[发明专利]一种粉煤灰桩及其施工方法

说明书

本发明涉及一种粉煤灰桩及其施工方法，特别是一种以粉煤灰为主要原料的复合地基桩型及其施工方法。

用于软土地基加固的桩型有多种形式，如石灰桩、水泥土桩等是目前广泛采用的复合地基桩型。其特点各不相同，适合于各种不同地质条件的软土地基加固。如石灰桩是以生石灰与矿渣或粉煤灰干拌击实而成，但桩自身强度较低，提供的承载力有限，且成桩方法采用人工洛阳铲成孔，工艺比较落后。

水泥土桩常用的工艺是深层搅拌，它通过钻机钻杆钻入土中，将水泥(浆或粉)喷出并与土搅拌成桩，其缺陷在于一方面施工质量离散性大，容易出现断桩，桩身强度受土质环境的影响较大，如土质中有机质含量高时桩身强度就很低，另一方面成本偏高。

本发明的目的是提供一种新型的复合地基桩型及其施工方法，该桩系利用工业废料粉煤灰作为主要成桩材料，不但成本低廉，还能够在一定程度上缓解粉煤灰对环境的污染问题，本发明提供的施工方法可提高施工质量及速度。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：这种粉煤灰桩包括：粉煤灰、活性剂、水，其中活性剂与粉煤灰的重量比为0.05-0.3∶1，水与活性剂、粉煤灰总量的重量比为0.5-0.85∶1。

一种专用于粉煤灰桩的施工方法，它包括以下几个工艺步骤：

(1)成孔；

(2)配料、拌料，配料中含有活性剂、粉煤灰和水，它们经混合配成浆料，其中活性剂与粉煤灰的重量比为0.05-0.3∶1，水与活性剂、粉煤灰总量的重量比为0.5-0.85∶1；

(3)压浆泵送料灌注成桩。

上述的活性剂与粉煤灰的重量比小于0.05时，桩材料强度在1MPa以下，效果比较差，大于0.3时成本较高。活性剂可以是水泥；也可以是水泥和石膏粉，其中石膏粉用量为水泥重量的3-8％，也可以是水泥、石灰和石膏粉，其中水泥与石灰的重量比为0.3-1.5∶1，石膏粉的掺量按所用石灰重量的5-10％掺入。

水泥指标号为325、425、525的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣水泥等，石灰指石灰粉(CaO)或石灰浆[Ca(OH)₂]，石灰重量均指石灰粉重量，干湿法收集的粉煤灰均可使用，粉煤灰重量指扣除所含水分后的干重量。

水与活性剂、粉煤灰总量的重量比为0.5-0.85∶1；配制粉煤灰桩料时，应首先测定粉煤灰的含水量，按重量比将一定数量的粉煤灰、活性剂、外加剂混合，然后加入一定数量的水进行充分拌合，使各种成分混合均匀为止，水灰比过大将降低桩料的强度，可掺入减水剂降低水灰比，添加0.5％的FDN可减水15％左右，同时还能改善泵送性能。

注浆完毕后加入砂石等填充骨料可降低桩料的成本和提高成桩强度。一般根据需要在浆料中补投砂石骨料，比例不超过粉煤灰与活性剂总重量的35％。

活性材料的用量越大，其桩身强度也会越高，特别是水泥用量的增加对桩身的后期强度和早期强度都是有益的，但成本随之增加，意义不大；石灰作为活性材料使用时，其早期强度较低，因此掺入石膏粉对提高桩料的早期强度有显著作用，对后期强度几乎没有什么太大的作用。

本发明采用掺入一定的活性剂成分，能与粉煤灰产生化学反应，生成胶凝物质而凝固结形成一定强度，凝固速度较混凝土慢，化学反应过程一般持续二至三年。

本发明的优点：本桩型不配筋，通常不必加入骨料，桩身强度在3-12Mpa范围内，作为刚-柔性桩，能和桩间土共同作用组成复合地基，承受荷载，与其他现有的各种复合地基桩型相比较，该桩型广泛地适合于各种软弱地基的加固，价格低廉，施工文明，无振动，无噪音，成桩质量容易得到保证，还能解决环境保护问题，本发明设计的施工工艺中，特意将粉煤灰复合材料配制成浆料，便于采用高压泵压力灌注，本工艺比已有钢筋混凝土成桩工艺简便，钢性桩都要考虑钢筋笼的准确放置以及骨料的均匀分布，同时要避免塌孔，还需要振捣或压浆管二次衬浆等复杂工序，钢性桩的桩身强度通常高于15MPa。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明：

图1：本发明提供的粉煤灰桩的施工工艺框图

图2：本发明一种施工设备配套工艺图

图1中，2为配料，根据桩身强度及工艺要求选定配比，承载力计算按水泥土桩的有关规定，3为拌料，可在制浆机中进行，搅拌程度以各种材料成分及稠度均匀为原则。1为成孔工序，采用钻孔、冲击或其它钻挖成孔方式成孔，孔深度根据地质条件及桩的设计承载力等因素决定。4送料，以压浆泵(砂浆泵、泥浆泵或混凝土泵)将桩料压入5桩孔内，6为提升钻杆，使浆料能够部分渗透到桩周土的缝隙中，灌料后可投入砂石等骨料成分填充7，8成桩。