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一种水泥粉煤灰钢渣桩及其制作工艺
    本发明涉及一种地基处理的用材及其制作工艺，特别是一种水泥粉煤灰钢渣桩及其制作工艺。其主要应用于土木工程学科的岩土工程专业的地基处理领域，处理对象一般为湿陷性黄土、素填土及淤泥、淤泥质土等软弱地基土。

    中国专利CN1113985A公开的《一种压浆成桩的填料配方及其成桩工艺》，其基本工艺是，在水泥浆中掺入7％-70％的粉煤灰或筛选、磨碎的钢渣炉灰，在成桩工艺中采用长管式振捣器振捣，并提出不同种地层注浆、补浆的适宜压力，由此可使原材料成本下降30％-50％，从而达到大幅度下降工程造价。粉煤灰、钢渣炉灰的再利用，既可变废为宝，又减少了环境污染。《地质灾害与环境保护》杂志(1998年3月)公开发表的《CFG桩桩身材料强度试验研究》的文章研究了有关水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)的桩身强度、复合地基承载力，提出大参量Ⅲa级粉煤灰素混凝土为桩身材料，在突破传统限制粉煤灰取代水泥率的条件下，仍可以达到设计要求的抗压强度的设想。此外，《建筑结构》杂志(1997年第4期)发表的《石灰桩-粉煤灰桩在深厚软土地中的应用》文章对石灰、粉煤灰桩或钢渣石灰桩处理地基土的情况作了介绍。现有方法均没有考虑将粉煤灰、钢渣废料同时使用且成本略为偏高。据申请人所知，现有工业废料，如粉煤灰、钢渣在一些电厂、钢厂堆积如山，难以处理，既占用了大量的土地，污染环境，又给周围的居民生产生活带来诸多不便。而一些地基土如非自重湿陷性黄土由于自身的特性远远不能满足大型工业建筑基础对地基土的要求，如中国河南安钢地区普遍分布有Q42a1及Q41a1的Ⅰ-Ⅱ级非自重湿陷性黄土，最大深度为地面以下9米内，含水量w=18％-24％，孔隙比e=0．75-1．10，压缩系数标准值(a100-200)大于0．5MPa-1，湿陷起始压力标准值Psh，k在100kPa-145kPa之间，其强度及变型两者均不能满足大型工业建(构)筑物基础对地基土的要求，需要对其进行处理。对地基土进行处理，目前通用的方法是打桩夯实，以增加被处理的地基土的承载力和压缩模量。

    本发明地目的是，针对现有建筑工程需要对地基土进行处理的实际问题，以及高炉炼钢产生的大量钢渣、火力发电产生的大量粉煤灰需要处理所面临的困难，提出一种水泥粉煤灰钢渣桩及其制作工艺，在确保满足规范及设计要求的前提下，就地取材，充分利用电厂、钢厂现有的工业废料粉煤灰及钢渣，变废为宝，既节省投资，降低工程造价，又保护环境。

    本发明的技术解决方案是，以水泥、粉煤灰、钢渣为原料，按比例拌合后加入水，其特征在于，1立方米拌合料中，水泥、粉煤灰、钢渣的重量比为220公斤∶450公斤∶1800公斤，水的用量控制在拌合料的坍落度T=1-3厘米。

    其特征在于，钢渣由粗料和细料组成，钢渣的粗料、细料的重量比为7∶3。

    其特征在于，粗料的粒径大于20毫米，小于100毫米。

    其特征在于，拌合料的充填系数为1．6-1．8。

    其特征在于，钢渣系经过露天陈化至少三个月或一年的钢渣。

    其特征在于，粉煤灰，按《用于水泥和混凝土中粉煤灰》GB1596-91规定为Ⅲ级。

    本发明的制作工艺是，测量放线、放桩位并复核，桩机调平、对准桩位，沉管至设计标高，其特征在于，对制作原料-水泥、粉煤灰、钢渣进行检验，按照设计拌合重量比例配制，注水搅拌，搅拌均匀，将配制合格的拌合料用于灌注桩身，分段拔管、分层填料、分层夯实，其成桩的步骤是，桩管垂直对中就位，同步锤击内、外管至桩底设计标高，同步起拔内、外管至一定高度，停止起拔外管只拔内管直到填料窗口露出，并从窗口填料，锤击内管直至内外管顶端重合，重复以上成桩步骤，直至一根桩打完且灌料至设计桩顶标高以上0．5米。

