CN117105608B - 固化土、用于软土地基加固的固化土预制桩及施工方法 - Google Patents
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- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
Abstract
本发明公开了固化土、用于软土地基加固的固化土预制桩及施工方法。固化土按质量份由以下物质组成:固化剂80至150份、土方800至1000份、碎石100至200份、秸秆1至5份、水50至90份,固化剂按质量百分比由以下物质组成:胶凝组分95至98%、增强组分0.2至0.5%、挤塑组分0.3至0.8%、保水组分1至3%、分散组分0.5至1.2%。本发明提供的固化土预制桩材料更加密实,通过多次预压使预制桩材料之间的空隙更小,土颗粒之间的距离减小,有利于水化反应,使周围土体与预制桩体形成稳定的连接体,实现连续高强度整体成桩,有效降低了桩土后期沉降。本预制桩抗折性能优异,直接使用固化土预制桩进行施工,施工便捷,提高了预制桩的经济性和环保性。
Description
技术领域
本发明属于建筑技术领域,尤其涉及固化土、用于软土地基加固的固化土预制桩及施工方法。
背景技术
在工程建设中,比较成熟且常采用的是水泥土搅拌桩、高压旋喷桩等水泥土桩,该类桩需使用大量水泥、能耗高、污染重。同时在城市工程建设中经常会产生大量废弃土,需长距离外运并占用大量土地进行堆放。如果能够将废弃土经适当的加工,制成具有一定强度和水稳定性的桩体,再将桩体打入或吊装入地基中,与地基土形成复合地基,将大大改善废弃土的运输成本、以及水泥土桩的污染。
中国发明专利(公开号CN111101504A,公开日2020.05.05)公开一种稳定土挤压固化预制桩,其特征在于,包括:桩身,其由废弃土加工制成,外周尺寸略小于钢沉管;桩内孔,其自上至下贯穿形成于所述桩身的中心;桩面凹槽,其凹设形成于所述桩身的上下端面,自所述桩内孔沿水平方向向外延伸;桩周凹槽,其凹设形成于所述桩身的外周,自所述桩身的上下端面沿竖直方向延伸。制备所述桩身时,捣碎废弃土,粉碎粘土最大粒径不超过20mm,向废弃土中添加其质量4-8%的水泥、1-2%的粉煤灰、0.1-0.2%的石膏、0.05-0.09%的黄碱、0.001-0.002%的盐酸,混合,一次挤压成型,挤压后的桩体压实度不小于98%。单轴搅拌桩在地基处理中的应用最为广泛,主要是因为单轴搅拌桩的综合成本低。
但单轴搅拌桩存在以下问题:
(1)成桩效果差,极易出现断桩,并且桩体强度低,单轴搅拌桩上部与下部桩身强度相差较大;
(2)施工时返浆严重,实际固化剂掺量远远低于设计掺量;
(3)桩身承载力差;
(4)受地下水影响较大,有些存在地下流动水体时,单轴搅拌桩掺量全部被流水带走。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题,本发明公开实施例提供了固化土、用于软土地基加固的固化土预制桩及施工方法。
所述技术方案如下:
一种固化土,所述固化土按质量份由以下物质组成:固化剂80份至150份、土方800份至1000份、碎石100份至200份、秸秆1份至5份、水50份至90份;
所述固化剂按质量百分比由以下物质组成:胶凝组分95%至98%、增强组分0.2%至0.5%、挤塑组分0.3%至0.8%、保水组分1%至3%、分散组分0.5%至1.2%;
所述土方为淤泥质土、杂填土、黏土、粉质粘土、粉土、中砂土、细砂土、粉砂土、砂、石粉中的一种或多种,所选土方的有机质含量≤30%,土方含水率为10%至20%;
所述碎石最大粒径≤3cm;
所述秸秆为麦秆和水稻秸秆中的一种,秸秆的长度为3cm至5cm,秸秆的含水率小于0.5%;
所述水为海水、河湖淡水、地下水或自来水中的一种。
