用于水泥土搅拌桩的棉花秸秆支护结构的制作方法

本发明涉及一种用于水泥土搅拌桩的棉花秸秆支护结构，属于基坑以及边坡支护技术领域。

背景技术：

水泥土搅拌桩法作为一种原位土体的加固方法，是利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基从而形成水泥土搅拌桩，在地基处理、基坑或边坡支护工程领域有广泛的应用。水泥土搅拌桩是介于土体和混凝土排桩之间的一种桩体，其强度是显而易见的，一般作为止水帷幕挡水的同时，也可承担一定的挡土作用。

在基坑工程中，联排的水泥土搅拌桩既能发挥一定的挡土作用也能发挥挡水和止水的效果，是一种施工简便、费用低廉的支挡结构。从材料强度角度，虽然一定比例水泥的掺入可以增加原位土体的抗压强度，但是作为支挡结构而言，由于水泥土本身的抗拉强度较弱，导致成桩后的支护体系抗弯刚度不能满足支护结构的工程要求。因此在实际基坑支护工程中，单纯的水泥搅拌桩由于抗剪强度低、抗弯能力差等薄弱环节主要用作止水帷幕，其挡土作用一般不予以考虑。为了克服这一缺陷，考虑到水泥土搅拌桩的挡土能力与水泥掺入量成正比，实际工程中为了抵挡基坑侧壁的土压力，往往需要增加水泥的掺入量或者增大水泥土搅拌桩的截面面积，这些措施虽然能提高水泥土搅拌桩的抗弯刚度，但仍存在着不经济、施工不便等问题，比如增大水泥土搅拌桩截面受制于施工机械能力和场地限制等系列问题。

为了提高水泥土搅拌桩的抗弯刚度，也有专家及工程人员提出，在这类固化桩芯中插入H型钢、工字钢、槽钢或拉森钢板等，或者在其中心插入毛竹等加筋材料，以显著提高其抗弯、抗剪强度，从而使其挡土作用能充分发挥出来，这些效果已得到一些实际工程验证。这些加入筋材的措施虽然能增强水泥土搅拌桩的工程性质，但仍存在一些不足：一、在用型钢、工字钢等补强固化桩方面，这些筋材的加筋多为平面加筋，加筋范围有限，加筋效果不佳，且使用过程还涉及租借、进出场、打入、回拔等多个环节，使用成本较高；另外，后期型钢的拔出（回拔）较为困难，容易造成地面扰动。二、在用毛竹等补强固化桩方面，其不足之处包括：1）竹材为不均匀材质，不同部位对固化桩物理力学性能的影响不同，且长度有限，稍部部位太细，故竹材的利用段有限；2）竹材之间连接的可靠性和便捷性方面欠缺，且受到竹材本身长度的限制，因而竹材的加筋长度有限。

而我国是秸秆资源生产大国，据农业部统计，我国每年秸秆量约7亿吨，棉花秸秆2400万吨，除了一部分被存放利用之外，有很大一部分被弃田或焚烧，如将此类农业废弃的可再生资源应用于基坑开挖支护工程，可以促进秸秆废弃物的资源化利用。

技术实现要素：

本发明要解决技术问题是：克服上述技术的缺点，提供一种能够提高水泥土搅拌桩的抗弯刚度并可使水泥土搅拌桩不同部位的物理力学性能保持一致的棉花秸秆支护结构。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种用于水泥土搅拌桩的棉花秸秆支护结构，由搭接在一起的多个棉花秸秆网架构成，所述棉花秸秆网架包括叠加在一起且竖直设置的多层棉花秸秆网片，所述棉花秸秆网片由分别沿纵横两个方向的多根棉花秸秆绑扎制成；相邻棉花秸秆网架的搭接处，两个棉花秸秆网架利用棉花秸秆的自然枝蔓分叉形成的隼口相互插入并绑扎在一起。

