CN112030940B - 一种海相软土的原位预拌水泥土灌注桩施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海相软土的原位预拌水泥土灌注桩施工工艺，固化剂由矿渣、水泥、生石灰、建筑垃圾粉末和辅助添加剂等按配比混合，实现水泥土桩的桩身强度、完整性、稳定性达到设计要求。所述施工工艺包括：准流态混合土制备、固化剂浆液制备、流态混合料制备和输送，实现了中低速条件下海相淤泥软土固化剂与淤泥质软土充分拌和，满足水泥土灌注桩的可灌性要求。解决了传统搅拌桩桩身强度不够和不均匀问题和原位软土的流动性问题。进而解决了传统水泥土搅拌桩的强度低、桩身不均匀的问题；从固化剂、细骨料和搅拌工艺三方面对传统水泥土搅拌桩进行革新，并可充分利用原地土资源、建筑渣土、建筑固废。

Description

一种海相软土的原位预拌水泥土灌注桩施工工艺

技术领域

本发明属于海相软土地基处理技术领域。包括：一种海相软土的原位预拌水泥土灌注桩施工工艺；具体涉及一种海相软土的中低速搅拌条件下的原位预拌水泥土灌注桩施工工艺，包括海相软土固化剂、原位取土、现场改良、中低速搅拌和灌注成桩施工工艺，主要用于高有机质、高盐、低砂、高粘性条件下的中国南方海相淤泥、淤泥质黏土、泥炭等软土地区地基加固使用，替代部分现有水泥土搅拌桩、桩基础施工工艺。

背景技术

传统的水泥土搅拌桩成桩质量受土质、地质环境影响显著，对于不同地理区域没有统一的设计方案，必须根据当地的实际地质条件进行一系列试验确定相关物理力学参数，特别是对于高有机质、高盐、高粘性、低砂条件下的海相淤泥质软土，传统的施工工艺成桩效果不理想，容易造成桩身强度不够、桩体不均匀等问题，严重影响到基于海相淤泥质软土质的建筑工程质量和建筑物使用寿命。

海相软土固化剂是用于加固高有机质、高盐、高粘性和低砂条件下的海相淤泥质软土的一种新方法。研究表明：将一定比例和颗粒给配的粉粒、细粒、中粒混合料添加到软土中，中低速条件下加水搅拌混合土，降低软土黏性，使其达到准流动状态；再添加适当比例的颗粒混合物是实现中低速条件下原位混合土拌和要求的关键。

相比于北方砂质淤泥质软土，南方海相淤泥质软土有机质、盐分含量高、粘性强、含砂率低、拌和性差，传统的水泥土搅拌工艺和水泥固化剂很难保证桩的完整性，这成为岩土工程界的难题。专利：CN202173900U一种海相细黏淤泥原位固化的拌合装置，通过改善搅拌装置结构实现海相淤泥质软土充分拌和；专利：CN102344813B一种用于固化海相软弱土的固化剂，采用包括水泥熟料、水渣或矿渣、微硅粉等成份的固化剂，在掺加量5-12％时能够实现很好的软土固结作用，该专利所形成的固化土强度都在1MPa以内，仅能满足海相软土的固结要求，不能满足海相软土的水泥土成桩要求；专利：CN102557536A一种用于滨海相软土的固化剂，采用另一种固化剂配方组合实现滨海相软土的固结要求，也不能满足水泥土成桩要求；专利：CN103992799B海泥固化剂及其生产方法，采用硅酸盐、离子、高分子、强化剂等为原料形成海泥固化剂能形成海泥固化料，能形成道路基层和低基层填料，7天的无侧限饱和抗压强度可达到1.5-3.5MPa；专利：CN107935509A一种用于海相淤泥固化的抗硫酸盐腐蚀固化剂，采用硅酸盐水泥、S95粒化高炉矿渣等材料固化海相淤泥，形成一定固结要求的固结土，没能达到成桩强度要求；专利：CN109279836A一种海相淤泥复合固化剂，采用水泥，硅灰等材料组合成固化剂固化淤泥质软土，形成满足一定强度的固化土，不能形成搅拌桩；专利：CN110563424A基于工业废料及复合激发剂的水泥基海相软土固化剂，通过一定的配方组合形成固化剂固化海相软土，形成满足一定强度条件的固化土，同样不能形成搅拌桩。

