，桩机就位，灌注混凝土；

步骤5)：静置，养护；

其中，混凝土由混凝土拌合料制备而成，混凝土拌合料包括以下重量份原料：185-210份硅酸盐水泥、90-105份水、45-65份掺合料、680-750份细骨料、895-1025份粗骨料、1-2份密胺系减水剂、4-6份CSA膨胀剂、15-25份酚醛纤维、7-12份聚丙烯腈纤维。

优选的，所述混凝土拌合料包括以下重量份原料：193-205份硅酸盐水泥、95-100份水、50-56份掺合料、708-725份细骨料、935-975份粗骨料、1.3-1.7份密胺系减水剂、4.5-5.5 份CSA膨胀剂、18-23份酚醛纤维、8.5-10.8份聚丙烯腈纤维。

CSA膨胀剂通过使混凝土膨胀来改善混凝土的开裂、收缩，而将打入深厚淤泥中的混凝土桩内使用CSA膨胀剂，混凝土桩进行膨胀，挤压周围的淤泥，淤泥受到挤压后会对混凝土桩有一个反作用力，使得混凝土桩附近的淤泥较其余地方的淤泥更为紧实，形成将混凝土桩握紧的状态。且混凝土桩扎入淤泥后，淤泥与混凝土桩表面接触，然后在混凝土桩膨胀的过程中，接触的淤泥逐渐与混凝土桩表面贴紧，也起到加固的效果。

通过采用上述技术方案，酚醛纤维、聚丙烯腈纤维共同配合，形成网状结构，淤泥内的土颗粒粘附在网状结构上，纤维与土颗粒被体系中所生成的水化产物包裹，能有效抵御水分侵蚀，使纤维发挥加筋作用，提高强度的同时还能使整个体系更加稳定。

CSA膨胀剂的主要水化产物是钙矾石，在早期未参与反应的铝、硫成分，或水化初期生成的钙矾石由于水化温升而脱水以至分解，在混凝土使用期间的合适条件下(主要是有充分的水分供应)，会重新生产钙矾石。重新生成的钙矾石的膨胀与混凝土强度发展不协调，容易造成混凝土结构的劣化。

而在酚醛纤维、聚丙烯腈纤维的作用下，可以有效抵御水分侵蚀，即减少了在混凝土使用期间提供充足水分以生产钙矾石的情况，有利于改善混凝土的结构，使混凝土桩的性能更加稳定，强度也得到提高。

在CSA膨胀剂、酚醛纤维、聚丙烯腈纤维的共同配合下，有利于提高CSA膨胀剂析晶生成钙矾石的速度，使钙矾石在离铝酸盐粒子的近处成团生成。由于自由空间小，使得钙矾石的例子限制在小范围内，引起膨胀。钙矾石晶体快速生长至互相交错的状态，产生更大的膨胀压力，成为膨胀动力，使混凝土桩具有更好的膨胀效果，淤泥进一步握紧混凝土桩，从而更加牢固地扎在淤泥内。

优选的，所述步骤4)中，还包括以下步骤：

步骤01)：在待加固的地面按3*3m的规格画出方格；

步骤02)：在方格中央钻出直径为1.2-1.5m的第一钻孔，第一钻孔深入淤泥层3-4m；

步骤03)：在方格的四角钻出直径为0.5-0.8m的第二钻孔，第二钻孔深入淤泥层5-6m，第二钻孔比第一钻孔深1.5-2m；

步骤04)：静置，排出第一钻孔与第二钻孔内的水；

然后进行后续灌注混凝土的工作。

通过采用上述技术方案，第一钻孔和第二钻孔内均可以形成混凝土桩，由于第一钻孔与第二钻孔的特殊排布，第二钻孔内的混凝土桩成型后会朝靠近第一钻孔的方向产生挤压力，即第一钻孔受到来自四面八方的挤压力，第一钻孔进一步被淤泥握紧，从而更加牢固地扎在淤泥内，起到加固效果。

另外，在第二钻孔处的设置混凝土桩，同样可以起到加固地基的效果。

优选的，所述掺合料为粉煤灰、沸石岩、陶粒中的一种或多种。

优选的，所述掺合料为粉煤灰、沸石岩和陶粒，粉煤灰、沸石岩和陶粒的重量比为(0.15-0.25)：1：(1.1-1.3)。

通过采用上述技术方案，掺合料的使用可以增加混凝土的粘聚性、保水性等性能。选用特定的掺合料，并在特定的比例下混合，有利于促进CSA膨胀剂发挥效果，对膨胀有促进作用。

