一种浅层软弱地基原位碳化固化处理方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201510348797.9

申请日:

2015.06.23

公开号:

CN104912055A

公开日:

2015.09.16

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):E02D 3/12申请日:20150623|||公开

IPC分类号:

E02D3/12; E02D3/10; C09K17/06; C09K17/02

主分类号:

E02D3/12

申请人:

东南大学

发明人:

蔡光华; 刘松玉; 杜延军; 秦小青; 曹菁菁

地址:

210096江苏省南京市四牌楼2号

优先权:

专利代理机构:

江苏永衡昭辉律师事务所32250

代理人:

王斌

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内容摘要

本发明公开了一种浅层软弱地基原位碳化固化处理方法,属于土木工程地基加固领域。步骤为:通过履带式搅拌机对预处理地基土进行破土搅拌;先将第一、第二固化剂进行混合,然后将混合固化剂喷入在地基土中,同时置完成混合固化剂和地基土的均匀搅拌;通过插板装置间隔的插入U型排水板;开动压实装置和铺膜装置,对上述处理过的地基土进行边碾压边铺膜;通入二氧化碳气体,对经压实后的地基土进行通气碳化;重复上述步骤过程,不断完成预处理地基土的固化剂拌合、排水板插入、处理后地基土的压实密封和碳化加固。该处理系统及方法简捷可靠、施工安全高效、可适应复杂环境,实现了地基处理中固化剂的定量化和二氧化碳资源化利用。

权利要求书

1.  一种浅层软弱地基原位碳化固化处理方法,其特征在于,步骤为:
a. 通过履带式搅拌机(101)在预处理地基土(100)下采用具有不同搅拌深度的第一搅拌装置(110)和第二搅拌装置(114)通过液压动力装置(105)对预处理地基土(100)进行破土搅拌;
b. 先将第一、第二固化剂进行混合,然后将混合固化剂从位于第一搅拌装置(110)上的第一喷粉口(111)和位于第二搅拌装置(114)上的第二喷粉口(115)喷入在地基土(100)中,同时通过第一搅拌装置(110)和第二搅拌装置(114)完成混合固化剂和地基土(100)的均匀搅拌;
c. 在搅拌后的地基土(100)中,通过插板装置间隔的插入U型排水板(129),其中,插板装置包括插板框架及设置在插板框架上滑动装置,U型排水板(129)位于滑动装置上,先将滑动装置压至预定深度处,然后将U型排水板(129)从滑动装置上分离;
d. 开动压实装置(301)和铺膜装置(304),对上述处理过的地基土(100)进行边碾压边铺膜;
e. 密封连接输气管(402)和排水板(129)端部,通入二氧化碳气体,对拌合过混合固化剂并经压实后的地基土(100)进行通气碳化;
f. 重复上述步骤a~e过程,不断完成预处理地基土(100)的固化剂拌合、排水板(129)插入、处理后地基土(100)的压实密封和碳化加固。

2.
  如权利要求1所述的浅层软弱地基原位碳化固化方法,其特征在于:第一固化剂输送率是根据地基土(100)加固的预设固化剂掺量、履带式搅拌机(101)的行走速度及第一搅拌装置(110)和第二搅拌装置(114)的搅拌半径及搅拌速度来设置;第二固化剂输送率是根据地基土(100)的实测含水率而设置。

3.
  如权利要求1所述的浅层软弱地基原位碳化固化方法,其特征在于:所述第一固化剂为活性氧化物粉末;所述第二固化剂可为无水镁盐粉末。

4.
  如权利要求3所述的浅层软弱地基原位碳化固化方法,其特征在于:所述活性氧化物粉末为氧化镁粉末、生石灰粉末或两者的混合物。

5.
  如权利要求3所述的浅层软弱地基原位碳化固化方法,其特征在于:所述无水镁盐粉末为无水氯化镁、无水氯化钙或两者的混合物。

6.
  如权利要求1所述的浅层软弱地基原位碳化固化方法,其特征在于:所述排水板(129)为波浪型或口琴型的条带状塑料板,中间是塑料芯板,两面土工织物,宽度为10cm。

