CN110885227B - 空桩段泥浆硬化处理的固化剂及制备方法及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及空桩段泥浆硬化处理的技术领域，公开了空桩段泥浆硬化处理的固化剂及制备方法及施工方法，固化剂包括高效结构剂以及外加剂，高效结构剂与外加剂与水拌合形成固化浆体，将高效结构剂经过搅拌，再加入外加剂搅拌，在加水搅拌，形成固化浆体，实现制备；通过多级搅拌，使固化体与水混合的更加均匀；同时，向空桩段输送压缩空气和固化浆体，便于固化浆体与废泥浆的搅拌混合，实现硬化处理施工；多级搅拌，使固化剂各成分混合更加均匀，采用这种固化剂，水化反应程度更高，固化速度更快，快速消纳建设中所产生的高水废泥浆，防止其长期堆放带来的安全隐患，并使其高效资源化，且固化土的强度更高，满足地基承载力的需求。
Description
技术领域
本发明专利涉及空桩段泥浆硬化处理的技术领域，具体而言，涉及空桩段泥浆硬化处理的固化剂及制备方法及施工方法。
背景技术
钻孔灌注桩是指根据地质状况采用冲击钻机，泥浆护壁法成孔，混凝土由拌合站集中拌制，砼搅拌运输车运输，钢筋笼一次加工成型，导管法灌注水下砼的一种基础；在施工时，由于基坑存在内支撑，故从地面开始向下施工，以避免旋挖钻机碰触内支撑，因此，导致混凝土浇筑完毕后，从地面到桩顶会有一段不用施工钢筋混凝土的空桩段，空桩段内充满了旋挖桩施工时残留的用于护壁的废泥浆。
施工完毕后的空桩段需要及时回填，否则易发生塌孔甚至是人员跌落等安全事故；目前，在国内工程中，常利用泵将空桩段内的废泥浆抽出后，回填碎石或砖渣的方法用于空桩段回填，但是，采用这种方法在抽出泥浆的过程中，由于泥浆过稠，故施工较困难，且泥浆很难抽出排空，故常在底部残留部分泥浆，导致回填后空桩段下部存在软弱层，影响地基承载力，同时使用挖机搬运碎石或砖渣用于回填空桩段，费时费力，成本较高，工期较长。
因此，使用固化剂与孔内废泥浆拌合后固化的方法应运而生，现有技术中，常常使用PO32.5水泥作为固化剂固化孔内废泥浆，通过将水泥与水预先搅拌成水泥浆后，通过注浆泵连同高压空气一同注入空桩段内，在高压空气上升的过程中，水泥浆与废泥浆得到充分搅拌后固化；存在成本较高等缺点，特别是采用水泥对废泥浆进行固化处理后残留的水分含量仍较高，需要进行二次抽干处理，操作复杂，从而影响了该技术的推广应用。
通过使用粉煤灰等工业废料制成固化剂后，与淤泥拌合经过养护后形成的固化土；其利用工业废料，具有绿色环保的特点，然而固化土的最终性能不高，适用于淤泥，对于含水率高于80％的极稀工程废泥浆的固化效果较差。
发明内容
本发明的目的在于提供空桩段泥浆硬化处理的固化剂及制备方法及施工方法，旨在解决现有技术中，空桩段泥浆硬化处理的固化效果较差的问题。
本发明是这样实现的，空桩段泥浆硬化处理的固化剂，包括高效结构剂以及外加剂，所述高效结构剂与所述外加剂与水拌合形成固化浆体，空桩段具有废泥浆，所述固化浆体连同高压空气一起注入所述废泥浆；所述高效结构剂占所述废泥浆重量的10％～20％，所述水占所述废泥浆的重量的10％～20％，所述外加剂占所述废泥浆重量的0.5％～1.5％。
进一步的，所述高效结构剂为脱硫石膏、粉煤灰、矿粉与水泥中的一种或一种以上的组合，所述高效结构剂粉体的比表面积≥400m2/kg。
