一种筋箍预应力废弃泥固化成桩方法

1.本发明涉及一种筋箍预应力废弃泥固化成桩方法，属于建筑技术领域。


背景技术：

2.工程上常用水泥搅拌桩复合地基技术对软土场进行大面积加固，水泥搅拌桩复合地基技术具有非挤土、造价低、就地利用软土作为桩体材料等优点，但也存在桩身水泥土强度低、压缩性强、复合地基承载力不高、工后沉降大等缺点。在许多的水利工程和土木工程丶交通工程的地基加固中会产生大量的桩泥，这些桩泥含水率高、粘粒含量高、无强度，无法直接用作工程填土，通常采用重铸以及加入加强筋的方式强化桩体的强度，从而对其进行二次或多次利用，然而目前大部分重铸的方式往往难以保障桩体的强度，仅通过粉碎重铸的方式更无法对桩体整体的粘合性以及粘合后的使用寿命进行保障，导致桩体加工后的安全以及使用寿命受到影响。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，克服现有技术的不足之处，设计一种筋箍预应力废弃泥固化成桩方法，常采用重铸以及加入加强筋的方式强化桩体的强度，从而对其进行二次或多次利用，然而目前大部分重铸的方式往往难以保障桩体的强度，仅通过粉碎重铸的方式更无法对桩体整体的粘合性以及粘合后的使用寿命进行保障，导致桩体加工后的安全以及使用寿命受到影响。
4.为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
5.一种筋箍预应力废弃泥固化成桩方法，包括以下制备原料： gurs-501固化剂、泥浆以及钢套箍。
6.一种筋箍预应力废弃泥固化成桩方法，包括以下步骤：
7.测量放线：场地平整，放线定位。
8.埋设护筒：采用钢护筒，护筒高大于2m，护筒孔径大于桩径的20％，护筒埋入粘土层不少于1.5m。
9.桩基就位：钻孔桩机安放平整，桩杆中心同护筒中心对齐。
10.泥浆池配置：在现场设置护壁泥浆池、沉淀池、固化土泥浆池，根据土质情况试配护壁泥浆和固化土桩配合比，具体步骤包括：
11.取用地下连续墙施工现场所取泥浆，含水量为120％-160％，对泥浆进行搅拌并掺加2％-7％(固化剂掺量为固化剂与泥浆重量之比)的gurs-501固化剂，得到混合原料。
12.钻孔：采用正、反循环工艺成孔。
13.固化土浆生产：沉淀池桩泥加絮凝剂沉淀，经沉淀后泥、水分层，排除上层清水层，下层桩泥含水率控制在80-100％，采用经絮凝剂沉淀后桩泥，试验室试配固化土桩配合比，试配固化土试块7天无侧限抗压强度需达到桩体设计强度。淀沉池桩泥经过管道输送到固化土泥浆池，在固化土泥浆池中按照固化土桩的配合比加入各种材料强制搅拌后形成固化
土浆，在固化池边安装砂浆泵。
14.将混合原料倒入桩体模具中，并在铺设原料的过程中放置钢套箍，静置24h 后即凝结硬化为固体，固化土强度可达0.2mpa以上，拆除桩体模具，得到桩体。
15.固化土桩养护：固化土桩浇筑完成后，覆盖无纺布保持湿润，养护不少于3 天后拆除护筒，即可得到所求桩体。
16.通过对预应力箍板加固rc短柱抵抗机理进行分析，提出预应力钢板箍加固钢筋混凝土短柱的受剪承载力可基于叠加原理，在原rc柱受剪承载力基础上增加预应力箍板抗剪贡献项的方法计算，即：
[0017]vu
＝v
rc
+v
sj
[0018]
式中：vu为预应力钢套箍加固钢筋混凝土柱的受剪承载力，v
rc
为未加固柱的受剪承载力；v
sj
为预应力钢套箍对总受剪承载力的贡献值。
[0019]
对未加固柱受剪承载力v
rc
可按现行《混凝土结构设计规范》计算，但需考虑预应力钢套箍主动横向约束对混凝土抗压强度的影响，即：
[0020]vrc
