CN105804118A - 一种基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法 - Google Patents

一种基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法，包括：对浇筑基底进行清理，保障基底无垃圾和积水；在填筑体底面铺设防渗土工膜；计算各个层的填筑高度；制作及安装模块；对浇筑体进行分段、分层、分块；对已经分段、分层、分块的浇注体设立模板；按照分段、分层、分块进行浇筑泡沫轻质土；在填筑层顶部往下0.5m至1m的位置设置金属网；在表面覆盖塑料薄膜进行保湿养护；在现浇泡沫轻质土填充层侧面和顶面用普通土进行回填施工。通过本发明实施例，采用现浇泡沫轻质土作为减荷材料，采用对地下结构上覆填土进行减荷的施工方法，相对于其他解决地下结构变形的施工方法更简单便捷，造价低廉。

Description

一种基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法
技术领域
本发明涉及建筑行业技术领域，具体涉及一种基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法。
背景技术
泡沫轻质材料即泡沫轻质土是通过化学或物理的方式根据应用需要将空气气体引用到泡沫原浆中，经过合理养护成型，而形成的含有大量细小的封闭气孔，并具有相当强度的泡沫制品，其制作方式通常是采用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆中，经混合搅拌、浇注成型、养护而成的一种多孔材料。
在地下结构工程中，地下结构设计要求其覆土荷重必须在结构能承受的范围内，当地下结构上方覆土过厚时，地下通道结构承担荷载很大，尤其是异型结构受力极为不利，其内力和变形均不能满足结构要求。实际覆土荷重超过了结构承受的能力，则必须对上覆填土进行减荷或者对地下结构进行再次加固。
传统的减荷方案主要包括：采用双层结构会大大增加了结构自身的尺寸，造价高，环保，工期长，不便于地下管线的施工，结构自重加大，减荷效果一般；采用可发性聚苯乙烯泡沫塑料板材EPS作为减荷材料则造价较高，不环保，不利防火，施工工期较长，减荷效果好；采用轻质粉煤灰作为减荷材料则造价适中，环保，泡水后会降低减荷效果，大型机械设备施工不便，压实度难以保证，施工工期长。采用对地下结构进行再次加固则造价昂贵，施工难度大，经济效益不高。
发明内容
针对现有地下结构施工的不足，本发明提供了一种基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法，采用现浇泡沫轻质土作为减荷材料，采用对地下结构上覆填土进行减荷的施工方法，相对于其他解决地下结构变形的施工方法更简单便捷，造价低廉。
本发明提供了一种基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法，包括如下步骤：
开挖地下结构上层的土，换填起始位置为结构顶板表面，结构两侧垂直换填；
对浇筑基底进行清理，保障基底无垃圾和积水；
在填筑体底面铺设防渗土工膜；
计算各个层的填筑高度，所述填筑高度满足如下公式：
H1R1+H2R2＋H3R3≤NH1+H2+H3＝H，其中：
H1为路面结构层厚度，H2为泡沫轻质土厚度，H3常规填土厚度，R1为路面结构层容重，R2为泡沫轻质土容重，R3为常规填土容重，H为原地面起算的总路堤高度，N为结构承载力；
制作及安装模块，使壁板之间，壁板和地基之间严密，防止漏浆；
根据填筑体的填筑高度、宽度和长度，对浇筑体进行分段、分层、分块；
对已经分段、分层、分块的浇注体设立模板，在浇注体侧面临空面设置保护壁；
按照分段、分层、分块进行浇筑泡沫轻质土，单个浇筑区内浇筑的施工时间控制在水泥浆初凝时间内，浇筑层终凝后进行上层的浇筑施工，直至达到设计标高；
在填筑层顶部往下0.5m至1m的位置设置金属网；
在现浇泡沫轻质土浇筑至设计标高后，在表面覆盖塑料薄膜进行保湿养护；
现浇泡沫轻质土按换填厚度填筑完成后，在现浇泡沫轻质土填充层侧面和顶面用普通土进行回填施工，整个回填施工采用垂直填筑。
所述对已经分段、分层、分块的浇注体设立模板，在浇注体侧面临空面设置保护壁之后还包括：
对平面位置、顶部高度、节点联系、纵横向稳定性、接缝紧密相进行检查。
所述在现浇泡沫轻质土浇筑至设计标高后，在表面覆盖塑料薄膜进行保湿养护之后还包括：
通过在顶面设置固化台阶实现纵坡调整。
所述防渗土工膜采用聚乙烯复合土工膜，或者采用聚氯乙烯复合土工膜。