优选的，所述混凝土拌合料还包括有25-36重量份吸水树脂。

通过采用上述技术方案，在吸水树脂与硅酸盐水泥的共同配合下，提高了对淤泥中自由水的物理吸附和化学反应，降低了淤泥中的含水率，减少了淤泥中的水与体系中其它物质反应从而二次生成钙矾石的情况发生，提高了混凝土桩的稳定性。

优选的，所述混凝土拌合料的制备方法包括以下步骤：

步骤a)：将硅酸盐水泥、掺合料、细骨料混合，得到预拌料；

步骤b)：将CSA膨胀剂、酚醛纤维、聚丙烯腈纤维在75-80℃的条件下搅拌，得到备用料；步骤c)：将预拌料、备用料、粗骨料、密胺系减水剂、水混合，得到成品。

优选的，将25-36重量份吸水树脂在步骤c)中投入与其它原料混合。

通过采用上述技术方案，按照特定的顺序步骤处理各种原料，使原料之间具有更好地混合效果，从而进一步发挥聚丙烯腈纤维、酚醛纤维、CSA膨胀剂之间的共同配合效果，有利于提高混凝土桩的膨胀效果，使淤泥进一步握紧混凝土桩，从而具有良好的加固效果。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、酚醛纤维、聚丙烯腈纤维共同配合，形成网状结构，淤泥内的土颗粒粘附在网状结构上，纤维与土颗粒被体系中所生成的水化产物包裹，能有效抵御水分侵蚀，使纤维发挥加筋作用，提高强度的同时还能使整个体系更加稳定。

2、在CSA膨胀剂、酚醛纤维、聚丙烯腈纤维的共同配合下，有利于提高CSA膨胀剂析晶生成钙矾石的速度，使钙矾石在离铝酸盐粒子的近处成团生成。由于自由空间小，使得钙矾石的例子限制在小范围内，引起膨胀。钙矾石晶体快速生长至互相交错的状态，产生更大的膨胀压力，成为膨胀动力，使混凝土桩具有更好的膨胀效果，淤泥进一步握紧混凝土桩，从而更加牢固地扎在淤泥内。

3、在吸水树脂与硅酸盐水泥的共同配合下，提高了对淤泥中自由水的物理吸附和化学反应，降低了淤泥中的含水率，减少了淤泥中的水与体系中其它物质反应从而二次生成钙矾石的情况发生，提高了混凝土桩的稳定性。

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。

以下实施例及对比例中所用原料的来源信息详见表1。

表1

原料	型号	来源信息
			硅酸盐水泥	雪豹	易县华宇大地水泥制造有限公司
密胺系减水剂	SMF	北京万图明科技有限公司
			CSA膨胀剂	HY35	北京艺高世纪科技股份有限公司
酚醛纤维	/	市售
			聚丙烯腈纤维	/	山东森泓工程材料有限公司
吸水树脂	工业级	济南万得丰环保科技有限公司

实施例

实施例1

本实施例以珠海地区某一典型基坑工程，采用FLAC^3D软件进行计算，建立基坑及围护结构的三维计算模型，通过数值模拟研究坑内加固土体的加固深度、加固宽度、布置间距、外加剂含量等参数变化对基坑稳定性的影响，为基坑坑内土体加固设计和施工提供理论依据。

