阅读说明：本技术 一种软弱地基的加固方法 (Method for reinforcing soft foundation ) 是由 林艳芬 于 2019-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及地基处理技术领域,具体涉及一种软弱地基的加固方法。本发明先在土坑底部铺垫一层碎石,接着以废弃猪毛为原料,得到功能添加剂,随后将挖出的软弱地基土和硅酸盐水泥、生石灰以及水预混后和功能添加剂搅拌混合高速打浆,得到加固浆料,最后将其注入预处理土坑中,养护固化后即可,本发明中猪毛蛋白在高速打浆的过程中具有良好的起泡能力,可促进泡沫的稳定性,避免由于土体重度过大造成的软弱地基沉降的现象,本发明加入的功能添加剂中还含有部分未溶解的猪毛角蛋白,起到分散地基土受到冲击时应力的作用,而功能填料还具有生物矿化作用,极大的增强了土体的力学强度,使路基承载力显著提高,具有广阔的应用前景。(The invention relates to the technical field of foundation treatment, in particular to a method for reinforcing a soft foundation. The invention firstly lays a layer of broken stone at the bottom of a soil pit, then uses waste pig hair as raw material to obtain functional additive, then mixes the dug-out soft foundation soil, silicate cement, quicklime and water in advance, then stirs, mixes and pulpes with the functional additive at high speed to obtain reinforced slurry, finally injects the reinforced slurry into a pretreated soil pit, the pig hair protein has good foaming capacity in the high-speed pulping process after curing and solidification, can promote the stability of foam and avoid the phenomenon of soft foundation settlement caused by over-heavy soil body, the functional additive added in the invention also contains part of undissolved pig hair keratin, plays the role of dispersing stress when the foundation soil is impacted, the functional filler also has a biological mineralization effect, greatly enhances the mechanical strength of the soil body, obviously improves the bearing capacity of the roadbed, and has wide application prospect.)

一种软弱地基的加固方法

技术领域

本发明涉及地基处理技术领域，具体涉及一种软弱地基的加固方法。

背景技术

近年来，常采用疏浚土作为围海造陆的填土，通过机械吹填至施工场地后，往往在表面形成超软弱土。超软弱土含水量极高，通常达70%～200%，处于流动状态，超软弱土具有含水量高、压缩性大、强度及承载力低等特点，因此在进行任何使用之前必须对地基进行加固处理，才能把围海造陆所得的土地作为建设用地。

目前，对于传统的软弱地基加固处理方法主要有：强夯置换法、超载预压法、桩体加固法等。在强夯置换过程中，通过动力挤密、置换成墩、排水固结等机制相辅相成，形成复杂的整体加固结构。具有施工工艺简单、经济方便，并同时具有强夯置换和排水固结加固软弱地基的特点。目前，强夯置换法主要用于沿海地区的含水量高、孔隙比大、可压缩性大、强度值低的软弱土层，对于碳酸盐岩地区的软弱地基则缺少运用；桩体加固法，是与桩间土体共同形成一种复合地基来提高地基综合承载能力和沉降控制能力。具有见效快，但需要依赖附加应力影响深度范围内一层或多层较好天然地基持力层。还有，桩间土体不能随时间推移继续得到改善，后期还会出现加固效果衰减的可能；超载预压法可以有效的处理软弱地基沉降问题，但是需要的工期很长，对于有工期要求的工程来说是不适合的。

由于软弱地基土的密度较大，土的重度大，容易发生路基沉降，并且软弱地基土力学性能低，承载力差，因此，急需提出一种低成本、高可靠度、易于调整控制、适应性广、技术经济性好的软弱地基加固方法。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前软弱地基土的密度较大，土的重度大，容易发生路基沉降，并且软弱地基土力学性能低，承载力差的缺陷，提供了一种软弱地基的加固方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