＝1.75/(γ+1)kf
t
bh+f
v0
h0/s+0.07n
[0021][0022]
式中：γ
sj
为箍板配置特征值，γ
sj
＝ρ
sjfsj
/f，α为钢套箍的预应力度，根据对试验结果的分析，文献给出了预应力度α的合理取值范围为0.1-0.4，而箍板配置特征值γ
sj
的合理取值范围为0.5-1.8，k为钢套箍主动横向约束对混凝土抗压强度的影响系数。
[0023]
泥浆固化土的无侧限抗压强度与固化剂掺量关系，在含水率为120％、140％、 160％时特征相似，以含水率为140％为例，各龄期下泥浆固化土无侧限抗压强度随固化剂掺量变化，见下表：
[0024][0025][0026]
可得出：随固化剂掺量的增加，各龄期下泥浆固化土的无侧限抗压强度均呈线性增长。当固化剂掺量为2％时，试样并未很好的成型，强度较弱，而在固化剂掺量达到3％～
4％时，其强度明显增加，试样成型较好；当固化剂掺量达 5％～7％时，泥浆固化土28d无侧限抗压强度为0.25～0.45mpa，已达到压实后工程土的强度。
[0027]
浆固化土的无侧限抗压强度与含水率关系曲线，在各养护龄期下特征相似，限于篇幅，仅以14d龄期为例，各固化剂掺量下泥浆固化土无侧限抗压强度随含水率变化，见下表：
[0028][0029]
泥浆固化土无侧限抗压强度随泥浆含水率的增加而减小，减幅与固化剂掺量有关，当固化剂掺量为2％时，减幅较小，但强度很低；固化剂掺量为3％时，减幅较小，曲线平缓；固化剂掺量＞4％时，曲线斜率明显增大，说明固化剂＞ 4％时对含水率变化敏感，强度减幅大。
[0030]
得出结论：当固化剂掺量为3％时，其强度在各个含水率下均比较稳定，强度值均能达到经过自然沉积的海积软土抗压强度值(25kpa左右)且泥浆含水率为140％时，其强度
衰减也并不明显，所以后续力学特性试验均以140％、160％含水率，3％掺比试样来进行试验。
[0031]
本发明所达到的有益效果：通过添加gurs-501固化剂，且由于gurs-501 固化剂对含水率120％-160％的泥浆具有很好的固化效果，当固化剂掺量为2％时，其强度随着龄期的增长幅度相对较低，当掺量为3％-4％时，其强度增长明显，当掺量达5％-7％时，固化土28d无侧限抗压强度达0.25-0.45mpa，达到压实后工程土的强度，从而保障了桩体加工完毕后的粘合效果，同时由于添加了钢套箍，且钢套箍的加入方式采用横向添加的方式，使得桩体具有效延缓裂缝开展，改善构件抗震性能，提高构件抗剪承载力、轴压承载力和变形能力，从而对桩体加工后的使用寿命以及强度起到了保障的作用。
具体实施方式
[0032]
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0033]
实施例1
[0034]
一种筋箍预应力废弃泥固化成桩方法，包括以下制备原料： gurs-501固化剂、泥浆以及钢套箍。
[0035]
一种筋箍预应力废弃泥固化成桩方法，包括以下步骤：
[0036]
取用地下连续墙施工现场所取泥浆，含水量为120％，对泥浆进行搅拌并掺加2％(固化剂掺量为固化剂与泥浆重量之比)的gurs-501固化剂，得到混合原料。
[0037]
将混合原料倒入桩体模具中，并在铺设原料的过程中放置钢套箍，静置24h 后即凝结硬化为固体，固化土强度可达0.2mpa以上，拆除桩体模具，得到桩体。
[0038]
加工完毕后需对桩体进行7d的养护。
[0039]
通过对预应力箍板加固rc短柱抵抗机理进行分析，提出预应力钢板箍加固钢筋混凝土短柱的受剪承载力可基于叠加原理，在原rc柱受剪承载力基础上增加预应力箍板抗剪贡献项的方法计算，即：