进一步的，所述外加剂由木质素磺酸盐、萘磺酸盐、硫酸盐、聚羧酸系、烷基苯和脂肪醇类中的一种或一种以上以任意比例复合而成，所述外加剂粉体的比表面积≥350m2/kg。
进一步的，空桩段泥浆硬化处理的固化剂的制备方法，将所述高效结构剂加入上料***后，所述高效结构剂为一种成分或多种成分，多种成分依次加入所述上料***，经过10～20分钟的搅拌，之后再加入所述外加剂搅拌10分钟后形成所述固化浆体。
进一步的，空桩段泥浆硬化处理的固化剂的施工方法，包括注浆泵以及空气压缩机，所述高效结构剂、所述外加剂与水在经过二级搅拌后，形成所述固化浆体，所述注浆泵将所述固化浆体注入空桩段内的所述废泥浆中，所述空气压缩机产生的高压空气，所述高压空气与所述固化浆体同步注入所述废泥浆中。
进一步的，包括具有一级搅拌机的一级搅拌桶、具有二级搅拌机的二级搅拌桶、注入管以及高压风管，具体施工步骤如下：
(1)、高效结构剂加入上料***后，经过10～20分钟的搅拌，之后再加入所述外加剂，搅拌10分钟后，形成固化体；
(2)、将所述固化体与水混合，按水灰比范围为0.8～1.2％的比例，形成所述固化浆体，所述固化浆体置于所述一级搅拌桶内，经过所述一级搅拌机搅拌后流出所述一级搅拌桶，流入所述二级搅拌桶内，再经过二级搅拌机的二次搅拌后，通过所述注浆泵泵入空桩段内的所述废泥浆中；
(3)、注浆时，所述注入管的一端对接所述注浆泵，所述注入管的另一端延伸至空桩段的底部，所述高压风管的一端对接所述空气压缩机，所述高压风管的另一端延伸至空桩段的底部；所述固化浆体经所述注浆泵注入至空桩段的底部，所述空气压缩机产生压缩空气通过所述高压风管输送至空桩段的底部，所述注浆泵的注浆与所述空气压缩机输送压缩空气同步进行。
(4)、注浆完成1天以后，所述固化浆体和所述废泥浆形成的固化土。
进一步的，步骤(2)中，经过所述一级搅拌机搅拌后的固化浆体，经过筛网后，流入所述二级搅拌桶内。
进一步的，所述固化体装入袋中，在干燥避光的环境中存储，使用时，经铲车运输至需要固化泥浆的空桩段部位。
进一步的，所述空桩段具有内壁，所述固化土与所述空桩段的内壁之间具有间隙，所述固化土固化3天后，所述间隙回填碎石或砖渣，再压实平整场地。
与现有技术相比，本发明提供的空桩段泥浆硬化处理的固化剂，通过高效结构剂对废泥浆进行固化处理，同时辅以外加剂，增强固化的性能，通过各组分的相互协调作用，从而得到满足不同工况需求的固化剂，性能优异，适用范围广泛；通过空桩段泥浆硬化处理的固化剂的施工方法，大规模快速消纳城市建设中所产生的高水废泥浆，防止其长期堆放带来的安全隐患，并使其高效资源化，且固化土的强度更高，满足地基承载力的需求。
附图说明
图1是本发明提供的空桩段泥浆硬化处理的固化剂的施工方法的施工示意图；
图2是本发明提供的空桩段泥浆硬化处理的固化剂的施工方法的施工布局示意图；
图3是本发明提供的搅拌结构的剖面示意图；
图4是本发明提供的注入管的立体示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
参照图1-4所示，为本发明提供的较佳实施例。
空桩段泥浆硬化处理的固化剂，包括高效结构剂以及外加剂，高效结构剂与外加剂与水拌合形成固化浆体，空桩段300具有废泥浆，固化浆体连同高压空气一起注入废泥浆；高效结构剂占废泥浆重量的10％～20％，水占废泥浆的重量的10％～20％，外加剂占废泥浆重量的0.5％～1.5％。
