本發(fā)明涉及一種吹填土現(xiàn)場混合加固吹填技術(shù)方法，具體地，涉及一種固化劑與吹填土管道混合的吹填地基快速加固方法。
背景技術(shù)：
：在港口、航道的疏浚過程中，通常會產(chǎn)生大量的疏浚泥。疏浚工程中產(chǎn)生的疏浚泥通常采用堆放或拋棄的方法，堆放要占用大量的土地，而海洋拋泥嚴重影響了海洋資源的有效利用，并對海洋的水環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境都造成了較大破壞，疏浚泥傾倒與海洋環(huán)境保護之間的矛盾日益突出，也越來越多地受到各方面的限制。在海洋港口等海岸工程的建設(shè)過程中，通常需要大量的土石方來進行填海造陸。我國沿海港口城市多位于沖積平原和三角洲地區(qū)，要在當?shù)孬@得大量的土石方比較困難，遠距離開采運輸又不經(jīng)濟。通過對疏浚泥的吹填土進行固化處理，改良其高含水率、低強度的性質(zhì)而成為具有良好工程性質(zhì)的土加以運用，是解決以上矛盾的較好方法。而且，將疏浚泥吹填后用于填方材料，既能解決填方所需大量土料的來源問題，又能解決港口和航道的發(fā)展和維護產(chǎn)生的大量疏浚泥占地堆放、以及對海洋環(huán)境產(chǎn)生嚴重污染等生態(tài)問題，符合建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，亟需研發(fā)提供一種固化劑與吹填土在吹填管道內(nèi)進行混合，吹填后形成具有需要承載力的吹填地基的快速加固方法。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種用于填方的固化劑與吹填土管道混合的吹填地基快速加固方法，提出吹填土現(xiàn)場混合吹填固化方法的關(guān)鍵技術(shù)、固化劑和固化指標，為吹填土混合吹填示范提供技術(shù)保障。為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種固化劑與吹填土管道混合的吹填地基快速加固方法，該方法包含：步驟1，確定固化劑與吹填土的摻量比，并使得固化劑與吹填土的現(xiàn)場混合吹填；步驟2，進行吹填土的地基加固；步驟3，進行固化吹填地基的檢測與檢驗；所述的步驟1具體包含：步驟1.1，對吹填土進行土質(zhì)分析；步驟1.2，選擇固化劑品種；步驟1.3.依據(jù)吹填土土質(zhì)條件、現(xiàn)場條件和吹填地基的地基處理設(shè)計的地基承載力特征值和允許變形值要求，確定固化劑與吹填土的摻量比；步驟1.4，在吹填管道出口端進行固化劑與吹填土的現(xiàn)場混合吹填；所述的步驟2具體包含：步驟2.1，進行固化吹填地基的固化劑與吹填土混合加固設(shè)計，確定固化吹填土的抗剪強度指標、壓縮模量和加固土層的厚度，達到地基處理設(shè)計的地基承載力特征值和允許變形值要求；步驟2.2，通過將固化劑與吹填土攪拌固結(jié)完成對淺層軟土地基的加固；步驟2.3，確定成品的養(yǎng)護條件和養(yǎng)護時間。上述的固化劑與吹填土管道混合的吹填地基快速加固方法，其中，所述的步驟1.1中的土質(zhì)分析的指標包括吹填土重度、含水率、土粒比重、顆粒分析、土體強度指標以及壓縮模量。