CN116750998A - 填海固化组合物的制备方法及填海固化土组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种填海固化组合物的制备方法及填海固化土组合物，方法包括如下步骤：提供搅拌池；施作CSM地连墙，置换出地质体中的第一废土，获得CSM废料；施作DJM深层高压喷射搅拌桩，置换出所述地质体中的第二废土，获得DJM废料；根据预设配比，向所述搅拌池中加入所述CSM废料、所述DJM废料和公共填料；拌合所述CSM废料、所述DJM废料和所述公共填料，形成废土混合物；根据所述预设配比，向所述搅拌池中加入水泥和水，并拌合形成所述填海固化组合物。本发明通过将CSM工法和DJM工法中所产生的废土进行二次利用，将CSM废土中的废料以及DJM废土中的废料作为填海固化组合物的制备原料，实现了废土的重复利用，节约了土壤资源的同时，降低了填海工程的施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及CSM及DJM的废土处理技术领域，尤其涉及一种填海固化组合物的制备方法及填海固化土组合物。
背景技术
CSM工法(双轮铣深搅工法)：一种新型、高效、环保的等厚度水泥土搅拌墙施工技术，又称双轮铣深层搅拌技术；主要原理是通过钻杆下端的一对液压铣轮，对原地层进行铣、销、搅拌，同时掺入水泥浆固化液，与被打碎的原地基土充分搅拌混合后，形成具有一定强度和良好止水性能的水泥土连续墙，在CSM工法施工时，常会从土体即地质体中置换出废土。
DJM工法(粉体喷射深层搅拌法)：DJM施工技术普遍适用于需要进行深层地基加固及基础防渗的区域，如：新填海区等；同样可作为工程施工中临时措施来应用，如：深基坑侧壁挡水挡土、防水帷幕等；软土地基中输入粉柱体加固材料，通过和原位地基土强制搅拌混合，使地基土和加固材料发生化学反应，在稳定地基土的同时，提高强度的方法；由压缩空气输送的加固材料通过搅拌叶片旋转产生的空隙部位喷出，并随着搅拌叶片的旋转和原位地基土搅拌均匀混合一起，和加固材料分离后的空气，就沿着搅拌轴，由轴与土的缝隙处排出地面；粉体喷射深层搅拌法使用的固化剂，主要有石灰、水泥，还有石膏及矿渣，可使用粉煤灰作为掺合料，在DJM工法施工时，常会从土体即地质体中置换出废土。
在邻海施工时，由于施工场地以及环保要求的限制，无法就地处理工程废土，常需要转移工程废土至指定的废土场进行处理，并且，在填海工程时，常需要大量的土壤以作为填海填料，如直接将工程废土转移至废土场，不仅浪费了土壤资源，还极大地增高的填海施工的工程成本。
因此，亟需提出一种填海固化组合物的制备方法及填海固化土组合物，以将CSM工法和/或DJM工法所产生的废土进行重复利用，以节约土壤资源和施工成本。
发明内容
本发明的主要目的在于：提供一种填海固化组合物的制备方法及填海固化土组合物，旨在解决现有技术中由于施工场地以及环保要求的限制，无法就地处理工程废土，常需要转移工程废土至指定的废土场进行处理，并且，在填海工程时，常需要大量的土壤以作为填海填料，如直接将工程废土转移至废土场，不仅浪费了土壤资源，还极大地增高的填海施工的工程成本，因此，亟需提出一种填海固化组合物的制备方法及填海固化土组合物，以将CSM工法和/或DJM工法所产生的废土进行重复利用，以节约土壤资源和施工成本的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种填海固化组合物的制备方法，所述方法包括：
提供搅拌池；
施作CSM地连墙，置换出地质体中的第一废土，获得CSM废料；
施作DJM深层高压喷射搅拌桩，置换出所述地质体中的第二废土，获得DJM废料；
根据预设配比，向所述搅拌池中加入所述CSM废料、所述DJM废料和公共填料；
拌合所述CSM废料、所述DJM废料和所述公共填料，形成废土混合物；
根据所述预设配比，向所述搅拌池中加入水泥和水，并拌合形成所述填海固化组合物。
可选地，上述填海固化组合物的制备方法中，所述根据所述预设配比，向所述搅拌池中加入水泥和水，并拌合形成所述填海固化组合物的步骤之前，所述方法还包括：