现有研究成果表明，要解决海相软土的搅拌桩的成桩问题，需要从固化剂和成桩工艺两个方面入手，可以看出，现有的海相软土固化剂在配方组合方面，不是以普通硅酸盐水泥和粒化高炉矿渣为主料，且粒化高炉矿渣的含量超过普通硅酸盐水泥，其他辅料也与现有专利不同，由此制得的成桩之无侧限抗压强度大于上述专利如：CN102344813B、CN102557536A、CN107935509A。专利CN102557536A、CN103992799B、CN109279836A和CN110563424A的配方主料中，均没有涉及采用高炉矿渣原料。

针对海相淤泥质软土成桩问题，固化剂配方只是其中一个方面，原位取土、掺砂、水和分散剂等，通过搅拌装置进行充分搅拌，并与固化剂充分混合，整个搅拌过程都是在特制的搅拌桶中进行，形成水泥土浆液后，再回灌到取土孔内，从而保证了桩身质量的完整性和可靠性。然而，现有的原位预拌水泥土搅拌设备,都是在高速搅拌条件下进行，转速需要达到几百转/min,甚至上千转/min，这个对搅拌设备改装要求很高，同时，对搅拌设备的损耗也很大，严重阻碍了该工艺的推广和发展。

研究表明，中低速条件下的原位土与固化剂浆液的充分拌和，可大大节约搅拌能耗。但现有的专利CN202173900U仅是一种传统搅拌工艺的改进，所取得的有益技术效果并不明显。

利用矿渣、水泥熟料、粉煤灰、碱性激发剂和减水剂等材料作为固化剂，加水拌和形成固化浆液；在中低速(转速100～150转/min)条件下，使浆液与原位软土混合物充分拌和，形成流态水泥土浆液，然后浇筑到取土孔内，在一定养护条件下，固化剂和软土混合物间产生的一系列物理与化学反应，使软土混合物硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度复合地基桩体结构，形成满足桩身强度和均匀性的灌注桩体。在搅拌过程中采用双头或多头搅拌，在中低速条件下，实现充分搅拌，从而可以大大降低对传统搅拌设备的改装要求。

进一步研究表明：采用上述工艺干法成孔，可充分利用原位土、城市建筑垃圾、弃土，无浆液，无扬尘；结合中低速施工条件，对施工设备要求低，耗能少，低碳环保，形成的搅拌桩，桩身均匀，强度高，同时使得搅拌桩的加固深度达到25～30m，大大拓展了传统搅拌桩的应用空间。

发明内容

本发明的目的在于针对背景技术提出的问题，克服传统的海相淤泥质软土水泥土搅拌桩成桩效果差等不足。提出一种海相软土的原位预拌水泥土灌注桩施工工艺，所述工艺采用高有机质、高盐、高粘性、低砂条件下海相软土固化剂和原位预拌技术处理海相淤泥质软土，得到桩身均匀、桩强较高的搅拌桩。由于我国的南方滨海海相淤泥、淤泥质黏土等软土具有有机质含量高、含砂率低、粘度高等特点，本发明所述固化剂具备专门针对南方滨海海相软土的特点；采用本发明不仅很好的解决了高有机质、高盐、高粘性、低砂条件下海相软土的固化问题，还对城市建筑垃圾、弃土有一定的消化作用，施工效率高，机械自动化。进一步的，若建立相配套的智能化的后操作平台和AI软件***，将会实现的固化剂配比、施工参数与土性参数之间相互关联的深度学习***，为高度智能化的软土搅拌桩施工***的实现打下坚实的基础。