一种深厚淤泥地基加固方法，包括以下步骤：

步骤1)：采用冲击钻探法，对施工现场进行地质勘测，确定土层、划分信息，然后钻孔取芯确定淤泥层的尺寸，确定施工区域。

确定土层自上而下为：

素填土，层厚1.8m，内摩擦角为6.0°，有效粘聚力为8.0kPa，天然重度为17.8kN/m^-3；

淤泥，层厚28.0m，内摩擦角为2.8°，有效粘聚力为4.8kPa，天然重度为17.0kN/m^-3；

淤泥质土，层厚3.7m，内摩擦角为5.8°，有效粘聚力为7.2kPa，天然重度为3.7kN/m^-3；

强风化花岗岩，层厚3.1m，内摩擦角为25.7°，有效粘聚力为21.9kPa，天然重度为18.9kN/m^-3；

中风化花岗岩，层厚2.5m，内摩擦角为29.0°，有效粘聚力为22.0kPa，天然重度为20.0kN/m^-3。

步骤2)：对确定好的施工区域进行场地平整，清除表面硬物，夯实素土。

步骤3)：根据提供的坐标基准点，按照设计图进行放样定位及高程引测，并做永久及临时标志。

步骤4)：根据施工需求和测量控制点放出桩位，桩机就位，灌注混凝土。

具体的，包括以下步骤：

步骤01)：在待加固的地面按3*3m的规格画出方格。

步骤02)：在方格中央用钻机钻出直径为1.3m的第一钻孔，第一钻孔深入淤泥层4m。

步骤03)：在方格的四角用钻机钻出直径为0.7m的第二钻孔，第二钻孔深入淤泥层6m，第二钻孔比第一钻孔深2m。

步骤04)：钻孔完成后静置18小时，将第一钻孔与第二钻孔内的水排出；

然后往第一钻孔、第二钻孔内灌注混凝土。

步骤5)：静置、养护，结束28天后，可按正常地基进行基础施工。

其中，混凝土由混凝土拌合料制备而成，混凝土拌合料包括以下原料：185kg硅酸盐水泥、90kg水、65kg粉煤灰、750kg海砂、895kg碎石、2kg密胺系减水剂、4kgCSA膨胀剂、15kg酚醛纤维、12kg聚丙烯腈纤维。

混凝土拌合料的制备方法包括以下步骤：

步骤a)：将硅酸盐水泥、粉煤灰、海砂在转速60r/min的条件下混合搅拌5分钟，得到预拌料。

步骤b)：将CSA膨胀剂、酚醛纤维、聚丙烯腈纤维在75℃、65r/min的条件下搅拌3分钟，得到备用料。

步骤c)：将预拌料、备用料、碎石、密胺系减水剂、水在常温、转速70r/min的条件下搅拌混合8分钟，得到成品。

实施例2-5

一种深厚淤泥地基加固方法，与实施例1的不同之处在于，

各原料的用量、选择不同，步骤b)中的温度不同，具体详见表2，实施例1的各项参数也汇总于表2。

表2

实施例6

一种深厚淤泥地基加固方法，与实施例5的不同之处在于，

掺合料为粉煤灰、沸石岩和陶粒，粉煤灰、沸石岩和陶粒的重量比为0.15：1：1.3，即粉煤灰的投入量为3.2kg，沸石岩的投入量为21.2kg，陶粒的投入量为27.6kg。

实施例7

一种深厚淤泥地基加固方法，与实施例5的不同之处在于，

掺合料为粉煤灰、沸石岩和陶粒，粉煤灰、沸石岩和陶粒的重量比为0.25：1：1.1，即粉煤灰的投入量为5.5kg，沸石岩的投入量为22.1kg，陶粒的投入量为24.3kg。

实施例8-10

一种深厚淤泥地基加固方法，与实施例5的不同之处在于，步骤c)中，还投入有吸水树脂，吸水树脂的使用量参照表3。

表3

项目	实施例8	实施例9	实施例10
				投入量(kg)	25	36	32

实施例11

一种深厚淤泥地基加固方法，与实施例7的不同之处在于，步骤c)中，还投入有32kg吸水树脂。

对比例

对比例1

一种深厚淤泥地基加固方法，与实施例5的不同之处在于，将CSA膨胀剂替换为等重量的铁屑膨胀剂。

对比例2

一种深厚淤泥地基加固方法，与实施例5的不同之处在于，将酚醛纤维替换为等重量的羧甲基纤维素。

对比例3

一种深厚淤泥地基加固方法，与实施例5的不同之处在于，将聚丙烯腈纤维替换为等重量的羧甲基纤维素。

对比例4

一种深厚淤泥地基加固方法，与实施例5的不同之处在于，CSA膨胀剂的投入量为9kg，酚醛纤维的投入量为10kg，聚丙烯腈纤维的投入量为17.5kg。

性能检测试验

1、抗压强度检测：按照GB/T 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》对实施例1-11、对比例1-4和市售混凝土进行检测。

2、限制膨胀率测定：按照GB 50119-2013《混凝土外加剂应用技术规范》对实施例1-11、对比例1-4和市售混凝土进行检测。

试验1-2的检测数据参照表4。

表4

根据表4中实施例1-5和对比例1-3的检测数据对比可知，实施例1-5的混凝土的抗压强度、限制膨胀率明显优于对比例1-3的，实施例1-5的在水中28d仍能保持较好的限制膨胀率，说明在CSA膨胀剂、酚醛纤维、聚丙烯腈纤维的共同配合下，提高了混凝土的抗压强度和膨胀效果。在第一钻孔、第二钻孔内灌装好混凝土后，混凝土在成型的过程中往外膨胀，与淤泥之间相互挤压，从而牢固地扎在淤泥内，以此获得良好的加固效果。