说明书

一种浅层软弱地基原位碳化固化处理方法
技术领域
本发明涉及土木工程地基处理领域,具体涉及一种浅层软弱地基原位碳化固化处理方法。
背景技术
目前,常用地基处理方法包括强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥/石灰粉煤灰搅拌桩法、注浆法、高压旋喷桩、预压法、夯实水泥/石灰土法、灰土挤密桩法、单液硅化法和换填法等,而软弱地基处理还包括堆载预压法、真空预压法及加筋法。而强夯法、振冲法施工噪声大;传统换填法工程量大、造价较高,易出现强度的不均匀分布;砂石桩、水泥/石灰土桩、注浆法、高压旋喷桩等桩基础加固法,处理周期长,所用固化材料主要为环境污染严重的水泥和石灰。据统计,全球波特兰水泥的年产量超过25亿吨,且逐年增长,生产所排放的二氧化碳占人为排放量的5~10%,而我国水泥量已超7亿吨,二氧化碳排放量约占人为排放量的18~22%,全球二氧化碳排放量的增加已给社会经济和人类生活带来了不可估量的诸多负面效应。为此,国内外科研者试图寻求新型的固化材料或环保型施工方法来减少二氧化碳的排放。在固化剂方面,法国的所瑞尔(Sorel)在1867年首先发明了Sorel水泥;澳大利亚的Harrison在2001年发明了利用活性氧化镁和水泥混合而成的新型“绿色水泥”;英国剑桥大学的Al-Tabbaa提出了将活性氧化镁掺入水泥中并进行碳化来快速提高建筑砌块的强度。这些新型水泥理论上比生产传统水泥所消耗的燃料和排放的二氧化碳量要高。在地基处理方法上,发明人所在课题组提出了碳化搅拌桩和整体碳化加固软弱地基的方法,对土体碳化加固进行了基础性研究,并申请了相关专利(如:一种土壤的碳化固化方法,申请号:ZL 201210097042.2;一种土壤的碳化固化方法及其装置,专利号:ZL 201010604013.1;一种利用工业废气热加固软土地基的处理系统及方法,专利号:ZL 201310122135.0;一种用于地基加固的处理系统及碳化成桩方法,申请号:2014102039788;一种软土地基的换填垫层碳化加固方法,申请号:2014102729571)。这些方法的相似特点和有益效果是:均采用活性氧化物粉末(主要为活性氧化镁)作为土体固化剂,在高浓度和高压二氧化碳环境下,可在几十分钟或几个小时内完成碳化反应,所产生的镁化合物能迅速提高土体强度;相比水泥固化土,具有固化速度快、强度高、环境效益好等特点,符合土木工程绿色施工的发展趋势。
但根据现有专利“一种土壤的碳化固化方法及其装置(专利号:ZL 201010604013.1)”和“一种利用工业废气热加固软土地基的处理系统及方法(专利号:ZL 201310122135.0)”所提出的方法,二氧化碳气体极易沿搅拌轴外泄,产生二次污染;若将带孔的通气管道直接插入活性氧化镁处理的桩土体中,虽提高了桩体强度,但费材、费时。一种用于地基加固的处理系统及碳化成桩方法(申请号:2014102039788)一定程度上解决了二氧化碳气体的外泄问题,但对二氧化碳泡沫发泡剂及其稳定时间的要求较高,额外增加了地基土的含水率和孔隙率,强度增加不甚明显,尤其对于高含水率的天然地基而言,加固效果更差。一种软土地基的换填垫层碳化加固方法(申请号:2014102729571)虽采用了不同粒径的混合料进行换填碳化,保证了地基处理的均匀性和地基强度的明显提高,但大面积的地基换填,增加了地基处理的工程量和成本,降低了施工效率。此外,已有研究表明,土体初始含水率对碳化效果的影响较大,较高的含水率将减弱乃至阻滞二氧化碳气体的入渗和土体的碳化,因此合理的含水率范围对增强碳化加固的效果至关重要。
