Sistema de Solidificação do Solo na Solidificação de Fundações e Estaqueamento

Na área da engenharia civil, o método de estabilização de solos é um elo fundamental para garantir a estabilidade e a durabilidade das edificações. Embora os métodos tradicionais de tratamento de fundações, como aterro de reposição, mistura profunda ou pré-carregamento, sejam amplamente utilizados, eles enfrentam problemas como alto custo, longo período de construção e poluição ambiental. Com o aprofundamento dos conceitos de proteção ambiental e o progresso tecnológico, o sistema de solidificação de lodo tornou-se gradualmente uma solução inovadora no tratamento de fundações e na engenharia de estaqueamento.

Princípio técnico do sistema de solidificação de lodo

Os métodos de estabilização de solo in situ adicionam materiais solidificantes (como cimento, cal, escória, resíduos sólidos industriais, etc.) a um lodo com alto teor de água e baixa resistência, e utilizam reações físicas e químicas para alterar a estrutura do solo, formando um corpo solidificado com alta resistência e baixa permeabilidade. Seu processo principal é o seguinte:

1. Mistura de materiais: O lodo e o agente solidificante são misturados uniformemente em proporção para formar uma mistura homogênea.

2. Reação química: Os ingredientes ativos no agente de cura (como CaO, SiO₂) reagem com a água e os minerais de argila no silte por meio de hidratação e troca iônica para formar uma substância gelificante (como o gel CSH).

3. Reforço estrutural: A substância gelificante preenche os poros do solo para formar uma estrutura de rede densa, melhorando significativamente a resistência à compressão e a antipermeabilidade.

Essa tecnologia não é adequada apenas para dragar lodo de rios e lagos, mas também pode processar resíduos como rejeitos de engenharia e lama de construção, transformando resíduos em tesouros.

As principais vantagens do sistema de solidificação do solo no tratamento de fundações

1. Benefícios ambientais significativos, em linha com o conceito de construção verde

Utilização de recursos residuais: Estabilização do solo para fundação requer o transporte de uma grande quantidade de solo de qualidade inferior e a substituição de areia e cascalho, resultando em altos custos de transporte e impactos ambientais. Inovações na estabilização do solo pode tratar diretamente o lodo residual no local, reduzir a escavação de terra e aterros sanitários e reduzir as emissões de carbono.

Reduzir a propagação da poluição: O lodo solidificado retém metais pesados e matéria orgânica, evitando poluição secundária. Por exemplo, um projeto de dragagem de rio em Wuhan utilizou tecnologia de solidificação para converter 100.000 metros cúbicos de lodo em materiais para leito de estrada, reduzindo a área ocupada pelo campo de solo abandonado em mais de 60%.

2. Excelente eficiência econômica e redução de custos gerais

Baixo custo de material: O agente solidificante pode ser feito de subprodutos industriais (como escória de aço, cinza volante), e o preço unitário é de apenas 1/3 a 1/2 da areia e cascalho tradicionais.

Período de construção reduzido: Não é necessário esperar por assentamento natural ou comprar enchimentos, o período de construção pode ser reduzido em 30%~50%

3. Melhorar a capacidade de suporte da fundação e garantir a qualidade do projeto

A resistência à compressão não confinada do solo solidificado pode atingir 0,5~5 MPa, excedendo em muito os 0,01~0,1 MPa do solo macio natural, e pode atender aos requisitos de carga de edifícios de vários andares, subleitos de estradas, etc.

Ajustando a proporção do agente solidificante, diferentes problemas geológicos podem ser resolvidos de maneira direcionada.

4. Ampla adaptabilidade, resolvendo problemas geológicos complexos

Ele pode solidificar efetivamente lodo com alto teor de água (40%~200%) e alto teor de matéria orgânica, especialmente adequado para áreas com redes fluviais densas e solo mole generalizado.

Em locais estreitos ou projetos de fossos de fundação profundos, a solidificação in situ ou a construção modular podem ser adotadas com flexibilidade para evitar restrições à entrada de grandes máquinas.

Aplicação inovadora da tecnologia de solidificação do solo na fundação de estacas

1. Substituir materiais tradicionais de fundação de estacas e otimizar o processo de construção

– Estacas de solo solidificado: Use o lodo solidificado diretamente como material de estaca para substituir estacas pré-moldadas de concreto ou estacas de tubos de aço.

– Melhoria da fundação composta: adicione um agente solidificante ao solo entre as estacas para formar uma fundação composta de “estaca rígida + solo solidificado”, o que melhora sinergicamente a estabilidade geral.

 2. Superando os desafios de condições geológicas especiais

– Área de lodo plástico: Em um projeto de ponte transoceânica no Delta do Rio das Pérolas, a espessura da camada de lodo plástico atingiu 15 metros, e as estacas moldadas in loco eram propensas à retração. Após o uso da tecnologia de solidificação por pulverização rotativa, o recalque da fundação da estaca foi controlado em até 5 mm.

– Área de liquefação de terremotos: O agente solidificante pode aumentar a densidade da camada de solo arenoso e reduzir o risco de liquefação.

3. Combinado com tecnologia de construção inteligente

– Controle preciso da proporção: monitoramento em tempo real do teor de umidade do lodo e das alterações de resistência por meio de sensores IoT, ajustando dinamicamente a quantidade de agente de cura adicionado.

– Equipamentos de construção automatizados: Máquina de mistura de estacas não tripulada, impressão 3D de estrutura de solo solidificado e outras novas tecnologias para melhorar ainda mais a precisão e a eficiência da construção.

Por meio da inovação tecnológica e da prática de engenharia, a sistema de estabilização do solo solucionou com sucesso os problemas de proteção ambiental, custo e eficiência no tratamento tradicional de fundações. Suas vantagens na solidificação e estaqueamento de fundações não se refletem apenas na melhoria da resistência e na redução do tempo de construção, mas também na promoção da transformação da engenharia civil em direção à "reciclagem de recursos e respeito ao meio ambiente". Com a iteração tecnológica e o apoio de políticas públicas, espera-se que este sistema se torne uma das soluções centrais na área da engenharia geotécnica no futuro.