對(duì)原位土進(jìn)行原地固化處理的方法及攪拌設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及軟土地基施工技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是對(duì)原位土進(jìn)行原地固化處理的方法及攪拌設(shè)備。
技術(shù)背景
[0002]目前，工程建設(shè)過程中經(jīng)常遇到無硬殼層存在的吹填土、疏浚淤泥堆場(chǎng)、河湖底淤、池塘等軟弱土或者其他廢棄的堆載物，如堿渣等。為了能夠滿足承載力要求，最常見的處理方式是淺層真空預(yù)壓排水或者換填法。
[0003]淺層真空預(yù)壓處理時(shí)由于機(jī)械設(shè)備無法進(jìn)入先采用人工插板，先在吹填土淤泥堆場(chǎng)上鋪設(shè)土工格柵和土工布，然后人工小心地將塑料排水板盡可能地插入淤泥中，再人工布置濾管、密封膜等，進(jìn)行無砂墊層的真空預(yù)壓，抽真空的時(shí)間需要三個(gè)月或以上，拆除濾管濾膜等即完成淺層真空預(yù)壓處理后鋪一層砂石砂石墊層。淺層真空預(yù)壓處理方式處理時(shí)間比較長(zhǎng)，而且承載力提高有限，另外由于真空預(yù)壓處理后表層土各點(diǎn)強(qiáng)度的不均勻性，也導(dǎo)致施工機(jī)械傾倒的危險(xiǎn)。另一種采用換填法，處理過程中需要大量的砂石墊層。針對(duì)低填土路基路段或者較淺軟土路基路段時(shí)，為了滿足路面對(duì)路基強(qiáng)度的要求，比較常用的方法為換填法。近年來，由于山石的大量開采，造成資源的緊缺，材料成本高；同時(shí)造成山體滑坡、泥石流等的自然災(zāi)害。而且材料的運(yùn)輸成本也較高，從而造成此種處理方法的造價(jià)較尚O
[0004]為了解決以上存在的問題，對(duì)吹填土淤泥固化處理是一種新的地基處理方法，此方法是利用攪拌設(shè)備將固化劑和原位土進(jìn)行固化處理。目前對(duì)于原位土的固化有兩種，一種是如申請(qǐng)?zhí)枮?00810056749.2的專利所述，先配置漿液，然后將漿液運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)的攪拌裝置中，然后再通過攪拌裝置注入原位土中，這種施工方法占用土地資源，而且長(zhǎng)距離的運(yùn)輸會(huì)導(dǎo)致造價(jià)升高。其次此種方法適宜于固化劑以漿液的形式進(jìn)行固化處理且初凝時(shí)間長(zhǎng)，針對(duì)石灰等氣硬性材料不適用此種處理方法，而水泥等水硬性材料使用時(shí)必須現(xiàn)用現(xiàn)配置，時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致固化劑失效，導(dǎo)致固化過程不能停歇，否則固化劑需重新配置。鑒于此，為了解決目前就地固化存在的問題，需申請(qǐng)一種對(duì)原位土進(jìn)行原地固化處理的方法，形成比較有效、快速的地基處理方法。
[0005]另一種是利用就地固化設(shè)備將固化劑與原位土進(jìn)行拌合，國(guó)內(nèi)比較傳統(tǒng)的固化設(shè)備為挖機(jī)或路拌機(jī)，公開號(hào)為CN102672656A的專利，其公開了一種攪拌設(shè)備，但其由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的局限性造成一次性處理厚度有限，導(dǎo)致施工效率降低，且因?yàn)闆]有設(shè)置專門的噴霧裝置，所以在表層固化噴灑固化劑時(shí)容易造成揚(yáng)灰。
[0006]鑒于此，還需要提供一種能克服現(xiàn)有攪拌設(shè)備存在缺陷的攪拌設(shè)備。
[0007]申請(qǐng)內(nèi)容
本申請(qǐng)目的是為了解決目前存在的問題，提出一種對(duì)原位土進(jìn)行原地固化處理的方法及攪拌設(shè)備，利用攪拌設(shè)備對(duì)表層軟弱土進(jìn)行原位固化處理，快速形成具有一定表面承載力的地基處理方法，特別適用于處理吹填土、疏浚淤泥堆場(chǎng)、河湖底淤、軟弱表層土等地基，處理范圍可達(dá)0.5-3m，是一種成本經(jīng)濟(jì)、施工靈活、可節(jié)約材料和能源的地基處理方法。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本申請(qǐng)通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種對(duì)原位土進(jìn)行原地固化處理的方法，包括以下步驟:
步驟一，對(duì)原位土表面進(jìn)行排水及整平處理；
步驟二，對(duì)經(jīng)過步驟一處理的原位土進(jìn)行區(qū)塊劃分，根據(jù)處理厚度，確定每塊區(qū)塊需要的固化劑用量；
步驟三，采用攪拌設(shè)備對(duì)預(yù)處理原位土進(jìn)行攪拌，同時(shí)將固化劑均勻噴射到進(jìn)行攪拌的原位土中；
步驟四，對(duì)經(jīng)過步驟三處理后的土體進(jìn)行整平、預(yù)壓，攪拌完畢后，待固化土達(dá)到一定強(qiáng)度后，對(duì)固化土進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓的壓強(qiáng)控制在50-400kPa之間。
[0009]所述步驟三中原位土孔隙比小于0.8-1.0時(shí)，采用松翻分層固化的方式，具體方法有兩種:一種為在劃分的區(qū)域內(nèi)先用攪拌設(shè)備與原位土進(jìn)行初步攪拌固化并將攪拌固化土推至未處理的路段，然后分三層再將初步攪拌固化土進(jìn)行復(fù)攪并壓實(shí)；第二種是在未處理的路段用挖機(jī)挖一個(gè)攪拌空間，深度為處理深度，然后從一邊挖土回填反復(fù)攪拌，慢慢向前推移攪拌，直至固定層的邊界為止，最后用挖機(jī)進(jìn)行填平。
[0010]所述步驟三中原位土孔隙比大于1.0-1.5時(shí)，采用垂直上下攪拌固化的方式，攪拌設(shè)備直插式對(duì)原位土進(jìn)行攪拌，攪拌設(shè)備正向運(yùn)行逐漸深入攪拌并噴射固化劑，直至達(dá)到固化設(shè)計(jì)底部，然后攪拌設(shè)備反向運(yùn)行緩慢提升攪拌并噴固化劑，攪拌提升或下降的速率控制在10-20s/m，固化劑的噴料速率控制在40-70kg/min。
[0011]所述步驟三中對(duì)原位土進(jìn)行攪拌處理的厚度為0.5-3m。
[0012]所述步驟四中對(duì)固化土進(jìn)行預(yù)壓的方式有以下三種:
1)鋪設(shè)鋼板或木板后采用行走機(jī)械對(duì)攪拌后的土體進(jìn)行預(yù)壓；
2)采用循環(huán)使用的砂石或土包或者水箱對(duì)攪拌后的土體進(jìn)行預(yù)壓；
3)采用滿足設(shè)計(jì)要求的填土材料對(duì)攪拌后的土體進(jìn)行預(yù)壓。
[0013]所述步驟二中進(jìn)行區(qū)塊劃分時(shí)，分區(qū)塊固化后各區(qū)塊之間的搭接寬度至少為5cm，各區(qū)塊固化處理完后，采用攪拌設(shè)備將各區(qū)塊之間搭接的表層土體進(jìn)行再次攪拌、固化。
[0014]一種攪拌設(shè)備，包括攪拌臂，攪拌臂底部?jī)蓚?cè)具有向內(nèi)傾斜的兩斜面，在每個(gè)斜面上分別設(shè)置有至少一個(gè)混合滾軸，混合滾軸由驅(qū)動(dòng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，混合滾軸呈截頂圓錐形；所述混合滾軸上分布有刀片機(jī)構(gòu)；所述攪拌臂內(nèi)部安裝有可伸縮式的固化劑輸料管。
[0015]所述刀片機(jī)構(gòu)呈單向螺旋型分布在混合滾軸上。
[0016]所述刀片機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于混合滾軸上的固定板和設(shè)置于固定板上的兩個(gè)相互垂直的刀片一和刀片二。
[0017]所述固化劑輸料管的末端設(shè)置有噴霧裝置。
[0018]本申請(qǐng)采用上述技術(shù)方案具有如下技術(shù)效果:
本申請(qǐng)所述對(duì)原位土進(jìn)行原地固化處理的方法是在原地進(jìn)行施工，避免了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)吹填土和固化土在運(yùn)輸會(huì)導(dǎo)致造價(jià)升高的問題；本方法施工周期短，地基成型快，大大縮短了施工周期，從而節(jié)約了時(shí)間和經(jīng)費(fèi)成本。且本方法形成的地基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，經(jīng)過最終預(yù)壓形成的十字板剪切強(qiáng)度可達(dá)300kPa。