立足于我国工程建设快速发展的现状和新型碳化加固地基方法的优势,结合目前碳化加固法所存在的不足和问题,亟待研发一项低碳经济、资源利用合理和施工高效的浅层软弱地基原位碳化固化处理系统及方法,在有效利用二氧化碳、省材、省时、高效施工方面及在解决高含水率地基碳化难方面具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种简捷可靠、施工持续稳定、安全高效的软弱地基原位碳化固化处理方法,可适应不同含水率等复杂地基环境,且根据实际含水率实现了地基处理中固化剂掺量的自动控制和二氧化碳资源化利用。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种浅层软弱地基原位碳化固化处理方法,其特征在于,步骤为:
a. 通过履带式搅拌机在预处理地基土下采用具有不同搅拌深度的第一搅拌装置和第二搅拌装置通过液压动力装置对预处理地基土进行破土搅拌;
b. 先将第一、第二固化剂进行混合,然后将混合固化剂从位于第一搅拌装置上的第一喷粉口和位于第二搅拌装置上的第二喷粉口喷入在地基土中,同时通过第一搅拌装置和第二搅拌装置完成混合固化剂和地基土的均匀搅拌;
c. 在搅拌后的地基土中,通过插板装置间隔的插入U型排水板,其中,插板装置包括插板框架及设置在插板框架上滑动装置,U型排水板滑动装置上,先将滑动装置压至预定深度处,然后将U型排水板从滑动装置上分离;
d. 开动压实装置和铺膜装置,对上述处理过的地基土进行边碾压边铺膜;
e. 密封连接输气管和排水板端部,通入二氧化碳气体,对拌合过混合固化剂并经压实后的地基土进行通气碳化;
f. 重复上述步骤a~e过程,不断完成预处理地基土的固化剂拌合、排水板插入、处理后地基土的压实密封和碳化加固。
第一固化剂输送率是根据地基土加固的预设固化剂掺量、履带式搅拌机的行走速度及第一搅拌装置和第二搅拌装置的搅拌半径及搅拌速度来设置;第二固化剂输送率是根据地基土的实测含水率而设置。
所述第一固化剂为活性氧化物粉末;所述第二固化剂可为无水镁盐粉末。
所述活性氧化物粉末为氧化镁粉末、生石灰粉末或两者的混合物。
所述无水镁盐粉末为无水氯化镁、无水氯化钙或两者的混合物。
所述排水板为波浪型、口琴型的条带状塑料板,中间是塑料芯板,两面土工织物,宽度为10cm。
由于采用了以上技术方案,本发明的一种浅层软弱地基原位碳化固化处理方法具有以下有益效果:
1)本发明方法将地基处理划分为固化剂拌合、排水板插入、地基土压实以及密封碳化等多个工序,搅拌装置采用双层同步搅拌,可方便调整地基搅拌的深度,减小了削土搅拌的阻力和难度,提高了固化剂搅拌的均匀性,通过监测地基土的含水率,实时调整固化剂的输送速率。
2)采用了活性氧化镁和无水氯化镁两种固化剂,无水氯化镁具有明显的减水作用也兼有与氢氧化镁生成络合物的性能,强度增加较为显著。
5)将排水板以“U”形间隔压入固化剂处理地基中,在碾压过程中可作为排水通道,在碳化过程中作为气体的运移通道,减小了通气时间,提高了碳化效率。
6) 均混装置、均混粉剂罐、气压动力装置、插板装置安置于履带车上,适应了复杂的施工环境;传感器与操作控制系统连接,实时处理记录数据,铺膜装置和碾压装置同步进行,大大提高了地基加固的效率。
附图说明
图1为浅层软弱地基原位碳化固化处理系统结构整体示意图;
图2为浅层软弱地基原位碳化固化处理系统插板装置的A-A剖面图;
图3是浅层软弱地基原位碳化固化处理系统插板装置的B-B剖面图;
图4为碳化固化后的浅层软弱地基;
图5为排水板的C-C断面图。
图中:
100、地基土,101、履带式搅拌机,102、控制集合器,103、控制操作系统,104、可动臂架,105、液压动力装置,106、第一液压杆,107、法兰盘,108、传力板,109、第二液压杆,110、第一搅拌装置,111、第一喷粉口,112、第三液压杆,113、含水率传感器,114、第二搅拌装置,115、第二喷粉口,116、第四液压杆,117、插板框架顶梁,118、插板框架柱,119、第五液压杆,120、滑动架上梁,121、滑动柱,122、剪刀,123、插板框架底梁,124、第六液压杆,125、滑动架中梁,126、滑动架下梁,127、脱模板,128、弹簧撑,129、排水板,130、中轴板,131、芯板,132、土工织物,
