一种用于软基处理的混合土挤压固化预制桩及施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及软基处理技术领域，更具体涉及一种用于软基处理的混合土挤压固化预制粧，同时还涉及一种用于软基处理的混合土挤压固化预制粧的施工方法。
【背景技术】
[0002]软基是由游泥、游泥质土、冲填土、杂填土等高压缩性土层构成的地基，在高速公路、建筑、港口、机场等工程建设中，都面临着大量的软基处理问题，需要解决其承载力低、荷载作用下变形严重的难题。目前常用的软基处理方法中，堆载预压方法施工简单，但工期长，需要大量土方；强夯法施工简单，速度快，但对周围环境影响大，处理深度有限；搅拌粧法施工工艺较复杂，处理效果可靠，但造价较高，只适用于埋深较浅的软土，目前搅拌粧法中，水泥粉喷粧是应用最为普遍的软基处理方法之一，但存在施工质量难以控制、处理深度有限等不足。开发更加环保、快速、低成本的施工方法，将是软基处理方法的重要发展趋势。
[0003]预制粧方法有利于施工质量的控制和提升施工效率，现有专利申请对预制粧处理软基的技术有如下几种:例如:
1、杜冰等发明的石灰、粉煤灰预制粧和成粧工艺及形成复合地基的方法(ZL:CN200810052414)，包括利用石灰和粉煤灰构成的预制粧，以及粧体外围护的透水性强的无纺织物，主要适用于超软基的淤泥质粘土。这一发明的不足之处在于没有利用一般就地可取的粘土，反而对石灰需求量很大，且预制粧体缺乏粘结力强的材料，粧体必然为偏脆性材料，预制粧的长度必定受限制，而且没有说明对接头进行有效处理的方法，其实用性存在很大疑问，对提高地基整体承载能力的效果非常有限，没有从根本上发挥预制粧的优点。
[0004]2、郑刚等发明的预置劲芯夯实水泥土粧及其施工方法(ZL:CN200410093879)，包括夯实水泥土粧，粧体内设置有劲芯粧，素混凝土或钢筋混凝土劲芯粧的粧长大于或等于预置劲芯夯实水泥土粧长的三分之二。该施工方法采用在钻孔内夯实水泥土的方法成粧，工效低、质量不容易控制是其显著弱点；对单粧承载力有较大提高，但高强度预制粧与低强度水泥土共同发挥作用时，其承载能力不能充分发挥，且处理深度受预制粧长度限制，与粉喷粧相比成本并不具备成本和工效优势，难以被市场接受。
[0005]3、孙令前等发明的挤压成形预制粧劲芯水泥土 Y形粧(ZL:CN201420438426)，本发明先要求施工水泥土搅拌粧，然后压入钢沉管，在管内形成Y形截面的围合水泥土，在管中心压入预制粧后形成Y形粧，最后拔出钢沉管。这一发明能提高水泥土搅拌粧的强度，但缺点非常明显，施工工艺复杂，质量难以保证，成本较高，因此实用性一般。
[0006]另外，目前利用建筑垃圾成粧处理地基的专利中，如王光明发明的重锤冲孔夯扩建筑垃圾挤密粧工法(ZL:CN93109708)，王继忠发明的用建筑垃圾夯扩超短异形粧的施工装置(ZL:CN96207591)，王继忠发明的沉管底端重锤外夯击建筑垃圾承载体灌注粧(ZL:CN1098758A)，段宝福发明的一种基于建筑垃圾再生骨料新型粧的成粧方法(ZL:CN201510122938)等，都是采用将建筑垃圾破碎后在孔内夯压成型的方法，其共同的最大弱点就是工效慢，施工质量难以控制，粧型不能控制，因此市场应用前景大受影响。
[0007]以上发明，与目前较弱地基处理中应用最广泛之一的水泥搅拌粧相比，并不具有明显的成本优势或环保优势，施工工艺也相对较复杂、工效差，因此都没有在市场中得到很好的推广应用。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是在于提供了一种用于软基处理的混合土挤压固化预制粧，结构简单，可以现场预制，预制速度快，可实现模块化施工，成本低，能利用大量弃置的土方及建筑垃圾、粉煤灰等材料，有利于资源再利用及环境保护。
[0009]本发明的目的另一个目的是在于提供了一种用于软基处理的混合土挤压固化预制粧的施工方法，该方法施工简便，工效较高，质量可靠，降价地基处理工程造价。
