一種利用輕質土處理軟基的工藝的製作方法

2023-10-22 20:39:22 1

本發明屬於公路施工技術領域，具體涉及一種利用輕質土處理軟基的工藝。

背景技術：

公路建設作為一項關係到國計民生的基礎設施建設，得到了國家有關部門的大力支持，許多公路的技術等級和路面等級進一步提高。我國許多高速公路集中在經濟發展速度較快的東南部沿海，沿海地區淺層土質主要為淤泥、淤泥質粘土，其工程性能較差，無法滿足工程對地基的要求。因此，軟土地基處理一直是沿海地區工程建設的重點和難點。

目前常用的軟基處理方法有堆載預壓法、抽真空預壓法、水泥土攪拌樁、cfg樁、預應力管樁等。堆載預壓法用於處理深厚軟基具有技術簡單、造價低的優點，缺點是施工周期長、需要臨時借用大量的填土；攪拌樁處理軟基速度相對較快，但大量軟基淤泥孔隙比大、含水量高，攪拌樁樁體成樁質量差、樁身強度低，單樁承載能力和壓縮模量都不理想；cfg樁和素混凝土樁作為剛性樁，樁身強度和承載力均較高，但cfg樁和素混凝土樁在流塑狀淤泥中成樁質量難以控制；預製管樁的承載力高、施工質量可控、工期短，但其缺點是成本高。以上各種處理方法有一個共同的局限，就是單純地從提高地基的承載力的角度上下工夫，涉及的處理工藝複雜，且過度處理會造成工程造價的大幅上升。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決現有軟土地基施工成本高、施工工期長等問題，提供了一種利用輕質土處理軟基的施工工藝，可有效避免軟基的大規模處理和開挖，有效縮短施工工期並降低工程造價，且涉及的工藝簡單，適合推廣應用。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種利用輕質土處理軟基的工藝，它包括以下步驟：

向軟土地基表層噴灑土壤穩定成分，按厚度要求進行拌合，在軟土地基表層構造厚度為30-50cm的硬殼層；2)硬殼層表面鋪設土工織布；3)在土工織布表面鋪設輕質土層得處理後的路基。

上述方案中，所述超輕高強輕質土的溼容重為350-400kg/m3，幹容重為300-350kg/m3，抗壓強度大於0.8mpa。

上述方案中，所述土壤穩定成分(土壤穩定劑)包括液體土壤固化劑或粉體土壤固化劑；其中，粉末狀土壤固化劑為石灰水泥類無機固化劑或礦渣類乾粉土壤固化劑；液體土壤固化劑為水玻璃類、環氧樹脂類或離子類土壤固化劑。

上述方案中，所述硬殼層的製備方法有兩種：(1)如採用粉狀土壤固化劑，需將固化劑與軟基土壤提前進行拌和，然後進行攤鋪並利用壓路機進行碾壓；(2)如採用液體土壤固化劑，在軟基表層噴灑土壤穩定劑，然後用路拌機按厚度要求(30-50cm)拌和至實現設計密度和強度要求。

上述方案中，所述硬殼層的密度為1.6～2.0g/cm3，根據其上所需加鋪輕質土層的厚度，硬殼層的抗壓強度為1.0～3.0mpa。。

上述方案中，所述土工織布為聚酯長絲針刺無紡土工布，單位重量為400～800g/㎡，鋪設厚度為1～2層。

上述方案中，所述超輕高強輕質土中各組分及其所佔重量份數為：水泥45～60份，特細砂20～25份，矽灰5～10份，水13～20份，減水劑0.1～0.5份，泡沫4～9份。

上述方案中，採用迴轉式攪拌機將超輕高強輕質土中各組分充分攪拌後分層澆築在土工織布上表面，澆築總高度為2-4m，每層澆築厚度為100～150cm。

上述方案中，所述水泥為普通矽酸鹽水泥、早強型矽酸鹽水泥、礦渣水泥或粉煤灰水泥，強度等級為32.5、42.5或52.5。

上述方案中，所述特細砂為黃砂、河砂或石英砂，其最大粒徑為0.6mm，細度模數為1.4～0.8。

上述方案中，所述矽灰的粒徑為0.1～0.2μm，比表面積約為15～20m2/g，密度為2.2～2.5g/cm3，鬆散容重為200～300kg/m3。

上述方案中，所述減水劑為聚羧酸系減水劑或萘系減水劑。

上述方案中，所述泡沫是由發泡劑經50～80倍稀釋後製得，泡沫密度為40～60kg/m3。

上述方案中，所述發泡劑為松香樹脂類發泡劑、合成類發泡劑、蛋白型發泡劑或複合型發泡劑。

上述方案中，所述超輕高強輕質土的製備方法包括以下步驟：1)根據配比稱取所需各原料，其中各原料所佔重量份數分別為：水泥45～60份，特細砂20～25份，矽灰5～10份，水13～20份，減水劑0.1～0.5份，泡沫4～9份；2)將稱取的水泥、特細砂、矽灰、水、減水劑加入攪拌機幹拌混合均勻後，立即製備泡沫，然後加入所得泡沫，繼續攪拌均勻即得所述超輕高強輕質土。

本發明首次提出在具有一定承載能力的軟基上用化學固化法使軟基表面形成具有一定厚度的硬殼層，然後在其表面鋪設具有一定強度的輕質土材料(超輕輕質土)作為路基主體結構的技術方案；可有效避免軟基的大規模處理和開挖，降低了工程造價並縮短施工周期。

