CN110512589B - 一种真空降排水联合氧化镁碳化的浅层超软地基固化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空降排水联合氧化镁碳化的浅层超软地基固化方法，属于环境岩土工程中淤泥软土加固处理的技术领域。该方法包括真空降排水处理和氧化镁碳化固化处理，具体包括初次勘探与预处理、真空降排水***布置、二次勘探与处理、垫层砂均混、固化剂均混、通气***连接与碳化等步骤。本发明先通过物理处理方式使淤泥土含水率降低，后根据物理指标确定固化剂掺量和掺入比，通过氧化镁碳化的化学固化法使淤泥土强度快速提高，该方法充分发挥排水板和砂垫层在物理处理过程中的渗排水作用以及化学固化过程中的通气作用。该方法具有经济环保、处理周期短、处理效果好等特点，同时实现工业矿渣、建筑废渣和二氧化碳在软基处理中的资源化利用。
Description
技术领域
本发明属于环境岩土工程中淤泥软土加固处理的技术领域，具体涉及一种真空降排水联合氧化镁碳化的浅层超软地基固化方法。
背景技术
随着我国土木工程建设的高速发展，在机场码头、铁路公路、公民用建筑施工中，经常遇到大量淤泥、淤泥质土或吹填土，尤其是在沿海沿江地区，这些淤泥软土具有含水率高、渗透性大、液塑限大、抗剪强度低，不能满足工程的直接需要。往往需要对这些软土地基进行降排水和固化处理，以降低地下水位和不均匀沉降，提高地基强度。传统的淤泥软土处理方法分为物理处理和化学固化处理，具体包括真空预压处理、热处理、抽排沉淀晾干或抛泥处置和化学固化剂处理等。真空排水预压法是常用的物理处理方法，水泥固化法是软基加固工程中最常用的化学方法。热处理法是通过加热或烧结法将淤泥转化为建筑材料，该方法处理能力小、成本高，难于大规模利用；沉淀晾干或抛泥处置将占用大量堆放场地，低透水性淤泥使占用的土地很难在短时间内重复利用，增大了工程造价，且在抽排或异位填埋过程中易造成空气、水和土壤等的二次污染。
真空预压法需先对上部吹填软土进行自然晾晒或铺砂垫层或铺竹筏，使上部软土承受插板机械进场施工所需的荷载，该方法是目前提高现场淤泥承载力的一种较普遍方法。但自然晾晒和铺设垫层需要消耗较长时间和大量砂石材料，通过真空装置向埋设于砂垫层中的吸水管道内抽气，在土体内形成负压，从而将土体空隙中的孔隙水通过塑料排水板中的竖向排水通道吸入并经砂垫层中的吸水管道抽出，以降低孔隙水压力、增加有效应力，使土体产生固结，减少后期沉降，实现地基承载力提高的目的。而抽真空排水的处理效率随处理周期延长而降低，且后期处理过程中易在排水板周围产生土柱和淤堵，需长时间真空预压才能达到工程要求，通常达6个月以上，处理后地基承载力低(小于60kPa)。而采用真空联合堆载预压法进行软基处理时，砂垫层上部的预压力是通过联合堆载泥土来实现，堆载的土方越多，其预压力越大，而大量的堆土很难在施工现场附近获取，从远处取土需耗费大量运输成本，工程结束后还需将这些土方清理干净，不仅增加了施工成本，还破坏了当地的生态环境。因此，传统的真空预压和真空联合堆载预压均存在作业难度大、周期长、施工成本高、损坏生态环境和处理强度低等不足。文件(CN 106013048B)公开了超软地基真空预压渗流固结联合降水预压固结法，主要包括了真空***的布置、真空预压和真空降水预压。但该方法不足之处是：采用抽吸地下水并全部回灌至待加固区域的围堰筑堤内，通过上覆水的重量来预压软基；预压一段时间后挖开围堰泄流，整个处理过程涉及多次抽排水，操作较为复杂、预压时间相对较长、预压强度可能不均、强度增长有限。发明专利(201811211504.2)公开了一种新型真空预压软地基联合堆载***及施工方法，其优点是采用密封水袋装水作为荷载堆载于软土地基上，与传统堆载预压法相比，注水泄水相对容易，但周期相对较长，用水作为堆载压力，加固处理后吹填土层的地基承载能力增长和处理深度有限(小于或等于80kPa)，使在一定程度上制约了该方法的推广和应用；而如果使用泥袋作为堆载压力，则处理后需搬离泥袋，应用不方便。文件(CN 104120710B)公开了一种真空预压联合吹填泥浆的软基处理方法，该方法主要特点是在预处理软基上吹填泥浆，形成密封膜和堆载层。但其不足之处在于，需要分别在预处理软基和吹填泥浆层上插设竖向排水板，吹填泥浆层上插设竖向排水板较为困难。