为了实现本发明的目的，发明人通过大量的试验研究和创造性努力，最终获得了如下技术方案：

一种海相软土的原位预拌水泥土灌注桩施工工艺，应用于高有机质、高盐、高粘性、低砂条件的海相软土固化；包括：海相软土固化剂制备、采用所制备的固化剂进行原位预拌水泥土工艺、以及现场的灌注桩施工工艺。

所述海相软土固化剂包括，按设定重量百分比组合并混合均匀的：矿渣、水泥、粉煤灰、碱性触发剂、减水剂、缓凝剂、膨胀剂，制成固化剂粉料。

所述固化剂粉料，包括：1#固化剂粉料和2#固化剂粉料二种组份配方：

设定：1#固化剂粉料按重量百分比的组份配方：

2#固化剂粉料按重量百分比的组份配方：

进一步地，采用如上所述软土固化剂，在加固滨海海相淤泥质黏土、淤泥、泥炭等高粘度、高有机质和高含盐地区时，可应用于水泥土搅拌桩领域。

所述原位预拌水泥土灌注桩施工工艺包括如下步骤：

第一步：准流态混合土制备：采用设定比例和给配的颗粒混合料与原位软土装入混合土料搅拌筒中，在中低速条件下按设定目标值与适量的水拌和，直至达到准流动状态，形成准流态混合土；

第二步：固化剂浆液制备：按设定重量百分比将固化剂粉料与水拌和，形成固化剂浆液；

第三步：流态混合料制备和输送：将固化剂浆液倒入准流态混合土中，在中低速条件下搅拌混合料，形成流态混合料，当流态混合料搅拌至设定程度后，即可用输送泵，将流态混合料泵送到取土孔中。

优选地，所述第一步，准流态的混合土制备工艺中，所述颗粒混合料包括但不限于：建筑垃圾和/或城市弃土，所述建筑垃圾和/或城市弃土经过加工后呈颗粒状,呈颗粒状的混合料中，各种粒径的重量占比分别按如下比例设定：

粒径≤0.25mm的细粒 10～20％

粒径＞0.25mm且≤0.5mm的细粒 40～80％

粒径＞0.5mm且≤1mm的中粒 20～30％。

优选地，所述第一步，准流态混合土制备工艺中，设定：所添加的颗粒混合料总量占软土用量的重量比例为：20～40％。

进一步地，所述第一步和第三步，拌和或搅拌设备中，设置有直径为700～1000mm的双螺旋或三螺旋搅拌器，所述螺旋的旋转速度设定为100～150转/min。

优选地，所述第二步，固化剂浆液制备工艺中，设定：所添加的水量与固化剂粉料之重量比为：50～60％。

优选地，所述第三步：流态混合料制备和输送工艺中，设定：所添加的固化剂占混合土的重量百分比为：18～25％。

优选地，所述第三步：流态混合料制备和输送工艺中，设定：当所述流态混合料搅拌至坍落度≥35mm时，再采用输送泵，将流态混合料泵送到取土孔中。

采用如上所述一种海相软土固化剂及原位预拌水泥土，在现场的灌注桩施工时，具体实施过程包括如下步骤：

(1)取土成孔；

(2)检验土质，包括检验所述土质的：有机质含量、含盐量、PH值，含砂率、含水率、粘度；

(3)设定用于改良软土流动性的颗粒混合料的给配、水量、颗粒混合料与软土的质量比，并与原位软土在中低速,即：100～150转/min条件下，充分拌和成准流动状态，检验混合料；

