工业废渣喷射双向钉形搅拌桩处治滨海盐渍软基的方法
【专利摘要】本发明提供了一种工业废渣喷射双向钉形搅拌桩处治滨海盐渍软基的方法，所述方法包括步骤：清除待处理场地表面杂物，整平场地；根据设计图纸，依次测放、定出各个桩位，并予以标识；依据桩位标识，移动双向钉形搅拌桩机就位并对中指定桩位；首喷首搅复合固化剂浆料；复喷复搅废弃轮胎橡胶粉；本发明采用多种工业废渣配制复合固化剂，不仅可大面积处治海涂围垦形成的滨海盐渍软基，而且较好解决了多种废弃物占用土地和环境污染等难题，可取得良好的经济、社会和环保效益，具有较为广阔的工程应用前景。
【专利说明】工业废渣喷射双向钉形横拌巧处治滨海盐演软基的方法 (-)技术领域
[0001] 本发明属于岩±工程中地基处理技术领域，具体设及一种滨海盐溃±的工业废渣 湿/干法喷射双向钉形揽拌粧处治施工方法。 (二)【背景技术】
[0002] 随着我国海洋经济发展战略实施，"海涂围星、吹填造陆"成为缓解滨海城市±地 资源短缺的重要手段。新围海涂是海水长期浸溃下形成的盐溃渺泥，母质的含盐量很高，含 盐类型为氯盐。滨海盐溃上除具有盐胀性、溶陷性和腐蚀性工程特性外，还有着强烈的吸湿 特性。
[0003] 传统处理方法主要包括换±垫层法、排水预压法、高压注浆法、粉喷或石灰粧法。 换±垫层法挖方量大，±石方调配成本高;排水预压法工期较长，处理效果欠佳;高压注浆 法和粉喷或石灰粧法中的注浆或固化材料存在性能缺陷，从而达不到改良、加固和防渗的 目的。例如，在常用石灰粧法中，处治后的盐溃±易发生吸湿软化而丧失部分强度，W致难 W达到预期处治效果。
[0004] 在经济持续快速发展过程中，工业废渣(如碱渣、憐石膏、高炉渣和电石渣等)不断 产生和弃置。运不仅占用±地资源，而且污染环境、破坏生态。与此同时，世界上各类型汽车 总量不断攀升，因磨耗、损坏而报废更换产生的废弃轮胎数量亦迅速增长，为了循环利用废 旧轮胎常被粉碎、研磨成黑色粉末（即废弃轮胎橡胶粉）。目前，许多发达国家已将各类工业 废弃物作为呵再生资源"加 W开发利用。循此理念，可用多种工业废渣开发、配制复合固化 剂，并用废弃轮胎橡胶粉作为物理填充剂，对滨海盐溃±(包括渺泥)进行联合改良处治，从 而达到废弃物处治和保护生态环境的目的。
[0005] 为克服常用水泥揽拌粧存在的揽拌不均匀、冒浆、喷浆阻塞等缺点，本发明在东南 大学刘松玉等提出的"双向揽拌粧的成粧操作方法"（公开号CN1632233A)和"钉形粧成粧的 工艺方法"（公开号CN1542234A)两项专利技术的工艺基础上，采用双向钉形揽拌粧操作方 法，同时结合滨海盐溃±的化学、物理改良原理，形成了首喷(湿喷)首揽复合固化剂和复喷 (干喷)复揽废弃轮胎橡胶粉的湿/干法喷射双向钉形揽拌粧施工工艺。 (Ξ)
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种工业废渣喷射双向钉形揽拌粧 处治滨海盐溃软基的方法，为解决盐溃软基病害和合理处置工业废渣提供一条有效技术途 径。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[000引一种工业废渣喷射双向钉形揽拌粧处治滨海盐溃软基的方法，所述方法按如下步 骤进行：
[0009] (1)清除待处理场地表面杂物，整平场地；
[0010] (2)根据设计图纸，依次测放、定出各个粧位，并予W标识；
[0011] (3)依据步骤(2)的粧位标识，移动双向钉形揽拌粧机就位并对中指定粧位；
[0012] (4)首喷(湿喷)首揽复合固化剂浆料：