上述的固化劑與吹填土管道混合的吹填地基快速加固方法，其中，所述的步驟1.2中，固化劑包含按重量份數(shù)計包含石灰40-50份，水泥110-130份，以及激發(fā)劑2-8份；優(yōu)選地，包含石灰45份，水泥125份，以及激發(fā)劑2份。上述的固化劑與吹填土管道混合的吹填地基快速加固方法，其中，所述的步驟1.3中，固化劑與吹填土混合的摻量質(zhì)量比為3%~10%。上述的固化劑與吹填土管道混合的吹填地基快速加固方法，其中，所述的步驟1.4具體是指，接通吹填土管道，在該管道上的靠近吹填土管道出口端的位置設(shè)置有與固化劑罐連接的固化劑混合器，該固化劑混合器上設(shè)有固化劑閥門，打開該固化劑閥門使固化劑進入吹填土管道，使得吹填土與固化劑混合，然后，將固化劑與吹填土混合體噴出。上述的固化劑與吹填土管道混合的吹填地基快速加固方法，其中，所述的步驟2.1中，固化吹填土的抗剪強度指標為1.100~1.300MPa、壓縮模量為11~30Mp，加固土層的厚度為4~6m，達到地基處理設(shè)計的地基承載力特征值為100~120Mp，以及允許變形值要求為10%~15%。上述的固化劑與吹填土管道混合的吹填地基快速加固方法，其中，所述的步驟2.2中，所述的淺層是指厚度在6.0m以內(nèi)的土體表層。上述的固化劑與吹填土管道混合的吹填地基快速加固方法，其中，所述的步驟2.2中的攪拌是指，在攪拌過程中使用攪拌頭和挖掘機，使攪拌頭在挖掘機擺動臂帶動下的均勻速度移動，使固化劑漿液在淺層軟土地基中的分布均勻；在攪拌時，對施工區(qū)域進行單位面積劃分，逐塊完成；攪拌施工完畢的區(qū)域鋪攤砂石料或山皮土作為堆載層，推平碾壓成平臺，堆載層厚度在0.3～1米之間。上述的固化劑與吹填土管道混合的吹填地基快速加固方法，其中，所述的步驟2.3中，在標準條件下養(yǎng)護時間為：14-28天。上述的固化劑與吹填土管道混合的吹填地基快速加固方法，其中，所述的步驟3包含：對固化吹填土構(gòu)成的地基土性狀在加固前、加固過程中、加固完成后分別進行檢測，其檢測項目包含：進行鉆芯取樣、靜力觸探、標準貫入試驗、十字板剪切試驗、無側(cè)限抗壓強度試驗、低應(yīng)變以及載荷試驗。吹填土地基淺層處理工程特點是軟土層高含水率問題，淺層處理需要解決軟土層高含水率問題的解決方案是固化材料的材料選用。選用上述的固化劑，由于固化劑的凝結(jié)、膠結(jié)、增強作用，通過攪拌設(shè)備的攪拌固化劑與高含水率軟土的攪拌混合，快速固化。所述的攪拌設(shè)備包含挖掘機、深層攪拌設(shè)備和挖泥船式的攪拌裝置。本發(fā)明提供的固化吹填土的現(xiàn)場混合吹填方法具有以下優(yōu)點：通過本發(fā)明的方法，能夠使吹填地基處理的施工工序減少為吹填同時使固化劑與吹填土混合-落淤后固化，達到設(shè)計地基承載力，而常規(guī)的吹填地基處理工序有吹填-落淤-固化-地基預(yù)處理-地基處理的5道工序；固化劑與吹填土在吹填管道的出口端混合，不改變原吹填施工的任何技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求；固化劑與吹填土在吹填管道的出口端混合吹填，落淤后形成固化地基土，固化時間短，僅需28-48天吹填土即固化達到設(shè)計地基承載力；固化劑具有凝結(jié)自由水成為結(jié)晶水的作用和膠結(jié)土顆粒及使土體強度增強的3種作用，可以短時間在飽水條件下使吹填土固化，而不使固化劑在吹填土落淤過程中被排水沖走，固化劑的短時間的凝結(jié)、膠結(jié)、增強作用是與常規(guī)固化材料如水泥的本質(zhì)區(qū)別；依據(jù)地基工程設(shè)計要求進行固化吹填土的實施方案設(shè)計和技術(shù)應(yīng)用，經(jīng)濟合理地選擇實施方案和技術(shù)方法；達到保證工期、降低工程造價、合理利用資源和保護環(huán)境的目的。