Sistema de solidificación de suelos en cimentaciones y pilotaje

En el campo de la ingeniería civil, el método de estabilización de suelos es fundamental para garantizar la estabilidad y durabilidad de las edificaciones. Si bien los métodos tradicionales de tratamiento de cimentaciones, como el relleno de reemplazo, la mezcla profunda o la precarga, son ampliamente utilizados, presentan problemas como su alto costo, los largos plazos de construcción y la contaminación ambiental. Con la profundización de los conceptos de protección ambiental y el progreso tecnológico, el sistema de solidificación de sedimentos se ha convertido gradualmente en una solución innovadora en el tratamiento de cimentaciones y la ingeniería de pilotaje.

Principio técnico del sistema de solidificación de lodos

Los métodos de estabilización de suelos in situ incorporan materiales solidificantes (como cemento, cal, escoria, residuos sólidos industriales, etc.) a lodos con alto contenido de agua y baja resistencia, y utilizan reacciones físicas y químicas para modificar la estructura del suelo y formar un cuerpo solidificado de alta resistencia y baja permeabilidad. Su proceso principal es el siguiente:

1. Mezcla de materiales: El limo y el agente solidificante se mezclan uniformemente en proporción para formar una mezcla homogénea.

2. Reacción química: Los ingredientes activos del agente de curado (como CaO, SiO₂) reaccionan con el agua y los minerales arcillosos del limo a través de la hidratación y el intercambio iónico para formar una sustancia gelificante (como el gel CSH).

3. Fortalecimiento estructural: La sustancia gelificante llena los poros del suelo para formar una estructura de red densa, mejorando significativamente la resistencia a la compresión y la antipermeabilidad.

Esta tecnología no sólo es adecuada para el dragado de limos de ríos y lagos, sino que también puede procesar residuos como escombros de ingeniería y lodo de construcción, convirtiendo así los desechos en tesoros.

Las principales ventajas del sistema de solidificación del suelo en el tratamiento de cimentaciones

1. Beneficios ambientales significativos, en línea con el concepto de construcción verde

Utilización de recursos de residuos: Estabilización de suelos para cimentaciones requiere el transporte de una gran cantidad de tierra de calidad inferior y la sustitución de arena y grava, lo que genera elevados costos de transporte y cargas ambientales. Innovaciones en estabilización de suelos Puede tratar directamente los residuos de sedimentos en el sitio, reducir la excavación de tierra y los vertederos y reducir las emisiones de carbono.

Reducción de la propagación de la contaminación: El limo solidificado sella los metales pesados y la materia orgánica para evitar la contaminación secundaria. Por ejemplo, un proyecto de dragado fluvial en Wuhan utilizó tecnología de solidificación para convertir 100.000 metros cúbicos de limo en materiales para la plataforma de la carretera, reduciendo la superficie ocupada por el terreno abandonado en más de 601 TP3T.

2. Excelente eficiencia económica y reducción de costes generales

Bajo costo de material: El agente solidificante puede fabricarse a partir de subproductos industriales (como escoria de acero, cenizas volantes) y el precio unitario es de solo 1/3~1/2 de la arena y grava tradicionales.

Período de construcción acortado: No es necesario esperar el asentamiento natural ni comprar rellenos, el período de construcción se puede acortar entre 30% y 50%.

3. Mejorar la capacidad portante de la cimentación y garantizar la calidad del proyecto.

La resistencia a la compresión sin confinamiento del suelo solidificado puede alcanzar de 0,5 a 5 MPa, superando ampliamente los 0,01 a 0,1 MPa del suelo blando natural, y puede cumplir con los requisitos de carga de edificios de varios pisos, subrasantes de carreteras, etc.

Ajustando la proporción del agente solidificante se pueden resolver diferentes problemas geológicos de forma específica.

4. Amplia adaptabilidad, solucionando problemas geológicos complejos.

Puede solidificar eficazmente el limo con alto contenido de agua (40% ~ 200%) y alto contenido de materia orgánica, especialmente adecuado para áreas con densas redes fluviales y suelo blando generalizado.

En sitios estrechos o proyectos de cimentaciones profundas, se puede adoptar de manera flexible la solidificación in situ o la construcción modular para evitar restricciones en el ingreso de maquinaria grande.

Aplicación innovadora de la tecnología de solidificación del suelo en la cimentación de pilotes

1. Reemplazar los materiales tradicionales de cimentación de pilotes y optimizar el proceso de construcción.

– Pilotes de suelo solidificado: Utilice el limo solidificado directamente como material de pilote para reemplazar pilotes prefabricados de hormigón o pilotes de tubos de acero.

– Mejora de la cimentación compuesta: añadir un agente solidificante al suelo entre los pilotes para formar una cimentación compuesta de “pilote rígido + suelo solidificado”, que mejora sinérgicamente la estabilidad general.

 2. Superar los desafíos de las condiciones geológicas especiales

Área de sedimentos plásticos: En un proyecto de puente marítimo en el delta del río Perla, el espesor de la capa de sedimentos plásticos alcanzó los 15 metros, y los pilotes tradicionales de hormigón in situ eran propensos a la retracción. Tras utilizar la tecnología de solidificación por pulverización rotativa, el asentamiento de la cimentación de los pilotes se controló con una precisión de 5 mm.

– Zona de licuefacción sísmica: El agente solidificante puede aumentar la densidad de la capa de suelo arenoso y reducir el riesgo de licuefacción.

3. Combinado con tecnología de construcción inteligente

– Control preciso de proporciones: monitoreo en tiempo real del contenido de humedad y cambios de resistencia del lodo a través de sensores IoT, ajustando dinámicamente la cantidad de agente de curado agregado.

– Equipos de construcción automatizados: Máquina mezcladora no tripulada, impresión 3D de estructuras de suelo solidificado y otras nuevas tecnologías para mejorar aún más la precisión y la eficiencia de la construcción.

A través de la innovación tecnológica y la práctica de la ingeniería, la sistema de estabilización de suelos Ha resuelto con éxito los problemas de protección ambiental, costo y eficiencia en el tratamiento tradicional de cimentaciones. Sus ventajas en la solidificación y el pilotaje de cimentaciones no solo se reflejan en la mejora de la resistencia y la reducción del plazo de construcción, sino también en la promoción de la transformación de la construcción de ingeniería hacia el reciclaje de recursos y el respeto al medio ambiente. Con la innovación tecnológica y el apoyo de políticas, se espera que este sistema se convierta en una de las soluciones clave en el campo de la ingeniería geotécnica en el futuro.