碳吸收絮凝剂结合真空预压的软土地基处理与固碳方法技术

本发明专利技术涉及一种碳吸收絮凝剂结合真空预压的软土地基处理与固碳方法，将工业固体废弃物作为碳吸收絮凝剂与真空预压相结合，CaO和MgO可在水中与CO2发生化学反应生成CaCO3和MgCO3等固体物质，这些物质能够与土颗粒一起连接形成具有一定强度的骨架结构，在随后真空预压地基处理过程中可以保持土体内部孔隙通道不至于被压扁，起到加快排水固结的作用；另外，由于CaCO3和MgCO3化学性质稳定，所吸收的CO2就被长期固定在地基中。与现有技术相比，本发明专利技术能够在对软土进行地基处理的同时，将CO2固定在地基中，起到地基固碳的作用，从地基处理的角度提出一条减碳增汇的新途径，具有广阔的应用前景及良好的社会效益。的应用前景及良好的社会效益。的应用前景及良好的社会效益。

【技术实现步骤摘要】
碳吸收絮凝剂结合真空预压的软土地基处理与固碳方法


[0001]本专利技术涉及软土地基处理
，尤其是涉及一种碳吸收絮凝剂结合真空预压的软土地基处理与固碳方法。

技术介绍

[0002]我国东南部沿海一带分布有广泛的软土，同时，围海造地形成了大量高含水的超软土以及疏浚泥堆场，这些软土一般具有如下特点：1)粘粒含量高，分散性强，自然放置短时间内或始终难以完成自重固结；2)含水率高，一般60～200％，长期处于流动、流塑状态，短时间内无法满足工程建设需求；3)压缩性高，软土层深厚，长期沉降量很大。
[0003]目前软土地基处理方法真空预压法、堆载预压法、真空联合堆载预压法、动力排水固结法、水泥土搅拌桩法和碎石桩法等。
[0004]真空排水预压法是排水固结法的一种，它是通过将不透气的薄膜铺设在砂垫层上，借助于埋设在砂垫层中的真空管道，通过抽真空装置将膜下土体中的空气和水抽出，使土体得以固结，强度得以增长。
[0005]堆载预压法是在天然地基设置竖向排水通道，然后分级逐渐加载，产生超孔隙水压力，使土体中孔隙水沿排水通道排出，土体有效应力增加，产生固结压缩变形，在施工期消除大部分沉降，从而有效的控制工后沉降，通过预压排水固结，软基土性得到改良，地基承载力也得以显著提高。
[0006]堆载预压法的特点是不受荷载大小的限制，可以进行超载预压，但缺点是堆载的工程量太大，施工成本过高。而真空预压法则比较经济，但所形成的预压荷载不可能很大，有一定的限制(一般相当于4.5m左右的堆载高度)，同时技术要求也比较复杂。因此，在实际工程中可以采用真空
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堆载联合预压法，结合二者的各自优点，节约一部分山石料的同时，缩短施工工期。
[0007]动力排水固结法是将轻型井点降低地下水位使土体含水率接近最优含水率，并与强夯夯实联合作用于软土的一种方法，强夯过程中将夯锤提离地面一定高度再自由落体落下，利用夯锤的势能对软土进行夯实，提高地基承载力，减小工后沉降，该方法对地基的处理和影响深度有限，一般只适用于加固浅层，且强夯法不适宜处理饱和粘性土和淤泥。
[0008]水泥土搅拌桩法是一种化学加固方法，是将水泥浆液通过搅拌桩机送入软土的同时，对土与浆液进行搅拌，使其中的化学固化药剂与软土进行充分混合与反应，得到具有一定强度的水泥土桩体，与周围土体形成复合地基共同承担上部荷载并抵抗变形，该方法成本相对比较高，且当软土含水率较低时无法使用，因此，一般用于软土工程性质相对较好，处理面积较小，要求比较高的工程中。
[0009]碎石桩法是通过振动沉管、夯扩等设备将碎石植入软土中形成碎石桩体，碎石桩具有较高的强度可以与周围土体共同承担上部荷载，具有较好的渗透性能可以起到排水通道的作用，加快周围土体的固结，不过该方法不适用于高含水率的淤泥、淤泥质土。
[0010]药剂真空预压法(ZL2015 10322445.6)是将化学絮凝与真空预压相结合用于高含
水率泥浆、淤泥、污泥处理的一种方法，可以取得较好的脱水固结效果，其中所采用的药剂通常为聚丙烯酰胺、聚合氯化铝铁、生石灰、熟石灰、石膏等材料，这些材料均是普通的化学药剂，该工艺以及上面提到的五种地基处理方法均不具备减碳、降碳作用，对于双碳目标的实现没有任何贡献，反而有比较高的碳排放。
[0011]综上，目前各种地基处理方法均存在许多问题，尤其是碳排放比较高这一问题。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种碳吸收絮凝剂结合真空预压的软土地基处理与固碳方法，针对各种地基处理方法碳排放比较高的不足，本专利技术通过将钢渣、碱渣、电石渣、煤矸石等含有CaO、MgO等的工业固体废弃物作为碳吸收絮凝剂与真空预压相结合，其中，CaO和MgO可以在水中与CO2发生化学反应，生成化学性质稳定的CaCO3和MgCO3等固体物质，这些物质会附在土颗粒表面，充当土颗粒之间的桥梁，与土颗粒一起连接形成具有一定强度的骨架结构，在随后真空预压地基处理过程中可以保持土体内部孔隙通道不至于被压扁，起到加快排水固结的作用；另外，由于CaCO3和MgCO3这些化学物质化学性质稳定，所吸收的CO2就被长期固定在了地基中，本专利技术能够在对软土进行地基处理的同时，将CO2固定在地基中，起到地基固碳的作用，从地基处理的角度提出了一条减碳增汇的新途径，具有广阔的应用前景及良好的社会效益。