而且,所述固化土预制桩的结构包括:预制桩体、预留柱、预留柱孔;
所述预留柱、所述预留柱孔分别位于所述预制桩体的两端部。
而且,所述预制桩体为圆柱形或方形,圆柱形的直径或方形的边长为400mm至800mm,所述预制桩体的长度为1.5m至2.5m。
而且,所述预留柱大于等于三个,每个所述预留柱的长度大于等于15cm,所述预留柱的直径大于等于10cm。
而且,所述预留柱孔的数量与所述预留柱相对应,所述预留柱孔布置在所述预留柱的相对端,并通过卡槽与相邻预制桩体上的预留柱插嵌式连接,所述预留柱孔的深度比预留柱深2cm至5cm,所述预留柱孔的直径比所述预留柱大1cm至3cm。
一种成型方法,该成型方法用于软土地基加固的固化土预制桩,该成型方法包括以下步骤:
S1,土方处理:对土方进行处理,含水率控制在10%至20%,破碎处理后土方粒径小于1cm;
S2,固化剂半成品制备:将固化剂中的胶凝组分、增强组分、分散组分混合均匀形成固化剂半成品;
S3,保水组分处理:固化土预制桩材料中水的10%至30%加入到保水组分中,静置3h至5h,充分吸水后,搅拌均匀,形成保水组分备用料;
S4,混料搅拌:按照份数将秸秆、土方和碎石放入密闭搅拌器中搅拌5min至10min,加入固化剂半成品搅拌3min至5min,再加入剩余70%至90%水和保水组分备用料,搅拌3min至5min,最后加入挤塑组分,搅拌5min至10min,形成用于软土地基加固的固化土预制桩搅拌料;
S5,挤塑成型:将用于软土地基加固的固化土预制桩搅拌料放入模具中,压力2MPa至5MPa,静置10min至15min,再提升压力到8MPa至15MPa,保压30min至60min;
S6,脱模养护:预制桩保压完成后开始脱模,脱模后在固化土预制桩表面喷洒30g/m2至50g/m2的水,覆膜标准养护7天至14天,得到用于软土地基加固的固化土预制桩成品。
一种施工方法,该施工方法用于软土地基加固的固化土预制桩进行施工,该施工方法包括:
(a)桩位计算:根据设计和施工要求,计算出固化土预制桩的排设、横向与纵向间隔、固化土预制桩施工深度;
(b)表面清理:根据地勘报告和桩位计算的内容,清理施工桩位上承载力大于200kPa的上层土体;
(c)静压施桩:用静压机进行施工,所述预制桩体进入土体的速度小于等于1.5m/min;
(d)接桩:将另外一个所述预制桩体上的预留柱对准先前进入土体的所述预制桩体的所述预留柱孔,并按照步骤(c)进行施工;
(e)重复步骤(d),达到设计长度后停止施工。
而且,所述胶凝组分为水硬性硅酸盐材料,所述水硬性硅酸盐材料包括水泥熟料、粉煤灰、矿粉、硅灰、活性火山灰、石膏、碱渣粉末以及赤泥粉末中的一种或多种组合;其中,水泥熟料质量占比小于30%;
所述增强组分包括:氟硅酸钠和糖蜜,质量占比>60%;木薯变性淀粉和田箐胶,质量占比<40%;
所述挤塑组分由氢化松香甘油酯和达玛树脂按照1:1混合而成,浓度为3%至8%;
所述保水组分为大豆细粉、粗麸皮、氧化铝、煅烧硅藻土中的一种或多种;
所述分散组分为硬脂酸钙和硬脂酸镁中的一种。
结合上述的所有技术方案,本发明所具备的优点及积极效果为:本发明与现有技术的区别点在于,本发明创新的提供一种新的固化土预制桩配方,有利于预制桩的挤压成型;在成型方法上本发明多次预压和成型,而且预制桩配方也有助于固化土预制桩之间的材料更加密实成型;多次预压使固化土预制桩材料之间的空隙更小,土颗粒之间的距离减小,有利于水化反应。
本发明中添加了保水组分,事先用水充分浸泡,在固化土成型初期把多余水分包裹在保水结构的多孔结构中,随着水化反应的持续进行,大体积固化土结构中所需水化反应中水分或许不够,此时保水组分的水因为吸附能力由强变弱从而转移到固化土结构中,增加水化反应进程。由于固化土密实度的提高和内部水化进程高,提高了固化土预制桩的水稳性能。有利于后期大体积固化土预制桩的内部全面养护。