201、履带车,202、气压动力装置,203、第一压力控制阀,204、通气管A,205、储气及干燥装置,206、通气管B,207、第二压力控制阀,208、第一粉剂储存罐,209、通气管C,210、第三压力控制阀,211、第二粉剂储存罐,212、第一粉剂计量传感器,213、粉剂输送管A,214、第二粉剂计量传感器, 215、粉剂输送管B,216、合并接头,217、粉剂输送管C,218、分流接头,219、粉剂输送管D,220、粉剂输送管E,
301 压实机械,302 碾压筒,303 连接杆,304 铺膜装置,305 密封膜,
400 二氧化碳罐车,401 储气罐,402 输气管,403 第四控制阀,404 密封咬合带。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明:
一种浅层软弱地基原位碳化固化处理系统,包括履带式均混装置和固化剂供给装置,所述履带式均混装置包括搅拌装置以及喷粉口,所述固化剂供给装置包括固化剂储存罐以及固化剂输送管道,所述喷粉口与该固化剂输送管道连通,其特征在于:所述搅拌装置包括第一搅拌装置110和第二搅拌装置114,所述第一搅拌装置110连接和第二搅拌装置114连接在一传力板108上,所述第一搅拌装置110具有第一搅拌深度,所述第二搅拌装置114具有第二搅拌深度,在第一搅拌装置110上设有第一喷粉口111,在第二搅拌装置114上设有第二喷粉口115;在所述第一搅拌装置110或第二搅拌装置114上设有含水率传感器113,在所述固化剂输送管道上设置有用于根据所述含水率传感器113获取的含水率数据来调整固化剂输送量的调节阀;所述系统还包括插板装置、压实密封装置和通气碳化装置,所述插板装置包括插板框架以及设置在所述插板框架上用于插入排水板129的滑动装置;所述压实密封装置包括压实装置301和铺膜装置304,铺膜装置304通过连接杆303与压实装置301连接,压实装置301的前进速度和碾压筒302的直径和振动频率根据设计压实度和碾压厚度确定,铺膜装置304上的密封膜305宽度与压实筒和施工搅拌的宽度相同;所述通气碳化装置包括储气罐401以及输气管402,所述输气管402输出端连接至所述排水板129的端部。
所述履带式均混装置还包括履带式搅拌机101、控制集合器102、控制操作系统103、可动臂架104以及液压动力装置105;所述控制集合器102、控制操作系统103、可动臂架104和液压动力装置105设置在履带式搅拌机101上,在可动臂架104的端头固定有第一液压杆106,第一液压杆106与所述传力板108通过法兰盘107连接,传力板108底部固定有第二液压杆109和第三液压杆112,第二液压杆109的端部安设所述第一搅拌装置110,第三液压杆112的端部安设所述第二搅拌装置114;所述含水率传感器113沿第二液压杆109外侧附设于第一搅拌装置110上或沿第三液压杆112外侧附设于第二搅拌装置114上,所述第一液压杆106、第二液压杆109和第三液压杆112均通过液压管连接在所述液压动力装置105上。
所述固化剂供给装置包括履带车201、气压动力装置202、储气及干燥装置205、第一粉剂储存罐208、第二粉剂储存罐211,所述气压动力装置202、储气及干燥装置205、第一粉剂储存罐208和第二粉剂储存罐211设置在履带车201上;所述气压动力装置202与储气及干燥装置205通过通气管A204连接,通气管A204上设有第一压力控制阀203,所述第一粉剂储存罐208顶部与储气及干燥装置205通过通气管B206连接,通气管B206上设有第二压力控制阀207,所述第二粉剂储存罐211顶部与储气及干燥装置205通过