为加快软土场地的处理进度、提高处理软基的承载力，原位化学固化法是目前常用的处理方法，即通过注浆或喷粉搅拌设备将水泥、粉煤灰等固化剂与淤泥软土进行充分拌合，使固化剂发生水化和化学反应，一定程度上降低了淤泥软土的含水率，生成的水化物与软土胶凝硬化，达到了加固软土的目的。但对于含水率远高于液限的软土，需要添加更多固化剂才能达到预期强度，处置成本显著提高，且固化后的淤泥土孔隙较多，脆性增强，易发生瞬时破坏，不宜直接作为工程地基使用。文件(201310488540.4)公开了污染泥土原位固化稳定化处理***及方法，通过污染泥土原位固化稳定化均混搅拌器的专用供料设备，采用强力搅拌法，实现污泥和固化剂的充分混合，使污泥快速脱水并与固化剂包裹硬化，达到固化稳定化的安全处置要求。但对于大面积高含水率淤泥场地难以适用，施工机械很难进场。文件(201910160700.X)公开了一种高含水率软土场地高效固化方法，该方法虽然是将固化剂化学固化和预压排水结合使用，是先采用固化剂搅拌后进行预压排水。但其缺点是：对于含水率过高的淤泥软土，在水分排出过程中，易引起固化剂流失和活性降低，降低固化剂的胶结率；所用的固化剂主要为生产过程污染大的水泥。专利(201310204944.6)公开了“一种环保型淤泥固化方法”，即将工业废料铁尾矿渣作为骨料，将硅酸盐水泥和电石渣的混合物作为固化剂，将骨料和固化剂混合后用于淤泥的固化处理。而水泥的明显缺陷是：生产过程中耗能高(煅烧温度高达1450℃)、二氧化碳排放量大、环境污染较为严重；生产中排放的尘埃和二氧化碳等污染物与日俱增，是制约经济环境和社会化平稳发展的瓶颈。为保护环境、减少传统水泥的使用，申请人课题组公开了一些基于活性氧化镁碳化固化的处理方法，如“一种利用工业废气热加固软土地基的处理***及方法”(201310122135.0)、“一种用于地基加固的处理***及碳化成桩方法”(201410203978.8)、“一种软土地基的换填垫层碳化加固方法”(201410272957.1)、“一种浅层软弱地基原位碳化固化处理方法”(201510348797.9)和“一种异位活性氧化镁碳化固化淤泥土方法”(201711194797.3)等。这些发明专利的相似特点均是以活性氧化物为土体固化剂，将二氧化碳气体通入至混合土中，以实现软弱地基土的碳化加固处理，具有加固速度快、强度高、环境效益好等特点，符合土木工程绿色施工的发展趋势。然而，二氧化碳气体在高含水率淤泥软土中存在运移距离短、运移难和不均匀问题。
结合目前淤泥含水率高和孔隙小的特点及现有软土处理技术中的不足，立足于我国工程建设快速发展的现状和需求，申请一种低碳高效、经济合理的淤泥处理方法已成为业界亟待解决的重要课题。因此，提出一种真空降排水的氧化镁碳化固化浅层软基处理方法对岩土工程中的淤泥软土处理具有十分重要的工程意义。
发明内容
鉴于上述背景技术存在的不足，本发明旨在提出一种真空降排水联合氧化镁碳化的浅层超软地基固化方法，解决现有技术中高含水率淤泥软土处理周期长、承载强度低、经济成本高、环境效益不佳和稳定性差的技术问题。该方法将传统的真空预压和新颖的氧化镁碳化技术联合使用，充分发挥排水板的渗水排水和通气作用，使淤泥软土含水率降低、强度快速增长，具有处理效果好、经济环保、处理周期短等特点，同时实现工业废渣、建筑垃圾和二氧化碳在软基处理中的资源化利用。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种真空降排水联合氧化镁碳化的浅层超软地基固化方法，其特征在于，该方法包括真空降排水处理和氧化镁碳化固化处理，具体包括以下步骤：
