CN109680646A - 冲填砂浆骨架致密型结构体的施工方法 - Google Patents

Abstract

一种冲填砂浆骨架致密型结构体的施工方法，解决了现有技术受施工工艺的影响，施工速度受限，不能形成完整的骨架效应等问题。它在冲填砂浆结石坝施工方法的基础上改进完善，充分利用浆冲砂施工中冲填砂浆产生的动能和势能，直接灌入堆填料块的缝隙中，现场拌合和灌入连续流水作业，与此同时，相应地增加振动碾压施工工艺，顺着冲填砂浆作业方向挤浆和排浆，形成斜坡堆料体，强制堆料体中的堆填料块重新致密排列成骨架，最终形成连续整体冲填砂浆骨架致密型结构体。其工艺设计合理，改善了现场交通条件，施工简便快捷，显著增加密实度，加强层间结合质量，增强堆料体的骨架效应，减少冲填砂浆量，增加结构体的连续整体性，提高防渗效果。

Description

冲填砂浆骨架致密型结构体的施工方法

技术领域

本发明涉及一种结构体的施工方法，特别是一种冲填砂浆骨架致密型结构体的施工方法。该方法适用于大体积（如：大型基础的换填、水利筑坝、河道治理和港口码头等建筑）结构的施工。

背景技术

从水泥产品研制成功以来，迅速发展成水泥砂浆、浆砌石以及各种形式的混凝土，后来又成功地研发出了冲填砂浆结石技术。到目前为止，以水泥为胶凝材料的各种技术的发展，在大体积结构的施工中，基本上是以浆砌石技术、各种类型混凝土技术及冲填砂浆结石技术，形成比较明显三大技术体系：

一、浆砌石技术：浆砌石是用砂浆将石块粘接到一体形成的结构，浆砌石是一种不完整的结石结构。施工工艺：浆砌石的形成是坐浆人工砌筑而成的。存在问题：由于该结构在施工时，受机械化程度低、人工费用高、当地材料的应用等限制，所以在大体积结构中，已经逐渐被边缘化。但是，在小型结构中，因其施工的灵活性等特点，故还有部分应用。

二、各类型混凝土技术：各类型混凝土是以水泥包砂子，砂浆包骨料形成的一种包裹性结构。主要三种类型混凝土的施工工艺及存在问题如下：

第一种常规混凝土的主要施工工艺：集料——初选——筛分——储料——拌合——运输——入仓浇筑——振捣。存在问题：在结构、耐久性、防渗等方面优于浆砌石，但是，因其受施工工艺等的影响，故施工速度受限、温控等方面的问题难以解决。

第二种碾压混凝土的主要施工工艺：集料——初选——筛分——储料——拌合——运输——入仓浇筑——碾压。存在问题：尽管美国和日本相继提出了RCC和RCD碾压混凝土，在一定程度上施工速度、部分温控等方面有所改善，但是在搅拌、运输、碾压施工过程中都需要庞大的机械设备，大多是依靠动能设备来换取施工的进度，同时温控问题也没有完全解决。

第三种堆石混凝土的施工工艺：将满足一定粒径要求的大石块或卵石直接入仓，形成有空隙的堆石体，然后在堆石体表面浇筑满足特定要求的自密实混凝土，依靠自重，填充堆石空隙，形成完整、密实、低水化热、满足强度要求的混凝土。存在问题：为了确保骨料很好的灌入，对骨料有一定的要求，不宜选取级配石料；虽然在一定程度上解决了混凝土的温控问题，可是在防渗方面和灌入过程中的穿透能力受到混凝土骨料极大约束，自身不能防渗，还需要专门的防渗结构。另外，在堆石方面，石料的挑选以及填筑高度，都会对施工速度造成一定的约束。