通气管C209连接,通气管C209上设有第三压力控制阀210;所述第一粉剂储存罐208底部通过粉剂输送管A213与合并接头216的第一支端连接,粉剂输送管A213上设有第一粉剂计量传感器212;所述第二粉剂储存罐211底部通过粉剂输送管B215与合并接头216的第二支端连接,粉剂输送管B215上设有第二粉剂计量传感器214;所述合并接头216的并端通过粉剂输送管C217与分流接头218的总端连接;所述分流接头218的第一支端与第一喷粉口111通过粉剂输送管D219连接,分流接头218的第二支端与第二喷粉口115通过粉剂输送管E220连接。
所述插板框架包括插板框架顶梁117、插板框架柱118、插板框架底梁123以及第五液压杆119,所述滑动装置包括滑动架上梁120、滑动柱121、剪刀122、第六液压杆124、滑动架中梁125、滑动架底梁126和脱模板127,所述插板框架顶梁117的中侧部与第四液压杆116活动连接,第四液压杆116与可动臂架104活动连接;所述插板框架顶梁117和插板框架底梁123均与插板框架柱118固定连接,滑动架上梁120、滑动架中梁125和滑动架底梁126均与滑动柱121固定连接;所述第五液压杆119)安设在插板框架顶梁117的中底部;所述滑动架上梁120的中顶部与第五液压杆119的端部固定连接;所述第六液压杆124安设在滑动架中梁125的中底部,第六液压杆124的端部固定有脱模板127,所述第四液压杆116、第五液压杆119和第三液压杆124也均通过液压管连接在所述液压动力装置105上。所述液压动力装置105、含水率传感器113、第二压力控制阀207、第三压力控制阀210、第一粉剂计量传感器212和第二粉剂计量传感器214通过导线与控制集合器102连接,控制集合器102通过导线和电磁阀与控制操作系统103连接。
所述通气碳化装置还包括二氧化碳罐车400、第四控制阀403和密封咬合带404,所述储气罐401固定在二氧化碳罐车400上,储气罐401与密封咬合带404通过所述输气管402连接,在输气管402上设有第四控制阀403,所述密封咬合带404与排水板129紧密咬合并穿过密封膜305至压实土体中。
所述第一搅拌装置110通过齿轮与第二液压杆109端部连接,第二搅拌装置114通过齿轮与第三液压杆112端部连接。
所述滑动架底梁126为空心的开口楔形梁,滑动架底梁126内设有弹簧撑128和中轴板130,中轴板130在弹簧撑128的下部,所述弹簧撑128布设在滑动架底梁126的内顶部并与滑动架底梁126的两侧面固定连接,相邻弹簧撑128的间距根据弹簧撑128的弹性系数确定,可为30~100cm,中轴板130与滑动架底梁126的两侧面通过转轴进行活动连接;脱模板127置于滑动架底梁126中并在中轴板130的下部,第六液压杆124穿过中轴板130与脱模板127垂直连接;所述插板框架柱118的内侧设有滑槽,插板框架底梁123底部与传力板108侧部活动连接,插板框架柱118上设有水平向剪刀122。
所述滑动架底梁126下部在弹簧撑128的弹力作用下闭合,在脱模板127的下压作用下撑开并将排水板129脱出滑动架底梁126;所述中轴板130宽度大于脱模板127的宽度,所述脱模板127的宽度大于排水板129的宽度。排水板129为波浪型、口琴型的条带状塑料板,宽度为10cm。
利用本发明浅层软弱地基原位碳化固化处理系统的方法包括以下步骤:
a. 通过履带式搅拌机101在预处理地基土100下采用具有不同搅拌深度的第一搅拌装置110和第二搅拌装置114通过液压动力装置105对预处理地基土100进行破土搅拌;
b. 先将第一、第二固化剂进行混合,然后将混合固化剂从位于第一搅拌装置110上的第一喷粉口111和位于第二搅拌装置114上的第二喷粉口115喷入在地基土100中,同时通过第一搅拌装置110和第二搅拌装置114完成混合固化剂和地基土100的均匀搅拌;