(4)检查取土孔，并清理孔壁和孔底，使得孔壁和孔底处于准光滑状态；

(5)设计用于海相软土固化剂的组份配比，将一定配比海相软土固化剂加水拌合成浆液，并与准流动状态的混合土充分搅拌，形成流态水泥土，制作水泥土试块，留做检验；

(6)将流态水泥土泵送至孔底，分层灌入、适当捣实；

(7)桩头保护并养护；

(8)移至下一个孔位继续施工。

进一步地，所述步骤(3)和(5)中，是采用直径为700～1000mm的双螺旋或三螺旋搅拌器进行搅拌或拌和，所述螺旋的旋转速度设定为100～150转/min。

本发明的核心是针对南方高有机质、高粘性、搅拌性差的海相淤泥质软土，通过往海相淤泥质软土中添加一定质量百分比的粗颗粒料和水，利用较小搅拌设备的改造代价改善其这类软土的拌合性，使其达到准流动状态，然后将专用固化料浆液与其充分混合搅拌，达到满足坍落度要求的流态水泥土。与传统的高速搅拌工艺相比，其搅拌设备和搅拌工艺要简单的多，对搅拌设备的损耗也要小很多，他是通过改善海相淤泥土的组成成分、专用固化料的组成成分，实现了中低速搅拌条件下的水泥土的搅拌，为水泥土搅拌桩的推广应用到海相淤泥质软土领域打开了一道大门。

与现有技术相比较，本发明的优点和有益效果是：

(1)为采用海相软土固化剂与原位预拌工艺解决了高有机质、高含盐量、高粘度、低砂率的海相软土传统水泥土搅拌桩桩身强度低、成桩不均匀的问题。在保证桩身强度和和均匀性的前提下，能适当消化城市建设过程中产生的建筑垃圾、城市弃土，干法成孔、干法作业，减少对施工场地周边环境的影响。

(2)通过往高有机质、高含盐量、高粘度、低砂率的海相软土添加具有一定给配要求的颗粒土，提高软土的含砂率，实现了在中低搅拌转速条件下混合搅拌料达到准流动状态、流动状态，对施工搅拌设备的要求较高速搅拌设备低，同时，在一定程度上降低能耗。

(3)采用本发明所述固化剂中，所掺入的矿渣可以较大幅度的代替普通硅酸盐水泥用量，通过与其他添加剂、施工工艺的综合作用大大改善固化剂与软土混合料的流动性和均匀性。

附图说明

图1是本发明实施例中，海相软土固化剂制备流程和原位预拌水泥土灌注桩施工工艺流程框图。图中位于左上角的方框中所述的“专用固化剂”是指：含有水泥、矿渣和各类添加剂组成的专用固化料，所述添加剂包括但不限于：触发剂、缓凝剂、膨胀剂。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例作进一步说明，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内，本技术方案中未详细述及的，均为公知技术。

参见图1，本发明一种海相软土的原位预拌水泥土灌注桩施工工艺，是一种针对高有机质、高盐、高粘性、低砂条件海相软土固化剂制备、采用所制备的固化剂进行原位预拌水泥土工艺、以及现场的灌注桩施工工艺。

所述海相软土固化剂包括，按设定重量百分比组合并混合均匀的：矿渣、水泥、粉煤灰、碱性触发剂、减水剂、缓凝剂、膨胀剂，制成固化剂粉料。

所述原位预拌水泥土工艺包括如下实施步骤：

第一步：准流态混合土制备：

设定用于改良软土流动性的颗粒混合料的给配、水量、颗粒混合料与软土的质量比，并与原位软土在100～150转/min的中低速条件下充分拌和成准流动状态，检验混合料；

第二步：固化剂浆液制备：按设定重量百分比将固化剂粉料与水拌和，形成固化剂浆液；

第三步：流态混合料制备和输送：将固化剂浆液倒入准流态混合土中，在中低速条件下搅拌混合料，形成流态混合料，当流态混合料搅拌至设定程度后，即可用输送泵，将流态混合料泵送到取土孔中。