所述对已经分段、分层、分块的浇注体设立模板，在浇注体侧面临空面设置保护壁包括：
现浇泡沫轻质土分块采用临时胶合板分段、水平、分层设立横隔板安装支撑；
保护壁采用混凝土类、或者石材类砌块或者，采用薄壁式混凝土挡墙。
所述按照分段、分层、分块进行浇筑泡沫轻质土中的泡沫轻质土湿容重为5KN/m3～6KN/m3，流值为160mm～170mmmm，抗压强度≥0.8MPa，；所述泡沫轻质土中的发泡剂选用界面活性类发泡剂，所述泡沫轻质土中的标准泡沫密度为40kg/m3～60kg/m3。
所述按照分段、分层、分块进行浇筑泡沫轻质土还包括：
在分段沉降缝、中间横隔板施工缝及端部采用胶合板及组合钢模。
所述在填筑层顶部往下0.5m至1m的位置设置金属网包括：
在填筑体顶部往下0.5m～1.0m的位置设置1～2层金属网，相邻幅的金属网需重叠铺设5cm～10cm，重叠部分用铁丝绑扎。
所述对已经分段、分层、分块的浇注体设立模板，在浇注体侧面临空面设置保护壁包括：
侧面竖立段施工时，采用80cm×140cm组合钢模，安装高度根据设计要求控制，并超出设计标高5cm～10cm。
所述单个浇筑层施工厚度控制在0.8m～1m。
由于现浇泡沫轻质土容重小，强度可调整，强度和变形特性可以达到甚至超过良好的土体；施工性好，固化后自立性强、渗透性和吸水性低，耐震、隔热及抗冻融性能强，与水泥混凝土材料有同等的耐久性，利于环境保护。本发明采用现浇泡沫轻质土作为减荷材料，采用对地下结构上覆填土进行减荷的施工方法，相对于其他解决地下结构变形的施工方法更简单便捷，造价低廉，减荷效果良好，具备明显的技术经济优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例中的基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法流程图；
图2是本发明实施例中的施工完成后的建筑层结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
具体的，图1示出了本发明实施例中的基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法流程图，具体包括如下步骤：
S101、开挖地下结构上层的土，换填起始位置为结构顶板表面，结构两侧垂直换填；
在具体实施过程中，施工前，开挖地下结构上层的土，换填起始位置为结构顶板表面，结构两侧垂直换填。
S102、对浇筑基底进行清理，保障基底无垃圾和积水；
在具体实施过程中，对浇筑基底进行清理，清理原则是基底无垃圾、无积水，尽量不留明显的积尘，确保基底无明水。
S103、在填筑体底面铺设防渗土工膜；
在具体实施过程中，防渗土工膜可以选用聚乙烯或聚氯乙烯复合土工膜等。
S104、计算各个层的填筑高度；
需要说明的是，在计算各个层的填筑高度时，该填筑高度满足如下公式：
H1R1＋H2R2+H3R3≤NH1+H2+H3＝H，其中：
H1为路面结构层厚度，H2为泡沫轻质土厚度，H3常规填土厚度，R1为路面结构层容重，R2为泡沫轻质土容重，R3为常规填土容重，H为原地面起算的总路堤高度，N为结构承载力；通过整个公式，可以约束各个层的填筑高度，包括泡沫轻质土的填筑高度。
S105、制作及安装模块，使壁板之间，壁板和地基之间严密，防止漏浆；
S106、根据填筑体的填筑高度、宽度和长度，对浇筑体进行分段、分层、分块；
S107、对已经分段、分层、分块的浇注体设立模板，在浇注体侧面临空面设置保护壁；
具体实施过程中，现浇泡沫轻质土分块采用临时胶合板分段、水平、分层设立横隔板安装支撑。一般区间应根据结构物变形缝确定，若结构物区间过大时，分段区间控制在8cm～12m之间为宜。模板与土壁之间用水泥浆封闭，模板缝隙间用防土工布进行防水布处理，避免浆体溢出。在具体实施过程中，应充分考虑设计固化台阶的高差大小预先设计好各个分区的浇筑层数及各层厚度。
在施工现场制作，安装时模板板面之间应接缝严密，不漏浆，表面平整，安装模板线条直顺。保护壁选择混凝土类、石材类砌块或采用薄壁式混凝土挡墙。
S108、对平面位置、顶部高度、节点联系、纵横向稳定性、接缝紧密相进行检查；
S109、按照分段、分层、分块进行浇筑泡沫轻质土；
在具体实施过程中，按照分段、分层、分块进行浇筑泡沫轻质土，单个浇筑区内浇筑的施工时间控制在水泥浆初凝时间内，浇筑层终凝后进行上层的浇筑施工，直至达到设计标高。
在具体实施过程中，现浇泡沫轻质土的泵送一般是由管道或直接泵送，泵送距离控制在500m以内，如果输送距离超过标准，可采用中继泵。一般避免在雨天施工，单个浇筑层施工厚度控制在0.3m～1，各异型段浇注区的面积根据现场工作面控制在200m2。