c. 在搅拌后的地基土100中,通过插板装置间隔的插入U型排水板129,其中,插板装置包括插板框架及设置在插板框架上滑动装置,U型排水板129滑动装置上,先将滑动装置压至预定深度处,然后将U型排水板129从滑动装置上分离;
d. 开动压实装置301和铺膜装置304,对上述处理过的地基土100进行边碾压边铺膜;
e. 密封连接输气管402和排水板129端部,通入二氧化碳气体,对拌合过混合固化剂并经压实后的地基土100进行通气碳化;
f. 重复上述步骤a~e过程,不断完成预处理地基土100的固化剂拌合、排水板129插入、处理后地基土100的压实密封和碳化加固。
第一固化剂输送率是根据地基土100加固的预设固化剂掺量、履带式搅拌机101的行走速度及第一搅拌装置110和第二搅拌装置114的搅拌半径及搅拌速度来设置;第二固化剂输送率是根据地基土100的实测含水率而设置。所述第一固化剂为活性氧化物粉末;所述第二固化剂可为无水镁盐粉末。所述活性氧化物粉末为氧化镁粉末、生石灰粉末或两者的混合物。所述无水镁盐粉末为无水氯化镁、无水氯化钙或两者的混合物。所述排水板129为波浪型或口琴型的条带状塑料板,中间是塑料芯板,两面土工织物,宽度为10cm。
具体地,根据地基土100加固的预设固化剂掺量、履带式搅拌机101的行走速度及第一搅拌装置110和第二搅拌装置114的搅拌速度、搅拌半径、搅拌宽度来设置第一固化剂输送率,第一固化剂为活性氧化物粉末,可为氧化镁粉末、生石灰粉末或两者的混合物;根据含水率传感器113所测土体含水率来设置第二固化剂输送率,第二固化剂可为无水镁盐粉末,可为无水氯化镁、无水氯化钙或两者的混合物。并且,在实施中进行二氧化碳通气时,应根据地基土100的基本性质调整,孔隙率越大、含水率越低,则气压越低、通气时间可越短。
实施例1
若预处理地基土100为1.0m深度的砂土,第一搅拌装置110和第二搅拌装置114的搅拌半径为0.3~0.5m,搅拌的正、反转速为15~25 r/min,履带式搅拌机101的行走速度为2.0~2.5 km/h,搅拌宽度为3.0~3.5m,固化剂的掺量300 kg/m3,含水率传感器113的测试读数小于25%时,选用第一固化剂为活性氧化镁粉末、第二固化剂为无水氯化钙粉末时,则固化剂的输送速率为2.5~5.0 kg/s;第二固化剂的输送速率为0.05~0.1 kg/s。
对第一搅拌装置110和第二搅拌装置114先设置为正转破土,然后在喷固化剂时改为反转搅拌。待完成预处理地基土100的现场搅拌后,将通气性排水板129按“U”字形压入搅拌地基土100下,采用压实装置301进行压实,确保压实度为94%,然后铺土工密封膜305进行密封,其中密封膜305的宽度为4.0m,在排水板129与密封膜305交叉处应避免漏气。
最后,密封咬合带404与排水板129紧密咬合,输气管402上的第四控制阀403打开,设置通气压力为25~50 kPa,采用间隔通气,每10分钟通一次,每次通气时间5分钟,总持续时间为1.5 h,最后完成地基土100的碳化加固。
实施例2
若预处理地基土100为1.0m深度的粉砂土,第一搅拌装置110和第二搅拌装置114的搅拌半径为0.3~0.5m,搅拌的正、反转速为15~25 r/min,履带式搅拌机101的行走速度为2.0~2.5 km/h,搅拌宽度为3.0~3.5m,固化剂的掺量350 kg/m3时,选用第一固化剂为活性氧化镁粉末和氧化钙粉末(质量比为3:1)、第二固化剂为无水氯化钙粉末,含水率传感器113的测试读数25~30%时,则固化剂的输送速率为5.0~8.0 kg/s,第二固化剂的输送速率为0.05~0.1 kg/s。
