一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法与流程

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法。

背景技术：

软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。

为了增强软土地基的整体稳定性和承载能力，缩减软土的固结时间，增强软土的抗剪强度，使得软土地基的稳定性及承载能力满足工程设计使用要求，必须对软土地基进行处理。目前，我国对于软土地基处理的方法包括堆载预压法、真空预压法、反压护道法、搅拌桩法、换填垫层法、强夯法、加筋路基法及化学加固法，但是部分传统的施工工艺在处理软土地基过程中，需使用大量的砂垫层，开采不易，成本较高且施工周期较长。

技术实现要素：

本发明提供一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法，用以解决现有传统地基处理砂垫层用量多，造价成本高的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法，包括以下步骤：

步骤1：施工准备，将施工场地内地面清理平整；

步骤2：测量所述施工场地宽度，并根据宽度划分施工区；

步骤3：在施工区软土层内设置固化墙；

步骤4：在所述软土层上方设置固化板。

优选的，所述步骤4中，所述固化墙与所述固化板均通过喷粉桩机将固化剂注入所述软土层制得，所述固化墙垂直于所述固化板，所述固化墙与所述固化板一体成型且无接缝。

优选的，所述步骤2中，所述施工区包括第一施工区与第二施工区，所述第二施工区设置在所述第一施工区两侧。

优选的，所述固化板包括第一固化板与第二固化板，所述第一固化板设置在所述第一施工区内，所述第二固化板设置在所述第二施工区内，所述第一固化板两端分别与两侧的所述第二固化板一端连接。

优选的，将所述固化墙分为第一固化墙、第二固化墙与第三固化墙，所述第一固化墙设置在所述第一固化板与所述第二固化板连接处，所述第二固化墙垂直与所述第一固化墙并与所述第一固化墙一体成型，若干所述第一固化墙与若干所述第二固化墙纵横交错形成网格式结构，所述第三固化墙设置在所述第二固化板远离所述第一固化板一端，所述第三固化墙垂直于所述第二固化墙。

优选的，所述第一固化墙竖向高度为1m～3m，所述第一固化墙的厚度为其竖向高度的50％～100％。

优选的，所述第二固化墙竖向高度为1m～3m，所述第二固化墙的厚度为其竖向高度的50％～100％。

优选的，所述第三固化墙竖向高度为所述固化板的1～5倍且大于2m，所述第三固化墙的厚度为其竖向高度的30％～100％。

优选的，一种粉体发生器，用于所述的一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法，所述粉体发送器包括：

第一支撑架，所述第一支撑架设置在所述喷粉桩机上；

储料罐，所述储料罐安装在所述第一支撑架上，所述储料罐设置为圆锥形，所述储料罐上端分别设置第一进料口与进气口，所述储料罐下端分别设置第一出料口，所述第一进料口处设置第一电磁阀，所述第一进料口通过进料管与进料装置连接，所述进气口通过进气管道连接至空气压缩机，所述进气管道内设置第二电磁阀；

输送管道，所述输送管道安装在所述储料罐下方，所述输送管道外壁通过连接杆与所述第一支撑架连接，所述输送管道与所述第一出料口连通，所述输送管道直径等于所述储料罐下端直径，所述输送管道内设置第一支撑板，所述第一支撑板设置为条状，所述第一支撑板两端分别与所述输送管道内壁固定连接；

第一转轴，所述第一转轴通过第一轴承设置在所述第一支撑板中心，所述第一转轴上端设置第一齿轮，所述第一转轴下端延伸至所述第一支撑板下方并安装第一皮带轮；

第二转轴，两个所述第二转轴分别通过第二轴承对称设置在所述第一转轴两侧，所述第二转轴上端从上往下依次设置扇形齿轮与第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮相啮合；

齿条，所述齿条设置在两个所述扇形齿轮之间，所述齿条与所述扇形齿轮齿形相啮合，所述齿条上表面设置滑块，所述储料罐底部设置滑轨，所述滑块与所述滑轨滑动连接，所述齿条与所述第一支撑板在水平方向垂直，所述齿条一端设置挡板，所述挡板遮挡所述第一出料口；

第一电机，所述第一电机设置在所述第一支撑架侧壁，所述第一电机输出端设置第二皮带轮，所述第二皮带轮通过穿过所述输送管道的第一皮带与所述第一皮带轮传动连接；

控制器，所述控制器设置在所述第一支撑板下端，所述控制器分别与所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第一电机电性连接。