[0040]vu
＝v
rc
+v
sj
[0041]
式中：vu为预应力钢套箍加固钢筋混凝土柱的受剪承载力，v
rc
为未加固柱的受剪承载力；v
sj
为预应力钢套箍对总受剪承载力的贡献值。
[0042]
对未加固柱受剪承载力v
rc
可按现行《混凝土结构设计规范》计算，但需考虑预应力钢套箍主动横向约束对混凝土抗压强度的影响，即：
[0043]vrc
＝1.75/(γ+1)kf
t
bh+f
v0
h0/s+0.07n
[0044][0045]
式中：γ
sj
为箍板配置特征值，γ
sj
＝ρ
sjfsj
/f，α为钢套箍的预应力度，根据对试验结果的分析，文献给出了预应力度α的合理取值范围为0.1-0.4，而箍板配置特征值γ
sj
的合理取值范围为0.5-1.8，k为钢套箍主动横向约束对混凝土抗压强度的影响系数。
[0046]
泥浆固化土的无侧限抗压强度与固化剂掺量关系，在含水率为120％、140％、 160％时特征相似，以含水率为140％为例，各龄期下泥浆固化土无侧限抗压强度随固化剂掺量变化，见下表：
[0047][0048]
实施例2
[0049]
一种筋箍预应力废弃泥固化成桩方法，包括以下制备原料： gurs-501固化剂、泥浆以及钢套箍。
[0050]
一种筋箍预应力废弃泥固化成桩方法，包括以下步骤：
[0051]
取用地下连续墙施工现场所取泥浆，含水量为140％，对泥浆进行搅拌并掺加5％(固化剂掺量为固化剂与泥浆重量之比)的gurs-501固化剂，得到混合原料。
[0052]
将混合原料倒入桩体模具中，并在铺设原料的过程中放置钢套箍，静置24h 后即凝结硬化为固体，固化土强度可达0.2mpa以上，拆除桩体模具，得到桩体。
[0053]
加工完毕后需对桩体进行14d的养护。
[0054]
通过对预应力箍板加固rc短柱抵抗机理进行分析，提出预应力钢板箍加固钢筋混凝土短柱的受剪承载力可基于叠加原理，在原rc柱受剪承载力基础上增加预应力箍板抗剪贡献项的方法计算，即：
[0055]vu
＝v
rc
+v
sj
[0056]
式中：vu为预应力钢套箍加固钢筋混凝土柱的受剪承载力，v
rc
为未加固柱的受剪承载力；v
sj
为预应力钢套箍对总受剪承载力的贡献值。
[0057]
对未加固柱受剪承载力v
rc
可按现行《混凝土结构设计规范》计算，但需考虑预应力钢套箍主动横向约束对混凝土抗压强度的影响，即：
[0058]vrc
＝1.75/(γ+1)kf
t
bh+f
y0
h0/s+0.07n
[0059][0060]
式中：γ
sj
为箍板配置特征值，γ
sj
＝ρ
sjfsj
/f，α为钢套箍的预应力度，根据对试验结果的分析，文献给出了预应力度α的合理取值范围为0.1-0.4，而箍板配置特征值γ
sj
的合理取值范围为0.5-1.8，k为钢套箍主动横向约束对混凝土抗压强度的影响系数。
[0061]
泥浆固化土的无侧限抗压强度与固化剂掺量关系，在含水率为120％、140％、 160％时特征相似，以含水率为140％为例，各龄期下泥浆固化土无侧限抗压强度随固化剂掺量变化，见下表：
[0062][0063][0064]
浆固化土28d无侧限抗压强度为0.25～0.45mpa，已达到压实后工程土的强度。
[0065]
实施例3
[0066]
一种筋箍预应力废弃泥固化成桩方法，包括以下制备原料： gurs-501固化剂、泥浆以及钢套箍。
[0067]
一种筋箍预应力废弃泥固化成桩方法，包括以下步骤：
[0068]