a.初次勘探与处理：测量超软地基土的基本理化指标，包括场地面积、泥深、含水率、液塑限、有机质含量和pH值，对超软地基场地进行分区和排水沟开挖，并对场地***进行清理整平，
所述超软地基场地分区方法按均混设备的挖机臂长、搅拌臂长、淤泥深度和淤泥理化指标确定；
b.真空降排水***布置：在泥深不大于4m的超软地基上铺设砂垫层，然后将竖向排水板插设至预处理区域，竖向排水板的插设深度不低于泥深，相邻竖向排水板的间距为1～2m，竖向排水板上端通过带孔硬质水平吸水管连接至真空泵，依次铺设无纺土工布和密封膜，开启真空泵进行抽真空排水，
所述垫层砂为河砂、海砂或建筑垃圾的破碎细颗粒，最大粒径不超过5cm；
所述砂垫层厚度根据超软地基的泥深确定，当泥深在1m以内，砂垫层厚度为15～20cm；当泥深为1～2m时，砂垫层厚度为20～30cm；当泥深为2～3m时，砂垫层厚度为30～40cm；当泥深为3～4m时，砂垫层厚度为40～50cm；
c.二次勘探与处理：测量降排水后的淤泥土含水率、泥深，掀去密封膜和土工布，移除水平吸水管，
d.垫层砂均混：开启均混设备将上部垫层砂与淤泥均匀搅拌，
e.固化剂均混：按二次测量的物理指标确定固化剂掺量、单位体积软土的搅拌时间和搅拌速率，开启固化剂控制器，将粉状固化剂与淤泥土均匀搅拌，搅拌后对场地进行整平，形成预处理地基，
所述固化剂由50％～60％活性氧化镁、30％～60％矿渣粉、10％～20％钢渣粉、5％～10％生石灰粉和5％～10％无水氯化镁粉组成；
所述固化剂均混沿预处理地基的环形及由外向内方向进行；
f.通气***连接与碳化：通过通气支管将竖向排水板与通气主管密封连接，将通气主管连接至二氧化碳高压气罐，铺设无纺土工布和密封膜，调节气体调压阀并进行通气碳化，
所述通气碳化沿预处理地基的环形及由外向内方向进行；
所述二氧化碳为水泥厂或钢铁厂的工业废气，二氧化碳浓度不低于40％，通气压力不低于200kPa，通气方式为持续通气或间断通气，碳化时间根据通气压力、竖向排水板间距和混合土含水率来确定，累计碳化时间为12～24小时。
作为本发明的一种改进，所述的竖向排水板为中空型的硬质塑料排水板或混凝土排水板或混凝土透水管桩，其截面为矩形、正方形或圆形，截面长度或直径为10～30cm，
所述水平吸水管埋设于砂垫层中，砂垫层外的吸水管上设有过滤器和控制阀，过滤器位于排水沟的上方，控制阀位于过滤器和真空泵之间，
所述真空泵数量根据超软地基的场地面积确定，单个真空泵的处理面积不超过1600m2，真空泵的负压不低于90kPa，真空泵工作时间根据降排水后的淤泥含水率确定，降排水后含水率不高于淤泥土液限的90％。
作为本发明的另一种改进，所述均混设备包括挖机臂、搅拌臂、固化剂控制器、固化剂储罐、主输粉管和喷粉管，所述固化剂控制器固定在均混设备上，所述挖机臂和搅拌臂之间设有旋转接头，主输粉管位于固化剂储罐和固化剂控制器之间，喷粉管位于固化剂控制器和旋转接头之间，且喷粉管附设在挖机臂上，所述通气支管通过密封连接套连接至竖向排水板上端，通气支管与通气主管通过快接接头连接，通气主管位于通气支管和高压气罐之间，通气主管上设有加热器和增压器。
与现有技术相比，本发明具有的技术优势和有益效果是：
(1)操作简单、处理周期短
本发明兼具真空预压排水固结法和氧化镁碳化固化方法的优点，操作简单；真空降排水只需将含水率降至液限附近，与传统真空预压排水固结相比，缩短了固结时间；氧化镁碳化固化仅需24小时通气碳化即可达到较高强度，较传统水泥固化减小了固化周期。