[0013] 喷浆下沉:启动双向钉形揽拌粧机，使其沿导向架向下切±，同时开启送浆累向± 体喷复合固化剂浆料，双向钉形揽拌粧机外钻杆、内钻杆上的两组叶片同时正、反向旋转 (即外钻杆上的叶片逆时针旋转，内钻杆上的叶片顺时针旋转，反之也可）W充分拌合复合 固化剂浆料与盐溃软±，双向钉形揽拌粧机持续下沉，直到扩大头设计深度；
[0014] 下部成粧:在扩大头底面，将内、外钻杆上的两组叶片收缩到下部粧体直径，再次 使双向钉形揽拌粧机沿导向架向下切±，同时开启送浆累喷复合固化剂浆料，利用两组叶 片同时正、反向旋转，保持揽拌粧机持续下沉，直至设计标高，并且在粧端位置持续喷复合 固化剂浆料揽拌10~30s。
[0015] 提升揽拌:关闭送浆累，提升双向钉形揽拌粧机，在提升的同时，双向钉形揽拌粧 机内、外钻杆上的两组叶片仍然保持正、反向旋转W揽拌复合固化剂浆料与盐溃软±，当外 钻杆上的揽拌叶片达到扩大头标高W下45~55cm处时，再次开启送浆累喷射复合固化剂浆 料，直至扩大头底面标高，W使变截面处受到保护。
[0016] 伸展叶片：改变内、外钻杆的旋转方向，将叶片打开到扩大头直径大小，提升钻杆 并喷射复合固化剂浆料，内、外钻杆上的两组叶片继续揽拌复合固化剂浆料与盐溃软±，直 到内钻杆上的叶片到达粧顶设计标高；
[0017] 所述复合固化剂为化基材料:粉煤灰:激发剂质量比60:30:10的混合物;所述化2 +基材料为电石渣、碱渣、高炉渣、憐石膏中的一种或两种W上任意比例的混合物;所述粉煤 灰为火电厂湿排低硫高巧粉煤灰;所述激发剂由如下质量百分数的组分组成:MgO或碱渣中 的一种或两者W任意比例的混合物50%、憐石膏30%、水泥(例如普通娃酸盐水泥)20% ;所 述复合固化剂浆料是将复合固化剂加水揽拌而成，所述复合固化剂与水的质量比一般为1: 0.45 ~0.55;
[0018] (5)复喷(干喷)复揽废弃轮胎橡胶粉(废弃轮胎经粉碎、研磨所得的20目橡胶粉）：
[0019] 重复步骤(4)的操作，完成粧体的复喷复揽过程，在此过程中，将步骤(4)中的送浆 累替换为送灰累，所述送灰累喷射废弃轮胎橡胶粉;复喷复揽废弃轮胎橡胶粉过程结束后， 即完成一个工业废渣喷射双向钉形揽拌粧的施工。
[0020] 需要说明的是：为增强步骤（5)粉体喷射效果，可采用先四周而后中间的施工方 案，使加固范围内±体形成一道帷幕，W防止后续粉喷浆液向外围扩散。
[0021] 本发明所述方法中，盐溃±:废弃轮胎橡胶粉:复合固化剂= 70:20:10(质量比）， 满足的基本技术指标为:盐胀缩总率<0.7%，7d无侧限抗压强度>0.8MPa，W及浸水饱和 无溶陷性。
[0022] 本发明中±性改良原理是：
[0023] (1)物理改良
[0024] 废旧轮胎橡胶粉对盐溃±起到物理改性作用。
[0025] 橡胶粉理化性质稳定，具有高弹性和高初性等特点。通过揽拌粧机喷射入±后，橡 胶粉能渗入、充填和隔离盐溃±基团。由于橡胶粉比表面积大，与基团接触面积也大，接触 面上摩阻力就大，因而能阻滞、抑制或缓解盐溃±盐胀、溶陷和吸湿作用。
[0026] 橡胶粉中还含有约3%的纤维。而纤维具有较大表面粗糖度，增大了橡胶粉与基团 的界面摩擦作用。盐溃±基团发生盐胀、溶陷和吸湿反应时，纤维与基团界面产生摩阻力， 消耗部分胀缩内力，有效减小盐溃±的胀缩势，从而有效约束盐溃±基团胀缩作用。
[0027] (2)化学固化
[0028] 工业废渣固化盐溃±与水泥/石灰稳定±的工程特性类似。
[0029] 当工业废渣喷射入±后，在水的作用下与盐溃±发生W下反应：
[0030] (a)离子交换作用：工业废渣分解出的化2+与±中的化+、r等发生离子交换作用， 使±表面双电层变薄，颗粒相互吸引成团，盐溃±的分散性、溶陷性和膨胀性不断降低。
[0031] (b)火山灰作用：随着反应过程中水分的不断参与，水稳定性良好的化合物(水化 娃酸巧和水化侣酸巧)不断生成，盐溃±的强度则不断增长。