根据预设水灰比，利用海水和水泥粉制备形成所述水泥；其中，所述预设水灰比为0.8：1。
可选地，上述填海固化组合物的制备方法中，所述根据所述预设配比，向所述搅拌池中加入水泥和水，并拌合形成所述填海固化组合物的步骤之后，所述方法还包括：
覆盖并养护所述填海固化组合物；
破碎所述填海固化组合物，形成填海土粒；其中，所述填海土粒的粒径为D，D≤100mm。
可选地，上述填海固化组合物的制备方法中，所述根据预设配比，向所述搅拌池中加入所述CSM废料、所述DJM废料和公共填料的步骤之前，所述方法还包括：
根据第一预设粒度分布、第二预设粒度分布和第三预设粒度分布，对应地筛选所述第一废土和所述第二废土，获得第一CSM废料废土、第一DJM废料废土和第一公共填料废土；
根据第一预设液限、第二预设液限和第三预设液限，对应地筛选所述第一CSM废料废土、所述第一DJM废料废土和所述第一公共填料废土，获得第二CSM废料废土、第二DJM废料废土和第二公共填料废土；
根据第一预设水分含量、第二预设水分含量和第三预设水分含量，对应地筛选所述第二CSM废料废土、所述第二DJM废料废土和所述第二公共填料废土，获得第三CSM废料废土、所述DJM废料和所述第二公共填料；
根据预设塑性指数，筛选所述第三CSM废料废土，获得所述CSM废料。
可选地，上述填海固化组合物的制备方法中，所述第一预设粒度分布为49％，所述第二预设粒度分布为51％，所述第三预设粒度分布为20％。
可选地，上述填海固化组合物的制备方法中，所述第一预设液限为49％，所述第二预设液限为75％，所述第三预设液限为28％。
可选地，上述填海固化组合物的制备方法中，所述第一预设水分含量为53％，所述第二预设水分含量为48％，所述第三预设水分含量为7.9％。
可选地，上述填海固化组合物的制备方法中，所述预设塑性指数为25％。
可选地，上述填海固化组合物的制备方法中，所述CSM废料、所述DJM废料、所述公共填料、所述水泥和所述水的所述预设配比为7.5：7.5：7.5：1.5：1.1。
第二方面，本发明提供了一种填海固化土组合物，应用如上述的填海固化组合物的制备方法制作而成，所述填海固化土组合物按质量份数计包括以下组分：30份CSM废料、30份DJM废料、30份公共填料、6份水泥和6.4份水
本发明提供的上述一个或多个技术方案，可以具有如下优点或至少实现了如下技术效果：
本发明提出的一种填海固化组合物的制备方法及填海固化土组合物，通过将CSM工法和DJM工法中所产生的废土进行二次利用，将CSM废土中的废料以及DJM废土中的废料作为填海固化组合物的制备原料，实现了废土的重复利用，且两种工法均为施工时的常用工法，填海固化组合物的制备原料也利于获取，不用专门提供填海材料的制备原料，节约了土壤资源的同时，降低了填海工程的施工成本。
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的前提下，还可以根据提供的这些附图获得其他的附图。
图1为本发明填海固化组合物的制备方法流程示意图；
图2为图1中步骤S60之前的方法流程示意图；
图3为图1中步骤S40之前的方法流程示意图；
图4为本发明涉及的第一预设粒度分布、第二预设粒度分布和第三预设粒度分布的土壤粒径分布试验曲线示意图；
图5为本发明涉及的预设塑性指数的测定试验示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，在本发明实施例中，所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通，也可以是两个元件的相互作用关系。
在本发明中，若有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“组件”、“件”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，各个实施例的技术方案可以相互结合，但是，是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
