技术领域
[0001] 本
申请涉及软土地基施工技术领域，具体地说是对原位土进行原地固化处理的方法及搅拌设备。
背景技术
[0002] 目前，工程建设过程中经常遇到无硬壳层存在的吹填土、疏浚淤泥堆场、河湖底淤、池塘等软弱土或者其他废弃的堆载物，如
碱渣等。为了能够满足承载
力要求，最常见的处理方式是浅层
真空预压排
水或者换填法。
[0003] 浅层真空预压处理时由于机械设备无法进入先采用人工插板，先在吹填土淤泥堆场上铺设土工格栅和土工布，然后人工小心地将塑料排水板尽可能地插入淤泥中，再人工布置滤管、密封膜等，进行无砂垫层的真空预压，抽真空的时间需要三个月或以上，拆除滤管滤膜等即完成浅层真空预压处理后铺一层砂石砂石垫层。浅层真空预压处理方式处理时间比较长，而且承载力提高有限，另外由于真空预压处理后表层土各点强度的不均匀性，也导致施工机械倾倒的危险。另一种采用换填法，处理过程中需要大量的砂石垫层。针对低填土路基路段或者较浅软土路基路段时，为了满足路面对路基强度的要求，比较常用的方法为换填法。近年来，由于山石的大量开采，造成资源的紧缺，材料成本高；同时造成山体滑坡、泥石流等的
自然灾害。而且材料的运输成本也较高，从而造成此种处理方法的造价较高。
[0004] 为了解决以上存在的问题，对吹填土淤泥固化处理是一种新的地基处理方法，此方法是利用搅拌设备将固化剂和原位土进行固化处理。目前对于原位土的固化有两种，一种是如申请号为200810056749.2的
专利所述，先配置
浆液，然后将浆液运送至施工现场的搅拌装置中，然后再通过搅拌装置注入原位土中，这种施工方法占用土地资源，而且长距离的运输会导致造价升高。其次此种方法适宜于固化剂以浆液的形式进行固化处理且初凝时间长，针对石灰等气硬性材料不适用此种处理方法，而
水泥等水硬性材料使用时必须现用现配置，时间过长导致固化剂失效，导致固化过程不能停歇，否则固化剂需重新配置。鉴于此，为了解决目前就地固化存在的问题，需申请一种对原位土进行原地固化处理的方法，形成比较有效、快速的地基处理方法。
[0005] 另一种是利用就地固化设备将固化剂与原位土进行拌合，国内比较传统的固化设备为挖机或路拌机，公开号为CN102672656A的专利，其公开了一种搅拌设备，但其由于结构设计的局限性造成一次性处理厚度有限，导致施工效率降低，且因为没有设置专
门的喷雾装置，所以在表层固化喷洒固化剂时容易造成扬灰。
[0006] 鉴于此，还需要提供一种能克服现有搅拌设备存在
缺陷的搅拌设备。
发明内容
[0007] 本申请目的是为了解决目前存在的问题，提出一种对原位土进行原地固化处理的方法及搅拌设备，利用搅拌设备对表层软弱土进行原位固化处理，快速形成具有一定表面承载力的地基处理方法，特别适用于处理吹填土、疏浚淤泥堆场、河湖底淤、软弱表层土等地基，处理范围可达0.5-3m，是一种成本经济、施工灵活、可节约材料和
能源的地基处理方法。
[0008] 为了实现上述技术目的，本申请通过以下技术方案实现：
[0009] 一种对原位土进行原地固化处理的方法，包括以下步骤：
[0010] 步骤一，对原位土表面进行排水及整平处理；
[0011] 步骤二，对经过步骤一处理的原位土进行区
块划分，根据处理厚度，确定每块区块需要的固化剂用量；
[0012] 步骤三，采用搅拌设备对预处理原位土进行搅拌，同时将固化剂均匀喷射到进行搅拌的原位土中；