据专利文献记载，如授权公告号为CN 103898877 B的“堆石混凝土碾压施工方法”，其公开的施工工艺包括：步骤一，在预定的槽体内堆积石块形成堆石体 ；步骤二，在堆石体的上表面浇筑自密实混凝土，直至自密实混凝土填充堆石体的石块之间的空隙 ；步骤三 ：在自密实混凝土初凝前，碾压堆石体的上表面，步骤四 ：自密实混凝土凝固，形成堆石混凝土。该方法在一定程度上增加了堆石混凝土密实度和层间连接质量，自身防渗有所改善，但是，由于采用混凝土充填，需要进行混凝土骨料采集、拌和、运输等工序，所以对堆石体石料的粒径及空隙等都有一定的要求；同时，混凝土骨料的存在对堆石体的可灌度的影响也是不可避免的，因此，上述堆石混凝土碾压施工方法形成的结构复杂、工艺繁琐，最终的结构不能形成完整的骨架效应。

三、冲填砂浆结石技术：冲填砂浆结构体是以堆石为骨架，采用水泥砂浆冲灌胶结而成的一种完整的结石结构，与浆砌石和各种类型混凝土形成的结构体相比，是一种超捷径的、最简单的施工工艺。如授权公告号为CN 101581088 B的“冲填砂浆结石坝施工方法”所记载的技术内容。其施工步骤是:在坝壳内填筑石料直至达到冲填层厚度要求,摊平后,从冲填层顶面进行浆冲砂作业,即通过输浆装置将预先制备的水泥浆或掺外加剂粉煤灰的水泥混合浆,直接向填筑石料的缝隙中冲填由输砂装置定量供给的筛选砂子,形成类似浆砌石坝的砂浆结石坝。它是采用一种浆冲砂，并利用砂浆的动能和势能，直接灌入填筑石料的缝隙中，现场拌合和灌入连续流水作业的施工方法，最终形成类似浆砌石坝的砂浆结石坝的组合实体结构。优点：具有施工工艺简单、施工速度快、造价低等优点，在施工过程中，各个工序相互独立，在寒冷地区或特殊天气也可进行填筑石料施工，然后选择合适时机直接冲填砂浆，对加快施工速度和应对特殊气候更加灵活。

到目前为止，冲填砂浆结石技术已经形成比较完整的施工系统，在大体积（如：大型基础的换填、水利筑坝、河道治理和港口码头等建筑）结构的施工中，显现出明显的优势，完全可以替代浆砌石和混凝土结构。但是，实际应用中发现，这种组合实体结构在密实度、防渗、骨架效应等方面，还有待提高。

据专利文献记载，如授权公告号为CN 106149500 B的“一种水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面的施工方法”，涉及道路施工和养护技术领域，尤其是一种水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面的施工方法。所述的半柔性路面的施工方法为首先把粗集料碎石摊铺在下承层上，整平稳压后把拌和好的水泥乳化沥青砂浆贯入粗集料碎石间隙中，经过养生、碾压成型等即为半柔性路面。本发明施工工艺简易化，配套施工机械设备实现了小型化、简单化、少量化，所用材料常见，施工技术简单，容易掌握，方便推广应用，施工常温化，用途广泛。但是这种铺垫式对石料和碎石要求较为严格，这种方法只适用薄层路面结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种冲填砂浆骨架致密型结构体的施工方法，解决了现有技术受施工工艺的影响，施工速度受限，不能形成完整的骨架效应等问题，其工艺设计合理，改善了现场交通条件，施工简便快捷，显著增加密实度，加强层间结合质量，增强堆料体的骨架效应，减少冲填砂浆量，增加结构体的连续整体性，进一步提高防渗效果。

本发明所采用的技术方案是：该冲填砂浆骨架致密型结构体的施工方法操作步骤如下：

步骤一、挡体内堆填料块初步摊平冲填砂浆

利用挡体进行定型封浆后，直接堆填料块，摊平堆填料块初步碾压达到所需冲填层厚度，用冲填设备从冲填层顶面直接向堆填料块的缝隙中进行浆冲砂作业，即以预先制备的浆通过设置计量和压力控制器的输浆装置，直接向堆填料块的缝隙中冲填通过设置计量控制器的输砂装置定量供给经筛选的浆冲砂用的砂子，一次冲满填平到定型封浆挡体内，形成所需冲填层厚度的冲填砂浆基体；