根据表4中实施例1-5和对比例4、市售混凝土的检测数据对比可知，实施例1-5的混凝土的抗压强度、限制膨胀率较对比例4、市售混凝土的好，尤其是限制膨胀率得到提高。说明CSA膨胀剂、酚醛纤维、聚丙烯腈纤维在特定的比例下混合才能发挥效果。

根据表4中实施例6-7与对比例1-4的检测数据对比可知，实施例6-7的混凝土在抗压强度、限制膨胀率方面的性能均优于对比例1-4的。选用特定的掺合料，并在特定的比例下混合，其与CSA膨胀剂产生了影响效果，有利于促进CSA膨胀剂在混凝土内分散，从而使混凝土桩具有良好的膨胀效果。

根据表4中实施例8-10与对比例1-4的检测数据对比可知，实施例8-10的混凝土的抗压强度、限制膨胀率较对比例1-4的好，说明加入吸水树脂后，有利于提高混凝土的膨胀性能和抗压强度。

在实施例5中的建筑建成后半年内，对该建筑物进行了沉降观测，该建筑物的沉降和变形均符合国家标准，说明上述地基的加固方式是有效的并且符合标准。

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 (8)

1.一种深厚淤泥地基加固方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：对施工现场进行地质勘测，确定土层、划分信息，然后钻孔取芯确定淤泥层的尺寸，确定施工区域；

步骤2)：平整施工场地；

步骤3)：根据提供的坐标基准点，进行放样定位及高程引测；

步骤4)：根据施工需求和测量控制点放出桩位，桩机就位，灌注混凝土；

步骤5)：静置，养护；

其中，混凝土由混凝土拌合料制备而成，混凝土拌合料包括以下重量份原料：185-210份硅酸盐水泥、90-105份水、45-65份掺合料、680-750份细骨料、895-1025份粗骨料、1-2份密胺系减水剂、4-6份CSA膨胀剂、15-25份酚醛纤维、7-12份聚丙烯腈纤维。

2.根据权利要求1所述的深厚淤泥地基加固方法，其特征在于：所述步骤4)中，还包括以下步骤：

步骤01)：在待加固的地面按3*3m的规格画出方格；

步骤02)：在方格中央钻出直径为1.2-1.5m的第一钻孔，第一钻孔深入淤泥层3-4m；

步骤03)：在方格的四角钻出直径为0.5-0.8m的第二钻孔，第二钻孔深入淤泥层5-6m，第二钻孔比第一钻孔深1.5-2m；

步骤04)：静置，排出第一钻孔与第二钻孔内的水；

然后进行后续灌注混凝土的工作。

3.根据权利要求1所述的深厚淤泥地基加固方法，其特征在于：所述混凝土拌合料包括以下重量份原料：193-205份硅酸盐水泥、95-100份水、50-56份掺合料、708-725份细骨料、935-975份粗骨料、1.3-1.7份密胺系减水剂、4.5-5.5份CSA膨胀剂、18-23份酚醛纤维、8.5-10.8份聚丙烯腈纤维。

4.根据权利要求1所述的深厚淤泥地基加固方法，其特征在于：所述掺合料为粉煤灰、沸石岩、陶粒中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的深厚淤泥地基加固方法，其特征在于：所述掺合料为粉煤灰、沸石岩和陶粒，粉煤灰、沸石岩和陶粒的重量比为（0.15-0.25）：1：（1.1-1.3）。

6.根据权利要求1所述的深厚淤泥地基加固方法，其特征在于：所述混凝土拌合料还包括有25-36重量份吸水树脂。

7.根据权利要求1-6任一所述的深厚淤泥地基加固方法，其特征在于：所述混凝土拌合料的制备方法包括以下步骤：

步骤a)：将硅酸盐水泥、掺合料、细骨料混合，得到预拌料；

步骤b)：将CSA膨胀剂、酚醛纤维、聚丙烯腈纤维在75-80℃的条件下搅拌，得到备用料；

步骤c)：将预拌料、备用料、粗骨料、密胺系减水剂、水混合，得到成品。

8.根据权利要求7所述的深厚淤泥地基加固方法，其特征在于：将25-36重量份吸水树脂在步骤c）中投入与其它原料混合。