(2)充分发挥竖向排水板和砂垫层作用
竖向排水板和砂垫层在物理处理过程中均具有渗水和排水作用，在通气碳化过程中均具有增加通气性的作用，固化处理后又分别具有固化结构体的加筋和骨架作用。
(3)二氧化碳利用率和碳化效率高：通气主管上设有加热器和增压器，确保了二氧化碳气体的稳定入渗，避免了气管冷凝、结霜和通气压力不足，与已有碳化处理方法相比，大大提高了通气效率。
(4)处理效果好：利用固化剂的水化产物和碳化产物将淤泥土颗粒进行有效胶结，发挥了砂粒和建筑垃圾颗粒等的骨架作用，利用竖向排水板作为地基结构体的加筋材料，使淤泥土地基强度增强、稳定性提高。
(5)低碳环保：本发明的化学固化过程中所用固化剂主要为活性氧化镁、生石灰、矿渣粉、钢渣粉和无水氯化镁粉，混合固化剂处理包含了多个固化机理，相比于传统硅酸盐水泥均具有低碳环保特点，所用砂垫层材料可以为建筑垃圾粉碎颗粒，碳化中利用了工业废弃二氧化碳，所用材料均为低碳环保材料。
(6)处理工序合理、连续作业率高：本发明化学固化的处理工序是均混设备沿着预处理场地的***进行，均混后即可连通气管和覆膜碳化，待完成一圈后，均混机械即可行走在碳化后的地基上向内进行新一圈的施工，均混搅拌和碳化同时进行，大大提高了作业效率。
附图说明
图1为真空降排水联合氧化镁碳化的浅层超软地基固化示意图；
图中：1、超软地基，2、竖向排水板，3、土工布，4、吸水管，5、砂垫层，6、密封膜，7、排水沟，8、过滤器，9、控制阀，10、真空泵，11、挖机臂，12、旋转接头，13、搅拌臂，14、均混设备，15、固化剂控制器，16、固化剂储罐，17、主输粉管，18、喷粉管，19、预处理地基，20、密封连接套，21、通气支管，22、通气主管，23、高压气罐，24、调压阀，25、加热器，26、增压器。
具体实施方式
本发明实施例通过一种真空降排水联合氧化镁碳化的浅层超软地基固化方法，解决现有技术中超软地基的处理周期长、承载强度低、经济成本高、环境效益不佳和稳定性差的技术问题；通过将传统的真空预压和新颖的氧化镁碳化技术联合使用，充分发挥排水板和砂垫层的渗水排水和通气作用，使淤泥软土含水率降低、强度快速增长，具有处理效果好、经济环保、处理周期短等特点，实现工业废渣、建筑垃圾和二氧化碳在软基处理中的资源化利用。
为了更好地理解上述技术方案、实现技术目的和功效，下面将结合说明书附图及具体实施方式对上述技术方案进行进一步阐述，即理解本发明实施例及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细说明，而不是对本申请技术方案的限定。此外关于本发明的描述中，“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位关系为基于附图所示的方位关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的特定方位。即在不冲突的情况下，本申请实施例及实施例中的技术特征可以相互组合。
参见图1，一种真空降排水联合氧化镁碳化的浅层超软地基固化方法，其特征在于，该方法包括真空降排水处理和氧化镁碳化固化处理，具体包括以下步骤：
a.初次勘探与预处理：测量超软地基1土的基本理化指标，包括场地面积、泥深、含水率、液塑限、有机质含量和pH值，对超软地基1场地进行分区和排水沟7开挖，并对场地***进行清理整平，
所述超软地基1场地分区方法按均混设备14的挖机臂11长、搅拌臂13长、淤泥深度和淤泥理化指标来确定；
b.真空降排水***布置：在在泥深不大于4m的超软地基1上铺设砂垫层5，然后将竖向排水板2插设至预处理区域，竖向排水板2的插设深度不低于泥深，相邻竖向排水板2的间距为1～2m，竖向排水板2上端通过带孔硬质水平吸水管4连接至真空泵10，依次铺设无纺土工布3和密封膜6，开启真空泵10进行抽真空排水，