[0013] 步骤四，对经过步骤三处理后的土体进行整平、预压，搅拌完毕后，待固化土达到一定强度后，对固化土进行预压，预压的压强控制在50-400kPa之间。
[0014] 所述步骤三中原位土孔隙比小于0.8-1.0时，采用松翻分层固化的方式，具体方法有两种：一种为在划分的区域内先用搅拌设备与原位土进行初步搅拌固化并将搅拌固化土推至未处理的路段，然后分三层再将初步搅拌固化土进行复搅并
压实；第二种是在未处理的路段用挖机挖一个搅拌空间，深度为处理深度，然后从一边挖土回填反复搅拌，慢慢向前推移搅拌，直至固定层的边界为止，最后用挖机进行填平。
[0015] 所述步骤三中原位土孔隙比大于1.0-1.5时，采用垂直上下搅拌固化的方式，搅拌设备直插式对原位土进行搅拌，搅拌设备正向运行逐渐深入搅拌并喷射固化剂，直至达到固化设计底部，然后搅拌设备反向运行缓慢提升搅拌并喷固化剂，搅拌提升或下降的速率控制在10-20s/m，固化剂的喷料速率控制在40-70kg/min。
[0016] 所述步骤三中对原位土进行搅拌处理的厚度为0.5-3m。
[0017] 所述步骤四中对固化土进行预压的方式有以下三种：
[0018] 1)铺设
钢板或木板后采用行走机械对搅拌后的土体进行预压；
[0019] 2)采用循环使用的砂石或土包或者水箱对搅拌后的土体进行预压；
[0020] 3)采用满足设计要求的填土材料对搅拌后的土体进行预压。
[0021] 所述步骤二中进行区块划分时，分区块固化后各区块之间的搭接宽度至少为5cm，各区块固化处理完后，采用搅拌设备将各区块之间搭接的表层土体进行再次搅拌、固化。
[0022] 一种搅拌设备，包括搅拌臂，搅拌臂底部两侧具有向内倾斜的两斜面，在每个斜面上分别设置有至少一个混合滚轴，混合滚轴由驱动设备驱动旋转，混合滚轴呈截顶圆锥形；所述混合滚轴上分布有刀片机构；所述搅拌臂内部安装有可伸缩式的固化剂输料管。
[0023] 所述刀片机构呈单向螺旋型分布在混合滚轴上。
[0024] 所述刀片机构包括设置于混合滚轴上的
固定板和设置于固定板上的两个相互垂直的刀片一和刀片二。
[0025] 所述固化剂输料管的末端设置有喷雾装置。
[0026] 本申请采用上述技术方案具有如下技术效果：
[0027] 本申请所述对原位土进行原地固化处理的方法是在原地进行施工，避免了
现有技术中对吹填土和固化土在运输会导致造价升高的问题；本方法施工周期短，地基成型快，大大缩短了施工周期，从而节约了时间和经费成本。且本方法形成的地基结构强度高，经过最终预压形成的十字板剪切强度可达300kPa。
[0028] 本申请所述的搅拌设备可处理范围比较广，可处理在不同含水率下的软土，含水率低时，可采用浆液状固化剂进行处理，含水率高时，可采用浆液也可采用粉剂固化剂进行处理，喷雾装置的设计就是为了使粉剂状固化剂喷射时降低粉尘污染。混合滚轴设计成呈截顶圆锥形可以减小搅拌过程中与土体之间的摩阻力，有效降低了搅拌装置的损耗率。
附图说明
[0029] 图1显示了搅拌设备的整体结构；
[0030] 图2显示了刀片机构的整体结构；
[0031] 图3显示了采用垂直上下搅拌固化的方式进行处理的示意图；
[0032] 图4显示了采用松翻分层固化的方式进行处理的示意图；
[0033] 图5显示了搅拌设备安装于挖机前端的示意图；
[0034] 图中：1-搅拌臂；2-混合滚轴；3-刀片机构；31-刀片一；32-刀片二；4-固化剂输料管；5-喷雾装置。