上述的空桩段泥浆硬化处理的固化剂，通过高效结构剂对废泥浆进行固化处理，同时辅以外加剂，增强固化的性能，通过各组分的相互协调作用，从而得到满足不同工况需求的固化剂，性能优异，适用范围广泛。
高效结构剂为脱硫石膏、粉煤灰、矿粉与水泥中的一种或一种以上的组合，高效结构剂粉体的比表面积≥400m2/kg；使高效结构剂更具绿色环保的特点，实现了工业废料的再利用，符合建筑行业绿色可持续发展的原则，具有良好的发展前景，且保证高效结构剂对废泥浆的固化效果。
外加剂由木质素磺酸盐、萘磺酸盐、硫酸盐、聚羧酸系、烷基苯和脂肪醇类中的一种或一种以上以任意比例复合而成，外加剂粉体的比表面积≥350m2/kg；对高效结构剂起到辅助作用，增强废泥浆的固化效果。
空桩段泥浆硬化处理的固化剂的制备方法，将高效结构剂加入上料***后，高效结构剂为一种成分或多种成分，多种成分依次加入上料***，经过10～20分钟的搅拌，之后再加入外加剂搅拌10分钟后形成固化浆体。
上述的空桩段泥浆硬化处理的固化剂的制备方法，在上料***的作用下，增强高效结构剂之间的混合，以及外加剂与高效结构剂之间的混合，提高混合效果，增强后续与水混合形成固定浆体的固定效果。
空桩段泥浆硬化处理的固化剂的施工方法，包括注浆泵230以及空气压缩机240，高效结构剂、外加剂与水在经过二级搅拌后，形成固化浆体，注浆泵230将固化浆体注入空桩段300内的废泥浆中，空气压缩机240产生的高压空气，高压空气与固化浆体同步注入废泥浆中；同时向空桩段300输送压缩空气和固化浆体，使固化浆体与废泥浆的搅拌混合得更加均匀，水化反应程度更高，泥浆固化速度更快，满足现场机械施工要求。
包括具有一级搅拌机的一级搅拌桶111、具有二级搅拌机的二级搅拌桶121、注入管210以及高压风管220，具体施工步骤如下：
(1)、高效结构剂加入上料***后，经过10～20分钟的搅拌，之后再加入外加剂，搅拌10分钟后，形成固化体；
(2)、将固化体与水混合，按水灰比范围为0.8～1.2％的比例，形成固化浆体，固化浆体置于一级搅拌桶111内，经过一级搅拌机搅拌后流出一级搅拌桶111，流入二级搅拌桶121内，再经过二级搅拌机的二次搅拌后，通过注浆泵230泵入空桩段300内的废泥浆中；
(3)、注浆时，注入管210的一端对接注浆泵230，注入管210的另一端延伸至空桩段300的底部，高压风管220的一端对接空气压缩机240，高压风管220的另一端延伸至空桩段300的底部；固化浆体经注浆泵230注入至空桩段300的底部，空气压缩机240产生压缩空气通过高压风管220输送至空桩段300的底部，注浆泵230的注浆与空气压缩机240输送压缩空气同步进行。
(4)、注浆完成1天以后，固化浆体和废泥浆形成的固化土。
通过上述的步骤，实现空桩段300泥浆硬化处理，上料***使高效结构剂与外加剂混合的更加充分，形成的固化体更加均匀，通过多级搅拌，使固化体与水混合的更加均匀，形成的固化浆体更加均匀；同时向空桩段300输送压缩空气和固化浆体，使固化浆体与废泥浆的搅拌混合得更加均匀，水化反应程度更高，泥浆固化速度更快，满足现场机械施工要求。