具體實施方式以下對本發(fā)明的具體實施方式作進一步地說明。本發(fā)明提供的固化吹填土的現(xiàn)場混合吹填方法，包含：步驟1，進行固化吹填土現(xiàn)場混合吹填；步驟2，進行吹填土現(xiàn)場加固；步驟3，進行固化吹填土的檢測。在步驟1之前還包含前期技術(shù)工作。該工作包含：1）收集工程資料，如工程區(qū)域水文資料、吹填土工程的應(yīng)用技術(shù)及設(shè)備、疏浚吹填施工設(shè)備型號及技術(shù)參數(shù)，并進行疏浚泥吹填土來源場地調(diào)查，然后給出巖土工程勘察報告，包括疏浚泥吹填土來源及其土質(zhì)分析報告；2）根據(jù)上述報告及工程現(xiàn)場調(diào)查，確定吹填工程概況、岸邊陸域工程條件、固化吹填土現(xiàn)場混合吹填工程的施工布置；3）取樣分析：疏浚泥吹填土來源場地采取土樣，土樣的土工試驗及分析土樣指標，如土的重度、含水率、土粒比重、顆粒級配、液限、塑限、強度指標、壓縮模量；4）獲取吹填工程施工資料：固化吹填土現(xiàn)場混合吹填工程的施工平面圖；工程進度計劃；固化吹填的設(shè)備與技術(shù)條件；吹填地基的層底、層頂標高和平面范圍；地基加固目的及承載力100~120Mp、變形要求10%~15%。所述的步驟1包含：步驟1.1，對疏浚泥吹填土進行土質(zhì)分析，指標包括疏浚泥吹填土重度、含水率、土粒比重、顆粒分析、土體強度指標以及壓縮模量；步驟1.2，選擇固化劑，固化劑的來源主要是使用自配固化劑，對特殊的土質(zhì)也可對固化劑配方進行試驗調(diào)整。固化劑主要成分為水泥，石灰，激發(fā)劑。固化劑有較強的吸水性，因此應(yīng)隔水儲存。固化劑包含按重量份數(shù)計包含石灰40-50份，水泥110-130份，以及激發(fā)劑2-8份；固化劑優(yōu)選為按重量份數(shù)計包含石灰45份，水泥125份，以及激發(fā)劑2份。激發(fā)劑為堿類激發(fā)劑或鹽類激發(fā)劑。堿類激發(fā)劑優(yōu)選為熟石灰、氫氧化鈉或氫氧化鉀中的任意一種或幾種。鹽類激發(fā)劑優(yōu)選為硫酸鈣、硫酸鈉、碳酸鈉或碳酸鉀中的任意一種或幾種。步驟1.3，確定固化劑和吹填土的混合配比；根據(jù)不同工程需求的地基加固要求，地基承載力特征值、地基變形允許值等，針對不同的吹填土土名，進行不同固化劑摻量的固化吹填土配合比試驗，依據(jù)地基承載力特征值要求，提出固化劑配合比設(shè)計，具體實施可參照表。固化劑和吹填土的混合比優(yōu)選為大約在3%到10%左右。不同土類、不同固化劑摻量的固化吹填土配合比優(yōu)選試驗方案見表1。表1：不同土類的不同固化劑摻量土名粉質(zhì)粘土粉土粘土粉砂固化劑摻量3%5%7%10%步驟1.4，將固化劑與吹填土混合，該過程包含：接通吹填管道，在該管道上的靠近吹填管道出口端的位置安裝固化劑混合器，混合器與固化劑罐連接，混合器上設(shè)有固化劑閥門；打開固化劑閥門使固化劑進入吹填管道，然后吹填土經(jīng)過混合器部位與固化劑混合，固化劑與吹填土混合體噴出。