具体实施方式
[0035] 如图1所示，本申请所述一种搅拌设备，包括搅拌臂1，搅拌臂1底部两侧具有向内倾斜的两斜面，在每个斜面上分别设置有至少一个混合滚轴2，混合滚轴2由驱动设备驱动旋转，混合滚轴2呈截顶圆锥形；所述混合滚轴2上分布有刀片机构3；所述搅拌臂1内部安装有可伸缩式的固化剂输料管4。
[0036] 优选地，所述固化剂输料管4的末端设置有喷雾装置5。当搅拌设备处理表层
位置采用固化剂为粉剂时，为了避免环境污染，适时的开始喷雾装置5。喷雾装置5使用时，将不与固化剂发生化学反应液体加入喷雾装置5中，所述液体的含量一般是固体的4-8％左右。
[0037] 混合滚轴2设计成呈截顶圆锥形是为了减小搅拌过程中与土体之间的摩阻力。固化剂输料管4设计成可伸缩式的，可以降低表面搅拌时固化剂的污染。
[0038] 优选地，刀片机构3呈单向螺旋型分布在混合滚轴2上，混合滚轴2转动一周后转动范围内的土体均能
接触和扰动，可连续无
盲点立体搅拌，提高搅拌后混合体的均匀性，并且一次性处理深度达到3m。
[0039] 如图2所示，所述刀片机构3包括设置于混合滚轴2上的固定板和设置于固定板上的两个相互垂直的刀片一31和刀片二32。刀片二32是为了破坏地基土结构，刀片一31用于搅拌，使用过程中，利用刀片二32对原位土进行切割，之后利用刀片一31和混合滚轴2对已破坏的原位土进行搅拌，刀片机构3呈螺旋型分布在混合滚轴2上，可以实现将土体立体搅拌。
[0040] 如图5所示，使用时，将本申请所述搅拌设备安装于挖机的前端。
[0041] 本申请针对待处理土质的软或硬选择不同的固化方式及预压方式，下面针对土质较软的吹填土或淤泥堆场，以及土质较硬的路基堤坝工程的处理方法详细阐述：
[0043] 如图3所示，采用搅拌设备对吹填土或淤泥堆场进行原地固化处理的方法，包括以下步骤：步骤一，对原位土表面进行排水及整平处理；当原位土表面有积水时，需先进行表面排水及整平场地；
[0044] 步骤二，对经过步骤一处理的原位土进行区块划分，根据处理厚度，确定每块区块需要的固化剂用量；进行区块划分时，分区块固化后各区块之间的搭接宽度至少为10cm，各区块固化处理完后，采用搅拌设备将各区块之间搭接的表层土体进行再次搅拌、固化；
[0045] 步骤三，采用垂直上下搅拌固化的方式，搅拌设备直插式对原位土进行搅拌，搅拌设备中的混合滚轴2正向运行，逐渐深入搅拌并喷射固化剂，直至达到固化层设计底部，然后混合滚轴2反向运行并缓慢提升搅拌并喷固化剂，搅拌提升或下降的速率控制在10-20s/m，固化剂的喷料速率控制在40-70kg/min；
[0046] 步骤四，整平、预压，搅拌完毕后，待固化土达到一定强度后，对固化土进行预压，预压的压强控制在50-400kPa之间；因为固化处理采用边固化边推进的方式进行，对于之前形成的固化层，需要为后续继续固化奠定
基础，所以，当固化后的固化土强度比较低时，可采用铺一层钢板后用行走设备对搅拌后的土体进行预压；当固化土强度较高时，采用循环使用的砂包或者水箱对搅拌后的土体进行预压。
[0047] 实施例2
[0048] 如图4所示，采用搅拌设备对路基堤坝工程进行原地固化处理的方法，包括以下步骤：
[0049] 一种搅拌设备对路基堤坝工程中的原位土进行原位搅拌固化形成大面积板体的地基处理方法，该方法包括以下步骤：