然而，由於處理硬殼層的技術手段和成本限制，該層的承載能力有限，因此需通過對該硬殼層的承載能力進行計算，在其表面配合鋪設具有一定強度的超輕輕質土材料作為路基主體結構，這種輕質土與一般路基填築用輕質土相比，其密度降低20％以上，僅為300-350kg/m3，而普通填築用輕質土的密度一般超過500kg/m3，但其強度可達0.8-1.5mpa，與普通輕質土相當。

本發明的有益效果為：(1)降低工程造價；本發明對比傳統的軟基處理方案和輕質土開挖換填式處理方案，可有效避免軟基的大規模處理和開挖，通過構築硬殼層可有效利用軟土路基本有的承載能力，降低工程造價。(2)輕質性；與傳統的輕質土換填方案相比，本發明提供的輕質土密度更低，比強度更高。(3)密度、強度可調；根據工程所需，可通過改變各組分的比例來達到調整密度或強度的目的。(4)工期短，將本工藝應用到實際工程中，對軟基表明進行簡單處理，並採用輕質土進行填充，所需工期極短，可大大縮短工期。(5)應用效果好，由於輕質土自身荷載輕，各種力學性能好，施工噪音低，具有較大的實用價值和良好的社會經濟效應。

附圖說明

圖1為本發明實施例1所述軟基處理工藝所得路面結構的示意圖；

圖中，1為軟土層，2為人工硬殼層，3為輕質土層。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，下面結合實例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限於下面的實施例。

以下實施例中採用的水泥為武漢武鋼華新水泥有限公司出售的強度等級為42.5的普通矽酸鹽水泥；採用的特細砂為湖南寶隆科技發展有限公司出售的河砂，其最大粒徑為0.6mm，細度模數為1.4～0.8；矽灰為山東明藍矽粉材料有限公司出售的矽灰，矽灰的粒徑為0.1～0.2μm，比表面積約為15m～20m2/g，密度為2.2～2.5g/cm3，鬆散容重為200～300kg/m3；採用的減水劑為東營科泰建築科技有限公司出售的ktpca--01聚羧酸高性能減水劑；採用的發泡劑為廣東首誠建設科技有限公司生產的表面活性劑類發泡劑，構造軟基表明硬殼層所用土壤穩定劑為北京華夏先河新材料有限公司生產的離子類液體型土壤穩定劑，華夏1號土壤固化劑。

實施例1

一種用輕質土處理軟基的工藝，包括如下步驟：

(1)利用土壤穩定劑在軟土表面構造厚度為30cm的硬殼層，具體步驟為：在軟土基表層噴灑土壤穩定劑與水的混合液，然後用路拌機按厚度要求拌和一遍至形成抗壓強度為3mpa的硬殼層，密度為2.0g/cm3；(2)在所得硬殼層上表面鋪設一層單位重量的800g/㎡的聚酯無紡土工布；(3)在土工織布上表面澆築厚度為4m的超輕高強輕質土；具體澆築步驟為：採用迴轉式攪拌機把超輕高強輕質土各組分充分攪拌後進行分層澆築，每100cm為一層，每層澆築時間間隔不得小於12小時；所得超輕高強輕質土澆築完成後，在標準養護條件下進行養護，28天後密度為323kg/m3，抗壓強度為1.48mpa，即得處理後的軟土地基。

本實施例中，所述超輕高強輕質土中各組分所佔重量份數為：水泥、特細砂、矽灰、水、減水劑、泡沫共100kg，其中水泥45份、特細砂24份、矽灰10份、水16份、減水劑0.3份、泡沫9份。

在經本實施例處理所得軟土地基上表面進一步依次鋪設路面基層和面層，所得路面結果見圖1；開放交通使用兩年後，未發生明顯不均勻沉降，且路面未產生裂縫。

實施例2

一種用輕質土處理軟基的工藝，包括如下步驟：

(1)利用土壤穩定成分在軟土表面構造厚度為40cm的硬殼層。製備步驟為：在軟基表層噴灑土壤穩定劑與水的混合液，然後用路拌機按厚度拌和一遍至形成抗壓強度為1.5mpa的硬殼層，密度為1.8g/cm3；(2)在所得硬殼層上表面鋪設單位重量的800g/㎡的聚酯無紡土工布；(3)在土工織布上表面澆築厚度為4m的超輕高強輕質土；具體澆築步驟為：採用迴轉式攪拌機把超輕高強輕質土各組分充分攪拌後進行分層澆築，每100cm為一層，每層澆築時間間隔不得小於12小時；所得超輕高強輕質土澆築完成後，在標準養護條件下進行養護，28天後密度為306kg/m3，抗壓強度為1.31mpa，即得處理後的軟土地基。

本實施例中，所述超輕高強輕質土中各組分所佔重量份數為：水泥、特細砂、矽灰、水、減水劑、泡沫共100kg，其中水泥50份、特細砂21份、矽灰7份、水18份、減水劑0.4份、泡沫9份。

在經本實施例處理所得軟土地基上表面進一步依次鋪設路面基層和面層，得構筑後的路面結構。開放交通使用兩年後，未發生明顯不均勻沉降，且路面未產生裂縫。

以上所述僅為本發明的優選實施方式，應當指出，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，做出若干改進和變換，這些都屬於本發明的保護範圍。