软弱地基的具体加固步骤为：

将自制加固浆料注入挖好的预处理土坑中，直至和土坑上沿齐平，注浆完毕后，用薄膜将土坑表面遮盖住，静置养护，养护结束后去除表面的薄膜，即可完成软弱地基的加固；

预处理土坑的挖建步骤为：

在待加固的软弱地基表面挖出土坑，保持相邻两个土坑相邻两边的垂直距离为30cm，挖出的软弱地基土堆放备用，并在土坑底部铺撒一层碎石块，得到预处理土坑；

自制加固料的制备步骤为：

将预混料和功能添加剂混合后放入高速打浆机中，以800～900r/min的转速高速打浆15～20min，打浆结束后，即可得到自制加固浆料；

预混料的制备步骤为：

按重量份数计，称取备用的软弱地基土、硅酸盐水泥、生石灰以及水混合后装入拌料机中，以100～200r/min的转速混合搅拌30～40min，得到预混料；

功能添加剂的制备步骤为：

（1）将废弃猪毛和浓度为0.5mol/L的盐酸混合后放入反应釜中浸泡3～5h，浸泡结束后，用浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至中性，再向反应釜中加入亚硫酸氢钠，在60～70℃下继续浸泡3～5h，得到浸泡物；

（2）将浸泡物和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液混合后放入微波振荡仪中，在70～80℃下以200～300W的功率微波振荡反应1～2h，反应结束后得到功能添加剂。

具体加固步骤中，静置养护的时间优选为1～2周。

预处理土坑的挖建步骤中，挖出土坑的边长为2m，深度为50cm。

预处理土坑的挖建步骤中，碎石块的铺撒厚度为10cm。

自制加固料的制备步骤中，预混料和功能添加剂的质量比为5:1。

预混料的制备步骤中，按重量份数计，备用的软弱地基土为40～50份、硅酸盐水泥为20～30份、生石灰为15～20份、水为100～200份。

功能添加剂的制备步骤（1）中，废弃猪毛和浓度为0.5mol/L的盐酸的质量比为1:10。

功能添加剂的制备步骤（1）中，亚硫酸氢钠的加入量为废弃猪毛质量的10%。

功能添加剂的制备步骤（2）中，浸泡物和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液的质量比为1:10。

本发明的有益技术效果是：

（1）本发明首先在待加固的软弱地基表面挖出土坑，在土坑底部铺垫一层碎石，得到预处理土坑，接着以废弃猪毛为原料，经酸和亚硫酸氢钠处理后，再用碱液微波浸渍，得到功能添加剂，随后将挖出的软弱地基土和硅酸盐水泥、生石灰以及水预混后和功能添加剂搅拌混合高速打浆，得到加固浆料，最后将加固浆料注入挖好的预处理土坑中，养护固化后即可完成对软弱地基的加固，本发明先以富含胱氨酸的猪毛为原料，通过酸浸和亚硫酸钠溶液浸泡处理，使得猪毛蛋白中双硫键部分打开，提高猪毛蛋白的溶解性，接着再用碱液溶解部分猪毛蛋白，得到功能添加剂，随后将挖出的软弱地基土和硅酸盐水泥、生石灰以及水预混后和功能添加剂搅拌混合高速打浆，得到加固浆料，由于猪毛蛋白中二硫键数量多、柔性好，具有明显的两亲性，因此在高速打浆的过程中具有良好的起泡能力，而且蛋白胶体黏度较高，部分肽链会在气液界面上伸展，形成一个二维保护网络，使得泡沫界面膜的机械强度增加，可促进泡沫的稳定性，在加固浆料中形成丰富的微小气孔，降低了加固土体的密度，减小了加固土的重度，可以避免由于土体重度过大造成的软弱地基沉降的现象；