优选的，所述进料装置包括：

第二支撑架，所述第二支撑架设置在所述第一支撑架一侧；

底座，所述底座设置在所述第二支撑架上端；

箱体，所述箱体倾斜设置在所述底座上，所述箱体一端与所述底座一边铰接连接，所述箱体上端远离所述铰接处一侧设置第二进料口，所述箱体内设置筛板，所述箱体铰接一端侧壁分别设置第二出料口与第三出料口，所述第二出料口设置在所述筛板上方，所述第三出料口设置在所述筛板下方，所述第三出料口与所述进料管连接；

固定板，两个所述固定板对称设置在所述底座两侧，两个所述固定板之间设置第三转轴，所述第三转轴上设置有凸轮与第三皮带轮；

第二电机，所述第二电机设置在所述底座上，所述第二电机输出端设置第四皮带轮，所述第四皮带轮通过第二皮带与所述第三皮带轮传动连接；

第二支撑板，所述第二支撑板两端分别与两侧的所述固定板上端固定连接，所述第二支撑板中心设置壳体，所述壳体内开设台阶形空腔，所述空腔包括第一腔体与第二腔体，所述第二腔体设置在所述第一腔体下方，所述第二腔体内设置第一块体与第二块体，所述第一块体下端设置顶杆，所述顶杆下端伸出所述壳体外且下端面与所述凸轮上端面接触，所述第二块体上端设置弹簧，所述弹簧一端与所述第二块体固定连接，所述弹簧另一端穿过所述第一腔体与所述箱体底部固定连接。

本发明的技术方案具有以下优点：本发明公开了一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法，包括以下步骤：步骤1：施工准备，将施工场地内地面清理平整；步骤2：测量所述施工场地宽度，并根据宽度划分施工区；步骤3：在施工区软土层内设置固化墙；步骤4：在所述软土层上方设置固化板。本发明的目的在于提供一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法，在软土层内设置固化墙，利用固化墙对软土层内部形成约束，能快速有效的对软土层内部进行加固，提高了软土层结构强度与结构稳定性，减少了传统地基处理砂垫层的用量，节省了成本，可广泛应用于滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的软土地基处理工程中。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及说明书附图中所特别指出的装置来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明所提供的一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法流程图；

图2为本发明所提供的一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法软土路基横截面图一；

图3为本发明所提供的一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法软土路基横截面图二；

图4为本发明所提供的一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法固化墙平面结构示意图；

图5为本发明所提供的一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法喷粉桩机示意图一；

图6为本发明所提供的一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法喷粉桩机示意图二；

图7为本发明所提供的一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法粉体发送器结构图；

图8为本发明所提供的一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法粉体发送器扇形齿轮示意图；

图9为本发明所提供的一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法粉体发送器a处放大图；

图10为本发明所提供的一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法进料装置示意图。

如下：1-软土层、2-固化墙、3-固化板、4-喷粉桩机、5-第一固化板、6-第二固化板、7-第一固化墙、8-第二固化墙、9-第三固化墙、10-第一支撑架、11-储料罐、12-第一进料口、13-进气口、14-第一出料口、15-第一电磁阀、16-进料管、17-进气管道、18-空气压缩机、19-第二电磁阀、20-输送管道、21-连接杆、22-第一支撑板、23-第一转轴、24-第一轴承、25-第一齿轮、26-第一皮带轮、27-第二转轴、28-第二轴承、29-扇形齿轮、30-第二齿轮、31-齿条、32-滑块、33-滑轨、34-挡板、35-第一电机、36-第二皮带轮、37-第一皮带、38-控制器、39-第二支撑架、40-底座、41-箱体、42-第二进料口、43-筛板、44-第二出料口、45-第三出料口、46-固定板、47-第三转轴、48-凸轮、49-第三皮带轮、50-第二电机、51-第四皮带轮、52-第二皮带、53-第二支撑板、54-壳体、55-第一腔体、56-第二腔体、57-第一块体、58-第二块体、59-顶杆、60-弹簧。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法，如图1、图2所示，包括以下步骤：

