一种软土地基团粒化加固方法与流程

本发明属于软土地基处理，具体涉及一种软土地基团粒化加固方法。

背景技术：

1、软土地基具有含水量高、抗剪强度低、压缩性大、透水性差的核心特性，天然地基承载力普遍较低，难以满足建筑、市政道路、港口等工程的承载需求，若处理不当易导致路基沉陷、结构开裂等质量问题，严重影响工程稳定性和使用寿命。软土地基处理质量已成为工程建设安全的关键制约因素。

2、目前，现有软土地基加固方法主要包括换填加固法、喷射注浆加固、砂垫层加固、粒料桩加固法、水泥搅拌桩等。其中，换填加固法弃土量较大，不仅造成环境污染，还增加运输成本，存在资源利用效率较低的问题；喷射注浆加固和水泥搅拌桩需使用大量水泥等硬性胶凝材料，能耗高、碳排放量大，且固化后土体韧性差，易出现开裂现象，后期耐久性不足，在部分环境条件下存在开裂风险；粒料桩加固法虽能提升地基承载力，但颗粒材料适配性差，粒化效果不均，且施工过程中易出现颗粒离散的现象，导致加固效果不稳定。

3、综上，传统加固技术普遍存在环保性差、加固效果不稳定、能耗高、耐久性不足等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种软土地基团粒化加固方法，本发明提供的方法不仅提升地基承载力和稳定性，同时兼顾环保性、经济性和长效性，具备广泛的应用价值。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种软土地基团粒化加固方法，包括以下步骤：

4、将软土基原料和水混合，得到混合料，将所述混合料进行团粒化成型，所述团粒化成型采用造球机进行机械造粒，得到粒化颗粒，所述软土基原料包括以下质量百分比的组分：软土颗粒50~70%、骨料颗粒25~40%、粘结剂3~20%、改性剂1~10%，所述骨料颗粒包括钢厂废渣和/或建筑废弃砂石，所述钢厂废渣包括钢渣和/或第一矿渣，粘结剂包括粉煤灰、第二矿渣、碱金属硅酸盐和水，所述改性剂为电石渣；

5、将所述粒化颗粒在软土地基的加固区域范围内进行分层铺设，每层铺设后分别进行机械压密；然后进行养护。

6、优选的，所述软土颗粒的含水量为30~50%；所述软土颗粒的目数为≤20目；所述骨料颗粒的粒径为0.1~0.5mm。

7、优选的，所述粘结剂中：所述粉煤灰和第二矿渣的质量比为（3~4）：2；所述粉煤灰和第二矿渣的目数均≤80目；所述碱金属硅酸盐为硅酸钠；所述碱金属硅酸盐的质量占所述粉煤灰和第二矿渣总质量的百分比为10~15%；所述粘结剂中的水的质量占所述粉煤灰和第二矿渣总质量的百分比为5~10%。

8、优选的，所述造球机包括圆盘造球机或圆筒造球机；所述圆盘造球机的条件包括：转速为20~30r/min，倾斜角度为30°~45°，填充率为15%~25%；所述圆筒造球机的条件包括：转速为15~25r/min，填充率为20%~30%。

9、优选的，所述软土基原料和水混合时，水的质量占所述软土基原料质量的百分比为8~15%。

10、优选的，所述团粒化成型包括：将部分混合料送入造球机中，通过旋转机械力使混合料聚集形成母球，所述母球的粒径为2~5mm，所述母球的聚集过程喷洒水，所述喷洒水的质量为所述混合料总质量的1~3%；继续向造球机中补充剩余混合料，使所述母球长大，得到初始粒化颗粒；将所述初始粒化颗粒排出后进行筛分，筛上物得到粒化颗粒，筛下物返回所述造球机中。

11、优选的，所述粒化颗粒的粒径为8~22mm；落下强度不小于6次/0.5m。

12、优选的，每层铺设的厚度为20~30cm；每层铺设的平整度误差≤3cm；所述机械压密后得到压实层，所述压实层的压实度≥95%；所述机械压密采用振动压路机或冲击式压路机进行，所述机械压密的条件包括：压密速度为1~5km/h，压密次数为3~5遍。

13、优选的，所述养护包括洒水养护或覆盖保湿膜养护；所述养护的时间为7~14d；所述养护后还包括对养护后的地基分区域进行质量检测，所述质量检测的检测指标包括地基承载力特征值、压缩系数和抗剪强度；当地基承载力特征值≥120kpa、压缩系数≤0.5mpa-1、抗剪强度提升≥50%同时满足时为合格区域，否则为不合格区域，针对不合格区域还包括：在不合格区域补充铺设粒化颗粒后依次进行机械压密、养护和质量检测，直至不合格区域质量检测合格。

