[發明專利]一種用于超硫酸鹽漬土的地下增密膠結鹽漬土柱及其施工方法

有效

• 申請號: 201310218228.3
• 申請日: 2013-06-04
• 公開（公告）號: CN103289706A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 李世洋;劉慶偉;于浩;李建猛;黃新
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C09K17/40
• 分類號: C09K17/40;E02D3/00;E02D3/12;C09K103/00
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1.本發明提出了一種用于超硫酸鹽漬土的地下增密膠結鹽漬土柱及其施工方法。其特征在于：對于含鹽量在5.02～46.9%，主要離子成分及含鹽量為Ca²⁺：0.09～4.26%，Mg²⁺：0.07～1.54%，K⁺和Na⁺：2.35～22.05%，SO₄^2-：1.89～23.05%，Cl^-：0.59～4.72%，HCO₃^-：0.03～0.96%，CO₃^2-：0～0.27%的超硫酸鹽漬土場地；取適量輕燒氧化鎂、硫酸鎂、礦物摻合料、外加劑的混合物作為膠結材料和鹽漬土拌合均勻形成膠結鹽漬土，控制鹽漬土含水量，使膠結鹽漬土處于最佳含水量附近；將一下端有臨時封堵的套管植入鹽漬土地基至設計深度并保證管中干燥，將制備好的膠結鹽漬土填入套管中，同時采用一定的方式使膠結鹽漬土增密至其干密度處于最大干密度附近；隨著膠結鹽漬土的逐步填入與增密，逐步提升套管，且套管下端始終被膠結鹽漬土封閉，最終形成一地下增密膠結鹽漬土柱。所述的硫酸鹽漬土為硫酸鹽漬土和亞硫酸鹽漬土；所述的礦物摻合料包括：粉煤灰、硅灰、礦渣、煅燒煤矸石、熱處理硅藻土、石英、滑石；所述的外加劑包括：檸檬酸、檸檬酸鹽、磷酸或磷酸鹽、草酸、硅酸鈉、硫酸鋁、乙酸、鞣酸、蔗糖、丙烯酸乳液。所述膠結材料的組成及按重量份計算各組分的摻量范圍如下：輕燒氧化鎂100～600份、硫酸鎂0～200份、檸檬酸0～10份、檸檬酸鹽0～10份、磷酸或磷酸鹽0～5份、草酸0～5份、硅酸鈉0～8份、硫酸鹽0～5份、乙酸0～5份、鞣酸0～8份、蔗糖0～10份、丙烯酸乳液0～8份、粉煤灰0～40份、硅灰0～60份、礦渣0～40份、煅燒煤矸石0～40份、熱處理硅藻土0～40份、石英0～30份、滑石0～30份，其中輕燒氧化鎂、檸檬酸鹽、磷酸鹽、硅酸鈉、硫酸鹽、蔗糖、粉煤灰、硅灰、礦渣、煅燒煤矸石、熱處理硅藻土、石英、滑石為比表面積大于250m²/kg的粉體。

2.根據權利要求1所述的輕燒氧化鎂中活性氧化鎂的質量百分比在30%以上；所述硫酸鎂為不同等級的工業硫酸鎂；所述的檸檬酸、檸檬酸鹽、磷酸或磷酸鹽、草酸、硅酸鈉、硫酸鹽、乙酸、鞣酸、蔗糖、丙烯酸乳液均為工業級，其中檸檬酸鹽包括但不限于檸檬酸鈉、檸檬酸銨，磷酸鹽包括但不限于磷酸二氫銨、磷酸二氫鈉，硫酸鹽包括但不限于硫酸鋁、石膏。

3.根據權利要求1所述的膠結鹽漬土，其中膠結材料的摻量為鹽漬土干重量的5～20%。

4.根據權利要求1所述的有臨時封堵的套管是由套管、隔水層和樁尖組成，套管、隔水層、樁尖按公知技術制作。

5.根據權利要求1所述的采用一定的方式使填入套管的膠結鹽漬土增密，其中采用的方式可以是但并不限于如下3種：①采用一定重量和底面積的重錘將填入套管的膠結鹽漬土夯實；②采用靜壓設備將填入套管的膠結鹽漬土壓密；③采用反螺旋壓入設備將填入套管的膠結鹽漬土壓密。

6.根據權利要求1所述的地下增密膠結鹽漬土柱，根據設計對柱體承載力的需要，通過控制重錘的夯擊能、靜壓設備的壓力、反螺旋壓入設備的壓力，可形成與套管直徑相等的增密膠結鹽漬土柱、擴大直徑的不同形狀的增密膠結鹽漬土柱。

7.根據權利要求1所述最佳含水量附近、最大干密度附近是指膠結鹽漬土的含水量ω、干密度ρ與根據《土工試驗方法標準》（GBT50123-1999）中擊實試驗所得最佳含水量ω₀、最大干密度ρ₀之間滿足以下關系：|ω₀-ω|≤10%；0.6ρ₀≤ρ≤ρ₀。

8.根據權利要求1所述一種用于超硫酸鹽漬土的地下增密膠結鹽漬土柱，具體施工工藝為：

第一步：進行工程勘探，了解鹽漬土的含鹽量、離子種類及物理性質指標。

第二步：根據膠結鹽漬土柱設計要求的膠結鹽漬土強度，以及鹽漬土的含鹽量、離子種類和物理性質指標，確定膠結材料的組成及摻量。

第三步：將膠結材料中輕燒氧化鎂、礦物摻合料及外加劑固體組分按比例充分攪拌，后加入溶有硫酸鎂的水及外加劑液態組分，將其拌和均勻形成膠結材料混合物?？刂汽}漬土含水量使膠結材料混合物與鹽漬土攪拌均勻形成的膠結鹽漬土處于最佳含水量附近。

第四部：將一下端有臨時封堵的套管植入鹽漬土地基至目標深度。由于隔水層的保護作用，套管在植入過程中管內始終處于干燥狀態。

第五步：將膠結鹽漬土逐步填入套管中，采用權利要求5所述方式使膠結鹽漬土增密，形成地下增密膠結鹽漬土柱。所述使膠結鹽漬土增密的方式具體為：①采用一定重量和底面積的重錘將填入套管的膠結鹽漬土夯實：將制備好的膠結鹽漬土分層填入套管中，每填入一層膠結鹽漬土即用一定重量和底面積的重錘夯擊，使夯密的膠結鹽漬土干密度處于最大干密度附近；隨著膠結鹽漬土的逐層填入與夯密，逐步將套管提升，且套管下端始終被膠結鹽漬土封閉，最終形成一地下增密膠結鹽漬土柱。②采用靜壓設備將填入套管的膠結鹽漬土壓密：將制備好的膠結鹽漬土分層填入套管中，每填入一層膠結鹽漬土即用靜壓設備壓密，使壓密的膠結鹽漬土干密度處于最大干密度附近；隨著膠結鹽漬土的逐層填入與壓密，逐步將套管提升，且套管下端始終被膠結鹽漬土封閉，最終形成一地下增密膠結鹽漬土柱。③采用反螺旋壓入設備將填入套管的膠結鹽漬土壓密：將帶有通長螺旋葉片的鉆桿放入套管底部，將制備好的膠結鹽漬土通過螺旋葉片反轉填入套管中，同時通過反螺旋設備對鉆桿施加一定壓力使膠結鹽漬土被螺旋葉片送至套管底端壓密至其干密度處于最大干密度附近；隨著膠結鹽漬土的逐步填入與壓密，逐步提升套管并使鉆桿逐步上升，且套管下端始終被膠結鹽漬土封閉，最終形成一地下增密膠結鹽漬土柱。