取用地下连续墙施工现场所取泥浆，含水量为160％，对泥浆进行搅拌并掺加7％(固化剂掺量为固化剂与泥浆重量之比)的gurs-501固化剂，得到混合原料。
[0069]
将混合原料倒入桩体模具中，并在铺设原料的过程中放置钢套箍，静置24h 后即凝结硬化为固体，固化土强度可达0.2mpa以上，拆除桩体模具，得到桩体。
[0070]
加工完毕后需对桩体进行28d的养护。
[0071]
通过对预应力箍板加固rc短柱抵抗机理进行分析，提出预应力钢板箍加固钢筋混凝土短柱的受剪承载力可基于叠加原理，在原rc柱受剪承载力基础上增加预应力箍板抗剪贡献项的方法计算，即：
[0072]vu
＝v
rc
+v
sj
[0073]
式中：vu为预应力钢套箍加固钢筋混凝土柱的受剪承载力，v
rc
为未加固柱的受剪承载力；v
sj
为预应力钢套箍对总受剪承载力的贡献值。
[0074]
对未加固柱受剪承载力v
rc
可按现行《混凝土结构设计规范》计算，但需考虑预应力钢套箍主动横向约束对混凝土抗压强度的影响，即：
[0075]vrc
＝1.75/(γ+1)kf
t
bh+f
y0
h0/s+0.07n
[0076][0077]
式中：γ
sj
为箍板配置特征值，γ
sj
＝ρ
sjfsj
/f，α为钢套箍的预应力度，根据对试验结果的分析，文献给出了预应力度α的合理取值范围为0.1-0.4，而箍板配置特征值γ
sj
的合理取值范围为0.5-1.8，k为钢套箍主动横向约束对混凝土抗压强度的影响系数。
[0078]
泥浆固化土的无侧限抗压强度与固化剂掺量关系，在含水率为120％、140％、 160％时特征相似，以含水率为140％为例，各龄期下泥浆固化土无侧限抗压强度随固化剂掺量变化，见下表：
[0079][0080]
实施例4
[0081]
一种筋箍预应力废弃泥固化成桩方法，包括以下制备原料： gurs-501固化剂、泥浆以及钢套箍。
[0082]
一种筋箍预应力废弃泥固化成桩方法，包括以下步骤：
[0083]
取用地下连续墙施工现场所取泥浆，含水量为160％，对泥浆进行搅拌并掺加2％-7％(固化剂掺量为固化剂与泥浆重量之比)的gurs-501固化剂，得到混合原料。
[0084]
将混合原料倒入桩体模具中，并在铺设原料的过程中放置钢套箍，静置24h 后即凝结硬化为固体，固化土强度可达0.2mpa以上，拆除桩体模具，得到桩体。
[0085]
加工完毕后需对桩体进行60d的养护。
[0086]
通过对预应力箍板加固rc短柱抵抗机理进行分析，提出预应力钢板箍加固钢筋混凝土短柱的受剪承载力可基于叠加原理，在原rc柱受剪承载力基础上增加预应力箍板抗剪贡献项的方法计算，即：
[0087]vu
＝v
rc
+v
sj
[0088]
式中：vu为预应力钢套箍加固钢筋混凝土柱的受剪承载力，v
rc
为未加固柱的受剪承载力；v
sj
为预应力钢套箍对总受剪承载力的贡献值。
[0089]
对未加固柱受剪承载力v
rc
可按现行《混凝土结构设计规范》计算，但需考虑预应力钢套箍主动横向约束对混凝土抗压强度的影响，即：
[0090]vrc
＝1.75/(γ+1)kf
t
bh+f
y0
h0/s+0.07n
[0091][0092]
式中：γ
sj
为箍板配置特征值，γ
sj
＝ρ
sjfsj
/f，α为钢套箍的预应力度，根据对试验结果的分析，文献给出了预应力度α的合理取值范围为0.1-0.4，而箍板配置特征值γ
sj
的合理取值范围为0.5-1.8，k为钢套箍主动横向约束对混凝土抗压强度的影响系数。
[0093]
泥浆固化土的无侧限抗压强度与固化剂掺量关系，在含水率为120％、140％、 160％时特征相似，以含水率为140％为例，各龄期下泥浆固化土无侧限抗压强度随固化剂掺量变化，见下表：