步骤1：施工准备，将施工场地内地面清理平整；

步骤2：测量所述施工场地宽度，并根据宽度划分施工区；

步骤3：在施工区软土层1内设置固化墙2；

步骤4：在所述软土层1上方设置固化板3。

上述技术方案的工作原理及有益效果：进行软土地基处理前，先进行施工准备，将施工场地内待处理的地面清理平整，接着测量施工场地的宽度，并根据测量的宽度进行施工区的划分，然后在施工区的软土层1内设置固化墙2，固化墙2设置完成后，在软土层1上方设置固化板3，软土层1主要由淤泥构成，利用固化墙2对软土层1内部形成约束，防止软土层1的淤泥和水从固化板3的边缘挤出，限制淤泥的流动，能快速有效的对软土层1内部进行加固，提高了软土层1结构强度与结构稳定性，减少了传统地基处理砂垫层的用量，节省了成本，可广泛应用于滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的软土地基处理工程中。

在一个实施例中，如图5所示，所述步骤4中，所述固化墙2与所述固化板3均通过喷粉桩机4将固化剂注入所述软土层1制得，所述固化墙2垂直于所述固化板3，所述固化墙2与所述固化板3一体成型且无接缝。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：在步骤4中，在软土层1上方设置固化板3，固化墙2与固化板3都是通过喷粉桩机4在软土层1中注入固化剂制成，固化墙2与固化板3垂直，同时，固化墙2上端与固化板3下端固定连接一体成型且无接缝，淤泥和水在固化墙2之间不流通，也不会从固化板3侧边流出，使软土层1结构强度更高更稳定。

在一个实施例中，所述步骤2中，所述施工区包括第一施工区与第二施工区，所述第二施工区设置在所述第一施工区两侧。

上述技术方案的工作原理及有益效果：在步骤2中，根据测量的施工区宽度，将施工区分为第一施工区与第二施工区，第一施工区位于施工区中央，第二施工区分布在第一施工区两侧，第一施工区可设置为机动车道便于机动车通行，第一施工区两侧的第二施工区可设置为非机动车道便于非机动车及行人通行。

在一个实施例中，如图3所示，所述固化板3包括第一固化板5与第二固化板6，所述第一固化板5设置在所述第一施工区内，所述第二固化板6设置在所述第二施工区内，所述第一固化板5两端分别与两侧的所述第二固化板6一端连接。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：在步骤4中，依据施工区划分将固化板3分为第一固化板5与第二固化板6，由于机动车道承受的路面载荷远大于非机动车道的路面载荷，在第一施工区设置第一固化板5，第一固化板5采用变厚结构，第一固化板5能够承受较大的载荷，为了节省成本，在第二施工区设置第二固化板6，第二固化板6厚度小于第一固化板5厚度，将第一固化板5的两端分别与两侧的第二固化板6固定连接，使软土层1上方的固化板3结合为一体，结构更加稳定，不易塌陷，在第一施工区与第二施工区分别使用不同厚度的第一固化板5与第二固化板6，可以有效的节省固化剂，进一步降低软土地基处理的造价。

在一个实施例中，如图3、图4所示，将所述固化墙2分为第一固化墙7、第二固化墙8与第三固化墙9，所述第一固化墙7设置在所述第一固化板5与所述第二固化板6连接处，所述第二固化墙8垂直与所述第一固化墙7并与所述第一固化墙7一体成型，若干所述第一固化墙7与若干所述第二固化墙8纵横交错形成网格式结构，所述第三固化墙9设置在所述第二固化板6远离所述第一固化板5一端，所述第三固化墙9垂直于所述第二固化墙8。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：在不同厚度的第一固化板5与第二固化板6的结合处设置第一固化墙7，可以有效提高软土层1上方固化板3的整体刚度以及完整性，固化板3底部等距离间隔设置若干第一固化墙7与若干第二固化墙8，第一固化墙7与第二固化墙8纵横交错形成四边形网格式结构，能进一步的提高固化板3整体刚度，有效地减小路面结构层的沉降，第二固化墙8宽度与固化板3宽度相同，第三固化墙9设置在第二固化墙8远离第一固化墙7的一端，第三固化墙9上端与固化板3边缘固定连接，能够有效的约束软土层1中的淤泥，避免水分和软土从固化板3的边缘挤出造成软土地基的沉降。

在一个实施例中，所述第一固化墙7竖向高度为1m～3m，所述第一固化墙7的厚度为其竖向高度的50％～100％。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：第一固化墙7的竖向高度设置为1m～3m，能有效的减小路面结构层的沉降，第一固化墙7的厚度为其竖向高度的50％～100％，在设定厚度范围内，不仅能有效增加固化板3整体的刚度，还能通过厚度上限节省成本。