对第一搅拌装置110和第二搅拌装置114先设置为正转破土,然后在喷固化剂时改为反转搅拌。待完成预处理地基土100的现场搅拌后,将通气性排水板129按“U”字形压入搅拌地基土100下,采用压实装置301进行压实,确保压实度为94%以上,然后铺土工密封膜305进行密封,其中密封膜305的宽度为4.0m,在排水板129与密封膜305交叉处应避免漏气。
最后,密封咬合带404与排水板129紧密咬合,输气管402上的第四控制阀403打开,设置通气压力为50~75 kPa,采用间隔通气,每10分钟通一次,每次通气时间5分钟,总持续时间为2 h,最后完成地基土100的碳化加固。
实施例3
若预处理地基土100为1.0m深度的粉土,第一搅拌装置110和第二搅拌装置114的搅拌半径为0.3~0.5m,搅拌的正、反转速为25~40 r/min,履带式搅拌机101的行走速度为2.0~2.5 km/h,搅拌宽度为3.0~3.5m,固化剂的掺量300 kg/m3时,选用第一固化剂为活性氧化镁粉末、第二固化剂为无水氯化镁粉末,含水率传感器113的测试读数30~35%时,则固化剂的输送速率为5.0~8.0 kg/s,第二固化剂的输送速率为0.2~0.4 kg/s。
对第一搅拌装置110和第二搅拌装置114先设置为正转破土,然后在喷固化剂时改为反转搅拌。待完成预处理地基土100的现场搅拌后,将通气性排水板129按“U”字形压入搅拌地基土100下,采用压实装置301进行压实,确保压实度为96%以上,然后铺土工密封膜305进行密封,其中密封膜305的宽度为4.0m,在排水板129与密封膜305交叉处应避免漏气。
最后,密封咬合带404与排水板129紧密咬合,输气管402上的第四控制阀403打开,设置通气压力为50~75 kPa,采用间隔通气,每10分钟通一次,每次通气时间5分钟,总持续时间为3h,最后完成地基土100的碳化加固。
实施例4
若预处理地基土100为1.5~2.0 m深度的粉质粘土,第一搅拌装置110和第二搅拌装置114的搅拌半径为0.3~0.5m,搅拌的正、反转速为40~60 r/min,履带式搅拌机101的行走速度为1.0~2.0 km/h,搅拌宽度为3.0~3.5m,固化剂的掺量350 kg/m3,含水率传感器113的测试读数30~35%时,应控制第一搅拌装置110的搅拌深度为地下0.0~1.0m,第二搅拌装置114的搅拌深度为地下1.0~2.0m。但在实际操作时,若第一搅拌装置110位于履带式搅拌机101的行走方向的前方时,第二搅拌装置114初期的搅拌深度应为地下0.0~1.0m,之后履带式搅拌机101向前行走,待第二搅拌装置114位置为第一搅拌装置110已搅拌完成位置时,再开启第三液压杆112使第二搅拌装置114的搅拌深度为地下1.0~2.0m。选用第一固化剂为活性氧化镁粉末、第二固化剂为无水氯化镁粉末和五水氯化钙粉末的混合物(混合质量比为1:1),则固化剂的输送速率为5.0~8.0 kg/s,第二固化剂的输送速率为0.4~0.8 kg/s。
对第一搅拌装置110和第二搅拌装置114先设置为正转破土,然后在喷固化剂时改为反转搅拌。待完成预处理地基土100的现场搅拌后,将通气性排水板129按“U”字形压入搅拌地基土100下,采用压实装置301进行压实,确保压实度为96%以上,然后铺土工密封膜305进行密封,其中密封膜305的宽度为4.0m,在排水板129与密封膜305交叉处应避免漏气。
最后,密封咬合带404与排水板129紧密咬合,输气管402上的第四控制阀403打开,设置通气压力为75~100 kPa,采用连续通气,通气时间为3.0 ~4.5 h,最后完成地基土100的碳化加固。
实施例5
