[發(fā)明專利]一種無擾動的碳化樁成樁設(shè)備及其施工方法

有效

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• 申請日: 2015-08-11
• 公開（公告）號: CN105113497B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬林;李文秀;張軍;劉海;趙建斌
• 申請（專利權(quán)）人: 山西省交通科學(xué)研究院;山西交科公路勘察設(shè)計院
• 主分類號: E02D5/46
• 分類號: E02D5/46
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所42001
• 代理人: 余曉雪,王敏鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土木工程地基處理領(lǐng)域，涉及一種無擾動的碳化樁成樁設(shè)備及其施工方法。

背景技術(shù)

近年來由于交通運輸業(yè)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了越來越多的重載交通甚至特重交通。雖然交通荷載的增大很大程度上促進了經(jīng)濟的增長，但由此帶來了許多路基方面的病害，如路面開裂、車轍、路基沉陷、路基不均勻沉降等，也造成了許多交通事故。基于此種背景，地基加固技術(shù)應(yīng)運而生，其中樁基加固是目前較為流行的一種地基加固技術(shù)。

目前的樁基加固技術(shù)主要有沉管灌注樁、擠擴多支盤樁、鉆孔灌注樁、灰土擠密樁等，這些樁在提高樁基土體的承載力方面均有顯著的優(yōu)勢，但在環(huán)境保護方面，則表現(xiàn)出明顯的缺點，如樁在成型時對樁周土體的污染、對上覆建筑物的污染等，很大程度上影響的土壤環(huán)境和自然環(huán)境。這與目前提出的“環(huán)境巖土工程理論”相違背，表現(xiàn)出明顯的滯后性。在此基礎(chǔ)上，東南大學(xué)的劉松玉教授等人提出了“一種用于地基加固的處理系統(tǒng)及碳化成樁方法”，該方法用活性氧化鎂粉作為土體固化劑，在高濃度和高壓二氧化碳環(huán)境下，極易吸收二氧化碳，可在幾十分鐘或幾個小時內(nèi)發(fā)生碳化反應(yīng)，生成多種鎂的碳酸化合物等膠結(jié)物并迅速產(chǎn)生較高強度，而水泥在7天甚至更長時間才會水化形成膠結(jié)物，出現(xiàn)強度的明顯增長，且在相同摻量下氧化鎂碳化土和水泥固化土所達到的最高強度相當(dāng)，具有特殊的優(yōu)勢和前景。但通過實踐發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)在施工時由于旋轉(zhuǎn)葉片單一方向轉(zhuǎn)動，使得二氧化碳與土體中的鎂粉反應(yīng)不完全，甚至有一部分沒有反應(yīng)，致使該部分成樁效果較差。而且在成樁時由于外部是土體側(cè)壓，約束力較低，在成樁過程中易出現(xiàn)鼓脹現(xiàn)象，導(dǎo)致樁體承載力不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一個目的在于針對現(xiàn)有的成樁技術(shù)在環(huán)境保護和承載力方面的不足，提出了一種綠色環(huán)保的碳化樁成樁設(shè)備，該設(shè)備組合結(jié)構(gòu)合理，環(huán)保節(jié)能。

本發(fā)明的第二個目的在于提供了一種無擾動碳化樁成樁的施工方法，該方法操作簡便且節(jié)能環(huán)保。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種無擾動的碳化樁成樁設(shè)備，其特征在于：所述無擾動的碳化樁成樁設(shè)備包括樁機架、固化劑供給裝置、泡沫供給裝置以及設(shè)置在樁機架上的可升降式攪拌裝置；所述可升降式攪拌裝置包括成樁護套、外攪拌軸、內(nèi)攪拌軸、外部旋轉(zhuǎn)葉片以及內(nèi)部旋轉(zhuǎn)葉片；所述內(nèi)攪拌軸的長度大于外攪拌軸的長度；所述外攪拌軸套裝在內(nèi)攪拌軸的外部并與內(nèi)攪拌軸之間設(shè)置有空腔；所述外攪拌軸置于成樁護套內(nèi)部；所述外部旋轉(zhuǎn)葉片設(shè)置在外攪拌軸的底端部且處于外攪拌軸的外壁上；所述內(nèi)部旋轉(zhuǎn)葉片設(shè)置在內(nèi)攪拌軸底端部且置于內(nèi)攪拌軸外壁上；所述外部旋轉(zhuǎn)葉片的高度高于內(nèi)部旋轉(zhuǎn)葉片的高度；所述固化劑供給裝置產(chǎn)生固化劑并將固化劑輸送至外攪拌軸與內(nèi)攪拌軸之間所形成的空腔中；所述泡沫供給裝置產(chǎn)生泡沫并將泡沫輸送至外攪拌軸與內(nèi)攪拌軸之間所形成的空腔中。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的成樁護套包括自外而內(nèi)依次套裝在一起的套筒、高強度水膜以及高強度土工格柵；所述外攪拌軸置于高強度土工格柵內(nèi)部。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的套筒的底部設(shè)置有鋼靴。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的高強度水膜的內(nèi)部水壓力不低于200kN/m²；所述高強度土工格柵在伸長率為0.5％時抗拉強度不低于160kN/m²。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的外攪拌軸和內(nèi)攪拌軸的轉(zhuǎn)速均為40r/min，外部旋轉(zhuǎn)葉片的直徑為300mm，內(nèi)部旋轉(zhuǎn)葉片的直徑為200mm；所述可升降式攪拌裝置的提升速度不大于0.5m/mim。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的固化劑供給裝置包括空氣壓縮機、干燥器、控壓閥、固化劑儲藏罐以及固化劑流量控制閥；所述空氣壓縮機依次通過干燥器、控壓閥、固化劑儲藏罐以及固化劑流量控制閥與外攪拌軸和內(nèi)攪拌軸之間所形成的空腔相貫通；所述固化劑儲藏罐中含有氧化鎂以及氧化鈣的混合物。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所采用的泡沫供給裝置包括控制閥、發(fā)泡裝置、流量控制閥以及二氧化碳高壓罐；所述二氧化碳高壓罐依次通過流量控制閥、發(fā)泡裝置以及控制閥與外攪拌軸和內(nèi)攪拌軸之間所形成的空腔相貫通；所述發(fā)泡裝置中含有發(fā)泡劑；所述發(fā)泡劑是陰離子表面活性劑與蒸餾水的混合液。

一種基于如上所述的無擾動的碳化樁成樁設(shè)備的無擾動的碳化樁施工方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

1)對預(yù)加固地基進行整平處理；

2)確定樁基的深度，并確定樁基的孔位以及樁間距；