步骤二、振动碾压完成一层冲填砂浆基体

按步骤一所述的形成冲填砂浆基体的同时，对所冲填部位进行振动碾压，在振动碾压过程中，遵循边冲填、边振动碾压，由坡上向坡下有次序地顺着冲填砂浆作业方向挤浆和排浆，形成斜坡堆料体，斜坡堆料体层面的坡度应不大于20°，振动碾压至多余的砂浆顺坡向前推进灌入，强制堆填料块重新致密排列成骨架，以冲填和振动碾压相匹配的速度连续作业，即完成一层冲填砂浆基体的施工；

步骤三：层间处理形成连续整体骨架致密型结构体

对振动碾压已经完成的层面，及时表面冲毛，并重复步骤一到二，继续进行下一层的施工，直致形成骨架致密型结构体。

步骤一选择的所述堆填料块中料块最大粒径小于冲填层厚度的1/3，且满足方便运输及摊平要求。

步骤一中所述的浆冲砂所形成的砂浆与堆填料块的可灌比不小于15，可灌比计算公式：M=D₁₅/d₈₅，D₁₅为堆填料块粒径指标，小于D₁₅粒径的料块重占料块总重的15%，d₈₅为砂浆干料粒径指标，小于d₈₅粒径的材料重占材料总重的85%。

步骤一中所述的浆冲砂中浆采用浆液或流动性好的流塑体，浆为单一浆液或两种以上的复合浆液。

步骤一中所述的浆冲砂中砂子的粒径和级配遵循可灌比大于15。

本发明具有的优点及积极效果是：由于本发明是在冲填砂浆结石坝施工方法的基础上进一步改进的，充分地利用浆冲砂施工中冲填砂浆产生的动能和势能，直接灌入堆填料块的缝隙中，现场拌合和灌入连续流水作业，与此同时，相应地增加振动碾压施工工艺，对所冲填部位进行振动碾压，有次序地边冲填、边振动碾压，顺着冲填砂浆作业方向挤浆和排浆，形成斜坡堆料体，强制堆料体中的堆填料块重新致密排列成骨架，完成一层冲填砂浆基体的施工，再经层间处理，确保冲填砂浆基体层间的密实度和良好结合，最终形成以堆料体为骨架，砂浆为胶结的连续整体冲填砂浆骨架致密型结构体，所以其工艺设计合理，改善了现场交通条件，施工简便快捷，加强层间结合质量，显著增加密实度，加强堆填料块的骨架效应，减少冲填砂浆量，增加冲填砂浆结构体的连续整体性，进一步提高防渗效果。

该冲填砂浆骨架致密型结构体的施工方法的具体作用机理是：

由于采用了技术成熟的冲填砂浆结石技术体系，所以在向堆填料块冲填砂浆过程中，能够充分利用冲填砂浆的液相产生动能和势能，使其具有很好的流态，既增加了冲填砂浆对堆填料块各点面接触，起到很好的润滑作用，又可以使堆料体的内摩擦角锐减，同时冲填砂浆对堆料体中的堆填料块也有一定的浮力作用，所以对堆料体进行振动碾压，通过振动使砂浆有一定的反浆现象，增强砂浆的液相，增加砂浆在堆填料块缝隙的穿透能力，在堆填料块自重和设备的振动碾压下，强制堆填料块产生重新排列，达到减少堆填料块间隙和砂浆灌入量，增加堆填料块间的接触面积和层间结合的效果，加强冲填砂浆结构体的骨架效应和连续整体性，经层间处理形成连续整体骨架致密型结构体，进一步提高防渗效果，也为快速施工改善了场内交通条件。

因此，本发明从根本上解决了现有技术受施工工艺的影响，施工速度受限，不能形成完整的骨架效应等问题。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明的一种顶部施工一次冲满填平连续作业的示意图。