[0050] 步骤一，对原位土表面进行排水及整平处理；当原位土表面有积水时，需先进行表面排水及整平场地；
[0051] 步骤二，对经过步骤一处理的原位土进行区块划分，根据处理厚度，确定每块区块需要的固化剂用量；进行区块划分时，分区块固化后各区块之间的搭接宽度至少为10cm，各区块固化处理完后，采用搅拌设备将各区块之间搭接的表层土体进行再次搅拌、固化；
[0052] 步骤三，当原位土强度比较低，采用实施例一中的垂直上下搅拌搅拌法进行施工，土质较硬时采用松翻分层固化的方式，因为如果采用垂直上下搅拌固化的方式所需动力较大，对刀片的磨损比较严重时，故采用松翻分层固化的方式，具体实施方法有两种：一种为在划分的区域内先用搅拌设备与原位土进行初步搅拌固化并将搅拌固化土推至未处理的路段，然后分三层再将初步搅拌固化土进行复搅并压实；第二种是在未处理的路段用挖机挖一个搅拌空间，深度为处理深度，然后从一边挖土回填反复搅拌，慢慢向前推移搅拌，直至固定层的边界为止，最后用挖机进行填平。
[0053] 步骤四，整平、预压，搅拌完毕，待固化土达到一定强度后，立刻用50-400kPa的设计填料进行预压；
[0054] 如若采用粉剂状固化剂进行处理时，当搅拌设备伸出土体时，可开启喷雾装置5，喷洒特殊材料，抑制粉尘。
[0055] 实施例3
[0056] 采用搅拌设备对碱渣场进行原地固化处理，固化形成的碱渣场地基承载力控制在80kPa，处理厚度为1.4m，施工方法与实施例1所述采用搅拌设备对吹填土或淤泥堆场进行原地固化处理的方法相同。
[0057] 也可以使用一种含有粒化
高炉矿渣粉的固化剂进行固化处理，所述固化剂的成分包括：GGBS2％-15％；水泥0％-15％；
粉煤灰0％-15％；黄砂0％-15％及其他，所述百分比均为重量百分比，
[0058] 其中，GGBS需满足：
比表面积≥300㎡/kg，7天活性指数≥50％；粉煤灰需满足：边长0.045mm方孔筛筛余量≤50％；烧失量≤20％；黄砂需满足：粒径≤1.75mm。
[0059] 各成分的主要作用：
[0060] GGBS的作用：水化作用产生胶凝物质。增加颗粒间的胶结作用。
[0061] 水泥的作用：经水化反应生成水化胶凝物质，增加颗粒间的胶结作用。
[0062] 粉煤灰的作用：发生水化反应，生成水化
硅酸
钙、水化
铝酸钙以及水化
铁酸钙等不溶于水的稳定结晶，逐渐硬化从而对碱渣起到加固作用。
[0063] 黄砂的作用：改变碱渣的级配，提高压实度。
[0064] 当碱渣场厚度大，形成的堆场对沉降要求高时，可以结合固化层与搅拌桩或预制桩组合使用，形成的表层土就地固化与桩组合承载的地基结构包括上部的固化层、下部的持力层以及夹在固化层和持力层之间的原位土层，所述原位土层中竖直插设若干
基桩。
[0065] 本申请所述搅拌设备可处理范围比较广，可处理在不同含水率下的软土，含水率低于50％重量百分比时，可采用浆液状固化剂进行处理，含水率高于50％重量百分比时，可采用浆液也可采用粉剂固化剂进行处理，利用粉剂固化剂进行处理的系统可见
发明名称为“一种实现粉剂自动定量控制的供料设备”的专利申请。
[0066] 本申请所述的采用搅拌设备进行原地固化处理的方法在处理粘粒含量百分比高的软弱土时，可掺加2％-5％重量百分比的干砂作为媒介，改变原位土体本身的颗粒级配，使得搅拌更均匀。
[0067] 本申请上述所述的施工方法不局限于使用本申请所述的搅拌设备，还可以使用现有技术中存在的搅拌设备。