[0032] (c)Ca(0H)2结晶反应:随着反应过程中水分的不断减少，Ca(0H)2结晶析出，并由胶 体变为结晶体和共晶体，盐溃±的水稳定性不断增强。
[0033] (d)碳酸化作用：部分化(0H)2与C〇2反应生成化C〇3晶体，并形成网架结构与胶凝结 构，使盐溃±固化形成水泥/石灰稳定±，显著提高了材料的水稳定性和后期强度。
[0034] 本发明的有益效果是：
[0035] 本发明采用多种工业废渣配制复合固化剂，不仅可大面积处治海涂围星形成的滨 海盐溃软基，而且还能实现多种废弃物的再利用，较好解决了多种废弃物占用±地和环境 污染等难题，可取得良好的经济、社会和环保效益。
[0036] 本发明相较于开挖换填法，降低了±石方调配成本。与石灰改良法相比，该工艺改 良效果更优，可有效保持房屋地基稳定、耐久。
[0037] 较之常规揽拌粧，双向钉形揽拌粧优势明显:一是质量有保证，相同地质与施工条 件下，承载力获得了较大提高，变形沉降量则大为降低;二是工程进度快，"两揽两喷"施工 工艺可有效缩短工期（常规为"四揽二喷"工艺）；Ξ是相对造价低，采用工业废渣取代水泥 或石灰等工业制成品固化盐溃软上，综合经济效益比常规揽拌粧占优。
[0038] 无需大量借±、换±，无需大面积开挖，从而保护生态环境。实现工业废渣再生利 用，缓解了环境污染问题，环保效益明显。 (四）
【附图说明】
[0039] 图1是本发明双向钉形揽拌粧机的结构示意图；
[0040] 图1中，1-外钻杆、2-安装在外钻杆上的揽拌叶片、3-内钻杆、4-安装在内钻杆上的 揽拌叶片、6-动力装置、5-动力传动装置；
[0041 ]图2是本发明双向钉形揽拌粧施工工艺流程图。 (五)
【具体实施方式】
[0042] 下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不仅限于 此。
[0043] 实施例1:工业废渣改良剂配合比设计
[0044] 依据现场条件下盐溃软基处治技术要求，总结室内和现场测试成果，提出工业废 渣(Ca2+基材料、粉煤灰和激发剂)配比，W及地基处治时复合固化剂、废弃轮胎橡胶粉和盐 溃±的渗合比。
[0045] (1)复合固化剂配比：可选某一类化2+基材料(如电石渣)作为主要成分，辅W粉煤 灰和激发剂(如MgO等），按照Ca2+基材料:粉煤灰:激发剂= 60:30:10的配比制成工业废渣复 合固化剂。试验研究表明：与单一巧基材料相比，复合固化剂具有凝结时间可调、强度高和 黏结性好等优点，非常适用于处治滨海氯盐溃软基。
[0046] (2)喷射配合比：依据试验结果，推荐喷射材料的质量比为盐溃±:20目废弃轮胎 橡胶粉:复合固化剂= 70:20:10的配合比，满足的基本技术指标为:盐胀缩总率<0.7%，7d 无侧限抗压强度>〇.8MPa，浸水饱和无溶陷性等。采用推荐配比进行地基改良，可显著增加 盐溃软±的水稳定性和抗剪强度，大大减小地基盐胀、溶陷和吸湿变形。
[0047] 实施例2:湿/干法喷射双向钉形揽拌粧施工
[004引在已有双向揽拌粧和钉形粧的成粧工艺基础上，本发明改进原有的"四揽二喷"工 艺，采用首喷(湿喷)首揽工业废渣复合固化剂和复喷(干喷)复揽废弃轮胎橡胶粉两道工艺 环节，形成湿/干法喷射双向钉形揽拌粧施工工艺。该工艺可将喷浆(复合固化剂）和喷粉 (废弃轮胎橡胶粉)分开，W防软±隔离固化剂和橡胶粉，导致Ξ者间无法发生凝结硬化反 应，从而达到现有条件下的最佳处治效果。
[0049]本发明所采用的双向钉形揽拌粧机的结构如图1所示，所述的双向钉形揽拌粧机 包括外钻杆1、安装在外钻杆上的揽拌叶片2、内钻杆3、安装在内钻杆上的揽拌叶片4、动力 装置6、动力传动装置5;通过动力装置6及动力传动装置5带动外钻杆1、内钻杆3旋转，进而 使固定安装在内、外钻杆上的两组叶片也发生旋转，从而揽拌喷射材料与盐溃±。