該步驟1.4實施的技術(shù)指標包含：粉狀固化劑的顆粒粒度優(yōu)選為100到200目，含水率優(yōu)選為10%；固化劑的添加速率由固化劑最優(yōu)摻量決定；對現(xiàn)場吹填管道內(nèi)通過的含固率和流速進行測定，計算固化劑每分鐘的摻入量的指標，該摻入量的指標與吹填土的吹填量相匹配，以保持固化劑與吹填土混合均勻、固化劑的混合量達到設(shè)計要求。步驟1.5，進行固化吹填土的加固設(shè)計，依據(jù)工程場地的地基處理設(shè)計要求，根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，和固化劑配合比設(shè)計優(yōu)選值，確定固化吹填土的抗剪強度指標、壓縮模量和加固土層的厚度，達到地基處理設(shè)計的地基承載力特征值和允許變形值要求。優(yōu)選地，確定固化吹填土的抗剪強度指標為1.100~1.300MPa、壓縮模量為11~30Mp，加固土層的厚度為4~6m，達到地基處理設(shè)計的地基承載力特征值為100~120Mp和允許變形值要求為10%~15%。步驟1.6，確定成品的養(yǎng)護時間，根據(jù)固化吹填土的室內(nèi)試驗結(jié)果確定固化吹填土的養(yǎng)護時間（一般為在標準條件下養(yǎng)護14-28天）。步驟1.6根據(jù)固化吹填土的室內(nèi)試驗結(jié)果初步確定固化吹填土的養(yǎng)護時間，由于疏浚泥吹填土土質(zhì)條件和現(xiàn)場的圍堰滲透條件、工程排水條件的不同，需現(xiàn)場取樣最終確定養(yǎng)護時間。現(xiàn)場確定養(yǎng)護試驗，需布設(shè)點位、分層采取土樣進行土工試驗，試驗結(jié)果達到抗剪強度指標、壓縮模量要求值。在工程范圍內(nèi)每100m2布設(shè)一個點位，在固化疏浚泥加固深度范圍內(nèi)每1m取樣1個。所述步驟2包含：對步驟1所得的混合吹填后吹填土現(xiàn)場的淺層軟土地基進行加固；加固后形成軟土地基的上層穩(wěn)定板狀土層。淺層是指厚度在6.0m以內(nèi)的土體表層。該步驟2通過將固化劑與吹填土攪拌固結(jié)完成對淺層軟土地基的加固；可使軟土地基得到穩(wěn)定。在該攪拌過程中使用攪拌頭和挖掘機，使攪拌頭在挖掘機擺動臂帶動下的均勻速度移動，使固化劑漿液在淺層軟土地基中的分布均勻；在攪拌時，對施工區(qū)域進行單位面積劃分，逐塊完成。步驟2還包括吹填土的落淤，落淤是高含水率的吹填土吹填后的土顆粒沉積、水排出、形成軟土陸域的過程；固化劑與吹填土在落淤過程中和落淤后的凝聚、膠結(jié)、固化、提高地基承載力、降低地基壓縮性、改善滲透性，完成固化劑與吹填土管道混合的吹填地基快速加固。吹填土地基處理工程特點是淺層處理和土層高含水率問題。淺層處理是要解決技術(shù)裝備問題，高含水率問題的解決方案是固化材料。淺層處理攪拌設(shè)備及工藝與高效固化劑固結(jié)處理的有效結(jié)合，構(gòu)成了吹填土地基處理的解決方案。攪拌用機械設(shè)備與固化劑一起構(gòu)成了這種技術(shù)的主體。固化劑一般是水泥、石灰、固化劑等。