具体实施过程中，按照分段、分层、分块进行浇筑泡沫轻质土中的泡沫轻质土湿容重为5KN/m3～6KN/m3，从输送管出料管口取样称量，每一工作日两次。流值为160mm～170mmmm，现场取样用游标卡尺测量，每一工作日两次。抗压强度≥0.8MPa，试件取样应在浇筑出料口随机制取，试件为边长100mm的立方体，3个为一组，制取组数符合下列规定:相同配合比浇筑200m3取一组试件，但每一个构造单元至少取一组试件；当相同配合比浇筑大于1000m3时，每400m3取一组试件。该泡沫轻质土中的发泡剂选用界面活性类发泡剂，泡沫轻质土中的标准泡沫密度为40kg/m3～60kg/m3。
在具体实施过程中，为防止浇注过程中产生扭曲变形及漏浆现象，施工中结合实际部位优先采用组合钢模及胶合板，胶合板主要用在分段沉降缝、中间横隔板施工缝及端部：在优先采用胶合板及组合钢模，确保选定胶合板在流体侧压力下的刚度及稳定性，采用18mm厚度胶合板。
S110、在填筑层顶部往下0.5m至1m的位置设置金属网；
具体实施过程中，在填筑体顶部往下0.5m～1.0m的位置设置1～2层金属网，相邻幅的金属网需重叠铺设5cm～10cm，重叠部分用铁丝绑扎。
S111、通过在顶面设置固化台阶实现纵坡调整；
S112、在现浇泡沫轻质土浇筑至设计标高后，在表面覆盖塑料薄膜进行保湿养护；
S113、现浇泡沫轻质土按换填厚度填筑完成后，在现浇泡沫轻质土填充层侧面和顶面用普通土进行回填施工，整个回填施工采用垂直填筑。
实施例1：
1、施工前，开挖地下隧道结构上层的土，换填起始位置为结构顶板表面，结构两侧垂直换填。
2、对浇筑基底进行清理，清理原则是基底无垃圾、无积水，尽量不留明显的积尘，确保基底无明水。
3、在填筑体底面铺设聚乙烯防渗土工膜。
4、减荷回填材料选择现浇泡沫轻质土，最大换填高度为3m。
5、制作及安装模板，要求壁板之间，壁板与地基之间要严密，防止漏浆。
6、根据填筑体的高度宽度长度，对浇筑体进行分段、分层，分块。
7、对已经分段、分层、分块的浇筑体设立模板，在侧面临空面设置保护壁。保护壁选择混凝土类挡墙，侧面竖立段施工时，采用80cm×140cm组合钢模，安装高度根据设计要求控制，并超出设计标高5～10cm。制作接缝必须严密，边肋及加强肋安装牢固，用门式架配置螺旋底托杆件支撑，防止模板浇灌过程中移动和变形，应在基础部位设拉杆固定，模板缝隙间用防土工布进行防水布处理，避免浆体溢出。
8、模板安装完成后，对其平面位置、顶部标高、节点联系、纵横向稳定性、接缝紧密等项进行检查。
9、分段、分层、分块进行浇筑，单个浇筑区内浇筑层的施工时间控制在水泥浆初凝时间内；浇筑层终凝后方能进行上层的浇筑施工，直至达到设计标高。单个浇筑层施工厚度控制在0.8m～1m之间，单个浇筑块面积为200m2，湿容重为5～6KN/m3，流值为170mm±10mm，都为每一工作日检测两次，抗压强度≥0.8MPa，发泡密度为50kg/m3，消泡试验确定的湿密度增加率不应超过10％，现浇泡沫轻质土的泵送采用直接泵送。结合实际部位采用18mm厚度组合钢模及胶合板。
10、在填筑体顶部往下0.5m～1.0m的位置设置3.25*5层金属网，重叠铺设5cm～10cm，重叠部分用铁丝绑扎。
11、现浇泡沫轻质土浇筑至设计标高后，在表面覆盖厚度为2mm聚乙烯防渗土工膜进行保湿养护。
12、通过在顶面设置固化台阶来实现纵坡调整。
13、现浇泡沫轻质土按换填厚度填筑完成后，才在其侧面和顶面进行80cm厚粘土或亚粘土的回填施工，采用垂直填筑。
具体实施过程中，在进行轻质土顶面回填土施工前，侧面回填土顶面不得低于轻质土顶面。轻质土强度小于0.6MPa时，禁止回填普通土。严禁直接在轻质土顶面行驶车辆和其他施工机械。只有在轻质土顶面填土厚度达到80cm以上时才能上重型机械。
相应的，图2示出了本发明实施例中的施工完成后的建筑层的一种结构示意图，该地下结构建筑层包括有：隧道结构(1)、增设金属网(2)、横向回填至支护边界(3)、现浇泡沫轻质土(4)、3.25*5金属网(5)、2mm聚乙烯隔根层(6)、80cm厚粘土或亚黏土(7)、上部土层(8)，该具体结构示意图，根据填充层厚度不同有所调整。
综上，由于现浇泡沫轻质土容重小，强度可调整，强度和变形特性可以达到甚至超过良好的土体；施工性好，固化后自立性强、渗透性和吸水性低，耐震、隔热及抗冻融性能强，与水泥混凝土材料有同等的耐久性，利于环境保护。本发明采用现浇泡沫轻质土作为减荷材料，采用对地下结构上覆填土进行减荷的施工方法，相对于其他解决地下结构变形的施工方法更简单便捷，造价低廉，减荷效果良好，具备明显的技术经济优势。