[0019]本申請(qǐng)所述的攪拌設(shè)備可處理范圍比較廣，可處理在不同含水率下的軟土，含水率低時(shí)，可采用漿液狀固化劑進(jìn)行處理，含水率高時(shí)，可采用漿液也可采用粉劑固化劑進(jìn)行處理，噴霧裝置的設(shè)計(jì)就是為了使粉劑狀固化劑噴射時(shí)降低粉塵污染。混合滾軸設(shè)計(jì)成呈截頂圓錐形可以減小攪拌過程中與土體之間的摩阻力，有效降低了攪拌裝置的損耗率。
【附圖說明】
[0020]圖1顯示了攪拌設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)；
圖2顯示了刀片機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)；
圖3顯示了采用垂直上下攪拌固化的方式進(jìn)行處理的示意圖；
圖4顯示了采用松翻分層固化的方式進(jìn)行處理的示意圖；
圖5顯示了攪拌設(shè)備安裝于挖機(jī)前端的示意圖；
圖中:1-攪拌臂；2_混合滾軸；3_刀片機(jī)構(gòu)；31_刀片一 ；32_刀片二 ；4_固化劑輸料管；5-噴霧裝置。
[0021]【具體實(shí)施方式】:
如圖1所示，本申請(qǐng)所述一種攪拌設(shè)備，包括攪拌臂1，攪拌臂I底部?jī)蓚?cè)具有向內(nèi)傾斜的兩斜面，在每個(gè)斜面上分別設(shè)置有至少一個(gè)混合滾軸2，混合滾軸2由驅(qū)動(dòng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，混合滾軸2呈截頂圓錐形；所述混合滾軸2上分布有刀片機(jī)構(gòu)3 ;所述攪拌臂I內(nèi)部安裝有可伸縮式的固化劑輸料管4。
[0022]優(yōu)選地，所述固化劑輸料管4的末端設(shè)置有噴霧裝置5。當(dāng)攪拌設(shè)備處理表層位置采用固化劑為粉劑時(shí)，為了避免環(huán)境污染，適時(shí)的開始噴霧裝置5。噴霧裝置5使用時(shí)，將不與固化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)液體加入噴霧裝置5中，所述液體的含量一般是固體的4-8%左右。
[0023]混合滾軸2設(shè)計(jì)成呈截頂圓錐形是為了減小攪拌過程中與土體之間的摩阻力。固化劑輸料管4設(shè)計(jì)成可伸縮式的，可以降低表面攪拌時(shí)固化劑的污染。
[0024]優(yōu)選地，刀片機(jī)構(gòu)3呈單向螺旋型分布在混合滾軸2上，混合滾軸2轉(zhuǎn)動(dòng)一周后轉(zhuǎn)動(dòng)范圍內(nèi)的土體均能接觸和擾動(dòng)，可連續(xù)無盲點(diǎn)立體攪拌，提高攪拌后混合體的均勻性，并且一次性處理深度達(dá)到3m。
[0025]如圖2所示，所述刀片機(jī)構(gòu)3包括設(shè)置于混合滾軸2上的固定板和設(shè)置于固定板上的兩個(gè)相互垂直的刀片一 31和刀片二 32。刀片二 32是為了破壞地基土結(jié)構(gòu)，刀片一 31用于攪拌，使用過程中，利用刀片二 32對(duì)原位土進(jìn)行切割，之后利用刀片一 31和混合滾軸2對(duì)已破壞的原位土進(jìn)行攪拌，刀片機(jī)構(gòu)3呈螺旋型分布在混合滾軸2上，可以實(shí)現(xiàn)將土體立體攪拌。
[0026]如圖5所示，使用時(shí)，將本申請(qǐng)所述攪拌設(shè)備安裝于挖機(jī)的前端。
[0027]本申請(qǐng)針對(duì)待處理土質(zhì)的軟或硬選擇不同的固化方式及預(yù)壓方式，下面針對(duì)土質(zhì)較軟的吹填土或淤泥堆場(chǎng)，以及土質(zhì)較硬的路基堤壩工程的處理方法詳細(xì)闡述:
實(shí)施例1
如圖3所示，采用攪拌設(shè)備對(duì)吹填土或淤泥堆場(chǎng)進(jìn)行原地固化處理的方法，包括以下步驟:
步驟一，對(duì)原位土表面進(jìn)行排水及整平處理；當(dāng)原位土表面有積水時(shí)，需