一种新型碳化砂桩技术领域
本实用新型属于岩土工程地基加固技术，尤其涉及到一种处理软弱地基土的新型碳化砂桩。
背景技术
砂桩法起源于19世纪30年代的欧洲，在我国的应用始于50年代。砂桩法处理松散砂土和塑性指数不高的非饱和粘性土地基时，利用其挤密或振密作用，不仅可以提高地基承载力、减少地基沉降，还可以防止砂土液化。砂桩法处理饱和软粘土地基时，主要是利用砂桩的置换作用和排水作用来提高软弱地基的稳定性，但由于砂桩桩体为散粒体，桩体强度较低，而且在振动成桩过程中会破坏软粘土的天然结构，降低其抗剪强度，因而将砂桩法应用于饱和软粘土地基中，其加固效果并不显著。
硅酸盐水泥是土体加固领域最为常用的固化剂，但该类固化剂在生产应用中存在着资源和能源消耗严重、CO2排放和大气污染严重、强度增长缓慢、碱度高等问题，这势必会对生态环境构成严重威胁，因此，研究节能减排、生态环保、经济高效、性能优良的新型土壤固化剂意义重大。
基于活性氧化镁的碳化加固技术是最近发展起来的一种新型土体加固方法，以活性氧化镁作为土体固化剂，与土体按一定比例拌合均匀后，在高浓度二氧化碳环境中进行养护，通过MgO-H2O-CO2之间的水化和碳化反应，快速生成具有优异胶结能力的碱式碳酸镁晶体，从而达到提高土体强度的目的。活性氧化镁的生产耗能比普通硅酸盐水泥要小，并且通过碳化反应可在短时间内大幅度提高土体强度，并吸收大量CO2气体，因此，基于碳化的活性氧化镁是一种环保、可持续发展的高效固化剂。而CO2在土体中的有效传输是保证碳化加固效果的关键，相比于粘土与粉土，砂土的孔隙率高、孔径大，更有利于CO2在土体中的扩散传输，即活性氧化镁碳化加固砂类土效果更佳。
发明内容
为了解决上述技术问题，本实用新型将活性氧化镁碳化加固技术与袋装砂桩相结合，提供一种既能保证桩体强度，又具有经济高效、性能优良、节能减排、生态环保等优势，用以加固软弱地基土的新型碳化砂桩。
为达到上述解决方案，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型涉及的一种碳化砂桩，其特征在于：该碳化砂桩由钻孔桩和套装在桩体外的土工膜袋组成，钻孔桩中灌以散状砂料与活性氧化镁的混合料，并通入二氧化碳气体。根据设计的桩径，用工程钻机成孔至预定深度位置，然后利用钻杆导引土工布袋达到桩孔底部，随后将拌合均匀的活性氧化镁和砂土的混合填料输送至土工膜袋内，并振捣挤密，最后插入小直径薄壁钢花管，密封土工膜袋，并通入高浓度二氧化碳养护成桩。
上述的新型碳化砂桩，其特征在于所述土工膜袋由不透水且不透气的复合土工膜制作而成，膜袋长度大于桩孔深度0.5~1.0m，其直径大于桩孔孔径30~50mm。
作为优选，所述氧化镁为高活性氧化镁，与散状砂料拌合时，其掺量为10%~20%，所述砂料为中砂，其含水率为8%~15%。
作为优选，所述桩体直径d = 300~500mm，呈梅花形布置，桩中心距a = 1.0~1.5m，桩长l = 5.0~15.0m。
本实用新型的有益效果在于：（1）活性氧化镁碳化生成的碱式碳酸镁晶体具有优异的胶结性能，能够将松散砂颗粒胶结成为整体，有效提高了砂桩密实度和强度，增强了软弱地基承载力；（2）土工膜袋的有限约束与包裹作用，不但使砂料用量大为减少，而且在密封条件下可保证二氧化碳气体维持较高浓度和压力；（3）活性氧化镁碳化速度很快，在高压高浓度二氧化碳环境中养护，3~6h内即可完成大部分碳化，24 h后碳化可达到稳定；（4）基于碳化的活性氧化镁是一种环保、可持续发展的高效固化剂，具有经济高效、节能减排、环境友好等优势。
由此可见，本实用新型利用活性氧化镁碳化、砂桩挤密和土工膜袋约束作用形成高强度碳化砂桩，有效了提高桩体的强度，同时本实用新型施工简便、施工周期短、用料省、成本低、生态环保，在软弱地基加固工程中具有良好的应用前景。
附图说明：
图1为本实用新型的碳化砂桩加固断面示意图。
图2为本实用新型的碳化砂桩平面布置图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的一个优选实施例作进一步的详细描述。本实用新型中涉及的软弱地基是指由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性、低渗透性软弱土层构成的地基。
一种用以加固软弱地基土的新型碳化砂桩，它由钻孔桩和套装在桩体外的土工膜袋组成，钻孔桩中灌以散状砂料与活性氧化镁的混合料，并通入二氧化碳气体。其施工步骤为：
1）定位钻孔：①确定钻孔桩位中心，钻机就位对中；②泥浆护壁钻进成孔至预定深度，桩径为300~500mm，呈梅花形布置，桩中心距为1.0~1.5m，桩长为5.0~15.0m。
2）土工膜袋布设：①采用不透水、不透气的复合土工膜制作长度大于桩孔深度0.5~1.0m，直径大于桩孔孔径30~50mm的土工膜袋；②利用钻机钻杆导引土工膜袋下放至桩孔内部，根据钻杆入孔深度确定土工膜袋到达桩孔底部后，缓慢提升钻机钻杆。
3）活性氧化镁-砂土混合料拌合：①选取新鲜高活性氧化镁，确认未水化、碳化，砂料选取中砂，含水率控制在8%~15%；②活性氧化镁与砂料在现场拌合设备中混合均匀，活性氧化镁掺量为10%~20%。
4）混合料振捣挤密：①送料管输送拌合均匀的混合料至土工膜袋内，并开启棒式振动器振捣；②控制混合料填筑高度和拔管速度，采用多次分层振捣方式，使得整个桩体充分振捣挤密。
5）CO2养护成桩：①在振捣挤密的桩体中插入直径为3~5cm的薄壁钢花管，用尼龙扎带或铁丝密封土工膜袋袋口；②利用钢花管向桩体内通入高浓度二氧化碳，使二氧化碳气体压力维持在200~300kPa；③养护24 ~48h后，即可打开土工膜袋口，拔出钢花管，并用水泥砂浆填充桩体中的孔洞，即可完成一个膜袋活性氧化镁碳化砂桩施工。
本实用新型涉及的碳化砂桩，是按照上述步骤1）至步骤5）施工得到。本实用新型的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。