以上对本发明实施例所提供的基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法，其特征在于，包括如下步骤：
开挖地下结构上层的土，换填起始位置为结构顶板表面，结构两侧垂直换填；
对浇筑基底进行清理，保障基底无垃圾和积水；
在填筑体底面铺设防渗土工膜；
计算各个层的填筑高度，所述填筑高度满足如下公式：
H1R1+H2R2+H3R3≤NH1+H2+H3＝H，其中：
H1为路面结构层厚度，H2为泡沫轻质土厚度，H3常规填土厚度，R1为路面结构层容重，R2为泡沫轻质土容重，R3为常规填土容重，H为原地面起算的总路堤高度，N为结构承载力；
制作及安装模块，使壁板之间，壁板和地基之间严密，防止漏浆；
根据填筑体的填筑高度、宽度和长度，对浇筑体进行分段、分层、分块；
对已经分段、分层、分块的浇注体设立模板，在浇注体侧面临空面设置保护壁；
按照分段、分层、分块进行浇筑泡沫轻质土，单个浇筑区内浇筑的施工时间控制在水泥浆初凝时间内，浇筑层终凝后进行上层的浇筑施工，直至达到设计标高；
在填筑层顶部往下0.5m至1m的位置设置金属网；
在现浇泡沫轻质土浇筑至设计标高后，在表面覆盖塑料薄膜进行保湿养护；
现浇泡沫轻质土按换填厚度填筑完成后，在现浇泡沫轻质土填充层侧面和顶面用普通土进行回填施工，整个回填施工采用垂直填筑。
2.如权利要求1所述的基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法，其特征在于，所述对已经分段、分层、分块的浇注体设立模板，在浇注体侧面临空面设置保护壁之后还包括：
对平面位置、顶部高度、节点联系、纵横向稳定性、接缝紧密相进行检查。
3.如权利要求1所述的基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法，其特征在于，所述在现浇泡沫轻质土浇筑至设计标高后，在表面覆盖塑料薄膜进行保湿养护之后还包括：
通过在顶面设置固化台阶实现纵坡调整。
4.如权利要求1所述的基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法，其特征在于，所述防渗土工膜采用聚乙烯复合土工膜，或者采用聚氯乙烯复合土工膜。
5.如权利要求1所述的基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法，其特征在于，所述对已经分段、分层、分块的浇注体设立模板，在浇注体侧面临空面设置保护壁包括：
现浇泡沫轻质土分块采用临时胶合板分段、水平、分层设立横隔板安装支撑；
保护壁采用混凝土类、或者石材类砌块或者，采用薄壁式混凝土挡墙。
6.如权利要求1所述的基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法，其特征在于，所述按照分段、分层、分块进行浇筑泡沫轻质土中的泡沫轻质土湿容重为5KN/m3～6KN/m3，流值为160mm～170mmmm，抗压强度≥0.8MPa，；所述泡沫轻质土中的发泡剂选用界面活性类发泡剂，所述泡沫轻质土中的标准泡沫密度为40kg/m3～60kg/m3。
7.如权利要求1所述的基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法，其特征在于，所述按照分段、分层、分块进行浇筑泡沫轻质土还包括：
在分段沉降缝、中间横隔板施工缝及端部采用胶合板及组合钢模。
8.如权利要求1所述的基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法，其特征在于，所述在填筑层顶部往下0.5m至1m的位置设置金属网包括：
在填筑体顶部往下0.5m～1.0m的位置设置1～2层金属网，相邻幅的金属网需重叠铺设5cm～10cm，重叠部分用铁丝绑扎。
9.如权利要求1所述的基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法，其特征在于，所述对已经分段、分层、分块的浇注体设立模板，在浇注体侧面临空面设置保护壁包括：
侧面竖立段施工时，采用80cm×140cm组合钢模，安装高度根据设计要求控制，并超出设计标高5cm～10cm。
10.如权利要求1至9任一项所述的基于现浇泡沫轻质材料进行地下结构施工的方法，其特征在于，所述单个浇筑层施工厚度控制在0.8m～1m。
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