本发明中的预制桩体表面倾斜设置多个成型小孔,优点为:提高了固化土预制桩表面的粗糙程度,增大与周围土体的摩阻力和接触面积,同时为桩土结合料的渗透提供了更多支点;成型小孔倾斜设置有助于留存更多桩土结合料,不因挤密施工从预制桩体表面带走,为后期固化土预制桩与周围土体水化反应提供更多反应启动物质,生成更多的水化产物,使固化土预制桩与周围土体产生更多的固化连接,极大提高了固化土预制桩后期稳定性。
本发明预制桩保证了连续高强度整体成桩,并且与周围土体的结合更加紧密,预制桩后期与周围土体发生固化反应;本发明采用静压施工,增加了土体的挤密程度;本发明在预制桩体表面喷涂使用了桩土结合料,后续桩土结合料与周围土体产生水化反应,在预制桩体和周围土体之间产生连接,使周围土体与固化土预制桩体形成稳定的连接体,提高整体成桩性能,有效降低了桩土后期沉降。
本发明提供的固化土预制桩抗折性能优异,不需使用钢衬管或其他辅助施工措施,直接用固化土预制桩进行施工,施工便捷,而且固化土预制桩的经济性和环保性有极大提高和改善。
附图说明
此处的附图示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理;
图1是本发明实施例提供的用于软土地基加固的固化土预制桩示意图;
图2是本发明实施例提供的用于软土地基加固的固化土预制桩的成型小孔朝向与预制桩体的桩心方向夹角图;
图3是本发明实施例提供的用于软土地基加固的固化土预制桩的成型方法流程图;
图中:1、预制桩体;2、成型小孔;3、预留柱;4、预留柱孔。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
本发明实施例提供的固化土、用于软土地基加固的固化土预制桩及施工方法创新点在于:通过固化土各种组分的搭配使用和多次挤压成型,增强了和桩体内部的水化反应进程,减少内部的孔隙率,提高预制桩体的固化土预制桩密实程度和固化强度,同时提高桩体的抗折强度,降低工程造价,有利于后期的连续快速施工。
实施例1,本发明实施例提供的固化土按质量份由以下物质组成:固化剂80-150份、土方800-1000份、碎石100-200份、秸秆1-5份、水50-90份;
其中,固化剂按质量百分比由以下物质组成:胶凝组分95-98%、增强组分0.2-0.5%、挤塑组分0.3-0.8%、保水组分1-3%、分散组分0.5-1.2%;
固化土解决了因为预制固化土桩的养护、抗折性能不足、密实度不够,强度提升不大的技术问题。
在本发明实施例中,胶凝组分为水硬性硅酸盐材料,所述水硬性硅酸盐材料包括水泥熟料、粉煤灰、矿粉、硅灰、活性火山灰、石膏、碱渣粉末和赤泥粉末中的一种或多种组合,其中水泥熟料质量占比小于30%;胶凝组分中的活性硅铝成分质量占比不低于25%。
可以理解,水泥主要成分为C2S、C3S、C3A、C4AF,其中C为氧化钙,S为二氧化硅,A为氧化铝,F为氧化铁。
胶凝组分的技术作用:主要发生水化反应产生大量的水化产物胶结包裹土体颗粒,是产生固化强度的主要来源。
可以理解,水合反应(hydrated reaction),也叫作水化反应。是无机化学中指物质溶解在水里时,与水发生的化学作用。一般指溶质分子(或离子)和水分子发生作用,形成水合分子(或水合离子)的过程。
有机化学水合反应中指分子中的不饱和键(双键或三键)在催化剂作用下与水化合的作用。
例如:金属离子之水合反应情形
Na++nH2O→[Na(H2O)n]+;
Al3 ++6H2O→[Al(H2O)6]3+→[H3O]+[Al(H2O)5OH]2+;
PCl3+6H2O→H3PO3+3H3O++3Cl-。
在本发明实施例中,增强组分:以氟硅酸钠和糖蜜为主,质量占比>60%,木薯变性淀粉和田箐胶质量占比<40%。