在一个实施例中，所述第二固化墙8竖向高度为1m～3m，所述第二固化墙8的厚度为其竖向高度的50％～100％。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：第二固化墙8的竖向高度设置为1m～3m，能有效的减小路面结构层的沉降，第二固化墙8的厚度为其竖向高度的50％～100％，在设定厚度范围内，不仅能有效增加固化板3整体的刚度，还能通过厚度上限节省成本。

在一个实施例中，所述第三固化墙9竖向高度为所述固化板3的1～5倍且大于2m，所述第三固化墙9的厚度为其竖向高度的30％～100％。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：第三固化墙9的竖向高度为固化板3的1～5倍且大于2m，第三固化墙9设置在固化板3的边缘，能有效的减小路面边缘结构层的沉降，第三固化墙9的厚度为其竖向高度的30％～100％，第三固化墙9在对淤泥约束的同时，在设定厚度范围内，不仅能有效增加固化板3整体的刚度，还能通过厚度上限节省成本。

在一个实施例中，如图5-图9所示，一种粉体发生器，用于所述的一种固化剂处理软土路基的结构稳定协调方法，所述粉体发送器包括：

第一支撑架10，所述第一支撑架10设置在所述喷粉桩机4上；

储料罐11，所述储料罐11安装在所述第一支撑架10上，所述储料罐11设置为圆锥形，所述储料罐11上端分别设置第一进料口12与进气口13，所述储料罐11下端分别设置第一出料口14，所述第一进料口12处设置第一电磁阀15，所述第一进料口12通过进料管16与进料装置连接，所述进气口13通过进气管道17连接至空气压缩机18，所述进气管道17内设置第二电磁阀19；

输送管道20，所述输送管道20安装在所述储料罐11下方，所述输送管道20外壁通过连接杆21与所述第一支撑架10连接，所述输送管道20与所述第一出料口14连通，所述输送管道20直径等于所述储料罐11下端直径，所述输送管道20内设置第一支撑板22，所述第一支撑板22设置为条状，所述第一支撑板22两端分别与所述输送管道20内壁固定连接；

第一转轴23，所述第一转轴23通过第一轴承24设置在所述第一支撑板22中心，所述第一转轴23上端设置第一齿轮25，所述第一转轴23下端延伸至所述第一支撑板22下方并安装第一皮带轮26；

第二转轴27，两个所述第二转轴27分别通过第二轴承28对称设置在所述第一转轴23两侧，所述第二转轴27上端从上往下依次设置扇形齿轮29与第二齿轮30，所述第二齿轮30与所述第一齿轮25相啮合；

齿条31，所述齿条31设置在两个所述扇形齿轮29之间，所述齿条31与所述扇形齿轮29齿形相啮合，所述齿条31上表面设置滑块32，所述储料罐11底部设置滑轨33，所述滑块32与所述滑轨33滑动连接，所述齿条31与所述第一支撑板22在水平方向垂直，所述齿条31一端设置挡板34，所述挡板34遮挡所述第一出料口14；

第一电机35，所述第一电机35设置在所述第一支撑架10侧壁，所述第一电机35输出端设置第二皮带轮36，所述第二皮带轮36通过穿过所述输送管道20的第一皮带37与所述第一皮带轮26传动连接；