[0094][0095]
可得出：随固化剂掺量的增加，各龄期下泥浆固化土的无侧限抗压强度均呈线性增长。当固化剂掺量为2％时，试样并未很好的成型，强度较弱，而在固化剂掺量达到3％～4％时，其强度明显增加，试样成型较好；当固化剂掺量达 5％～7％时，泥浆固化土28d无侧限抗压强度为0.25～0.45mpa，已达到压实后工程土的强度。
[0096]
实施例5
[0097]
一种筋箍预应力废弃泥固化成桩方法，包括以下制备原料： gurs-501固化剂、泥浆以及钢套箍。
[0098]
一种筋箍预应力废弃泥固化成桩方法，包括以下步骤：
[0099]
取用地下连续墙施工现场所取泥浆，含水量为120-160％，对泥浆进行搅拌并掺加5％(固化剂掺量为固化剂与泥浆重量之比)的gurs-501固化剂，得到混合原料。
[0100]
将混合原料倒入桩体模具中，并在铺设原料的过程中放置钢套箍，静置24h 后即凝结硬化为固体，固化土强度可达0.2mpa以上，拆除桩体模具，得到桩体。
[0101]
加工完毕后需对桩体进行14d的养护。
[0102]
通过对预应力箍板加固rc短柱抵抗机理进行分析，提出预应力钢板箍加固钢筋混凝土短柱的受剪承载力可基于叠加原理，在原rc柱受剪承载力基础上增加预应力箍板抗剪贡献项的方法计算，即：
[0103]vu
＝v
rc
+v
sj
[0104]
式中：vu为预应力钢套箍加固钢筋混凝土柱的受剪承载力，v
rc
为未加固柱的受剪承载力；v
sj
为预应力钢套箍对总受剪承载力的贡献值。
[0105]
对未加固柱受剪承载力v
rc
可按现行《混凝土结构设计规范》计算，但需考虑预应力钢套箍主动横向约束对混凝土抗压强度的影响，即：
[0106]vrc
＝1.75/(γ+1)kf
t
bh+f
y0
h0/s+0.07n
[0107][0108]
式中：γ
sj
为箍板配置特征值，γ
sj
＝ρ
sjfsj
/f，α为钢套箍的预应力度，根据对试验结果的分析，文献给出了预应力度α的合理取值范围为0.1-0.4，而箍板配置特征值γ
sj
的合理取值范围为0.5-1.8，k为钢套箍主动横向约束对混凝土抗压强度的影响系数。
[0109]
浆固化土的无侧限抗压强度与含水率关系曲线，在各养护龄期下特征相似，限于篇幅，仅以14d龄期为例，各固化剂掺量下泥浆固化土无侧限抗压强度随含水率变化，见下
表：
[0110][0111]
实施例6
[0112]
一种筋箍预应力废弃泥固化成桩方法，包括以下制备原料： gurs-501固化剂、泥浆以及钢套箍。
[0113]
一种筋箍预应力废弃泥固化成桩方法，包括以下步骤：
[0114]
取用地下连续墙施工现场所取泥浆，含水量为120-160％，对泥浆进行搅拌并掺加5％(固化剂掺量为固化剂与泥浆重量之比)的gurs-501固化剂，得到混合原料。
[0115]
将混合原料倒入桩体模具中，并在铺设原料的过程中放置钢套箍，静置24h 后即凝结硬化为固体，固化土强度可达0.2mpa以上，拆除桩体模具，得到桩体。
[0116]
加工完毕后需对桩体进行14d的养护。
[0117]
通过对预应力箍板加固rc短柱抵抗机理进行分析，提出预应力钢板箍加固钢筋混凝土短柱的受剪承载力可基于叠加原理，在原rc柱受剪承载力基础上增加预应力箍板抗剪贡献项的方法计算，即：
[0118]vu
＝v
rc
+v
sj
[0119]
式中：vu为预应力钢套箍加固钢筋混凝土柱的受剪承载力，v
rc
为未加固柱的受剪承载力；v
sj
为预应力钢套箍对总受剪承载力的贡献值。