下面结合一些具体实施方式进一步阐述本发明的发明构思。
本发明提出一种填海固化组合物的制备方法及填海固化土组合物。
参照图1，图1为本发明填海固化组合物的制备方法流程示意图。
在本发明一实施例中，如图1所示，一种填海固化组合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤S10、提供搅拌池；在陆地CSM过程中，将在地面上使用填土材料建造1.2～1.5米高的土堤作为搅拌池，以容纳纯废土(包括CSM废土即第一废土和DJM废土即第二废土)；
步骤S20、施作CSM地连墙，置换出地质体中的第一废土，获得CSM废料；根据以往的经验和现场测量，估计每次安装CSM面板平均会产生25m2的废土，在CSM地连墙的施工过程中，将置换出的第一废土中的CSM废料作为填海固化组合物的组成组分，以对CSM工法中所置换出的地质体中的废土进行再次利用；
步骤S30、施作DJM深层高压喷射搅拌桩，置换出所述地质体中的第二废土，获得DJM废料；在DJM工法中，使用钻机将带有喷嘴的注浆管钻入预定设计深度，随后以高压设备将压缩空气及高压水或浆体通过喷嘴喷射出来，冲切、扰动、破坏一定半径内的土体，在此过程中，会置换出土体中的废土即第二废土，将第二废土中的DJM废料作为填海固化组合物的组成组分，以对DJM工法中所置换出的地质体中的废土进行再次利用；
步骤S40、根据预设配比，向所述搅拌池中加入所述CSM废料、所述DJM废料和公共填料；
步骤S50、拌合所述CSM废料、所述DJM废料和所述公共填料，形成废土混合物；先将所需量的第一废土、第二废土和公共填料卸入搅拌池，用挖机彻底拌合约30分钟，使土质均匀，以提高填海固化组合物的质量；
步骤S60、根据所述预设配比，向所述搅拌池中加入水泥和水，并拌合形成所述填海固化组合物，在加入所需量的水泥和水，并与废土混合物再混合30分钟后，混合完成后，用防水布覆盖处理过的材料，就地固化7天，获得填海固化组合物。
需要说明的是，CSM废料按质量份数计包括以下组分：10份碎石、41份沙、35份粉土和24份黏土；DJM废料按质量份数计包括以下组分：25份碎石、25份沙、46份粉土和4份黏土；公共填料按质量份数计包括以下组分：24份碎石、56份沙、19份粉土和1份黏土。
本发明技术方案通过将CSM工法和DJM工法中所产生的废土进行二次利用，将CSM废土中的废料以及DJM废土中的废料作为填海固化组合物的制备原料，实现了废土的重复利用，且两种工法均为施工时的常用工法，填海固化组合物的制备原料也利于获取，不用专门提供填海材料的制备原料，节约了土壤资源的同时，降低了填海工程的施工成本。
进一步地，所述根据所述预设配比，向所述搅拌池中加入水泥和水，并拌合形成所述填海固化组合物的步骤之前，所述方法还包括：
步骤R10、根据预设水灰比，利用海水和水泥粉制备形成所述水泥；其中，所述预设水灰比为0.8：1。
需要说明的是，水泥为CEM I型普通硅酸盐水泥，强度等级为52.5N；水为海水。
应当理解的是，为了使水泥与废土混合物的混合更加均匀，防止因在搅拌池中加入水泥粉后，搅拌废土混合物和水泥粉时，产生大量的粉尘，造成环境污染，故在混合废土混合物和水泥之前，将水泥制备为水泥浆；
另外，为了使水泥浆具有较好的流动性，更利于将水泥浆与废土混合物进行混合，降低混合难度，提高填海固化组合物的成型质量，将水灰比限定于0.8：1；
此外，在邻海施工时，为了节省施工成本，降低淡水资源的消耗量，节约淡水资源，故可使用海水和水泥粉制备水泥浆。
继续参照图1，并参照图2，图2为图1中步骤S60之前的方法流程示意图。
进一步地，如图1和图2所示，所述根据所述预设配比，向所述搅拌池中加入水泥和水，并拌合形成所述填海固化组合物的步骤之后，所述方法还包括：
步骤T10、覆盖并养护所述填海固化组合物；
步骤T20、破碎所述填海固化组合物，形成填海土粒；其中，所述填海土粒的粒径为D，D≤100mm。