本发明在实施时，棉花秸秆网架在水泥土搅拌桩施工完毕初凝之前插入，插入之前按照预定的水泥土搅拌桩长度确定合适的棉花秸秆网架长度。棉花秸秆支护结构插入到水泥土搅拌桩后经过一定龄期养护，就可以利用棉花秸秆网架的空间加筋体系可以显著提高筋材的增强效果。本发明充分利用农业废弃物棉花秸秆优良的筋材特性，将其预制成空间网架形式并应用于水泥土搅拌桩中能发挥类似钢筋笼的增强效果，水泥土搅拌桩硬化后可以提供更大的抗弯刚度，用于基坑工程中能增强其支护能力，发挥较高的经济效益；另外，棉花秸秆的进一步资源化利用，对缓解农作物秸秆的排放、焚烧等污染问题，也具有较好的社会效益。

本发明克服了现有水泥土搅拌桩法技术抗弯能力弱的缺陷，将抗拉能力较好的棉花秸秆以预制网架的形式插入未固化的水泥土搅拌桩中，形成一种劲性水泥土搅拌桩法支护结构。该支护结构弥补了目前水泥土搅拌桩应用于基坑支护结构的一些不足：1）与传统单纯水泥土搅拌桩相比，本发明充分利用了棉花秸秆自身较高的抗拉强度以及棉花秸秆网架空间加筋固土的特性，达到了增强水泥土搅拌桩抗弯刚度和抗剪强度的目的并且能节约水泥用量。2）与增加水泥土搅拌桩截面面积法相比，本发明不改变原水泥土搅拌桩的截面面积，便于传统施工机械的正常使用，成本低，且在施工场地对水泥土搅拌桩的桩径有限制时可以用较小的桩径满足施工要求。3）与传统水泥土搅拌桩中插入型钢或毛竹法相比，本发明中的棉花秸秆网架无需拔出，因此没有型钢难以拔出造成地表扰动以及对水泥土搅拌桩的影响等问题，也没有普通毛竹插入法加筋方向单一且上下增强效果的差异问题。而且，本发明的棉花秸秆网架的高度和宽度可以采用搭接的方法调整，前后厚度可以采用不同数量的秸秆网片叠加进行增减。另外，由于采用的是棉花秸秆网架，费用也较钢筋、毛竹等筋材低廉。

上述技术方案的进一步改进是：所述棉花秸秆网架的外侧设有侧向加强肋，所述侧向加强肋由若干棉花秸秆绑扎制成，所述侧向加强肋与所述棉花秸秆网架的外侧棉花秸秆网片绑扎在一起，用以增强棉花秸秆网架的整体稳定性。

需要说明的是，棉花秸秆网架的搭接需要考虑利用到接头处棉花秸秆自然枝蔓分叉形成的隼口进行插入互锁，以便增强连接的牢固性，棉花秸秆网架的搭接还要注意间隔调整变化插入的位置，以保证棉花秸秆网架的直立性，便于施工。

优选的，所述棉花秸秆网架上下搭接和/或左右搭接。进一步地，上、下相互搭接的棉花秸秆网架间隔错开。

上述技术方案的再进一步改进是：所述棉花秸秆网片中相邻两根横向的棉花秸秆的自然枝蔓的生长方向相反，相邻两根纵向的棉花秸秆的自然枝蔓的生长方向也相反。

本发明相比现有技术的有益效果进一步总结如下：

一、本发明的棉花秸秆支护结构的支护效果要显著优于一般水泥土搅拌法的支护体系。原因如下：（1）本发明可以将棉花秸秆网架制成预制件，并将棉花秸秆网架作为增强材料，利用棉花秸秆抗拉强度高的特性，能充分发挥棉花秸秆在水泥土中的加筋功效，从而能显著提高水泥土搅拌桩的抗剪能力和抗弯刚度。（2）棉花秸秆网架属于空间三维加筋方法，对水泥土搅拌桩具有全截面的加筋特点，加筋增强效果优于传统单一筋材的加筋方法。（3）本支护体系使用的棉花秸秆网片由天然的棉花秸秆绑扎形成，棉花秸秆自然枝蔓的分叉方向可以将棉花秸秆网架形成隼口插入并绑扎，使其搭接更为牢固，整体的棉花秸秆网架的连接稳定性更好。（4）利用棉花秸秆侧向加强肋，在棉花秸秆网架的外侧，尤其是搭接处形成交叉固定，保证棉花秸秆网架的整体稳定性，便于施工时的插入。