攪拌設(shè)備以挖掘機，深層攪拌設(shè)備和挖泥船式的攪拌裝置為主體。本發(fā)明的固化劑，在針對含細砂占75～83%、粉粘土占10～23%，飽水松散狀態(tài)的含黏量低的粉細砂及粉土質(zhì)吹填土時，選擇粉狀固化劑配方。該配方為按重量份數(shù)計包含石灰45份，水泥125份，以及激發(fā)劑2份的粉狀的固化劑。激發(fā)劑為堿類激發(fā)劑或鹽類激發(fā)劑。堿類激發(fā)劑優(yōu)選為熟石灰、氫氧化鈉或氫氧化鉀中的任意一種或幾種。鹽類激發(fā)劑優(yōu)選為硫酸鈣、硫酸鈉、碳酸鈉或碳酸鉀中的任意一種或幾種。本發(fā)明的固化劑，在針對淤泥粘粒含量占50～70%、含水率在90～110%之間、有機物含量為5～12%、水中氯化物含量大于3%的淤泥質(zhì)吹填土，選擇淤泥質(zhì)吹填土固化劑配方，配方根據(jù)吹填土含水率對粉狀固化劑進行配置,或采用配方為：石灰45g，水泥125g，液態(tài)激發(fā)劑2g。其組成主要包括分散劑、脫水劑和表面活性劑等。根據(jù)淤泥的高含水率、顆粒細小和有機物含量高的特點，調(diào)整固化劑配方，減少脫水劑，加大分散劑，另加入高標號水泥或者是磨細的礦渣、水渣、粉煤灰、石膏等無機材料。通過實驗室大量試驗來確定復(fù)合配方的比例和摻加數(shù)量。吹填形成的淤泥質(zhì)吹填土和粉細砂及粉土質(zhì)吹填土，需要加固處理層的深度不超過6m時，可以采用淺表層原位處理。適于淺層軟弱土處理的成套設(shè)備組成主要包括三個部分，第一部分是制漿供漿部分，包括粉狀固化劑儲罐、液態(tài)固化劑儲罐、外加劑儲罐、固液混合攪拌裝置、高壓泥漿泵、高壓輸漿膠管和電腦控制室。第二部分是機械移動主體部分，其功能包括可移動行走在淤泥、砂等各種軟硬地面上，可拖動高壓輸漿膠管并將固化劑漿液輸送到攪拌裝置處。第三部分是攪拌部分，其功能是通過機械攪拌，將高壓輸漿管傳送過來的固化漿液與淤泥，細砂等各種需要固結(jié)的地基材料就地攪拌均勻。步驟2的加固過程包含，確定淺層處理成套設(shè)備的供漿方式，攪拌頭出料口的來料多少是時間的函數(shù)。攪拌頭在挖掘機擺動臂帶動下的均勻速度移動，使固化劑漿液在淺層處理地基中的分布均勻。施工區(qū)域按施工設(shè)備的工作效率進行單位面積劃分，逐塊完成。根據(jù)施工區(qū)域的設(shè)計地基承載力，在實驗室通過試驗確定固化劑的摻入量設(shè)計值，現(xiàn)場施工時再將固化劑的摻入量設(shè)計值增加一個百分點。固化劑可在海水、淡水的高含水率軟弱土層中直接固化使用。機械移動主體為挖掘機加攪拌頭裝置。淺層處理施工工藝。施工區(qū)域先建立穩(wěn)定施工平臺，依靠施工平臺邊緣逐條施工，逐塊推進。施工區(qū)域一般在挖掘機側(cè)面，挖掘機前進方向與施工區(qū)域平行，最小施工單位寬度以攪拌頭寬度為準，長度以挖掘機擺臂所能達到的極限范圍為準。攪拌施工條寬為1.5米，條長為7米，穩(wěn)定施工平臺長度按臺班和設(shè)計要求而定。施工區(qū)域與施工區(qū)域之間要有重疊，以保證施工質(zhì)量。攪拌施工完畢的區(qū)域鋪攤砂石料或山皮土作為堆載層，推平碾壓后作為下一步施工平臺，堆載層厚度一般在0.3～1米之間。