增强组分的作用:具有较高的胶粘性、塑性和乳化作用,也具有较高的分散作用,吸水快速膨胀,激发胶凝组分中活性较低的组分,增加土颗粒的黏附性。
在本发明实施例中,挤塑组分:氢化松香甘油酯和达玛树脂按照1:1混合而成,浓度为3-8%。
挤塑组分作用:具有较高的粘稠性和塑化作用,在压力的驱使下,快速挤密填充固化土内部缝隙,同时又具有一定的黏度,增强土体的粘结。
在本发明实施例中,保水组分为大豆细粉、粗麸皮、氧化铝、煅烧硅藻土中的一种或多种。
保水组分作用:内部具有较高孔隙结构,与土拌和后,吸收大量的水分储存在内部孔隙结构中,固化反应后期为低含水率固化土的水化反应提供养护水分,促进固化养护和水化持续反应。
在本发明实施例中,分散组分为硬脂酸钙和硬脂酸镁中的一种。
分散组分作用:具有稳定和润滑的作用,对黏性较高的土颗粒进行分散均匀,提高土料拌和效率。
在本发明实施例中,秸秆为麦秆和水稻秸秆中的一种,长度为3-5cm,含水率小于0.5%。
秸秆作用:以绿色秸秆作为固化土内部的加筋结构,提高柱状预制固化土的抗折性能,避免后续运输过程中预制固化土桩的断裂和打桩过程的轴向抗拉。
在本发明实施例中,土方为淤泥质土、杂填土、黏土、粉质粘土、粉土、中砂土、细砂土、粉砂土、砂、石粉中的一种或多种,所选土方的有机质含量≤30%。土方含水率为10-20%。
在本发明实施例中,碎石最大粒径≤3cm。
碎石作用:一方面增强固化土的颗粒集配,提高固化土的抗压强度,另一方面,利用碎石的搅拌动力,破碎大块土方,使各种材料分散和拌和更加均匀。
在本发明实施例中,水为海水、河湖淡水、地下水和自来水中的一种。
本发明减少了水泥高碳材料和砂石骨料的用量,极大降低了固化剂掺量,保证了高强度成桩的连续性,降低了固化成本和施工成本,降本增效明显。
通过废弃土方的循环利用,通过固化预制成型,同时提高成桩效果,并保证了成桩的连续性和桩体高强度的均匀性。
本发明通过多次预压和成型,使废弃土体高质量成桩变成了可能,不仅周围挤密土体,更在周围土体与预制桩体形成稳定连接体,增强了预装与周围土体增加提高承载力,并减小后期预制桩土沉降的可能。
本发明解决了传统深层搅拌桩成桩不连续、质量不可控的问题,保证了高强度连续成桩的可能。本发明克服了废弃土体形成稳定桩体用于加固土体。
实施例2,如图1、图2所示,本发明实施例提供的用于软土地基加固的固化土预制桩,结构包括:
预制桩体1、成型小孔2,预留柱3、预留柱孔4;
成型小孔2为多个,且向下倾斜开设在预制桩体1表面,多个成型小孔2以规则排列的方式布满预制桩体1表面,排列的多个成型小孔2朝向与预制桩体1的桩心方向夹角为30-45°,成型小孔2的深度小于等于2cm;
预留柱3、预留柱孔4分别对应且开设在预制桩体1的两端部。
在本发明实施例中,预制桩体1直径400-800mm,长度为1.5-2.5m,用于软土地基加固的固化土预制桩固化后,预制桩体1的桩身强度为3-10MPa;
成型小孔2,体积为0.3-1.5cm3,在预制桩体1上通过模具上的预留小块,挤压形成,数量不少于20/m2;成型小孔2的朝向与预制桩体1的桩心方向夹角为30-45°;施工时便于留存桩土结合料。
成型小孔2作用:为后续喷涂桩土结合料,提供支撑位置,也为施工后续的固化反应创造条件。
预留柱3,不少于3个,每个长度不少于15cm,直径不少于10cm;
预留柱3作用:用于相邻预制桩体1之间的卡槽连接,不需要常规在预制桩底部设置金属圈带和以此发生的焊接。
预留柱孔4:数量与预留柱3对应,布置在预留柱3的相对端,并通过卡槽与相邻预制桩体1上的预留柱3连接,预留柱孔4深度比预留柱3长2-5cm,直径比预留柱3多1-3cm。
实施例3,如图3所示,本发明实施例提供的用于软土地基加固的固化土预制桩的成型方法包括:
S1,土方处理包括:对废弃土方进行处理,含水率控制在10%-20%,破碎处理后最大粒径小于1cm;