步骤(2)中，经过一级搅拌机搅拌后的固化浆体，经过筛网后，流入二级搅拌桶121内；在筛网的作用下，避免搅拌不充分的固化浆体进入二级搅拌桶121内，以及大颗粒的固化浆体进入二级搅拌桶121内，从而便于二级搅拌机的搅拌作用，同时，提高搅拌效果。
固化体装入袋中，在干燥避光的环境中存储，使用时，经铲车运输至需要固化泥浆的空桩段300部位；保障固化体的存放，以及便于固化体的运输和转移。
空桩段300具有内壁，固化土与空桩段300的内壁之间具有间隙，固化土固化3天后，间隙回填碎石或砖渣，再压实平整场地；实现施工机械进场施工作业。
空桩段300泥浆硬化处理的固化剂的施工方法，包括搅拌结构100以及注入结构200，搅拌结构100包括一级搅拌机构110以及二级搅拌机构120，一级搅拌机构110与二级搅拌机构120呈连通布置，高效结构剂、外加剂与水置于一级搅拌机构110内搅拌后流至二级搅拌机构120，经二级搅拌机构120搅拌形成固化浆体；注入结构200包括注入管210以及注浆泵230，注浆泵230用于抽取固化浆体至注入管210，注入管210的一端连接注浆泵230，注入管210的另一端延伸至空桩段300的底部。
通过搅拌结构100将高效结构剂、外加剂与水搅拌混合形成固化浆体，固化浆体经过一级搅拌机构110和二级搅拌机构120的多次搅拌，提高搅拌效果，再通过注入结构200将固化浆体输送至空桩段300，与空桩段300内的废泥浆结合，实现固化；这样，有助于大规模快速消纳城市建设中所产生的高水废泥浆，防止其长期堆放带来的安全隐患，并使其高效资源化，同时，全方面对空桩段300进行固化处理，避免出现软弱层，提高空桩段300的固化处理效果，满足地基承载力的需求。
本实施例中，一级搅拌机构110包括一级搅拌桶111以及一级搅拌机，一级搅拌机包括一级搅拌杆112以及多个一级搅拌片113，一级搅拌杆112与一级搅拌片113置于一级搅拌桶111的内部；一级搅拌杆112由电机驱动圆周旋转，一级搅拌片113的内端与一级搅拌杆112呈固定布置，一级搅拌片113的外端沿背离一级搅拌杆112方向延伸布置，各个一级搅拌片113沿一级搅拌杆112的圆周呈螺旋环绕布置；进行搅拌作业时，一级搅拌杆112旋转，促使一级搅拌片113相对一级搅拌杆112呈圆周旋转，从而搅动一级搅拌桶111内的高效结构剂、外加剂与水，提高高效结构剂、外加剂与水的混合效果。
再者，一级搅拌桶111具有内端面，一级搅拌桶111的内端面设有一级切割片，一级切割片呈螺旋环绕布置，一级切割片与各个一级搅拌片113呈间隔对应布置；在一级切割片与各个一级搅拌片113的作用下，增强高效结构剂、外加剂与水之间的碰撞，提高高效结构剂、外加剂与水的混合效果，以及，细化固化浆体。
一级搅拌杆112呈纵向布置，使各个一级搅拌片113具有更大的搅拌区域，提高搅拌效果。
搅拌结构100包括输送管，二级搅拌机构120包括二级搅拌桶121，一级搅拌桶111的底部形成有一级输出口以及设有移动板，移动板用于开启或封盖一级输出口，二级搅拌桶121的顶部形成输入口，输送管的一端对接一级输出口，输送管的另一端对接输入口；实现一级搅拌桶111与二级搅拌桶121的连通。
输送管设有输送泵，便于固定浆体的输送。
一级搅拌桶111与二级搅拌桶121呈上下对应布置，一级输出口与输入口呈上下对应布置，便于固定浆体的输送。