所述砂垫层5的砂为河砂、海砂或建筑垃圾的破碎细颗粒，最大粒径不超过5cm；
所述砂垫层5厚度根据超软地基1的泥深确定，当泥深在1m以内，砂垫层5的厚度为15～20cm；当泥深为1～2m时，砂垫层5的厚度为20～30cm；当泥深为2～3m时，砂垫层5的厚度为30～40cm；当泥深为3～4m时，砂垫层5的厚度为40～50cm；
c.二次勘探与处理：测量降排水后的淤泥土含水率、泥深，掀去密封膜6和土工布3，移除水平吸水管4，
d.垫层砂均混：开启均混设备14将上部垫层的砂与淤泥均匀搅拌，
e.固化剂均混：按二次测量的物理指标确定固化剂掺量、单位体积软土的搅拌时间和搅拌速率，开启固化剂控制器15，将粉状固化剂与淤泥土搅拌，搅拌后对场地进行整平，形成预处理地基19，
所述固化剂由50％～60％活性氧化镁、30％～60％矿渣粉、10％～20％钢渣粉、5％～10％生石灰粉和5％～10％无水氯化镁粉组成；
所述固化剂均混和通气碳化沿预处理地基19的环形及由外向内方向进行；
f.通气***连接与碳化：通过通气支管21将竖向排水板2与通气主管22密封连接，将通气主管22连接至二氧化碳高压气罐23，铺设无纺土工布3和密封膜6，调节调压阀24进行通气碳化处理，
所述通气碳化沿预处理地基19的环形及由外向内方向进行；
所述二氧化碳为水泥厂或钢铁厂的工业废气，二氧化碳浓度不低于40％，通气压力不低于200kPa，通气方式为持续通气或间断通气，碳化时间根据通气压力、竖向排水板2间距和混合土含水率来确定，累计碳化时间为12～24小时。
下面将具体说明。
所述竖向排水板2为中空型的硬质塑料排水板或混凝土排水板或混凝土透水管桩，其截面为矩形、正方形或圆形，截面长度或直径为10～30cm；
所述水平吸水管4埋设于砂垫层5中，砂垫层5外的水平吸水管4上设有过滤器8和控制阀8，过滤器8位于排水沟7的上方，控制阀9位于过滤器8和真空泵10之间；
所述真空泵10的数量根据超软地基1的场地面积确定，单个真空泵10的处理面积不超过1600m2，真空泵10的负压不低于90kPa，真空泵10的工作时间根据降排水后的淤泥含水率确定，降排水后含水率不高于淤泥土液限的90％。
优选地，所述均混设备14包括挖机臂11、搅拌臂13、固化剂控制器15、固化剂储罐16、主输粉管17和喷粉管18，所述固化剂控制器15固定在均混设备14上，所述的挖机臂11和搅拌臂13之间通过旋转接头12连接，以实现大角度旋转工作，主输粉管17位于固化剂储罐16和固化剂控制器15之间，喷粉管18位于固化剂控制器15和旋转接头12之间，且喷粉管18附设在均混设备14的挖机臂11上，所述通气支管21与竖向排水板2上端通过密封连接套20连接，通气支管21与通气主管22通过快接接头连接，通气主管22位于通气支管21和高压气罐23之间，通气主管22上设有加热器25和增压器26。
优选地，
下面将结合附图1和一个具体实施例予以说明。
实施例
a.初次勘探与预处理
测量超软地基1土的基本理化指标，其中场地面积2500m2、平均泥深2.5m(场地直径20m核心区的深度3m，其余部分深度2m)、含水率130％、比重2.63、液限60％、塑限30％、有机质含量7.0％、pH值7.2，固化剂均混设备14的挖机臂11长度7m、搅拌臂13长4.5m，结合理化指标，按挖机臂11和搅拌臂13的长度对超软地基1场地进行分环形区，设置环形区域的半径为5m，在超软地基1的最外侧开挖排水沟7，并对场地***进行清理整平。
b.真空降排水***布置