14、优选的，还包括对软土地基依次进行勘察与预处理；所述勘察包括测定软土地基中软土的天然含水量、孔隙比、抗剪强度、压缩系数、颗粒级配参数，明确软土分布深度、范围及分层特性，划分软土加固区域和加固深度；

15、所述预处理包括针对软土地基的加固区域范围进行表层清理。

16、本发明提供了一种软土地基团粒化加固方法，包括以下步骤：将软土基原料和水混合，得到混合料，将所述混合料进行团粒化成型，所述团粒化成型采用造球机进行机械造粒，得到粒化颗粒，所述软土基原料包括以下质量百分比的组分：软土颗粒50~70%、骨料颗粒25~40%、粘结剂3~20%、改性剂1~10%，所述骨料颗粒包括钢厂废渣和/或建筑废弃砂石，所述钢厂废渣包括钢渣和/或第一矿渣，粘结剂包括粉煤灰、第二矿渣、碱金属硅酸盐和水，所述改性剂为电石渣；将所述粒化颗粒在软土地基的加固区域范围内进行分层铺设，每层铺设后分别进行机械压密；然后进行养护。本发明提供的软土地基团粒化加固方法为一种基于钢铁造球原理的软土地基团粒化绿色加固方法。本发明针对现有软土地基加固方法存在的环保性差、加固效果不稳定、能耗高、耐久性不足等问题，本发明借鉴钢铁造球的颗粒团聚、机械压密、分层固化原理，结合软土地基的物理力学特性，通过原料适配、配比优化、机械造粒、分层压密及绿色养护的工序，实现软土地基的粒化加固，提升地基承载力和稳定性，同时兼顾环保性、经济性和长效性，解决了上述传统加固方法存在的技术问题。与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

17、本发明将钢铁造球原理引入软土地基加固领域，借鉴其母球形成、颗粒团聚、机械压密的核心机理，实现软土地基的粒化加固，突破了传统加固技术的思路局限，解决了传统方法加固效果不均、颗粒离散的问题，粒化颗粒与软土颗粒相互嵌入、咬合，形成紧密的整体结构，显著提升了软土地基的承载力、抗剪强度和稳定性，压缩性大幅降低，后期沉降量可有效控制在设计范围（≤50mm）内。

18、本发明实现了全流程绿色环保，实现了绿色施工和固废资源化利用。本发明使用的加固材料以软土自身和钢厂废渣（钢渣和矿渣）、建筑废弃砂石、粉煤灰等工业固废为主要原料，替代了传统高能耗、高污染的水泥等胶凝材料，固废利用率高达80%以上，不仅减少了固废填埋带来的环境污染，还降低了天然资源的消耗；本发明所采用的粘结剂为绿色粘结剂，无有害气体排放，改性剂选用电石渣固废，进一步提升了环保性能，整个工艺无弃土、无有害废弃物产生，真正实现了软土地基的绿色加固。

19、本发明的加固效果稳定、耐久性好，本发明通过配料优化、精准造粒和分层压密，粒化颗粒强度高、粒径均匀，且绿色粘结剂的胶凝产物强度高于水泥固化产物，收缩性小、耐硫酸盐侵蚀和冻融性能优异，避免了传统水泥固化法土体易开裂、耐久性不足的弊端，加固后的软土地基在复杂环境下仍能保持良好的力学性能，使用寿命大幅延长。

20、本发明施工工艺简单、效率高、经济性好，采用成熟的造球和压密设备，操作便捷，无需复杂的施工工序，造球过程中筛下物料可循环利用，物料损耗低；施工周期短，相比传统喷射注浆、换填加固等方法，施工效率显著提升（提升40%以上）；加固材料成本低廉，充分利用固废资源，大幅降低了加固工程的造价，相比传统水泥固化法，成本可降低20%~30%，具备广泛的工程应用前景。

21、本发明适配性强，可根据软土地基的勘察参数（含水量、颗粒级配、加固深度等），灵活调节混合料配比、粒化颗粒粒径、造球参数和压密参数，适配不同类型、不同深度的软土地基加固需求，可广泛应用于建筑、市政道路、港口、铁路等各类工程的软土地基处理。