S2,固化剂半成品制备:先将固化剂中的胶凝组分、增强组分、分散组分混合均匀形成固化剂半成品备用;
S3,保水组分处理包括:将固化土预制桩材料中的水组分10-30%加入到保水组分中,静置3-5h,充分吸水后,搅拌均匀形成保水组分备用料待用;
S4,混料搅拌:按照份数将秸秆、土方和碎石放入密闭搅拌器中搅拌5min-10min,加入固化剂半成品搅拌3min-5min,再加入剩余70%-90%水和保水组分备用料,搅拌3-5min,最后加入挤塑组分,搅拌5-10min,形成用于软土地基加固的固化土预制桩搅拌料;
S5,挤塑成型:将用于软土地基加固的固化土预制桩搅拌料放入模具中,压力2MPa-5MPa,静置10min-15min,再提升压力到8MPa-15MPa,保压30min-60min;
S6,脱模养护:固化土预制桩保压完成后开始脱模,脱模后在固化土预制桩表面喷洒30g/m2-50g/m2的水,覆膜标准养护7-14天,得到用于软土地基加固的固化土预制桩成品。
在本发明实施例中,用于软土地基加固的固化土预制桩为圆柱形,直径400mm-800mm,长度为1.5m-2.5m,用于软土地基加固的固化土预制桩桩身强度为3-10MPa。
单轴深层搅拌桩设计要求是强度≥1.0MPa,但目前单轴深层搅拌桩因为各种各样的问题,导致搅拌桩成桩质量较差,不确定和影响因素多,基本都会出现以下问题,断桩不连续,局部固化没有强度(跟原土无异),导致单轴搅拌桩成桩质量差,承载力弱,达不到设计要求。本发明预制能做到3-10MPa承载力很高,且连续性好,固化剂掺量低。
通过上述实施例可知,本发明成桩连续,桩体强度高,单桩承载力大,桩身强度均匀;
除了加固土体外,还能挤密土体,提高地基承载力;
相比较与传统水泥搅拌桩经济优势明显,搅拌更加均匀,固化剂掺量更低,杜绝传统水泥搅拌桩的返浆;
成型工艺简单,利用废弃土方和工业固废,环保性高。
作为本发明的一种应用领域,本发明可用于淤泥软土地基加固,适用淤泥含水率超过50%,尤其是新吹填形成的陆地加固。
实施例4,本发明实施例提供的用于软土地基加固的固化土预制桩的施工方法,包括:
(a)桩位计算:根据设计和施工要求,计算出固化土预制桩的排设,横向与纵向间隔,以及固化土预制桩施工深度;
(b)表面清理:根据地勘报告和上述步骤(a)确定内容,清理施工桩位上承载力超过200kPa的上层土体;
(c)喷涂桩土结合料:将预制桩体1带有预留柱3的一端垂直朝下,并将桩土结合料均匀喷涂在预制桩体1表面和填满成型小孔2,此时成型小孔2的开口朝向斜上方,有效防止了桩土结合料流出,预制桩体1表面喷涂量不少于10kg/m2,制备完成的桩土结合料需要在2-3h内喷涂完毕,桩土结合料的喷涂厚度大于等于1mm;
(d)静压施桩:将预制桩体1带有预留柱3一端垂直朝下,用静压机进行施工,预制桩体进入土体的速度不大于1.5m/min,带有桩土结合料的预制桩体1在1-3h内施工完毕;
(e)接桩:将另外一个喷涂桩土结合料的预制桩体上的预留柱3对准先前进入土体的预制桩体预留柱孔4,并按照步骤(d)进行施工;
(f)重复步骤(e),达到设计长度后停止施工。
在本发明实施例中,步骤(c)中,所述桩土结合料按照质量份由以下物质组成:胶凝组份92份至97份、吸附剂2份至5份、渗透剂1份至3份、水60份至100份。
用法:将桩土结合料制成喷涂浆料喷涂在预制桩体1、成型小孔2和填满预留柱孔4,为后续预制桩与周围土体发生反应提供反应物质。本发明施工方法简单且施工周期和成本更低,节省工期明显,综合造价低。
所述吸附剂为罗望子胶、季戊四醇、山梨醇、月桂醇油醇、棕榈醇、硬脂醇、环己醇、萜烯醇中的一种;
季戊四醇(非离子表面活性剂的亲水基):季戊四醇分子中含有四个等同的羟甲基,具有高度的对称性,因此常被用作多官能团化合物的制取原料,也可用作胶黏剂。
