Bodenverfestigungssystem bei der Gründungsverfestigung und Pfahlgründung

Im Bauwesen ist die Bodenstabilisierung ein entscheidender Faktor für die Stabilität und Langlebigkeit von Gebäuden. Obwohl traditionelle Gründungsbehandlungsverfahren wie Verfüllung, Tiefenmischung oder Vorbelastung weit verbreitet sind, weisen sie Nachteile wie hohe Kosten, lange Bauzeiten und Umweltbelastung auf. Mit dem wachsenden Bewusstsein für Umweltschutz und dem technologischen Fortschritt hat sich die Schlammverfestigung zunehmend als innovative Lösung in der Gründungsbehandlung und im Pfahlbau etabliert.

Technisches Prinzip des Schlammverfestigungssystems

Bei In-situ-Bodenstabilisierungsverfahren werden Verfestigungsmittel (wie Zement, Kalk, Schlacke, industrielle Feststoffabfälle usw.) zu wasserreichem, schwach festem Schlamm hinzugefügt. Durch physikalische und chemische Reaktionen wird die Bodenstruktur verändert, um einen verfestigten Körper mit hoher Festigkeit und geringer Durchlässigkeit zu bilden. Der Kernprozess ist wie folgt:

1. Materialmischung: Der Schlamm und das Verfestigungsmittel werden im richtigen Verhältnis gleichmäßig vermischt, um eine homogene Mischung zu erhalten.

2. Chemische Reaktion: Die aktiven Bestandteile des Härtungsmittels (wie CaO, SiO₂) reagieren mit dem Wasser und den Tonmineralien im Schluff durch Hydratation und Ionenaustausch und bilden eine gelierende Substanz (wie z. B. CSH-Gel).

3. Strukturelle Verstärkung: Die gelbildende Substanz füllt die Poren des Bodens und bildet eine dichte Netzwerkstruktur, wodurch die Druckfestigkeit und die Durchlässigkeit deutlich verbessert werden.

Diese Technologie eignet sich nicht nur für ausgebaggerten Schlamm aus Flüssen und Seen, sondern kann auch Abfälle wie Bauschutt und Bauschlamm verarbeiten und so Abfall in Wertstoffe verwandeln.

Die wichtigsten Vorteile des Bodenverfestigungssystems bei der Gründungsbehandlung

1. Deutliche ökologische Vorteile, im Einklang mit dem Konzept des nachhaltigen Bauens

Abfallverwertung: Bodenstabilisierung für das Fundament erfordert den Abtransport großer Mengen minderwertigen Bodens und den Austausch von Sand und Kies, was zu hohen Transportkosten und Umweltbelastungen führt. Innovationen zur Bodenstabilisierung kann Abfallschlamm direkt vor Ort behandeln, Erdaushub und Deponieaufwand reduzieren und die Kohlenstoffemissionen verringern.

Reduzierung der Schadstoffausbreitung: Der verfestigte Schlamm bindet Schwermetalle und organische Stoffe und verhindert so Sekundärverschmutzung. Beispielsweise wurden bei einem Flussausbaggerungsprojekt in Wuhan mithilfe der Verfestigungstechnologie 100.000 Kubikmeter Schlamm in Straßenbaumaterial umgewandelt, wodurch die Fläche des stillgelegten Aushubfeldes um mehr als 601.000 Tonnen reduziert wurde.

2. Hervorragende Wirtschaftlichkeit und reduzierte Gesamtkosten

Niedrige Materialkosten: Das Härtungsmittel kann aus industriellen Nebenprodukten (wie Stahlschlacke, Flugasche) hergestellt werden, und der Stückpreis beträgt nur 1/3 bis 1/2 des Preises von herkömmlichem Sand und Kies.

Verkürzte Bauzeit: Da weder natürliche Setzungsprozesse abgewartet noch Füllmaterialien gekauft werden müssen, kann die Bauzeit um 301 bis 501 TP3T verkürzt werden.