[0013]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0014]本专利技术的目的是提供一种碳吸收絮凝剂结合真空预压的软土地基处理与固碳方法，包括如下步骤：
[0015]S1、对拟处理的软土地基的特性进行分析，根据物理化学性质确定碳吸收絮凝剂与CO2添加时的浓度、掺入比与配合比；
[0016]S2、按照步骤S1所确定的碳吸收絮凝剂与CO2添加时的浓度、掺入比与配合比，将碳吸收絮凝剂溶入搅拌池水中采用搅拌设备充分搅拌混合制配成浆液，再采用乳化泵的CO2泵送管将CO2气体注入浆液中，通过搅拌设备使CO2与浆液中的碳吸收絮凝剂充分混合发生化学反应，通过化学成分测试，确定碳吸收絮凝剂与CO2是否已经充分反应，当未充分反应时，继续通过搅拌设备使CO2与浆液中的碳吸收絮凝剂充分混合发生化学反应至充分反应，之后执行S3；
[0017]S3、将吸收碳之后的浆液通过浆液泵送管泵入到沉淀池中进行静置，使得浆液的流动度大于20cm，通过测定浆液的流动度，判断是否符合注浆要求，具体如下：测定浆液的流动度是否大于20cm，当大于20cm时，直接执行S4，若未大于20cm时，继续静置至大于20cm，之后执行S4；
[0018]S4、按照排水固结时间与固结度的要求，以及需要处理的软土的深度，确定吸收碳之后的浆液注浆点的间距与深度，所述注浆点包括排水注浆点和/或固碳注浆点；
[0019]S5、采用注浆设备，按照步骤S4所确定的吸收碳之后的浆液注浆点的间距与深度将吸收碳之后的浆液注入地基内，进行注浆，形成扰动土柱；
[0020]S6、所述注浆点包括排水注浆点时，在所述排水注浆点的位置打设塑料排水板；
[0021]S7、连接排水通道；
[0022]S8、在地面依次铺设土工布与密封膜，将密封膜四周埋入密封沟内，并用粘土回
填，回填后在密封沟内灌水，确保整个场地的密封；
[0023]S9、连接真空设备进行抽真空，此时的系统为真空排水系统，在系统中进行真空预压过程，在稳压条件下持续抽真空，直至经达到地基稳定设计所要求的含水率、固结度和强度指标，即验算是否已经达到地基稳定设计所要求的含水率、固结度和强度指标，当达到地基稳定设计所要求的含水率、固结度和强度指标时，直接执行步骤S10，当未达到地基稳定设计所要求的含水率、固结度和强度指标时，继续在稳压条件下持续抽真空至达到地基稳定设计所要求的含水率、固结度和强度指标，之后执行步骤S10；
[0024]S10、停止抽真空，拆除真空排水系统。
[0025]优选地，步骤S2中所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳吸收絮凝剂结合真空预压的软土地基处理与固碳方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对拟处理的软土地基的特性进行分析，确定碳吸收絮凝剂与CO2添加时的浓度、掺入比与配合比；S2、按照步骤S1所确定的碳吸收絮凝剂与CO2添加时的浓度、掺入比与配合比，将碳吸收絮凝剂溶入搅拌池的水(1)中制配成浆液，再采用乳化泵将CO2气体注入浆液中，通过搅拌设备使CO2与浆液中的碳吸收絮凝剂充分混合发生化学反应，通过化学成分测试，确定碳吸收絮凝剂与CO2是否已经充分反应，当未充分反应时，继续通过搅拌设备使CO2与浆液中的碳吸收絮凝剂充分混合发生化学反应至充分反应；S3、将吸收碳之后的浆液泵入到沉淀池中进行静置，使得浆液的流动度大于20cm；S4、按照排水固结时间与固结度的要求，以及需要处理的软土的深度，确定吸收碳之后的浆液注浆点的间距与深度，所述注浆点包括排水注浆点(5)和/或固碳注浆点(6)；S5、采用注浆设备(9)，按照步骤S4所确定的吸收碳之后的浆液注浆点的间距与深度将吸收碳之后的浆液注入地基内，进行注浆，形成扰动土柱(10)；S6、所述注浆点包括排水注浆点(5)时，在所述排水注浆点(5)的位置打设的塑料排水板(11)；S7、连接排水通道；S8、在地面依次铺设土工布(14)与密封膜(15)，将密封膜(15)四周埋入密封沟(13)内，并用粘土回填，回填后在密封沟(13)内灌水；S9、连接真空设备进行抽真空，进行真空预压过程，直至经达到地基稳定设计所要求的含水率、固结度和强度指标；S10、停止抽真空，拆除真空排水系统。2.根据权利要求1所述的一种碳吸收絮凝剂结合真空预压的软土地基处理与固碳方法，其特征在于，所述排水注浆点(5)在平面上呈正方形阵列布置；固碳注浆点(6)位于四根正方形阵列布置的塑料排水板(11)的中心位置；所述塑料排水板(11)的宽度为10cm。3.根据权利要求1所述的一种碳吸收絮凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：武亚军，吴锦津，陆逸天，张旭东，蒋益平，陈洪胜，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：