在预处理附近采取河砂，在超软地基1上铺设砂垫层5，其砂垫层5的厚度为35cm，选用塑料竖向排水板2，借助辅助插板机械将塑料排水板插设至超软地基1底部，竖向排水板2按正三角形排布，相邻竖向排水板2的间距为1.0m，竖向排水板2的上端通过水平吸水管4连接至真空泵10，水平吸水管4埋设在砂垫层5中，然后在砂垫层5上依次铺设无纺土工布3和密封膜6，整个场地准备两个真空泵10，最后开启真空泵10和控制阀9进行抽真空排水，抽出的水通过过滤器8进行过滤后流入排水沟7中。超软土地基进行抽真空45天后，平均含水率降至约54％时关闭真空泵10。
c.二次勘探与处理
测量降排水后的淤泥土含水率为54％、泥深为2.4m，然后依次掀去密封膜6和土工布3，拆除水平吸水管4。
d.垫层砂均混
开启均混设备14将上部垫层的砂与淤泥均匀搅拌，增大淤泥软土的孔隙比。
e.固化剂均混
根据二次测量的物理指标(含水率54％)确定固化剂掺量为15％，其中固化剂由50％活性氧化镁、30％矿渣粉、10％钢渣粉、5％生石灰粉和5％无水氯化镁粉组成，根据固化剂掺量确定单位体积淤泥软土的固化剂用量，再根据固化剂的喷粉效率，确定均混设备14在单位体积淤泥土中的喷粉时间。根据均混设备14的搅拌速率，调整搅拌时间，以使粉状固化剂与淤泥土均匀搅拌，搅拌过程中避免竖向排水板2的扭曲和破坏，搅拌后并对场地进行再次整平和压实，形成预处理地基。
f.通气***连接与碳化
将密封连接套20固定在竖向排水板2的上端，密封连接套20通过通气支管21并联连接，然后通气支管21通过快接接头连接通气主管22上，通气主管22的另一端连接至二氧化碳高压气罐23；在预处理场地上依次铺设无纺土工布3和密封膜6，确保场地表面密封；通气主管22上设有加热器25和增压器26，打开加热器25和增压器26，调节调压阀24使气体压力稳定至400kPa；碳化采用间断通气方式，每通气1.0小时，停止0.5小时，累计通气时间为24小时，停止通气。通气碳化结束后，在处理场地上进行动力触探测试和动回弹模量测试，换算为地基承载力平均为650kPa，动弹性模量为16MPa，达到路基地基的承载力规范要求；碳化结束并养护7天后进行测试，平均承载力为832kPa，动弹性模量为21MPa。
实施例所实施的依据和揭示的原理为：
(1)竖向排水板2的插设间距根据含水率和液限确定，这两个指标值越大，其间距越大；竖向排水板2的材料类型选择根据处理软基的承载要求进行选择；当承载力要求不高时，可以选择硬质塑料排水板，当承载力要求较高时，可以选择水泥混凝土管桩。
(2)软基上面铺设的砂垫层5厚度依据超软地基1淤泥的厚度和液限值来确定，淤泥厚度和液限值越大，其砂垫层5的厚度越大。垫层砂的选择依据以取材容易为主，除了选择河砂和海砂外，还可选择建筑垃圾的粉碎颗粒，大部分建筑垃圾如黏土砖碎颗粒除较大孔隙比外，还具有较大的吸水性，对超软地基1降排水具有一定的促进作用。
(3)真空泵10的数量选择根据处理场地的面积、含水率、竖向排水板2的间距和预期降排水时间确定，处理场地面积、含水率越大，竖向排水板2的间距和预降排水时间越小，则真空泵10的数量越多。
(4)固化剂掺量的选择根据降排水后的含水率和预期承载力要求来确定，含水率和预期承载力要求越高，固化剂掺量可适当增加。固化剂掺和比根据含水率、液限、pH值和有机质含量确定，如果含水率较高，可适当增加活性氧化镁和无水氯化镁比例，以增大其吸水性，同时氧化镁和无水氯化镁可以在有水情况下发生硬凝反应，增大强度。如果有机质含量较高、pH值较低，可适当增大矿渣粉的比例，通气碳化后，适当延长固化养护时间，以发挥后期碱激发矿渣所产生的强度优势。
(5)相比于单一真空预压排水和传统固化处理，本技术实现了超软地基的快速处理，使预处理后的超软地基能够在24小时内完成通气碳化，实现强度和承载力快速增长，同时也满足了施工机械的行走需要。