控制器38，所述控制器38设置在所述第一支撑板22下端，所述控制器38分别与所述第一电磁阀15、所述第二电磁阀19、所述第一电机35电性连接。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：申请号为200420076551.8的专利公开了一种具有螺纹桩成桩功能的喷粉桩机，喷粉桩机为现有技术，在此不做赘述，喷粉桩机上设置有粉体发送器，粉体发送器通过第一支撑架10安装在喷粉桩机4上，需要在软土层1内添加固化剂时，打开第一电机35，第一电机35上的第二皮带轮36通过第一皮带37带动第一支撑板22下方的第一皮带轮26转动，第一皮带轮26带动第一转轴23转动，第一转轴23带动第一齿轮25转动，第一齿轮25带动第二齿轮30转动，第二齿轮30安装在第二转轴27上，第二转轴27也开始转动并带动扇形齿轮29转动，扇形齿轮29圆弧边带齿，当扇形齿轮29带齿一侧转动到齿条31一侧时，带动齿条31向后移动，使齿条31的挡板34脱离第一出料口14，储料罐11内的固化剂便可以从第一出料口14中流出，在空气压缩机18的压力作用下，通过输送管道20加速注入到软土层1内，当扇形齿轮29带齿一侧脱离齿条31后，另一侧的扇形齿轮29带齿一侧与齿条31相啮合，带动齿条31向后移动，从而使挡板34遮挡第一出料口14，储料罐11停止出料，从而实现储料罐11的间隔均匀出料，储料罐11均匀出料，能给喷粉桩机4充足的搅拌时间，使固化剂与软土层1混合均匀，避免储料罐11出料过多造成固化剂浪费，控制器38型号为spc-sfmc-x3632a，控制器38可以控制第一电机35的转动以及第一电磁阀15、第二电磁阀19的开闭，通过第一电磁阀15、第二电磁阀19的开闭控制储料罐11的进料与进气，控制器38还可以控制第一电机35的开关，通过第一电机35的关闭，控制挡板34在第一出料口14下的位置，从而调节储料罐11内固化剂的出料量，由于粉体发生器能通过第一电机35的开闭调节挡板34与第一出料口14的相对位置，来控制固化剂的出料量，因此，在使用固化剂对软土路基处理时，施工人员测量软土层1内的含水量后，可以根据不同含水量的软土层1选择合适的固化剂用量，将挡板34调节至满足用量的位置，而且粉体发送器能实现均匀的间隔出料，为喷粉桩机4搅拌轴在软土内充分搅拌提供足够时间，避免出现连续出料未搅拌充分造成的固化剂浪费及软土路基结构不稳定问题。

在一个实施例中，如图10所示，所述进料装置包括：

第二支撑架39，所述第二支撑架39设置在所述第一支撑架10一侧；

底座40，所述底座40设置在所述第二支撑架39上端；

箱体41，所述箱体41倾斜设置在所述底座40上，所述箱体41一端与所述底座40一边铰接连接，所述箱体41上端远离所述铰接处一侧设置第二进料口42，所述箱体41内设置筛板43，所述箱体41铰接一端侧壁分别设置第二出料口44与第三出料口45，所述第二出料口44设置在所述筛板43上方，所述第三出料口45设置在所述筛板43下方，所述第三出料口45与所述进料管16连接；

固定板46，两个所述固定板46对称设置在所述底座40两侧，两个所述固定板46之间设置第三转轴47，所述第三转轴47上设置有凸轮48与第三皮带轮49；

第二电机50，所述第二电机50设置在所述底座40上，所述第二电机50输出端设置第四皮带轮51，所述第四皮带轮51通过第二皮带52与所述第三皮带轮49传动连接；

第二支撑板53，所述第二支撑板53两端分别与两侧的所述固定板46上端固定连接，所述第二支撑板53中心设置壳体54，所述壳体54内开设台阶形空腔，所述空腔包括第一腔体55与第二腔体56，所述第二腔体56设置在所述第一腔体55下方，所述第二腔体56内设置第一块体57与第二块体58，所述第一块体57下端设置顶杆59，所述顶杆59下端伸出所述壳体54外且下端面与所述凸轮48上端面接触，所述第二块体58上端设置弹簧60，所述弹簧60一端与所述第二块体58固定连接，所述弹簧60另一端穿过所述第一腔体55与所述箱体41底部固定连接。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：箱体41倾斜设置在底座40上，箱体41与底座40之间夹角为20-45°，从第二进料口42可以添加原始固化剂，然后原始固化剂通过筛板43进行筛分，将大颗粒固体留在筛板43上，然后从第二出料口44排出，满足要求的固化剂通过筛板43流至箱体41底部，并从第三出料口45排出通过进料管16输送至储料罐11内，筛分时，打开第二电机50，第四皮带轮51通过第二皮带52带动第三皮带轮49转动，第三转轴47转动带动凸轮48转动，然后凸轮48与顶杆59下端高速间歇性接触，并通过第二腔体56内第一块体57带动第二块体58上下运动，并通过弹簧60将震动传递至箱体41，使箱体41产生高频率的震动，从而使箱体41内的固化剂加速筛分，并将固化剂送至第三出料口45，通过进料装置震荡筛分固化剂，避免大颗粒杂质混入固化剂中影响软土路基的结构稳定性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。