所述固化剂粉料，包括：1#固化剂粉料和2#固化剂粉料两种配方：

设定：1#固化剂粉料按重量百分比的组份配方：

2#固化剂粉料按重量百分比的组份配方：

优选地，所述第一步，准流态的混合土制备工艺中，所述颗粒混合料包括但不限于：

建筑垃圾和/或城市弃土，所述建筑垃圾和/或城市弃土经过加工后呈颗粒状,呈颗粒状的混合料中，各种粒径的重量占比分别按如下比例设定：

粒径≤0.25mm的细粒 10～20％

粒径＞0.25mm且≤0.5mm的细粒 40～80％

粒径＞0.5mm且≤1mm的中粒 20～30％。

优选地，所述第一步，准流态混合土制备工艺中，设定：所添加的颗粒混合料总量占软土用量的重量比例为：20～40％。

进一步地，所述第一步和第三步，拌和或搅拌设备中，设置有直径为700～1000mm的双螺旋或三螺旋搅拌器，所述螺旋的旋转速度设定为100～150转/min。

优选地，所述第二步，固化剂浆液制备工艺中，设定：所添加的水量与固化剂粉料之重量比为：50～60％。

优选地，所述第三步：流态混合料制备和输送工艺中，设定：所添加的固化剂用量占混合土用量的重量百分比为：18～25％。

优选地，所述第三步：流态混合料制备和输送工艺中，设定：当所述流态混合料搅拌至坍落度≥35mm时，再采用输送泵，将流态混合料泵送到取土孔中。

采用如上所述一种海相软土固化剂及原位预拌水泥土，在现场的灌注桩施工时，其具体实施过程包括如下步骤：

(1)取土成孔；

(2)检验土质，包括检验所述土质的：有机质含量、含盐量、PH值，含砂率、含水率、粘度；

(3)设定用于改良软土流动性的颗粒混合料的给配、水量、颗粒混合料与软土的质量比，并与原位软土在中低速条件下充分拌和成准流动状态，检验混合料；

(4)检查取土孔，并清理孔壁和孔底，使得孔壁和孔底处于准光滑状态；

(5)设计用于海相软土固化剂的组份配比，将一定配比海相软土固化剂加水拌合成浆液，并与准流动状态的混合土，在中低速条件下充分搅拌，形成流态水泥土，制作水泥土试块，留做检验；

(6)将流态水泥土泵送至孔底，分层灌入、适当捣实；

(7)桩头保护并养护；

(8)移至下一个孔位继续施工。

进一步地，所述步骤(3)和(5)中，是采用直径为700～1000mm的双螺旋或三螺旋搅拌器进行搅拌或拌和，所述螺旋的旋转速度设定为100～150转/min。

为了进一步详细解释本发明所述内容，以下通过五个实施例分别说明。

实施例1：以矿渣为主要原料的高有机质、高盐、高粘性、低砂条件海相软土固化剂制备

按质量百分数计，称取原料如下：

减水剂：矿渣与水泥用量之和的1％

缓凝剂：矿渣与水泥用量之和的0.5％。

将称量好的矿渣、水泥、粉煤灰、碱性触发剂、减水剂、缓凝剂混合均匀。按固化剂占软土混合料质量的18％、20％、22％和25％的比例分别添加软土混合料，制成4组试块，每组5个。

制作试块时，水灰比按0.6配置固化浆液水，拌和成固化剂浆液，然后将事先准备好的海相淤泥质软土与颗粒混合料按质量比，按75％：25％比例混合，再在添加适量的水的条件下充分拌和，达到准流动状态。最后将固化剂浆液与软土混合料倒入混凝土拌和设备中，在中低转速条件下进行拌和，本发明实施例1中，所述混凝土拌和设备选择：卧式双螺旋搅拌机，所述双螺旋在工作中正反向旋转，双螺旋的直径设定为800mm，拌和时，双螺旋转速保持在100转/min左右，搅拌至40min时，测量各组试验混合料的坍落度，当坍落度大于35mm时，视为满足灌注要求。装入事先准备好的直径50mm，高度50mm的模具中。在温度25℃，湿度90％的养护室进行标准养护24h小时后脱模。继续养护14、28、60、90天测定4组试样的无侧限抗压强度。测得其强度如表1所示。

表1养护14、28、60、90天无侧限抗压强度表(单位kPa)。

实施例2：以矿渣为主要原料的海相软土固化剂制备

按质量百分数计，称取原料如下：

减水剂：矿渣与水泥用量之和的1％

缓凝剂：矿渣与水泥用量之和的0.5％。

将称量好的矿渣、水泥、粉煤灰、碱性触发剂、减水剂、缓凝剂混合均匀，按固化剂占软土混合料质量的18％、20％、22％和25％的比例分别添加软土混合料，制成4组试块，每组5个。