[0120]
对未加固柱受剪承载力v
rc
可按现行《混凝土结构设计规范》计算，但需考虑预应力钢套箍主动横向约束对混凝土抗压强度的影响，即：
[0121]vrc
＝1.75/(γ+1)kf
t
bh+f
y0
h0/s+0.07n
[0122][0123]
式中：γ
sj
为箍板配置特征值，γ
sj
＝ρ
sjfsj
/f，α为钢套箍的预应力度，根据对试验结果的分析，文献给出了预应力度α的合理取值范围为0.1-0.4，而箍板配置特征值γ
sj
的合理取值范围为0.5-1.8，k为钢套箍主动横向约束对混凝土抗压强度的影响系数。
[0124]
浆固化土的无侧限抗压强度与含水率关系曲线，在各养护龄期下特征相似，限于篇幅，仅以14d龄期为例，各固化剂掺量下泥浆固化土无侧限抗压强度随含水率变化，见下表：
[0125][0126]
实施例7
[0127]
一种筋箍预应力废弃泥固化成桩方法，包括以下制备原料： gurs-501固化剂、泥浆以及钢套箍。
[0128]
一种筋箍预应力废弃泥固化成桩方法，包括以下步骤：
[0129]
取用地下连续墙施工现场所取泥浆，含水量为120-160％，对泥浆进行搅拌并掺加5％(固化剂掺量为固化剂与泥浆重量之比)的gurs-501固化剂，得到混合原料。
[0130]
将混合原料倒入桩体模具中，并在铺设原料的过程中放置钢套箍，静置24h 后即凝结硬化为固体，固化土强度可达0.2mpa以上，拆除桩体模具，得到桩体。
[0131]
加工完毕后需对桩体进行14d的养护。
[0132]
通过对预应力箍板加固rc短柱抵抗机理进行分析，提出预应力钢板箍加固钢筋混凝土短柱的受剪承载力可基于叠加原理，在原rc柱受剪承载力基础上增加预应力箍板抗剪贡献项的方法计算，即：
[0133]vu
＝v
rc
+v
sj
[0134]
式中：vu为预应力钢套箍加固钢筋混凝土柱的受剪承载力，v
rc
为未加固柱的受剪承载力；v
sj
为预应力钢套箍对总受剪承载力的贡献值。
[0135]
对未加固柱受剪承载力v
rc
可按现行《混凝土结构设计规范》计算，但需考虑预应力钢套箍主动横向约束对混凝土抗压强度的影响，即：
[0136]vrc
＝1.75/(γ+1)kf
t
bh+f
v0
h0/s+0.07n
[0137][0138]
式中：γ
sj
为箍板配置特征值，γ
sj
＝ρ
sjfsj
/f，α为钢套箍的预应力度，根据对试验结果的分析，文献给出了预应力度α的合理取值范围为0.1-0.4，而箍板配置特征值γ
sj
的合理取值范围为0.5-1.8，k为钢套箍主动横向约束对混凝土抗压强度的影响系数。
[0139]
浆固化土的无侧限抗压强度与含水率关系曲线，在各养护龄期下特征相似，限于篇幅，仅以14d龄期为例，各固化剂掺量下泥浆固化土无侧限抗压强度随含水率变化，见下表：
[0140][0141][0142]
泥浆固化土无侧限抗压强度随泥浆含水率的增加而减小，减幅与固化剂掺量有关，当固化剂掺量为2％时，减幅较小，但强度很低；固化剂掺量为3％时，减幅较小，曲线平缓；固化剂掺量＞4％时，曲线斜率明显增大，说明固化剂＞ 4％时对含水率变化敏感，强度减幅大。
[0143]
得出结论：当固化剂掺量为3％时，其强度在各个含水率下均比较稳定，强度值均能达到经过自然沉积的海积软土抗压强度值(25kpa左右)且泥浆含水率为140％时，其强度衰减也并不明显，所以后续力学特性试验均以140％、160％含水率，3％掺比试样来进行试验。
[0144]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。