若预处理地基土100为1.5~2.0 m深度的粉质粘土,第一搅拌装置110和第二搅拌装置114的搅拌半径为0.3~0.5m,搅拌的正、反转速为40~60 r/min,履带式搅拌机101的行走速度为1.0~2.0 km/h,搅拌宽度为3.0~3.5m,固化剂的掺量450 kg/m3,含水率传感器113的测试读数30~35%时,应控制第一搅拌装置110的搅拌深度为地下0.0~1.0m,第二搅拌装置114的搅拌深度为地下1.0~2.0m。但在实际操作时,若第一搅拌装置110位于履带式搅拌机101的行走方向的前方时,第二搅拌装置114初期的搅拌深度应为地下0.0~1.0m,之后履带式搅拌机101向前行走,待第二搅拌装置114位置为第一搅拌装置110已搅拌完成位置时,再开启第三液压杆112使第二搅拌装置114的搅拌深度为地下1.0~2.0m。选用第一固化剂为活性氧化镁粉末、第二固化剂为无水氯化镁粉末和五水氯化钙粉末的混合物(混合质量比为1:1),则固化剂的输送速率为8.0~10.0 kg/s,第二固化剂的输送速率为0.4~0.8 kg/s。
对第一搅拌装置110和第二搅拌装置114先设置为正转破土,然后在喷固化剂时改为反转搅拌。待完成预处理地基土100的现场搅拌后,将通气性排水板129按“U”字形压入搅拌地基土100下,采用压实装置301进行压实,确保压实度为96%以上,然后铺土工密封膜305进行密封,其中密封膜305的宽度为4.0m,在排水板129与密封膜305交叉处应避免漏气。
最后,密封咬合带404与排水板129紧密咬合,输气管402上的第四控制阀403打开,设置通气压力为75~100 kPa,采用连续通气,通气时间为4.5~6.0 h,最后完成地基土100的碳化加固。
实施例6
若预处理地基土100为1.5~2.0 m深度的淤泥质粘土,第一搅拌装置110和第二搅拌装置114的搅拌半径为0.3~0.5m,搅拌的正、反转速为60~90 r/min,履带式搅拌机101的行走速度为0.8~1.0 km/h,搅拌宽度为3.0~3.5m,固化剂的掺量550 kg/m3,含水率传感器113的测试读数35~45%时,应控制第一搅拌装置110的搅拌深度为地下0.0~1.0m,第二搅拌装置114的搅拌深度为地下1.0~2.0m。但在实际操作时,若第一搅拌装置110位于履带式搅拌机101的行走方向的前方时,第二搅拌装置114初期的搅拌深度应为地下0.0~1.0m,之后履带式搅拌机101向前行走,待第二搅拌装置114位置为第一搅拌装置110已搅拌完成位置时,再开启第三液压杆112使第二搅拌装置114的搅拌深度为地下1.0~2.0m。选用第一固化剂为活性氧化镁粉末、第二固化剂为无水氯化镁粉末,则固化剂的输送速率为8.0~10.0 kg/s,第二固化剂的输送速率为0.5~1.0 kg/s。
对第一搅拌装置110和第二搅拌装置114先设置为正转破土,然后在喷固化剂时改为反转搅拌。待完成预处理地基土100的现场搅拌后,将通气性排水板129按“U”字形压入搅拌地基土100下,采用压实装置301进行压实,确保压实度为96%以上,然后铺土工密封膜305进行密封,其中密封膜305的宽度为4.0m,在排水板129与密封膜305交叉处应避免漏气。
最后,密封咬合带404与排水板129紧密咬合,输气管402上的第四控制阀403打开,设置通气压力为100~150 kPa,采用间隔通气,每30分钟通一次,每次通气时间20分钟,通气时间为6.0~12.0 h,最后完成地基土100的碳化加固。

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本发明公开了一种浅层软弱地基原位碳化固化处理方法,属于土木工程地基加固领域。步骤为:通过履带式搅拌机对预处理地基土进行破土搅拌;先将第一、第二固化剂进行混合,然后将混合固化剂喷入在地基土中,同时置完成混合固化剂和地基土的均匀搅拌;通过插板装置间隔的插入U型排水板;开动压实装置和铺膜装置,对上述处理过的地基土进行边碾压边铺膜;通入二氧化碳气体,对经压实后的地基土进行通气碳化;重复上述步骤过程,不断完。

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