一级搅拌桶111设有筛网，筛网平铺覆盖一级输出口；在筛网的作用下，避免搅拌不充分的固化浆体进入二级搅拌桶121内，以及大颗粒的固化浆体进入二级搅拌桶121内，从而便于二级搅拌机的搅拌作用，同时，提高搅拌效果。
二级搅拌机构120包括二级搅拌桶121以及二级搅拌机，二级搅拌机包括二级搅拌杆212以及多个二级搅拌片213，二级搅拌杆212与二级搅拌片213置于二级搅拌桶121的内部；二级搅拌杆212由电机驱动圆周旋转，二级搅拌片213的内端与二级搅拌杆212呈固定布置，二级搅拌片213的外端沿背离二级搅拌杆212方向延伸布置，各个二级搅拌片213沿二级搅拌杆212的圆周呈螺旋环绕布置；进行搅拌作业时，二级搅拌杆212旋转，促使二级搅拌片213相对二级搅拌杆212呈圆周旋转，从而搅动二级搅拌桶121内的高效结构剂、外加剂与水，提高高效结构剂、外加剂与水的混合效果。
再者，二级搅拌桶121具有内端面，二级搅拌桶121的内端面设有二级切割片，二级切割片呈螺旋环绕布置，二级切割片与各个二级搅拌片213呈间隔对应布置；在二级切割片与各个二级搅拌片213的作用下，增强高效结构剂、外加剂与水之间的碰撞，提高高效结构剂、外加剂与水的混合效果，以及，细化固化浆体。
注入管210的另一端设有多个第一支撑片250，沿注入管210的圆周方向，多个第一支撑片250呈环绕间隔布置，第一支撑片250的底部延伸至注入管210的下方；这样，在第一支撑片250的重力作用下，便于注入管210的另一端延伸至空桩段300的底部，避免废泥浆影响注入管210的另一端延伸至空桩段300的底部；另外，在多个第一支撑片250的作用下，增强注入管210的输浆稳定性。
第一支撑片250包括横向段以及纵向段，纵向段贴附固定注入管210，横向段的内端固定纵向段的下端，横向段的外端背离注入管210方向呈水平延伸布置，这样，注入管210的另一端延伸至空桩段300的底部时，横向段贴合固定空桩段300的底部，增强注入管210的输浆稳定性。
高压风管220的另一端设有多个第二支撑片，沿高压风管220的圆周方向，多个第二支撑片呈环绕间隔布置，第二支撑片的底部延伸至高压风管220的下方；这样，在第二支撑片的重力作用下，便于高压风管220的另一端延伸至空桩段300的底部，避免废泥浆影响高压风管220的另一端延伸至空桩段300的底部；另外，在多个第二支撑片的作用下，增强高压风管220的输气稳定性。
第二支撑片包括横向段以及纵向段，纵向段贴附固定高压风管220，横向段的内端固定纵向段的下端，横向段的外端背离高压风管220方向呈水平延伸布置，这样，高压风管220的另一端延伸至空桩段300的底部时，横向段贴合固定空桩段300的底部，增强高压风管220的输气稳定性。
第一支撑片250与第二支撑片呈对接固定布置，增强整体重量，增强注入管210的输浆稳定性，以及增强高压风管220的输气稳定性。
注入管210的另一端形成第一弯折段，高压风管220的另一端形成第二弯折段，第一弯折段与第二弯折段朝向的方向相反，增强搅动效果，提高混合固化效果。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.空桩段泥浆硬化处理的固化剂的施工方法，其特征在于，包括空桩段泥浆硬化处理的固化剂，所述固化剂包括高效结构剂以及外加剂，所述高效结构剂与所述外加剂与水拌合形成固化浆体，空桩段具有废泥浆，所述固化浆体连同高压空气一起注入所述废泥浆；所述高效结构剂占所述废泥浆重量的10%~20%，所述水占所述废泥浆的重量的10%~20%，所述外加剂占所述废泥浆重量的0.5%~1.5%；