需要说明的是，为便于对填海固化组合物进行转移并利用，用挖掘机将就地固化7天的填海固化组合物，破碎成粒径小于或等于100mm(按公共填方规范)的填海土粒。
继续参照图1，并参照图3、图4和图5，图3为图1中步骤S40之前的方法流程示意图，图4为本发明涉及的第一预设粒度分布、第二预设粒度分布和第三预设粒度分布的土壤粒径分布试验曲线图，图5为本发明涉及的预设塑性指数的测定试验示意图。
进一步地，如图1、图3、图4和图5所示，所述根据预设配比，向所述搅拌池中加入所述CSM废料、所述DJM废料和公共填料的步骤之前，所述方法还包括：
步骤F10、根据第一预设粒度分布(第一PSD)、第二预设粒度分布(第二PSD)和第三预设粒度分布(第三PSD)，对应地筛选所述第一废土和所述第二废土，获得第一CSM废料废土、第一DJM废料废土和第一公共填料废土；PSD是指流体中分散的粉末出席的值的列表或一个数学函数，也被称为粒度分布，定义为颗粒的大小和颗粒的质量之间的相对量；
步骤F20、根据第一预设液限、第二预设液限和第三预设液限，对应地筛选所述第一CSM废料废土、所述第一DJM废料废土和所述第一公共填料废土，获得第二CSM废料废土、第二DJM废料废土和第二公共填料废土；
步骤F30、根据第一预设水分含量、第二预设水分含量和第三预设水分含量，对应地筛选所述第二CSM废料废土、所述第二DJM废料废土和所述第二公共填料废土，获得第三CSM废料废土、所述DJM废料和所述第二公共填料；
步骤F40、根据预设塑性指数，筛选所述第三CSM废料废土，获得所述CSM废料。
需要说明的是，对破碎成粒径小于或等于100mm的填海土粒进行取样，在实验室中试验获得第一预设粒度分布、第二预设粒度分布、第三预设粒度分布、第一预设液限、第二预设液限、第三预设液限、第一预设水分含量、第二预设水分含量、第三预设水分含量和预设塑性指数。
为使海固化组合物破碎后，在填海使用时被再次进行压实的相对压实度大于或者等于95％即可以被压实到最大干密度的95％以上，以验证使用辊压压实如压路机以进行压实工序的可行性，采用震动压实(VCR)对一定数量的破碎成粒径小于或等于100mm的填海土粒进行压实，形成10m*10m*0.3m的试验面板。
具体而言，振动压路机的作业重量为11490kg，最大压实层深度(压实前)为300mm，压实过程中，前两次为静态压缩，压实时压路机形成速度为4km/h，压实时，试验面板的最佳含水量为试验面板未压实时含水量的±3％。
因此，为使填海土粒的实际使用效果能够满足填海需求，还可对第一废土、第二废土和公共填料进行PSD试验、Atterberg限值试验、水分含量试验、阿特伯格限量测试、普罗克托试验、抗压强度测试、相对压实和最大值测试、一维固结试验等的相关试验以确定从第一废土和第二废土中筛选出CSM废料、DJM废料和公共填料所需的第一预设粒度分布、第二预设粒度分布、第三预设粒度分布、第一预设液限、第二预设液限、第三预设液限、第一预设水分含量、第二预设水分含量、第三预设水分含量和预设塑性指数。
进一步地，为确保破碎后的填海固化组合物的质量和粒径之间的比值，确保填海固化组合物的填海施工质量，所述第一预设粒度分布为49％，所述第二预设粒度分布为51％，所述第三预设粒度分布为20％。
进一步地，为确保破碎后的填海固化组合物在填海施工时，各相邻填海土粒之间的联结力，所述第一预设液限为49％，所述第二预设液限为75％，所述第三预设液限为28％。
进一步地，为防止相邻填海土粒之间的摩擦力大或者填海土粒的间孔隙全部被水填充而处于饱和状态，导致其在施工时不易被压实，所述第一预设水分含量为53％，所述第二预设水分含量为48％，所述第三预设水分含量为7.9％。
进一步地，为确保填海土粒的可塑性，以应对不同尺寸或者不同环境下的施工需求，所述预设塑性指数为25％。
进一步地，为使本填海固化组合物具有良好的适应能力，如能够被现有技术中的压路机压实，所述CSM废料、所述DJM废料、所述公共填料、所述水泥和所述水的所述预设配比为7.5：7.5：7.5：1.5：1.1。
此外，基于同一发明构思，本发明还提出一种填海固化土组合物。