（2）本发明加入的功能添加剂中还含有部分未溶解的猪毛角蛋白，这些角蛋白性质稳定，机械强度高，他们的添加可以在加固土体中形成物理性的网状交联结构，并且作为应力传导的路径，起到分散地基土受到冲击时应力的作用，提高了软弱地基的抗冲击承载性能，同时在地基受到温差收缩时，提供韧性拉伸强度，提高了地基的力学性能，而功能填料还具有生物矿化作用，其中不溶性猪毛角蛋白可以成为晶体成核和生长的框架或模板，而可溶性蛋白分子侧链的极性基团通过配位、静电等作用与石灰乳中的钙离子相互作用，使得钙吸引碳酸根离子，随着碳酸根离子的聚集，又进一步吸引更多钙离子，当离子浓度增大到可以形成成核点时，通过控制离子的迁移速率来调控晶体生长，从而影响碳酸钙的微观形貌，使其形成规则的斜方六面体方解石晶体，极大的增强了土体的力学强度，使路基承载力显著提高，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

在待加固的软弱地基表面挖出边长为2m，深度为50cm的土坑，保持相邻两个土坑相邻两边的垂直距离为30cm，挖出的软弱地基土堆放备用，并在土坑底部铺撒一层厚度为10cm的碎石块，得到预处理土坑；按质量比为1:10将废弃猪毛和浓度为0.5mol/L的盐酸混合后放入反应釜中浸泡3～5h，浸泡结束后，用浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至中性，再向反应釜中加入废弃猪毛质量10%的亚硫酸氢钠，在60～70℃下继续浸泡3～5h，得到浸泡物；将浸泡物和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液按质量比为1:10混合后放入微波振荡仪中，在70～80℃下以200～300W的功率微波振荡反应1～2h，反应结束后得到功能添加剂，备用；按重量份数计，称取40～50份备用的软弱地基土、20～30份硅酸盐水泥、15～20份生石灰以及100～200份水混合后装入拌料机中，以100～200r/min的转速混合搅拌30～40min，得到预混料；将预混料和备用的功能添加剂按质量比为5:1混合后放入高速打浆机中，以800～900r/min的转速高速打浆15～20min，打浆结束后，即可得到自制加固浆料；将自制加固浆料注入挖好的预处理土坑中，直至和土坑上沿齐平，注浆完毕后，用薄膜将土坑表面遮盖住，静置养护1～2周后，养护结束后去除表面的薄膜，即可完成软弱地基的加固。

预处理土坑的制备：在待加固的软弱地基表面挖出边长为2m，深度为50cm的土坑，保持相邻两个土坑相邻两边的垂直距离为30cm，挖出的软弱地基土堆放备用，并在土坑底部铺撒一层厚度为10cm的碎石块，得到预处理土坑。

浸泡物的制备：按质量比为1:10将废弃猪毛和浓度为0.5mol/L的盐酸混合后放入反应釜中浸泡3h，浸泡结束后，用浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至中性，再向反应釜中加入废弃猪毛质量10%的亚硫酸氢钠，在60℃下继续浸泡3h，得到浸泡物。

功能添加剂的制备：将浸泡物和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液按质量比为1:10混合后放入微波振荡仪中，在70℃下以200W的功率微波振荡反应1h，反应结束后得到功能添加剂，备用。

预混料的制备：按重量份数计，称取40份备用的软弱地基土、20份硅酸盐水泥、15份生石灰以及100份水混合后装入拌料机中，以100r/min的转速混合搅拌30min，得到预混料。

自制加固浆料的制备：将预混料和备用的功能添加剂按质量比为5:1混合后放入高速打浆机中，以800r/min的转速高速打浆15min，打浆结束后，即可得到自制加固浆料。

软弱地基的加固的制备：将自制加固浆料注入挖好的预处理土坑中，直至和土坑上沿齐平，注浆完毕后，用薄膜将土坑表面遮盖住，静置养护1周后，养护结束后去除表面的薄膜，即可完成软弱地基的加固。