罗望子胶为自由流动、无臭无味、乳白色或淡米黄色的粉末,不溶于冷水,但是能在冷水中分散,能在热水中溶解,不溶于大多数有机溶剂和硫酸铵、硫酸钠等盐溶液,加热到85℃以上就会溶解,形成均匀的胶体溶液,胶液的黏度与质量浓度有关,耐盐、耐酸、耐冷冻和解冻性,并具有稳定、乳化、增稠、凝结、保水、成膜的作用,其水溶液的粘稠性较强,粘度不受酸类和盐类等的影响,当溶胶浓度在3%~4%时,其黏度增加极为迅速。
原理:吸附剂表面活性剂稳定性高,生物降解性和水溶性均较好,具有良好的乳化、润湿、渗透、分散和增溶的能力,易吸附在预制桩体、成型小孔上,为施工后续的固化反应提供基础。
所述渗透剂为顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠、硫酸化蓖麻油、琥珀酸烷基酯磺酸钠、-烯基磺酸钠中的一种或多种混合物。
原理:渗透剂为机高分子聚合物,易溶于水并形成高粘度液体,在低添加量下能改善桩土结合料柔软度和黏度,且流动性和耐擦洗性好,提高在桩土结合料在预制桩表面和成型小孔上的渗透,为施工后续预制桩与周围软土之间的固化反应提供更多的固化材料。
总之,本发明解决了现有技术因为预制固化土桩的养护、抗折性能不足、密实度不够,强度提升不大的问题而设置的组分。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述或记载的部分,可以参见其它实施例的相关描述。
为进一步说明本发明实施例相关效果,进行如下实验。
以固化剂、土方、碎石、秸秆、水为原料进行固化土配合比试验,其中固化剂中只包括胶凝组分,E1-E7为实施例,P1-P3为对比例。见表1固化土配合比试验结果表(份)。
表1
以编号E7的固化土配合比进行固化剂配方固化效果对比试验,通过调整固化剂不同组分,验证固化效果试验,固化效果和配方调整见表2固化剂固化效果验证表(%),其中E8-E13为实施例,P4-P7为对比例。
表2
以上所述,仅为本发明较优的具体的实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,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,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种固化土,其特征在于,所述固化土按质量份由以下物质组成:固化剂80份至150份、土方800份至1000份、碎石100份至200份、秸秆1份至5份、水50份至90份;
所述固化剂按质量百分比由以下物质组成:胶凝组分95%至98%、增强组分0.2%至0.5%、挤塑组分0.3%至0.8%、保水组分1%至3%、分散组分0.5%至1.2%;
所述土方为淤泥质土、杂填土、黏土、粉质粘土、粉土、中砂土、细砂土、粉砂土、砂、石粉中的一种或多种,所选土方的有机质含量小于等于30%,土方含水率为10%至20%;
所述碎石最大粒径小于等于3cm;
所述秸秆为麦秆和水稻秸秆中的一种,秸秆的长度为3cm至5cm,秸秆的含水率小于0.5%;
所述水为海水、河湖淡水、地下水或自来水中的一种;
所述胶凝组分为水硬性硅酸盐材料,所述水硬性硅酸盐材料包括水泥熟料、粉煤灰、矿粉、硅灰、活性火山灰、石膏、碱渣粉末以及赤泥粉末中的一种或多种组合;其中,所述水泥熟料质量占比小于30%;
所述增强组分包括:氟硅酸钠和糖蜜,质量占比>60%;木薯变性淀粉和田箐胶,质量占比小于40%;
所述挤塑组分由氢化松香甘油酯和达玛树脂按照1:1混合而成,浓度为3%至8%;
所述保水组分为大豆细粉、粗麸皮、氧化铝、煅烧硅藻土中的一种或多种;
所述分散组分为硬脂酸钙和硬脂酸镁中的一种。
