[發明專利]一種碳化攪拌樁-透氣管樁復合地基及其施工方法

有效

• 申請號: 201710225231.6
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN106869120B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 劉松玉;蔡光華;王亮;秦川
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E02D5/46
• 分類號: E02D5/46;E02D5/30
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 張慧清

本發明涉及一種碳化攪拌樁?透氣管樁復合地基及其施工方法，屬于土木建筑工程地基處理的技術領域。針對目前深厚軟弱地基復合樁的加固技術和氧化鎂碳化加固方法中所存在的不足和問題提供一種承載力高、施工效率高、質量可靠和低碳環保的碳化攪拌樁–透氣管樁復合地基（CMP）及其施工方法，該碳化攪拌樁?透氣管樁復合地基是由碳化氧化鎂水泥土攪拌樁和透氣管樁構成，透氣管樁復合在碳化氧化鎂水泥土攪拌樁內部。達到加固軟弱地基和二氧化碳資源化利用的需求。

技術領域

本發明涉及一種碳化攪拌樁-透氣管樁復合地基及其施工方法，屬于土木建筑工程地基處理的技術領域。

背景技術

在現有的土木建筑工程建設中，經常需要對強度低、壓縮性大和滲透性差的深厚軟土地基進行加固處理，常用的地基處理方法有強夯法、換填法、水泥/石灰攪拌樁法、鋼筋混凝土樁和鉆孔灌注樁等。而強夯法施工噪聲大、適用范圍小，不適合高含水率的淤泥質軟土；采用換填法處理工程量大、造價高，僅適用于淺層地基。水泥/石灰土攪拌樁法因施工速度快、擾動小、成本低而被廣泛應用，但該方法因加固深度受限使承載力和強度較低、質量控制難，有時難以滿足工程要求。鋼筋混凝土樁雖強度高、剛度高但造價也高，并且在復合樁達到極限承載力時，樁周土已先發生破壞，使樁身強度得不到充分發揮、經濟性較差。鉆孔灌注樁施工時易出現塌孔、縮頸等現象，甚至出現地下水對混凝土的侵蝕問題。為此，科研工作者積極尋找新的施工方法或固化材料以提高地基加固的處理效果。

《JCJ/T 327-2014勁性復合樁技術規程》提出將散體樁、柔性樁（如水泥攪拌樁）和剛性樁（如鋼筋混凝土預制樁或灌注樁）中的兩種或三種結合形成復合地基來處理軟土，目前關于復合樁地基已有不少專利，如復合樁的施工方法（201410088076.4）、高強勁芯復合樁施工方法（201510504437.3）、超高承載力勁性復合樁的施工方法（201510098526.2）、多元勁性復合樁的施工方法（201610079641.X）、具有高耐久性保護層的復合樁及其制作和施工方法（200810118790.8）、大粒徑多孔混凝土-砂芯樁復合地基及處理方法（201410155063.4）、樁土混凝土一體化復合樁及其施工方法（201610027425.2）和鋼筋混凝土復合樁及其制造裝置和制造方法（201410453494.9）等，與單一樁體相比，這些復合樁地基具有獨特優勢，如砂樁復合地基多用來加固砂土和粉土地基，可提高承載力、降低沉降、防止土體液化；水泥土攪拌樁與鋼筋混凝土樁結合形成的勁性復合樁既可充分發揮鋼筋混凝土樁的高承載力來承擔大部分荷載，又可通過水泥土攪拌樁體將荷載傳遞到樁周土體中，顯著降低施工成本。但是這些復合樁的外圍樁體大部分為水泥/石灰土攪拌樁，與前述的鋼筋混凝土樁和鉆孔灌注樁等相似，強度增長緩慢，所用固化材料主要為水泥，且材料在生產過程中耗能高、二氧化碳排放量大、環境污染嚴重。

此外，發明人課題組提出了采用氧化鎂的碳化攪拌樁法和整體碳化法來進行軟弱地基的加固處理，申請了系列發明專利，這些發明專利的相似特點和有益效果是：均以活性氧化物作為土體固化劑，并通入二氧化碳進行碳化以實現軟弱地基土的快速加固。相比于水泥固化土或傳統攪拌樁法，這些方法具有加固速度快、強度高、環境效益好的特點，符合土木工程綠色施工的發展趨勢。然而，現有這些專利也存在相應的缺陷，如：一種土壤的碳化固化方法及其裝置（201010604013.1）、一種利用工業廢氣熱加固軟土地基的處理系統及方法（201310122135.0）和一種用于地基加固的處理系統及碳化成樁方法（201410203978.8）均屬于碳化攪拌樁方法，施工中攪拌樁深度有限，難以滿足工程承載力需要；二氧化碳氣體極易沿攪拌軸外泄，產生二次污染；對二氧化碳泡沫發泡劑及其穩定時間的要求較高，額外增加了天然地基土的含水率和孔隙率，強度增加不甚明顯，尤其對于高含水率的天然地基而言，加固效果更差。此外，一種軟土地基的換填墊層碳化加固方法（201410272957.1）和一種淺層軟弱地基原位碳化固化處理方法（201510348797.9）均屬于淺層地基處理的范疇，加固深度有限，易出現不均勻沉降，難以滿足深厚軟弱地基土的加固需要；且采用不同粒徑的混合料進行大面積換填，增加了地基處理的工程量和施工成本，降低了施工效率。