上述的具体实施例仅以说明和解释技术方案而不是对本方面的限制，本领域的普通技术员是应当理解的，也可以对本发明的技术方案进行修改或同等替换；在不脱离本发明技术方案精神实质和范围的条件下，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种真空降排水联合氧化镁碳化的浅层超软地基固化方法，其特征在于，该方法包括真空降排水处理和氧化镁碳化固化处理，具体包括以下步骤：
a.初次勘探与处理：测量超软地基土的基本理化指标，包括场地面积、泥深、含水率、液塑限、有机质含量和pH值，对超软地基场地进行分区和排水沟开挖，并对场地***进行清理整平，
所述超软地基场地分区方法按均混设备的挖机臂长、搅拌臂长、淤泥深度和淤泥理化指标确定；
b.真空降排水***布置：在泥深不大于4m的超软地基上铺设砂垫层，然后将竖向排水板插设至预处理区域，竖向排水板的插设深度不低于泥深，相邻竖向排水板的间距为1～2m，竖向排水板上端通过带孔硬质水平吸水管连接至真空泵，依次铺设无纺土工布和密封膜，开启真空泵进行抽真空排水，
所述垫层砂为河砂、海砂或建筑垃圾的破碎细颗粒，最大粒径不超过5cm；
所述砂垫层厚度根据超软地基的泥深确定，当泥深在1m以内，砂垫层厚度为15～20cm；当泥深为1～2m时，砂垫层厚度为20～30cm；当泥深为2～3m时，砂垫层厚度为30～40cm；当泥深为3～4m时，砂垫层厚度为40～50cm；
c.二次勘探与处理：测量降排水后的淤泥土含水率、泥深，掀去密封膜和土工布，移除水平吸水管，
d.垫层砂均混：开启均混设备将上部垫层砂与淤泥均匀搅拌；
e.固化剂均混：按二次测量的物理指标确定固化剂掺量、单位体积软土的搅拌时间和搅拌速率，开启固化剂控制器，将粉状固化剂与淤泥土均匀搅拌，搅拌后对场地进行整平，形成预处理地基，
所述固化剂由50％～60％活性氧化镁、30％～60％矿渣粉、10％～20％钢渣粉、5％～10％生石灰粉和5％～10％无水氯化镁粉组成；
所述固化剂均混沿预处理地基的环形及由外向内方向进行；
f.通气***连接与碳化：通过通气支管将竖向排水板与通气主管密封连接，将通气主管连接至二氧化碳高压气罐，铺设无纺土工布和密封膜，调节气体调压阀并进行通气碳化，
所述通气碳化沿预处理地基的环形及由外向内方向进行；
所述二氧化碳为水泥厂或钢铁厂的工业废气，二氧化碳浓度不低于40％，通气压力不低于200kPa，通气方式为持续通气或间断通气，碳化时间根据通气压力、竖向排水板间距和混合土含水率来确定，累计碳化时间为12～24小时。
2.根据权利要求1所述的一种真空降排水联合氧化镁碳化的浅层超软地基固化方法，其特征在于：所述的竖向排水板为中空型的硬质塑料排水板或混凝土排水板或混凝土透水管桩，其截面为矩形、正方形或圆形，截面长度或直径为10～30cm，
所述水平吸水管埋设于砂垫层中，砂垫层外的吸水管上设有过滤器和控制阀，过滤器位于排水沟的上方，控制阀位于过滤器和真空泵之间，
所述真空泵数量根据超软地基的场地面积确定，单个真空泵的处理面积不超过1600m2，真空泵的负压不低于90kPa，真空泵工作时间根据降排水后的淤泥含水率确定，降排水后含水率不高于淤泥土液限的90％。
3.根据权利要求1所述的一种真空降排水联合氧化镁碳化的浅层超软地基固化方法，其特征在于：所述均混设备包括挖机臂、搅拌臂、固化剂控制器、固化剂储罐、主输粉管和喷粉管，所述固化剂控制器固定在均混设备上，所述挖机臂和搅拌臂之间设有旋转接头，主输粉管位于固化剂储罐和固化剂控制器之间，喷粉管位于固化剂控制器和旋转接头之间，且喷粉管附设在挖机臂上，所述通气支管通过密封连接套连接至竖向排水板上端，通气支管与通气主管通过快接接头连接，通气主管位于通气支管和高压气罐之间，通气主管上设有加热器和增压器。
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