[發明專利]一種垃圾焚燒飛灰水泥土攪拌樁及施工方法和裝置

在審

• 申請號: 202210333661.0
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN114892650A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 劉宗輝;梁家瑋;曹劍鋒;張曉磊;胡莉強;張強;羅羽;李嘉祺
• 申請（專利權）人: 廣西大學;廣西新發展交通集團有限公司;同濟大學
• 主分類號: E02D5/46
• 分類號: E02D5/46;E02D7/00;E02D15/02;C04B28/04;C04B18/10;B28C5/00;B28C5/08
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產權代理有限公司 45104
• 代理人: 黃永校

一種垃圾焚燒飛灰水泥土攪拌樁及施工方法和裝置，該攪拌樁由內芯樁體和外芯樁體組成，內芯樁體置于外芯樁體內。內芯樁體為飛灰水泥土攪拌材料，外芯樁體為普通水泥土攪拌材料。攪拌裝置采用雙向變截面飛灰水泥土攪拌裝置，先施工外芯樁體，后施工內芯樁體。本發明采用外芯樁體作為隔離屏障將內芯樁體內部含重金屬飛灰水泥土材料與外界土質隔離，通過外芯樁體包裹以及內芯樁體水泥固化兩道防線防止飛灰水泥土中有害金屬的浸出。不僅資源化利用了垃圾焚燒飛灰，而且防止造成環境二次污染。

技術領域

本發明涉及垃圾焚燒飛灰處理及地基處理工程技術領域，具體是一種垃圾焚燒飛灰水泥土攪拌樁及施工方法和裝置。

背景技術

隨著經濟高速發展，生活垃圾年產量逐年增長，垃圾焚燒發電逐漸成為目前主要的處理方式。然而生活垃圾焚燒后產生的飛灰富集了Cd、Cr、Hg、Pb、Cu和Zn等重金屬，具有一定的生物毒性，屬于固體廢棄物，當前焚燒后的飛灰主要處置方法是進行初步的穩定化處理再填埋。隨著垃圾焚燒電站的進一步建立，飛灰產量將繼續增加。如何將數量龐大的飛灰進行安全處置是環境工程亟待解決的棘手問題。

目前國內外對無害化處理垃圾焚燒飛灰比較常見的是藥劑穩定和水泥固化兩種方法。藥劑穩定法是通過化學藥劑將飛灰中的有害物質轉變為低毒性和低遷移性的可溶解物質的過程。但藥劑穩定過程會產生高濃度無機鹽廢水，需要增加費用來進行后序處理，更嚴重的是化學藥劑處理后的飛灰仍可能有二噁英浸出。水泥固化所需的設備及操作要求簡單，經濟實惠，但水泥固化法處理后的產物增容量大，還會造成大量資源消耗和環境污染，可見單獨使用水泥固化法應用效果并不理想。

由于垃圾焚燒后的飛灰成分與粉煤灰十分相似，通過對飛灰進行初步的穩定化處理后，再結合水泥進一步固化并形成新型飛灰水泥土攪拌樁，所形成的飛灰水泥土不僅具有力學性能良好、重量相對較輕等特點，還可以有效防止重金屬的滲出。水泥土攪拌樁是通過特制的機械裝置將一定配比的水泥和土拌和而成。成樁過程中，土和水泥發生物理-化學反應形成具有一定強度、穩定性和整體性的固態樁體，其機理是水泥對土的固化作用，包括離子交換、硬凝反應和團粒化作用。垃圾焚燒飛灰在高速公路軟土地基處治中的資源化利用，可以節約水泥用量，產生可觀的經濟效益。同時，飛灰水泥土攪拌樁是一種垃圾焚燒殘余物無害化處理的新手段，實現“變廢為寶”，不僅減輕了垃圾填埋場負荷和降低了環境壓力，還具有顯著的社會和環保效益。

發明內容

為解決上述的技術問題，本發明提供一種垃圾焚燒飛灰水泥土攪拌樁及施工方法和裝置，通過水泥土攪拌樁對飛灰進行固化處理，實現垃圾焚燒飛灰的資源化利用。同時還提供一種結構簡單、使用方便的雙向變截面飛灰水泥土攪拌裝置。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：提供一種垃圾焚燒飛灰水泥土攪拌樁，包括內芯樁體和外芯樁體，所述內芯樁體置于外芯樁體內，內芯樁體為飛灰水泥土攪拌材料，外芯樁體為普通水泥土攪拌材料。

所述內芯樁體的樁長為6m～13m、樁徑為30cm～50cm，任意相鄰三根樁按照等邊三角形進行布置。內芯樁體和外芯樁體的具體長度和直徑根據每個工程場地的水泥土攪拌樁承載力要求和強度、環境試驗結果確定。

所述內芯樁體的飛灰水泥土攪拌材料按以下質量比飛灰：水泥：土＝10：10：80，攪拌均勻形成飛灰水泥土，外芯樁體的普通水泥土攪拌材料按以下質量比水泥：土＝20：80，攪拌均勻形成水泥土。

所述飛灰取自垃圾焚燒電站，水泥采用PO·42.5普通硅酸鹽水泥，水取用自來水，所述飛灰進行預處理是將螯合劑按以下質量比飛灰：螯合劑：水＝100：2.5：22進行充分螯合攪拌。

所述的垃圾焚燒飛灰水泥土攪拌樁的施工方法，采用先施工外芯樁體、后施工內芯樁體的施工順序，即完成外芯樁體施工后，再進行內芯樁體施工。

外芯樁體施工的主要步驟：

(1)樁機就位：將雙向變截面飛灰水泥土攪拌樁機安放到指定樁位并進行鉆頭水平對中，樁位采用等邊三角形布置；