制作试块时，水灰比按0.6配置固化浆液，拌和成固化剂浆液，然后将事先准备好的海相淤泥质软土与颗粒混合料按质量比，按75％：25％比例混合，在添加适量的水的条件下充分拌和，达到准流动状态。最后将固化剂浆液与软土混合料倒入混凝土拌和设备，在中低转速条件下进行拌和，本发明实施例2中，所述混凝土拌和设备选择：卧式双螺旋搅拌机，所述双螺旋在工作中正反向旋转，双螺旋的直径设定为800mm，转速保持在每110转/min左右，搅拌至35min时，测量各组试验混合料的坍落度，当坍落度大于35mm时，视为满足灌注要求。灌入事先准备好的直径50mm，高度50mm的模具中。在温度25℃，湿度90％的标准养护室养护24h小时后脱模。继续养护14、28、60、90天，分别测定4组试样的无侧限抗压强度。测得其强度如表2所示。

表2养护14、28、60、90天无侧限抗压强度表(单位kPa)。

实施例3：以矿渣为主要原料的海相软土固化剂制备

按质量百分数计，称取原料如下：

减水剂：矿渣与水泥用量之和的1％

缓凝剂：矿渣与水泥用量之和的0.5％。

将称量好的矿渣、水泥、粉煤灰、碱性触发剂、减水剂、缓凝剂混合均匀，按固化剂占软土混合料质量的18％、20％、22％和25％的比例分别添加软土混合料，制成4组试块，每组5个。制作试块时，水灰比按0.6配置固化浆液，拌和成固化剂浆液，然后将事先准备好的海相淤泥质黏土与颗粒混合料按质量比，按75％：25％比例混合，在添加适量的水的条件下充分拌和，达到准流动状态。最后将固化剂浆液与软土混合料倒入混凝土拌和设备，在中低转速条件下进行拌和，本发明实施例3中，所述混凝土拌和设备选择：卧式双螺旋搅拌机，所述双螺旋在工作中正反向旋转，双螺旋的直径设定为800mm，转速保持在150转/min左右。搅拌至30min时，测量各组试验混合料的坍落度，当坍落度大于35mm时，视为满足灌注要求。灌入事先准备好的直径50mm，高度50mm的模具中。在温度25℃，湿度90％的标准养护室养护24h小时后脱模。继续养护14、28、60、90天，分别测定4组试样的无侧限抗压强度。测得其强度如表3所示。

表3养护14、28、60、90天无侧限抗压强度表(kPa)

实施例4：以矿渣为主要原料的海相软土固化剂制备

按质量百分数计，称取原料如下：

减水剂：矿渣与水泥用量之和的1％

缓凝剂：矿渣与水泥用量之和的0.5％。

将称量好的矿渣、水泥、粉煤灰、碱性触发剂、减水剂、缓凝剂混合均匀，按固化剂占软土混合料质量的18％、20％、22％和25％的比例分别添加软土混合料，制成4组试块，每组5个。制作试块时，水灰比按0.6配置固化浆液，拌和成固化剂浆液，然后将事先准备好的海相淤泥质黏土与颗粒混合料按质量比，按75％：25％比例混合，在添加适量的水的条件下充分拌和，达到准流动状态。最后将固化剂浆液与软土混合料倒入混凝土拌和设备，在中低转速条件下进行拌和，本发明实施例4中，所述混凝土拌和设备选择：卧式双螺旋搅拌机，所述双螺旋在工作中正反向旋转，双螺旋的直径设定为800mm，搅拌时转速保持在150转/min左右。搅拌至30min时，测量各组试验混合料的坍落度，当坍落度大于35mm时，视为满足灌注要求。灌入事先准备好的直径50mm，高度50mm的模具中。在温度25℃，湿度90％的标准养护室养护24h小时后脱模。继续养护14、28、60、90天，分别测定4组试样的无侧限抗压强度。测得其强度如表4所示。