2.一种用于软土地基加固的固化土预制桩,其特征在于,所述固化土预制桩使用如权利要求1所述的固化土,所述固化土预制桩的结构包括:预制桩体(1)、成型小孔(2)、预留柱(3)和预留柱孔(4);
所述成型小孔(2)为多个,多个所述成型小孔(2)倾斜开设在所述预制桩体(1)表面,多个所述成型小孔(2)以规则排列的方式布满预制桩体(1)表面,多个所述成型小孔(2)的朝向与所述预制桩体(1)的桩心方向夹角θ为30°至45°,所述成型小孔(2)的深度小于等于2cm;
所述预留柱(3)、所述预留柱孔(4)分别位于所述预制桩体(1)的两端部。
3.根据权利要求2所述的用于软土地基加固的固化土预制桩,其特征在于,所述预制桩体(1)为圆柱形或方形,所述圆柱形的直径或所述方形的边长为400mm至800mm,所述预制桩体(1)的长度为1.5m至2.5m。
4.根据权利要求3所述的用于软土地基加固的固化土预制桩,其特征在于,所述预留柱(3)大于等于三个,每个所述预留柱(3)的长度大于等于15cm,所述预留柱(3)的直径大于等于10cm。
5.根据权利要求4所述的用于软土地基加固的固化土预制桩,其特征在于,所述预留柱孔(4)的数量与所述预留柱(3)相对应,所述预留柱孔(4)布置在所述预留柱(3)的相对端,所述预留柱孔(4)的深度比预留柱长2cm至5cm,所述预留柱孔(4)的直径比所述预留柱大1cm至3cm。
6.一种成型方法,其特征在于,所述成型方法用于制造如权利要求2至5任意一项所述的用于软土地基加固的固化土预制桩,包括以下步骤:
S1,土方处理:对土方进行处理,含水率控制在10%至20%,破碎处理后土方粒径小于1cm;
S2,固化剂半成品制备:将固化剂中的胶凝组分、增强组分、分散组分混合均匀形成固化剂半成品;
S3,保水组分处理:固化土预制桩材料中水的10%至30%加入到保水组分中,静置3h至5h,充分吸水后,搅拌均匀,形成保水组分备用料;
S4,混料搅拌:按照份数将秸秆、土方和碎石放入密闭搅拌器中搅拌5min至10min,加入固化剂半成品搅拌3min至5min,再加入剩余70%至90%水和保水组分备用料,搅拌3min至5min,最后加入挤塑组分,搅拌5min至10min,形成用于软土地基加固的固化土预制桩搅拌料;
S5,挤塑成型:将用于软土地基加固的固化土预制桩搅拌料放入模具中,压力2MPa至5MPa,静置10min至15min,再提升压力到8MPa至15MPa,保压30min至60min;
S6,脱模养护:固化土预制桩保压完成后开始脱模,脱模后在固化土预制桩表面喷洒30g/m2至50g/m 2的水,覆膜标准养护7天至14天,得到用于软土地基加固的固化土预制桩成品。
7.一种施工方法,其特征在于,所述施工方法用于对权利要求2至5任意一项所述的用于软土地基加固的固化土预制桩进行施工,包括:
(a)桩位计算:根据设计和施工要求,计算出固化土预制桩的排设、横向与纵向间隔、固化土预制桩施工深度;
(b)表面清理:根据地勘报告和桩位计算的内容,清理施工桩位上承载力大于200kPa的上层土体;
(c)喷涂桩土结合料:将所述预制桩体(1)带有所述预留柱(3)的一端垂直朝下,并将桩土结合料均匀喷涂在所述预制桩体(1)表面和填满所述成型小孔(2),此时所述成型小孔(2)的开口朝向斜上方,有效防止了桩土结合料流出,所述预制桩体(1)表面喷涂量不少于10kg/m2,制备完成的桩土结合料需要在2h至3h内喷涂完毕,桩土结合料的喷涂厚度大于等于1mm;
(d)静压施桩:用静压机进行施工,所述预制桩体(1)进入土体的速度小于等于1.5m/min;
(e)接桩:将另外一个所述预制桩体(1)上的预留柱(3)对准先前进入土体的所述预制桩体(1)的所述预留柱孔(4),并按照步骤(c)进行施工;
(f)重复步骤(e),达到设计长度后停止施工。
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