[(K)加]具体施工步骤如下：
[0051] (1)施工前准备
[0化2]表1盐溃±物理化学信息：
[0化3]____
[0054]注:上表所述无侧限抗压强度为含水率21%盐溃±素±试样未浸水无侧限抗压强 度复合固化剂具体信息：
[0化日]化基材料:高炉渣60 %;
[0056] 粉煤灰:火电厂湿排低硫高巧粉煤灰30% ;
[0057] 激发剂:碱渣5%、憐石膏3%、普通娃酸盐水泥2% ;
[0化引配制浆料信息：
[0059] 复合固化剂加水揽拌形成浆料，复合固化剂与水的质量比为1:0.45~0.55;
[0060] 喷灰量为 55kg/m;
[0061] 开工时避开雨季或不良天气。
[0062] 清除待处理场地表面浮±等各类杂物，保证表面干净平整，便于施工机械进场。如 遇暗槽孔穴或局部松±应及时清除，并用同类材料分层填实补平。
[0063] 根据设计图纸，依次测放、定出各个粧位，并用白色石灰予W标识。
[0064] (2)揽拌粧施工
[0065] ①粧机就位，对粧机实施准确定位，而后移动粧机就位并对中指定粧位。
[0066] ②首喷(湿喷)首揽固化剂
[0067] 喷浆下沉:启动双向钉形揽拌粧机，使其沿导向架向下切±，同时开启送浆累向± 体喷工业废渣复合固化剂浆料。两组叶片同时正、反向旋转(外钻杆逆时针旋转，内钻杆顺 时针旋转)切割、揽拌±体，双向钉形揽拌粧机持续下沉，直到扩大头设计深度。
[0068] 下部成粧:在扩大头底面，将揽拌叶片收缩到下部粧体直径。再次使双向钉形揽拌 粧机沿导向架向下切±、喷浆、下沉。利用两组叶片同时正、反旋转，保持粧机持续稳定下 沉，直至设计标高，并且在粧端位置持续喷浆揽拌20s。
[0069] 提升揽拌:关闭送浆累，提升双向钉形揽拌粧机。在提升的同时，两组叶片仍然保 持正反向旋转，继续揽拌±体。当外杆叶片达到扩大头标高W下50cm处时，再次开启送浆累 复喷复合固化剂浆料，直至扩大头底面标高，W使变截面处受到保护。
[0070] 伸展叶片:改变内外杆的旋转方向，将叶片打开到扩大头直径大小;提升钻杆并复 喷工业废渣复合固化剂浆料，继续揽拌±体，直到内杆叶片到达粧顶设计标高。
[0071] ③复喷(干喷)复揽橡胶粉
[0072] 重复步骤②的操作，完成粧体的复揽过程，在此过程中，将步骤②中的送浆累替换 为送灰累开启送灰累并喷射废弃轮胎橡胶粉。复喷复揽废弃轮胎橡胶粉过程结束后，即完 成一个工业废渣喷射双向钉形揽拌粧的施工。
[0073] ④关闭揽拌粧机并移至下一粧位，重复步骤①~③，依次完成后续揽拌粧的施工 工作。
[0074] 另外，为增强废弃轮胎橡胶粉粉体喷射效果，可先四周而后中间施工，使加固范围 内±体形成一道帷幕，W防止后续粉喷浆液向外围扩散。
[0075] (3)成粧检测
[0076] 按比例随机选取成粧(不少于5根)进行检测。
[0077] ①轻便触探于成粧后3天左右，采用轻型动力触探检测 [007引粧身均匀性。
[0079] ②浅部开挖于成粧7d左右，可W进行浅挖检测。使用浅部开挖粧头，目测均匀程度 并测量成粧直径。
[0080] ③粧身取忍于成粧28d左右进行取忍、标贯和载荷试验，并结合室内试验检验粧身 的强度。
[0081 ]表2水泥揽拌试验粧加固盐溃软基检测结果
[0082]
[0083]表3工业废渣复合固化剂加固盐溃软基检测结果
[0084]
[0085]