    本发明的优点是，在确保满足规范及设计要求的前提下，就地取材，充分利用电厂、钢厂现有的工业废料粉煤灰及钢渣，变废为宝，既节省投资，降低工程造价，又保护环境。经过本发明处理的地基，其承载力可达300kPa以上，变形模量可达10Mpa以上，比天然地基承载力、变形模量提高一倍左右，桩长9米的单桩承载力标准值可达到200kN左右，同时消除了桩间土的湿陷性，地基处理节省投资30％左右。

    图1，本发明的工艺流程图

    下面，根据附图详细描述本发明的实施例。

    本发明的制作材料种类，主要为水泥、粉煤灰、钢渣，还有水。对制作材料的要求是：水采用普通自来水或工业用水；水泥采用普通425号硅酸盐水泥；粉煤灰按《用于水泥和混凝土中粉煤灰》GB1596-91规定为Ⅲ级；钢渣采用炼钢厂生产的自然级配的钢渣，由粗料mg细料ms组成，粗料mg粒径d＞20毫米，但不宜超过100毫米。细料ms粒径d≤20毫米。钢渣需经过露天陈化一年或至少三个月以上，或者水洗闷化10小时以上，确保其中活性氧化钙fCaO含量≯5％，或在3-5％之间。制作材料的配比是，1立方米的拌合料中，水泥、粉煤灰及钢渣的重量比依次为220公斤∶450公斤∶1800公斤，其中，钢渣由粗料mg和细料ms组成，粗料mg和细料ms的重量比为7∶3。水的用量控制在拌合料的坍落度T=1-3厘米为宜。施工控制指标，分层填料，拌合料的充填系数为1．6-1．8，确保其被挤密，且充分胶结。成桩制作设备采用DDJ-25型或DDJ-30型柴油锤击沉管灌注桩机施工，由底端开口的外管(套管)和底端封口的内管(芯管)二部分组成。外管管壁按一定间距(一般为1．5米)开口填料。如图1所示，本发明的制作工艺是，测量放线、放桩位并复核，桩机调平、对准桩位，沉管至设计标高，对制作原料-水泥、粉煤灰、钢渣进行检验，按照设计拌合重量比例配制，注水搅拌，搅拌均匀，将配制合格的拌合料用于灌注桩身，采用分段拔管、分层填料、分层夯实方式进行，同步起拔内、外管一定高度，停止起拔外管只拔内管直至填料窗口露出，并从窗口填料，锤击内管直至内外管顶端重合。需要特别指出成桩的步骤：1、桩管垂直对中就位。2、同步锤击内、外管至桩底设计标高。3、同步起拔内、外管至一定高度(一般为1．0米)，停止起拔外管只拔内管直到填料窗口露出，并从窗口填料。4、锤击内管直至内外管顶端重合。5、重复1-4工序，直至一根桩打完且灌料至设计桩顶标高以上0．5米。本发明的适应范围：1)钢厂、电厂或其周边地区地基土的处理。2)工业建(构)筑物或民用建筑基础下地基土的处理。3)湿陷性黄土、素填土及淤泥、淤泥质土等软弱地基土的处理。4)地下水位以上、以下地区地基土的处理，但其PH值略等于7，基本呈中性。

    本发明在民用建筑基础下地基土的处理的应用中，宜先做试验工作，对单桩承载力、材料配比及应力测试资料进行收集。在淤泥、淤泥质土等软弱地基土的处理的应用中应加强试验工作及试验资料的收集，其中包括单桩承载力、材料配比及应力测试资料的收集整理。以便指导大面积的施工。确保工程的质量。