本实施例中，本填海固化土组合物，应用如上述的填海固化组合物的制备方法制作而成，所述填海固化土组合物按质量份数计包括以下组分：30份CSM废料、30份DJM废料、30份公共填料、6份水泥和6.4份水。
该填海固化组合物的制备方法的具体结构参照上述实施例，由于本填海固化土组合物采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
需要说明，上述本发明实施例序号仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上实施例仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种填海固化组合物的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
提供搅拌池；
施作CSM地连墙，置换出地质体中的第一废土，获得CSM废料；
施作DJM深层高压喷射搅拌桩，置换出所述地质体中的第二废土，获得DJM废料；
根据预设配比，向所述搅拌池中加入所述CSM废料、所述DJM废料和公共填料；
拌合所述CSM废料、所述DJM废料和所述公共填料，形成废土混合物；
根据所述预设配比，向所述搅拌池中加入水泥和水，并拌合形成所述填海固化组合物。
2.如权利要求1所述的填海固化组合物的制备方法，其特征在于，所述根据所述预设配比，向所述搅拌池中加入水泥和水，并拌合形成所述填海固化组合物的步骤之前，所述方法还包括：
根据预设水灰比，利用海水和水泥粉制备形成所述水泥；其中，所述预设水灰比为0.8：1。
3.如权利要求2所述的填海固化组合物的制备方法，其特征在于，所述根据所述预设配比，向所述搅拌池中加入水泥和水，并拌合形成所述填海固化组合物的步骤之后，所述方法还包括：
覆盖并养护所述填海固化组合物；
破碎所述填海固化组合物，形成填海土粒；其中，所述填海土粒的粒径为D，D≤100mm。
4.如权利要求3所述的填海固化组合物的制备方法，其特征在于，所述根据预设配比，向所述搅拌池中加入所述CSM废料、所述DJM废料和公共填料的步骤之前，所述方法还包括：
根据第一预设粒度分布、第二预设粒度分布和第三预设粒度分布，对应地筛选所述第一废土和所述第二废土，获得第一CSM废料废土、第一DJM废料废土和第一公共填料废土；
根据第一预设液限、第二预设液限和第三预设液限，对应地筛选所述第一CSM废料废土、所述第一DJM废料废土和所述第一公共填料废土，获得第二CSM废料废土、第二DJM废料废土和第二公共填料废土；
根据第一预设水分含量、第二预设水分含量和第三预设水分含量，对应地筛选所述第二CSM废料废土、所述第二DJM废料废土和所述第二公共填料废土，获得第三CSM废料废土、所述DJM废料和所述第二公共填料；
根据预设塑性指数，筛选所述第三CSM废料废土，获得所述CSM废料。
5.如权利要求4所述的填海固化组合物的制备方法，其特征在于，所述第一预设粒度分布为49％，所述第二预设粒度分布为51％，所述第三预设粒度分布为20％。
6.如权利要求5所述的填海固化组合物的制备方法，其特征在于，所述第一预设液限为49％，所述第二预设液限为75％，所述第三预设液限为28％。
7.如权利要求6所述的填海固化组合物的制备方法，其特征在于，所述第一预设水分含量为53％，所述第二预设水分含量为48％，所述第三预设水分含量为7.9％。
8.如权利要求7所述的填海固化组合物的制备方法，其特征在于，所述预设塑性指数为25％。
9.如权利要求1至8任一项所述的填海固化组合物的制备方法，其特征在于，所述CSM废料、所述DJM废料、所述公共填料、所述水泥和所述水的所述预设配比为7.5：7.5：7.5：1.5：1.1。
10.一种填海固化土组合物，其特征在于，应用如权利要求1至8任一项所述的填海固化组合物的制备方法制作而成，所述填海固化土组合物按质量份数计包括以下组分：30份CSM废料、30份DJM废料、30份公共填料、6份水泥和6.4份水。
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