表4养护14、28、60、90天无侧限抗压强度表(kPa)。

实施例5：以矿渣为主要原料的海相软土固化剂和施工工艺

选取三组海相软土固化剂配比进行现场试桩，采取中低速搅拌工艺搅拌混合料。按质量百分数计，质量百分数配比如表5所示。

表5：

每组固化剂配比做三组桩，每组试桩固化剂占软土的质量百分数分别为20％、22％、25％，每组3根桩。

试桩相关参数如表6所示。

表6：

序号	桩径(mm)	土体体积(g/cm<sup>3</sup>)	桩长(m)	土质量(kg/m)	固化剂水灰比
						1	600	1.72	20	486.3	0.60
2	600	1.72	20	486.3	0.60
						3	600	1.72	20	486.3	0.60

采用长螺旋成孔机械取土成孔，孔径650mm，并清理孔壁和孔底浮土，保持孔壁和孔底光滑。

改善软土搅拌性的颗粒土采用城市地下空间工程弃土加工得到，颗粒给配粗粒、中粒、细粒的质量百分比分别为60％、30％和10％，将成孔取出的软土与颗粒土按质量比70％:30％，在添加适量的水的条件下充分拌和，达到准流动状态。

将固化剂与水，按60％：40％的比例，与水混合成浆液倒入到软土混合料中，在中低转速条件下进行拌和，搅拌时转速保持在每分钟100转左右，搅拌至40min时，检测混合料的坍落度，当坍落度大于35mm时，视为满足可灌性要求。

本发明实施例5中，搅拌设备采用定制的分散专用水泥土搅拌机，包括但不限于：卧式双螺旋搅拌机，所述双螺旋在工作中正反向旋转，双螺旋的直径设定为800mm，设定转速100转/min。

采用普通混凝土注浆泵将流动浆液泵送致取土孔内，适当分层捣实。

天然状态下养护28、60、90天，每个龄期达到时，采用岩芯钻机进行抽芯取样，进行无侧限抗压强度试验和芯样完整性评价。所检测结果分别如下表7～表9所示。

表7：养护28天后，G1组固化剂现场抽芯取样无侧限抗压强度测试与完整性评价表。

表8：养护60天后，G2组固化剂现场抽芯取样无侧限抗压强度测试与完整性评价表。

表9：养护90天后，G3组固化剂现场抽芯取样无侧限抗压强度测试与完整性评价表。

本发明一种海相软土固化剂及原位预拌水泥土灌注桩施工工艺，为采用海相软土固化剂与原位预拌工艺解决了高有机质、高含盐量、高粘度、低砂率的海相软土传统水泥土搅拌桩桩身强度低、成桩不均匀的问题。在保证桩身强度和和均匀性的前提下，能适当消化城市建设过程中产生的建筑垃圾、城市弃土，干法成孔、干法作业，减少对施工场地周边环境的影响。通过往高有机质、高含盐量、高粘度、低砂率的海相软土添加具有一定给配要求的颗粒土，提高软土的含砂率，实现了在中低搅拌转速条件下混合搅拌料达到准流动状态、流动状态，对施工搅拌设备的要求较高速搅拌设备低，同时，在一定程度上降低能耗。采用本发明所述固化剂中，所掺入的矿渣可以较大幅度的代替普通硅酸盐水泥用量，通过与其他添加剂、施工工艺的综合作用大大改善固化剂与软土混合料的流动性和均匀性。

Claims (7)

1.一种海相软土的原位预拌水泥土灌注桩施工工艺，是一种中低速搅拌条件下的原位预拌水泥土工艺，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：准流态混合土制备：采用设定比例和给配的颗粒混合料与原位软土装入混合土料搅拌筒中，在中低速条件下与适量的水拌和，直至达到准流动状态，形成准流态混合土；

第二步：固化剂浆液制备：按设定重量百分比将固化剂粉料与水拌和，形成固化剂浆液；

第三步：流态混合料制备和输送：将固化剂浆液倒入准流态混合土中，在中低速条件下搅拌混合料，形成流态混合料，当流态混合料搅拌至设定程度后，再采用输送泵，将流态混合料泵送到取土孔中；