所述高效结构剂为脱硫石膏、粉煤灰、矿粉与水泥中的一种或一种以上的组合，所述高效结构剂粉体的比表面积≥400m2/kg；
所述外加剂由木质素磺酸盐、萘磺酸盐、硫酸盐、聚羧酸系、烷基苯和脂肪醇类中的一种或一种以上以任意比例复合而成，所述外加剂粉体的比表面积≥350m2/kg；
包括注浆泵以及空气压缩机，所述高效结构剂、所述外加剂与水在经过二级搅拌后，形成所述固化浆体，所述注浆泵将所述固化浆体注入空桩段内的所述废泥浆中，所述空气压缩机产生高压空气，所述高压空气与所述固化浆体同步注入所述废泥浆中；
包括具有一级搅拌机的一级搅拌桶、具有二级搅拌机的二级搅拌桶、注入管以及高压风管，具体施工步骤如下：
（1）、高效结构剂加入上料***后，经过10~20分钟的搅拌，之后再加入所述外加剂，搅拌10分钟后，形成固化体；
（2）、将所述固化体与水混合，按水灰比范围为0.8~1.2%的比例，形成所述固化浆体，所述固化浆体置于所述一级搅拌桶内，经过所述一级搅拌机搅拌后流出所述一级搅拌桶，流入所述二级搅拌桶内，再经过二级搅拌机的二次搅拌后，通过所述注浆泵泵入空桩段内的所述废泥浆中；
（3）、注浆时，所述注入管的一端对接所述注浆泵，所述注入管的另一端延伸至空桩段的底部，所述高压风管的一端对接所述空气压缩机，所述高压风管的另一端延伸至空桩段的底部；所述固化浆体经所述注浆泵注入至空桩段的底部，所述空气压缩机产生压缩空气通过所述高压风管输送至空桩段的底部，所述注浆泵的注浆与所述空气压缩机输送压缩空气同步进行；
（4）、注浆完成1天以后，所述固化浆体和所述废泥浆形成的固化土；
所述一级搅拌机包括一级搅拌杆以及多个一级搅拌片，所述一级搅拌杆与所述一级搅拌片置于所述一级搅拌桶的内部；所述一级搅拌杆由电机驱动圆周旋转，所述一级搅拌片的内端与所述一级搅拌杆呈固定布置，所述一级搅拌片的外端沿背离所述一级搅拌杆方向延伸布置，各个所述一级搅拌片沿所述一级搅拌杆的圆周呈螺旋环绕布置；
所述一级搅拌桶具有内端面，所述内端面上设有一级切割片，所述一级切割片呈螺旋环绕布置，所述一级切割片与各个所述一级搅拌片呈间隔对应布置；
步骤（2）中，经过所述一级搅拌机搅拌后的固化浆体，经过筛网后，流入所述二级搅拌桶内；
延伸至空桩段底部的所述注入管的另一端设有多个第一支撑片，沿所述注入管的圆周方向，多个所述第一支撑片呈环绕间隔布置，所述第一支撑片的底部延伸至所述注入管的下方；
其中，所述第一支撑片包括横向段以及纵向段，所述纵向段贴附固定所述注入管，所述横向段的内端固定所述纵向段的下端，所述横向段的外端背离所述注入管方向呈水平延伸布置。
2.根据权利要求1所述的空桩段泥浆硬化处理的固化剂的施工方法，其特征在于，所述固化体装入袋中，在干燥避光的环境中存储，使用时，经铲车运输至需要固化泥浆的空桩段部位。
3.根据权利要求1所述的空桩段泥浆硬化处理的固化剂的施工方法，其特征在于，所述空桩段具有内壁，所述固化土与所述空桩段的内壁之间具有间隙，所述固化土固化3天后，所述间隙回填碎石或砖渣，再压实平整场地。
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