施工方法依使用機械移動主體不同而異，兩棲挖掘機和自行式挖泥船的施工區(qū)域與移動方向相背，可不建施工平臺，但仍要劃小施工區(qū)域單元，且施工區(qū)域與施工區(qū)域之間要有重疊，以保證施工質(zhì)量。步驟3包含：對固化吹填土構(gòu)成的地基土性狀在加固前、加固過程中、加固完成后分別進行檢測。其檢測指標包含：在70.7mm×70.7mm×70.7mm立方體試塊進行鉆芯取樣、靜力觸探、標準貫入試驗、十字板剪切試驗、無側(cè)限抗壓強度試驗、低應(yīng)變以及載荷試驗。載荷試驗檢測點布置:在工程范圍內(nèi)，按每10000m2布置一個載荷試驗檢測點，檢測點標高為地基處理頂標高。鉆芯取樣、靜力觸探、標準貫入試驗、十字板剪切試驗、無側(cè)限抗壓強度：試驗、低應(yīng)變試驗的檢測點布置在工程范圍內(nèi)，按每1000m2布置一個檢測點，鉆芯取樣、無側(cè)限抗壓強度試驗的取樣沿深度每1.0m取樣1次；標準貫入試驗、十字板剪切試驗沿深度每1.0m測試1點。標準貫入試驗(簡稱“標貫試驗”)：標貫試驗是在現(xiàn)場測定砂或粘性土的地基承載力的一種方法。這種方法通過測量規(guī)定重量的重錘自某一特定高度自由錘擊地基，貫入深度達某一值時的錘擊數(shù)，以評價該處地基土的性質(zhì)及承載力。通常重錘質(zhì)量取63.5±0.5kG，落距取76±2cm。標貫試驗是一種勘探與原位試驗相結(jié)合的地基勘探方法，可以簡便快捷地得到近似的粘性土地基承載力標準值。適用范圍適用于在一般粘性土、軟土、黃土和砂土地區(qū)的土木建筑工程、市政、公路、工程地基土原位測試。主要用途。用于查明地層在垂直和水平方向的變化；進行力學分層；確定天然地基承載力和估算單樁承載力；判別砂土液化的可能性；確定軟土的不排水抗剪強度；提供軟土地基承載力和斜坡穩(wěn)定性的計算指標。十字板剪切試驗：十字板剪切試驗是一種用十字板測定軟粘性土抗剪強度的原位試驗。將十字板頭由鉆孔壓入孔底軟土中，以均勻的速度轉(zhuǎn)動，通過一定的測量系統(tǒng)，測得其轉(zhuǎn)動時所需之力矩，直至土體破壞，從而計算出土的抗剪強度。由十字板剪力試驗測得之抗剪強度代表土的天然強度。淺層平板載荷試驗：在擬建建筑物場地上將一定尺寸和幾何形狀（圓形或方形）的剛性板，安放在被測的地基持力層上，逐級增加荷載，并測得每一級荷載下的穩(wěn)定沉降，直至達到地基破壞標準，由此可得到荷載（p）－沉降（s）曲線（即p－s曲線）。本發(fā)明提供的固化吹填土的現(xiàn)場混合吹填方法，包含以下主要內(nèi)容：固化吹填土現(xiàn)場混合吹填區(qū)域的位置和尺度，利用現(xiàn)場調(diào)查和現(xiàn)場勘察資料，分析影響工程的因素；掌握固化吹填技術(shù)和設(shè)備特性，安排吹填、固化劑添加與工程整體的關(guān)系與銜接；依據(jù)地基工程設(shè)計要求進行固化吹填土的實施方案設(shè)計和技術(shù)應(yīng)用，經(jīng)濟合理地選擇實施方案和技術(shù)方法；達到保證工期、降低工程造價、合理利用資源和保護環(huán)境的目的。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應(yīng)當認識到上述的描述不應(yīng)被認為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。當前第1頁1 2 3