所述第一步，准流态的混合土制备工艺中，所述颗粒混合料包括：

建筑垃圾和/或城市弃土，所述建筑垃圾和/或城市弃土经过加工后呈颗粒状, 呈颗粒状的混合料中，各种粒径的重量占比分别按如下比例设定：

粒径≤0.25mm的细粒 10～20％

粒径＞0.25mm且≤0.5mm的中粒 40～80％

粒径＞0.5 mm且≤1mm的粗粒 20～30％；

所述颗粒混合料总量占原位软土用量的重量比例设定为：20～40％；

所述第二步中的固化剂粉料，是按设定重量百分比组合并混合均匀的：矿渣、水泥、粉煤灰、碱性触发剂、减水剂、缓凝剂、膨胀剂制成；

所述固化剂粉料按重量百分比的组份配方包括如下1#和2#两组：

1#固化剂粉料按重量百分比的组份配方：

矿渣 50～55％

水泥 40～45％

粉煤灰 3～5％

碱性触发剂 1～2％

减水剂 矿渣与水泥用量之和的1～1.5％

缓凝剂 矿渣与水泥用量之和的0.1～1％

2#固化剂粉料按重量百分比的组份配方：

矿渣 45～60％

水泥 35～50％

碱性触发剂 2～3％

减水剂 矿渣与水泥用量之和的1～1.5％

缓凝剂 矿渣与水泥用量之和的0.1～1％

膨胀剂 3～5％；

所述固化剂粉料是一种海相软土固化剂，在水泥土搅拌桩作业中，专用于加固滨海海相淤泥质黏土、淤泥、泥炭类高粘度、高有机质和高含盐地区的桩基。

2.如权利要求1所述一种海相软土的原位预拌水泥土灌注桩施工工艺，其特征在于：所述第一步，混合土料搅拌筒中设置有直径为700~1000mm的双螺旋或三螺旋搅拌器，所述螺旋的旋转速度设定为100~150转/min。

3.如权利要求1所述一种海相软土的原位预拌水泥土灌注桩施工工艺，其特征在于：所述第二步，固化剂浆液制备工艺中，设定：所添加的水量与固化剂粉料之重量比为：50～60％。

4.如权利要求1所述一种海相软土的原位预拌水泥土灌注桩施工工艺，其特征在于：所述第三步，流态混合料制备和输送工艺中，设定：所添加的固化剂用量占混合土用量的重量百分比为：18～25%。

5.如权利要求1所述一种海相软土的原位预拌水泥土灌注桩施工工艺，其特征在于：所述第三步：流态混合料制备和输送工艺中，设定：当所述流态混合料搅拌至坍落度≥35mm时，再采用输送泵，将流态混合料泵送到取土孔中。

6.采用权利要求1至5任一项所述一种海相软土的原位预拌水泥土灌注桩施工工艺，在海相软土现场施工时，其特征在于：具体包括如下步骤：

（1）取土成孔；

（2）检验土质，包括检验所述土质的：有机质含量、含盐量、PH值，含砂率、含水率、粘度；

（3）设定用于改良软土流动性的颗粒混合料的给配、水量、颗粒混合料与软土的质量比，并与原位软土在中低速条件下充分拌和成准流动状态，检验混合料；

（4）检查取土孔，并清理孔壁和孔底，使得孔壁和孔底处于准光滑状态；

（5）设计用于海相软土固化剂的组份配比，将一定配比海相软土固化剂加水拌合成浆液，并与准流动状态的混合土，在中低转速条件下充分搅拌，形成流态水泥土，制作水泥土试块，留做检验；

（6）将流态水泥土泵送至孔底，分层灌入、适当捣实；

（7）桩头保护并养护；

（8）移至下一个孔位继续施工。

7.如权利要求6所述一种海相软土的原位预拌水泥土灌注桩施工工艺，其特征在于：所述步骤（3）和（5）中，是采用直径为700~1000mm的双螺旋或三螺旋搅拌器进行搅拌或拌和，所述螺旋的旋转速度设定为100~150转/min。

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