[发明专利]一种真空预压利导管桩注气碳化超软地基的加固方法

说明书

本发明公开了一种真空预压利导管桩注气碳化超软地基的加固方法，属于岩土工程中超软地基加固处理的技术领域。该方法包括场地处理与勘探、第一管桩群施打、喷搅设备安放与调试、固化剂喷搅、第一处理系统布设、真空预压‑注气碳化处理、第一场地处理完成、连续施工和最终处理等步骤。本发明兼具真空预压法、氧化镁碳化固化法和管桩复合地基的优点，真空预压和管桩注气协调工作增大了排水效率和二氧化碳的入渗扩散效率，充分利用了管桩对软土的挤密置换作用，水化产物和碳化产物对淤泥土进行有效胶结，使软土复合地基强度增强、稳定性提高。该方法具有处理效果好、周期短、低碳环保和经济高效的特点，实现工业废弃物在软基处理中的资源化利用。

技术领域

本发明属于环境岩土工程中淤泥软土加固处理的技术领域，具体涉及一种真空预压利导管桩注气碳化超软地基的加固方法。

背景技术

随着我国土木工程建设的高速发展，在机场码头、铁路公路、公民用建筑施工中，经常遇到大量淤泥、淤泥质土或吹填土，尤其是在沿海沿江地区，这些淤泥软土具有含水率高、渗透性大、液塑限大、抗剪强度低，不能满足工程的直接需要。往往需要对这些软土地基进行降排水和固化处理，以降低地下水位和不均匀沉降，提高地基强度。传统的淤泥软土处理方法分为物理处理和化学固化处理，具体包括真空预压处理、热处理、抽排沉淀晾干或抛泥处置和化学固化剂处理等。真空排水预压法是常用的物理处理方法，水泥固化法是软基加固工程中最常用的化学方法。热处理法是通过加热或烧结法将淤泥转化为建筑材料，该方法处理能力小、成本高，难于大规模利用；沉淀晾干或抛泥处置将占用大量堆放场地，低透水性淤泥使占用的土地很难在短时间内重复利用，增大了工程造价，且在抽排或异位填埋过程中易造成空气、水和土壤等的二次污染。

真空预压法需先对上部吹填软土进行自然晾晒或铺砂垫层或铺竹筏，使上部软土承受插板机械进场施工所需的荷载，该方法是目前提高现场淤泥承载力的一种较普遍方法。但自然晾晒和铺设垫层需要消耗较长时间和大量砂石材料，通过真空装置向埋设于砂垫层中的吸水管道内抽气，在土体内形成负压，从而将土体空隙中的孔隙水通过塑料排水板中的竖向排水通道吸入并经砂垫层中的吸水管道抽出，以降低孔隙水压力、增加有效应力，使土体产生固结，减少后期沉降，实现地基承载力提高的目的。而抽真空排水的处理效率随处理周期延长而降低，且后期处理过程中易在排水板周围产生土柱和淤堵，需长时间真空预压才能达到工程要求，通常达6个月以上，处理后地基承载力低(小于60kPa)。而采用真空联合堆载预压法进行软基处理时，砂垫层上部的预压力是通过联合堆载泥土来实现，堆载的土方越多，其预压力越大，而大量的堆土很难在施工现场附近获取，从远处取土需耗费大量运输成本，工程结束后还需将这些土方清理干净，不仅增加了施工成本，还破坏了当地的生态环境。因此，传统的真空预压和真空联合堆载预压均存在作业难度大、周期长、施工成本高、损坏生态环境和处理强度低等不足。文件(CN 106013048 B)公开了超软地基真空预压渗流固结联合降水预压固结法，主要包括了真空系统的布置、真空预压和真空降水预压。但该方法不足之处是：采用抽吸地下水并全部回灌至待加固区域的围堰筑堤内，通过上覆水的重量来预压软基；预压一段时间后挖开围堰泄流，整个处理过程涉及多次抽排水，操作较为复杂、预压时间相对较长、预压强度可能不均、强度增长有限。发明专利(201811211504.2)公开了一种新型真空预压软地基联合堆载系统及施工方法，其优点是采用密封水袋装水作为荷载堆载于软土地基上，与传统堆载预压法相比，注水泄水相对容易，但周期相对较长，用水作为堆载压力，加固处理后吹填土层的地基承载能力增长和处理深度有限(小于或等于80kPa)，使在一定程度上制约了该方法的推广和应用；而如果使用泥袋作为堆载压力，则处理后需搬离泥袋，应用不方便。文件(CN 104120710 B)公开了一种真空预压联合吹填泥浆的软基处理方法，该方法主要特点是在预处理软基上吹填泥浆，形成密封膜和堆载层。但其不足之处在于，需要分别在预处理软基和吹填泥浆层上插设竖向排水板，而在吹填泥浆层上插设竖向排水板时较为困难。