预处理土坑的制备：在待加固的软弱地基表面挖出边长为2m，深度为50cm的土坑，保持相邻两个土坑相邻两边的垂直距离为30cm，挖出的软弱地基土堆放备用，并在土坑底部铺撒一层厚度为10cm的碎石块，得到预处理土坑。

浸泡物的制备：按质量比为1:10将废弃猪毛和浓度为0.5mol/L的盐酸混合后放入反应釜中浸泡4h，浸泡结束后，用浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至中性，再向反应釜中加入废弃猪毛质量10%的亚硫酸氢钠，在65℃下继续浸泡4h，得到浸泡物。

功能添加剂的制备：将浸泡物和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液按质量比为1:10混合后放入微波振荡仪中，在75℃下以250W的功率微波振荡反应1h，反应结束后得到功能添加剂，备用。

预混料的制备：按重量份数计，称取45份备用的软弱地基土、25份硅酸盐水泥、17份生石灰以及150份水混合后装入拌料机中，以150r/min的转速混合搅拌35min，得到预混料。

自制加固浆料的制备：将预混料和备用的功能添加剂按质量比为5:1混合后放入高速打浆机中，以850r/min的转速高速打浆17min，打浆结束后，即可得到自制加固浆料。

软弱地基的加固的制备：将自制加固浆料注入挖好的预处理土坑中，直至和土坑上沿齐平，注浆完毕后，用薄膜将土坑表面遮盖住，静置养护1周后，养护结束后去除表面的薄膜，即可完成软弱地基的加固。

预处理土坑的制备：在待加固的软弱地基表面挖出边长为2m，深度为50cm的土坑，保持相邻两个土坑相邻两边的垂直距离为30cm，挖出的软弱地基土堆放备用，并在土坑底部铺撒一层厚度为10cm的碎石块，得到预处理土坑。

浸泡物的制备：按质量比为1:10将废弃猪毛和浓度为0.5mol/L的盐酸混合后放入反应釜中浸泡5h，浸泡结束后，用浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至中性，再向反应釜中加入废弃猪毛质量10%的亚硫酸氢钠，在70℃下继续浸泡5h，得到浸泡物。

功能添加剂的制备：将浸泡物和浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液按质量比为1:10混合后放入微波振荡仪中，在80℃下以300W的功率微波振荡反应2h，反应结束后得到功能添加剂，备用。

预混料的制备：按重量份数计，称取50份备用的软弱地基土、30份硅酸盐水泥、20份生石灰以及200份水混合后装入拌料机中，以200r/min的转速混合搅拌40min，得到预混料。

自制加固浆料的制备：将预混料和备用的功能添加剂按质量比为5:1混合后放入高速打浆机中，以900r/min的转速高速打浆20min，打浆结束后，即可得到自制加固浆料。

软弱地基的加固的制备：将自制加固浆料注入挖好的预处理土坑中，直至和土坑上沿齐平，注浆完毕后，用薄膜将土坑表面遮盖住，静置养护2周后，养护结束后去除表面的薄膜，即可完成软弱地基的加固。

对比例1：与实施例1的制备方法基本相同，唯有不同的是未加入浸泡物。

对比例2：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是未加入预混料。

对比例3：上海市某公司提供的软弱地基的加固方法。

对本发明提供的软弱地基的加固方法和对比例提供的方法进行比较，检测结果如表1所示：

将吹填土制成尺寸为70mm×70mm×70mm的立方体试块，分别对试块在加固前、加固完成后进行检测。

抗剪切强度测试将十字板头由钻孔压入孔底软土中，以均匀的速度转动，通过一定的测量系统，测得其转动时所需之力矩，直至土体破坏，从而计算出土的抗剪强度。

表1性能测定结果

由表1数据可知，本发明提供的软弱地基的加固方法，加固步骤简单易操作，成本低廉，且加固效果显著，可有效抵挡洪水和强降雨冲刷以及重物的碾压，还可以改善周边环境，具有广阔的使用前景。