[0086] 水泥揽拌粧与工业废渣复合固化剂双向钉形揽拌粧改良盐溃软基的检测结果如 表2和3,对比分析可知:尽管后者部分指标的检测值低于前者，然而两种处治方法均能满足 设计要求。此外，采用工业渣替代石灰、水泥等工业制成品充当固化材料，可降低约1/^3的原 材料购置成本，并大大减少工业废渣所占用的上地面积，并取得经济、社会和环保等多重效 益。因此，本发明设及的方法更具有良好的工程推广与应用价值。
【主权项】
1. 一种工业废渣喷射双向钉形搅拌粧处治滨海盐渍软基的方法，其特征在于，所述方 法按如下步骤进行： (1) 清除待处理场地表面杂物，整平场地； (2) 根据设计图纸，依次测放、定出各个粧位，并予以标识； (3) 依据步骤(2)的粧位标识，移动双向钉形搅拌粧机就位并对中指定粧位； (4) 首喷首搅复合固化剂浆料，所述复合固化剂为Ca2+基材料、粉煤灰、激发剂的混合 物： 喷浆下沉：启动双向钉形搅拌粧机，使其沿导向架向下切土，同时开启送浆栗向土体喷 复合固化剂浆料，双向钉形搅拌粧机外钻杆、内钻杆上的两组叶片同时正、反向旋转以充分 拌合复合固化剂浆料与盐渍软土，双向钉形搅拌粧机持续下沉，直到扩大头设计深度； 下部成粧:在扩大头底面，将内、外钻杆上的两组叶片收缩到下部粧体直径，再次使双 向钉形搅拌粧机沿导向架向下切土，同时开启送浆栗喷复合固化剂浆料，利用两组叶片同 时正、反向旋转，保持搅拌粧机持续下沉，直至设计标高，并且在粧端位置持续喷复合固化 剂浆料搅拌10~30s。 提升搅拌:关闭送浆栗，提升双向钉形搅拌粧机，在提升的同时，双向钉形搅拌粧机内、 外钻杆上的两组叶片仍然保持正、反向旋转以搅拌复合固化剂浆料与盐渍软土，当外钻杆 上的搅拌叶片达到扩大头标高以下45~55cm处时，再次开启送浆栗喷射复合固化剂浆料， 直至扩大头底面标高，以使变截面处受到保护。 伸展叶片：改变内、外钻杆的旋转方向，将叶片打开到扩大头直径大小，提升钻杆并喷 射复合固化剂浆料，内、外钻杆上的两组叶片继续搅拌复合固化剂浆料与盐渍软土，直到内 钻杆上的叶片到达粧顶设计标高； (5) 复喷复搅废弃轮胎橡胶粉： 重复步骤(4)的操作，完成粧体的复喷复搅过程，在此过程中，将步骤(4)中的送浆栗替 换为送灰栗，所述送灰栗喷射废弃轮胎橡胶粉;复喷复搅废弃轮胎橡胶粉过程结束后，即完 成一个工业废渣喷射双向钉形搅拌粧的施工。2. 如权利要求1所述的工业废渣喷射双向钉形搅拌粧处治滨海盐渍软基的方法，其特 征在于，步骤(4)中，所述的复合固化剂为Ca 2+基材料:粉煤灰:激发剂质量比60:30:10的混 合物。3. 如权利要求1所述的工业废渣喷射双向钉形搅拌粧处治滨海盐渍软基的方法，其特 征在于，步骤(4)中，所述Ca2+基材料为电石渣、碱渣、高炉渣、磷石膏中的一种或两种以上任 意比例的混合物;所述粉煤灰为火电厂湿排低硫高钙粉煤灰;所述激发剂由如下质量百分 数的组分组成:MgO或碱渣中的一种或两者以任意比例的混合物50 %、磷石膏30 %、水泥 20% 〇4. 如权利要求1所述的工业废渣喷射双向钉形搅拌粧处治滨海盐渍软基的方法，其特 征在于，步骤(4)中，所述复合固化剂浆料是将复合固化剂加水搅拌而成，所述复合固化剂 与水的质量比为1:0.45~0.55。5. 如权利要求1所述的工业废渣喷射双向钉形搅拌粧处治滨海盐渍软基的方法，其特 征在于，所述方法中，盐渍土:废弃轮胎橡胶粉:复合固化剂的质量比=70:20:10。6. 如权利要求1所述的工业废渣喷射双向钉形搅拌粧处治滨海盐渍软基的方法，其特 征在于，步骤(5)采用先四周而后中间的施工方案，使加固范围内土体形成一道帷幕，以防 止后续粉喷浆液向外围扩散。
【文档编号】E02D5/46GK105970922SQ201610323962
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】刘萌成, 陶君军
【申请人】浙江工业大学