[0010]为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施:
一种用于软基处理的混合土挤压固化预制粧，它由第一、第二混合土挤压固化预制粧、中心孔、无缝钢管、振动沉管、地表、钻孔、水泥砂浆、粧接头、地基土、注浆管、中心孔组成，根据图1可知，自下而上依次相连，其特征在于:地基土与钻孔相连，钻孔与振动沉管相连，振动沉管分别与第一、第二混合土挤压固化预制粧相连，第一混合土挤压固化预制粧通过粧接头与第二混合土挤压固化预制粧相连，第一混合土粧与地表相连，第一、第二混合土挤压固化预制粧通过中心孔和水泥砂浆相连，水泥砂浆和无缝钢管相连，无缝钢管与注浆管相连。
[0011]如图1、图2可知，本方法施工简单，利用振动沉管粧机的振动沉管施工钻孔后，将第一、第二混合土挤压固化预制粧依次吊放入钻孔内，然后将无缝钢管放入第一、第二混合土挤压固化预制粧的中心孔内，用振动沉管粧机将振动沉管缓慢拔出，再将注浆管与露出地表的无缝钢管连接，向无缝钢管内注入水泥砂浆，水泥砂浆凝固后，整体形成一种用于软基处理的混合土挤压固化预制粧。
[0012]一种用于软基处理的混合土挤压固化预制粧的施工方法，其步骤是:
A、振动沉管粧机成孔:
可采用振动沉管粧机(市场上任何一种均可)，从地表上开始钻孔，在地基土中钻到设计深度(不大于20m)，形成有沉管暂时支撑的钻孔；
B、放置混合土挤压固化预制粧:
将混合土粧制备机(采用ZL — 01)现场预制的混合土粧，把所需数量的混合土挤压固化预制粧吊放入沉管内，混合土粧在沉管内依次叠放形成与设计深度一致的混合土挤压固化预制粧；
所述的混合土粧可采用一般粘土与水泥、或石灰、或粉煤灰、或建筑垃圾等混合料，粘土占质量比85%或大于85%，其余混合料占质量比小于15%或等于15%，采用ZL — 01混合土粧制备机进行静压预制(一般普通技术人员均能制备)。
[0013]C、放置无缝钢管并拔出振动沉管:
将与粧体设计深度一致的无缝钢管放入混合土挤压固化预制粧的中心孔内，无缝钢管采用管箍进行分段连接，然后，操作振动沉管粧机(市场上任何一种均可)将沉管拔出地表，混合土挤压固化预制粧及无缝钢管留在钻孔内；
D、注浆: 将无缝钢管与注浆管通过铁丝扎紧连接，向无缝钢管中注入压力水泥砂浆，使水泥砂浆全面充填在无缝钢管与混合土粧之间的孔隙及混合土粧的接头间隙位置，浆液固化后使无缝钢管与预制混合土柱形成完整的混合土挤压固化预制粧。
[0014]E、整体施工:
按照上述A、B、C、D步骤，按设计数量施工混合土挤压固化预制粧，所有的混合土挤压固化预制粧连成一片，提高了软基的承载能力和荷载作用下的抗变形能力，即完成了对软基的处理。
[0015]工作机理:
采用混合土粧制备机，将粘土、建筑垃圾、粉煤灰等制成压实均勾、强度较高的混合土挤压固化预制粧，有利于降低粧的生产成本，提高生产效率，充分利用废弃资源；振动沉管粧机将沉管压入软基后，沉管为混合土挤压固化预制粧直接放置到地基土提供了合适的通道，也起到了挤密地基土的作用；采用尼龙网袋将混合土挤压固化预制粧吊放入沉管内，既可以防止混合土挤压固化预制粧的断裂等损坏，还可以起到粧周加筋的作用；在依次叠放的混合土挤压固化预制粧的中心孔内插入无缝钢管并通过其注入压力水泥砂浆，可以在混合土挤压固化预制粧中发挥加筋作用，增加其抗剪强度，同时还可以通过固化后的水泥砂浆有效连接混合土挤压固化预制粧间的接头。
[0016]本发明与现有技术相比，具有以下优点和积极效果:
①采用将一般粘土、建筑垃圾及粉煤灰等废弃材料压实预制成混合土粧的方法，既能制备成压实均匀、质量可靠、强度较高的工程粧，还能实现了废弃资源的再利用；
②采用多节混合土挤压固化预制粧连接成整体粧型的施工方法，有效的降低了预制粧的制作、运输、吊装的操作的难度，实现了模块化施工，降低了施工成本；
③采用无缝钢管及水泥砂浆连接混合土挤压固化预制粧间接头及中心加筋的方法，解决了混合土粧的接头有效连接问题，也提高了混合土粧的整体承载能力。
[0017]武汉市某高速公路快速出口通道路基面临大量软