3. Verbesserung der Tragfähigkeit des Fundaments und Sicherstellung der Projektqualität

Die einachsige Druckfestigkeit des verfestigten Bodens kann 0,5 bis 5 MPa erreichen und übertrifft damit die 0,01 bis 0,1 MPa von natürlichem weichem Boden bei weitem. Sie erfüllt somit die Lastanforderungen für mehrgeschossige Gebäude, Straßenunterbau usw.

Durch die Anpassung des Verhältnisses von Verfestigungsmittel können unterschiedliche geologische Probleme gezielt gelöst werden.

4. Hohe Anpassungsfähigkeit, Lösung komplexer geologischer Probleme

Es kann Schlamm mit hohem Wassergehalt (40%~200%) und hohem Gehalt an organischer Substanz effektiv verfestigen und eignet sich besonders für Gebiete mit dichten Flussnetzen und weit verbreiteten weichen Böden.

Bei beengten Platzverhältnissen oder tiefen Baugruben können Ortbeton- oder Modulbauweisen flexibel eingesetzt werden, um Einschränkungen beim Einfahren großer Maschinen zu vermeiden.

Innovative Anwendung der Bodenverfestigungstechnologie bei der Gründungspfahlgründung

1. Herkömmliche Pfahlgründungsmaterialien ersetzen und den Bauprozess optimieren

– Verfestigte Bodenpfähle: Der verfestigte Schluff wird direkt als Pfahlmaterial verwendet, um Betonfertigteilpfähle oder Stahlrohrpfähle zu ersetzen. .

– Verbesserung der Verbundfundamentierung: Durch Zugabe eines Verfestigungsmittels zum Boden zwischen den Pfählen entsteht ein Verbundfundament aus “starrem Pfahl + verfestigtem Boden”, wodurch die Gesamtstabilität synergistisch verbessert wird.

 2. Bewältigung der Herausforderungen besonderer geologischer Bedingungen

– Problemzone mit Kunststoffschlamm: Bei einem Brückenbauprojekt im Perlflussdelta erreichte die Dicke der Kunststoffschlammschicht 15 Meter, und herkömmliche Ortbetonpfähle neigten zum Schrumpfen. Durch den Einsatz der Rotationsspritzverfestigungstechnologie konnte die Setzung der Pfahlgründung auf unter 5 mm begrenzt werden.

– Erdbebenbedingte Bodenverflüssigungsgebiete: Das Verfestigungsmittel kann die Dichte der sandigen Bodenschicht erhöhen und das Verflüssigungsrisiko verringern.

3. Kombiniert mit intelligenter Bautechnologie

– Präzise Dosierungskontrolle: Echtzeitüberwachung des Feuchtigkeitsgehalts und der Festigkeitsänderungen des Schlamms mittels IoT-Sensoren, dynamische Anpassung der zugegebenen Menge an Härtungsmittel.

– Automatisierte Bauausrüstung: Unbemannte Mischpfahlmaschine, 3D-Druck von verfestigten Bodenstrukturen und andere neue Technologien zur weiteren Verbesserung der Genauigkeit und Effizienz der Bauarbeiten.

Durch technologische Innovation und Ingenieurpraxis, Bodenstabilisierungssystem Das System hat die Probleme des Umweltschutzes, der Kosten und der Effizienz herkömmlicher Baugrundbehandlungen erfolgreich gelöst. Seine Vorteile bei der Baugrundverfestigung und Pfahlgründung zeigen sich nicht nur in der verbesserten Festigkeit und der verkürzten Bauzeit, sondern auch in der Förderung des Wandels im Ingenieurbau hin zu “Ressourcenschonung und Umweltfreundlichkeit”. Mit technologischer Weiterentwicklung und politischer Unterstützung dürfte sich dieses System zukünftig zu einer der Kernlösungen im Bereich der Geotechnik entwickeln.