[发明专利]一种垃圾焚烧飞灰水泥土搅拌桩及施工方法和装置

说明书

一种垃圾焚烧飞灰水泥土搅拌桩及施工方法和装置，该搅拌桩由内芯桩体和外芯桩体组成，内芯桩体置于外芯桩体内。内芯桩体为飞灰水泥土搅拌材料，外芯桩体为普通水泥土搅拌材料。搅拌装置采用双向变截面飞灰水泥土搅拌装置，先施工外芯桩体，后施工内芯桩体。本发明采用外芯桩体作为隔离屏障将内芯桩体内部含重金属飞灰水泥土材料与外界土质隔离，通过外芯桩体包裹以及内芯桩体水泥固化两道防线防止飞灰水泥土中有害金属的浸出。不仅资源化利用了垃圾焚烧飞灰，而且防止造成环境二次污染。

技术领域

本发明涉及垃圾焚烧飞灰处理及地基处理工程技术领域，具体是一种垃圾焚烧飞灰水泥土搅拌桩及施工方法和装置。

背景技术

随着经济高速发展，生活垃圾年产量逐年增长，垃圾焚烧发电逐渐成为目前主要的处理方式。然而生活垃圾焚烧后产生的飞灰富集了Cd、Cr、Hg、Pb、Cu和Zn等重金属，具有一定的生物毒性，属于固体废弃物，当前焚烧后的飞灰主要处置方法是进行初步的稳定化处理再填埋。随着垃圾焚烧电站的进一步建立，飞灰产量将继续增加。如何将数量庞大的飞灰进行安全处置是环境工程亟待解决的棘手问题。

目前国内外对无害化处理垃圾焚烧飞灰比较常见的是药剂稳定和水泥固化两种方法。药剂稳定法是通过化学药剂将飞灰中的有害物质转变为低毒性和低迁移性的可溶解物质的过程。但药剂稳定过程会产生高浓度无机盐废水，需要增加费用来进行后序处理，更严重的是化学药剂处理后的飞灰仍可能有二噁英浸出。水泥固化所需的设备及操作要求简单，经济实惠，但水泥固化法处理后的产物增容量大，还会造成大量资源消耗和环境污染，可见单独使用水泥固化法应用效果并不理想。

由于垃圾焚烧后的飞灰成分与粉煤灰十分相似，通过对飞灰进行初步的稳定化处理后，再结合水泥进一步固化并形成新型飞灰水泥土搅拌桩，所形成的飞灰水泥土不仅具有力学性能良好、重量相对较轻等特点，还可以有效防止重金属的渗出。水泥土搅拌桩是通过特制的机械装置将一定配比的水泥和土拌和而成。成桩过程中，土和水泥发生物理-化学反应形成具有一定强度、稳定性和整体性的固态桩体，其机理是水泥对土的固化作用，包括离子交换、硬凝反应和团粒化作用。垃圾焚烧飞灰在高速公路软土地基处治中的资源化利用，可以节约水泥用量，产生可观的经济效益。同时，飞灰水泥土搅拌桩是一种垃圾焚烧残余物无害化处理的新手段，实现“变废为宝”，不仅减轻了垃圾填埋场负荷和降低了环境压力，还具有显著的社会和环保效益。

发明内容

为解决上述的技术问题，本发明提供一种垃圾焚烧飞灰水泥土搅拌桩及施工方法和装置，通过水泥土搅拌桩对飞灰进行固化处理，实现垃圾焚烧飞灰的资源化利用。同时还提供一种结构简单、使用方便的双向变截面飞灰水泥土搅拌装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：提供一种垃圾焚烧飞灰水泥土搅拌桩，包括内芯桩体和外芯桩体，所述内芯桩体置于外芯桩体内，内芯桩体为飞灰水泥土搅拌材料，外芯桩体为普通水泥土搅拌材料。

所述内芯桩体的桩长为6m～13m、桩径为30cm～50cm，任意相邻三根桩按照等边三角形进行布置。内芯桩体和外芯桩体的具体长度和直径根据每个工程场地的水泥土搅拌桩承载力要求和强度、环境试验结果确定。

所述内芯桩体的飞灰水泥土搅拌材料按以下质量比飞灰：水泥：土＝10：10：80，搅拌均匀形成飞灰水泥土，外芯桩体的普通水泥土搅拌材料按以下质量比水泥：土＝20：80，搅拌均匀形成水泥土。

所述飞灰取自垃圾焚烧电站，水泥采用PO·42.5普通硅酸盐水泥，水取用自来水，所述飞灰进行预处理是将螯合剂按以下质量比飞灰：螯合剂：水＝100：2.5：22进行充分螯合搅拌。

所述的垃圾焚烧飞灰水泥土搅拌桩的施工方法，采用先施工外芯桩体、后施工内芯桩体的施工顺序，即完成外芯桩体施工后，再进行内芯桩体施工。

外芯桩体施工的主要步骤：

(1)桩机就位：将双向变截面飞灰水泥土搅拌桩机安放到指定桩位并进行钻头水平对中，桩位采用等边三角形布置；