二、本发明系统施工效率高，生产成本低：（1）棉花秸秆网片和棉花秸秆网架，包括棉花秸秆侧向加强肋可由棉花秸秆生产者平时绑扎好，再统一进行收购，材料成本低廉，来源广泛。（2）棉花秸秆网架的插入可以使用一般的工程挖机抓斗即可实施，无需特殊施工机械，且在实现棉花秸秆网架的搭接方法后，可以按照工程要求持续接长，具备明显的施工效率优势。（3）棉花秸秆网架一次性使用，无需拔出，节约工时的同时能避免对基坑周边土体的扰动并且保持水泥土搅拌桩的整体性，使其在发挥更好的挡土效果时仍保持优良的止水特性。

三、本发明系统采用绿色，环保天然加筋材料，适应可持续发展理念。棉花秸秆网架属于天然植物筋材，插入水泥土搅拌桩中并不会对地下土体、水体造成污染，同时还可以进一步减小水泥土搅拌桩中的水泥用量。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例中的结构示意图。

图2是图1中棉花秸秆网架的示意图。

图3是图2中棉花秸秆网片的示意图。

图4是图2中侧向加强肋的安装示意图。

图5是图1中两个棉花秸秆网架搭接时棉花秸秆的隼口相互插入的示意图。

图6是施工时棉花秸秆支护结构插入水泥土搅拌桩后的示意图。

附图标记：1-棉花秸秆支护结构，2—水泥土搅拌桩，3-纵向棉花秸秆，4-横向棉花秸秆，5-绑扎铁丝，6-侧向加强肋。

具体实施方式

实施例

本实施例的用于水泥土搅拌桩的棉花秸秆支护结构，如图1-图4所示，由搭接在一起的多个棉花秸秆网架构成，所述棉花秸秆网架包括叠加在一起的多层棉花秸秆网片，棉花秸秆网片竖直设置，所述棉花秸秆网片由分别沿纵、横两个方向的多根棉花秸秆绑扎制成，即由纵向棉花秸秆3和横向棉花秸秆4通过绑扎铁丝5绑扎制成。

本实施例中棉花秸秆网架是将棉花秸秆网片进行叠加绑扎形成，可做成预制件。其中单层的棉花秸秆网片是由单根棉花秸秆按照纵、横两个方向正交绑扎形成，绑扎过程中需要留意棉花秸秆自然枝蔓的分叉方向。棉花秸秆网架的厚度（即棉花秸秆网片的层数）需要按照水泥土搅拌桩的直径确定并可以叠加不同数量的棉花秸秆网片进行动态调整。

如图5所示，相邻棉花秸秆网架的搭接处，两个棉花秸秆网架利用棉花秸秆的自然枝蔓分叉形成的隼口相互插入并绑扎在一起。棉花秸秆网架搭接时，可以根据需要采用上下搭接或者左右搭接，或者同时采用上下搭接和左右搭接，而在上、下相互搭接时，棉花秸秆网架间隔错开设置。

如图6所示，棉花秸秆支护结构在水泥土搅拌桩施工完毕初凝之前插入，插入之前按照预定的水泥土搅拌桩长度确定合适的棉花秸秆支护结构的长度。

本实施例还可以作以下改进：1）如图2和图4所示，所述棉花秸秆网架的外侧设有侧向加强肋6，所述侧向加强肋6由若干棉花秸秆绑扎制成，通过棉花秸秆的绑扎可以延长侧向加强肋6的长度，所述侧向加强肋6与所述棉花秸秆网架的外侧棉花秸秆网片绑扎在一起。

2）所述棉花秸秆网片中相邻两根横向棉花秸秆4的自然枝蔓的生长方向相反，相邻两根纵向棉花秸秆3的自然枝蔓的生长方向也相反。

本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等形成的技术方案，均应包含在本发明的保护范围之内。