图中序号说明：1挡体、2料块、3输砂装置、4输浆装置、5振动碾压器。

具体实施方式

根据图1详细说明本发明的具体施工过程。该冲填砂浆骨架致密型结构体的施工方法，其中，挡体1可以采用壳体、模板、堆土、砂袋、土袋、浆砌石、混凝土、预制块和挂网喷锚等，在基础换填、公路路基等基础部位满槽填筑施工中也可以采用土槽、岩槽等。料块2可以采用石料，也可以采用其它形状规则或不规则的各种固定块。

具体操作步骤如下：

步骤一、挡体1内堆填料块初步摊平冲填砂浆

施工时，采用“冲填砂浆结石坝施工方法”中的基本操作步骤，即：

（1）利用挡体1进行定型封浆后，直接堆填料块，摊平堆填料块初步碾压达到所需冲填层厚度。

所选择的堆填料块中料块2最大粒径小于冲填层厚度的1/3，且满足方便运输及摊平要求。在满足具体工程的设计强度、耐久性等物理指标的前提下，料块2的材质可为石料或各种固体块。

（2）用冲填设备从冲填层顶面直接向堆填料块的缝隙中进行浆冲砂作业。

首先：制备浆冲砂用的浆。该浆可以采用浆液或流动性好的流塑体，一般为水泥浆或水泥掺粉煤灰的混合浆，也可粘土浆、各种化学浆液等，浆可为单一浆液，也可为两种以上的复合浆液，浆液的材质应满足所对应的建筑物，浆液的设计要求应满足胶凝强度、耐久性和其他物理力学参数指标。浆冲砂所形成的砂浆与堆填料块的可灌比不小于15，可灌比计算公式：M=D₁₅/d₈₅，D₁₅为堆填料块粒径指标，小于D₁₅粒径的料块重占料块总重的15%，d₈₅为砂浆干料粒径指标，小于d₈₅粒径的材料重占材料总重的85%。浆由输浆装置4供给，该输浆装置4设置有计量控制器和压力控制器，它主要包括制浆泵站、压力输浆管路及其射浆头（未图示）。所用砂浆或混合砂浆利用集中制浆泵站以输浆泵通过压力输浆管路及其射浆头提供，可以随时根据实际需要控制射浆头的冲浆管口的输送压力和冲浆数量。

其次：浆冲砂中的砂子一般采用河沙、人工砂、尾矿砂、风积砂等，也可以采用混合一定比例细骨料的混合砂，砂子的质量应均匀松散确保在冲填过程中具有一定的流动性。输砂装置3设置确保定量供给的计量控制器，所用输砂装置3可以采用皮带输送装置，也可以采用翻斗车等输送机械。如果施工场地不允许或冲填层厚冲填量大时，优先采用皮带输送装置。无论采用哪种方法，在冲填过程中均应对砂子做好计量。

以预先制备的浆通过设置计量和压力控制器的输浆装置4，直接向堆填料块的缝隙中冲填通过设置计量控制器的输砂装置3定量供给经筛选的浆冲砂用的砂子，一次冲满填平到定型封浆的挡体1内，形成所需冲填层厚度的冲填砂浆基体。

步骤二、振动碾压完成一层冲填砂浆基体

按步骤一形成冲填砂浆基体的同时，利用振动碾压器5对所冲填部位进一步振动碾压，振动碾压不限于振动碾压机械的振动碾压，也可以采用振夯法或振冲法，只要达到砂浆液化，料块密实排列效果的均可。在振动碾压过程中，遵循边冲填、边振动碾压，由坡上向坡下有次序地顺着冲填砂浆作业方向挤浆和排浆，形成斜坡堆料体。为了挤浆排浆方便，提高砂浆利用率，保证作业面清洁，斜坡堆料体层面的坡度应不大于20°。振动碾压至多余的浆液顺坡挤出，强制堆填料块重新致密排列成骨架，以冲填和振动碾压相匹配的速度连续作业，即完成一层冲填砂浆基体的施工；

步骤三：层间处理形成连续整体骨架致密型结构体

分层作业时，先按分层要求逐层增高挡体1。然后逐层顺序循环进行冲填砂浆基体的施工。对振动碾压已经完成的一层冲填砂浆基体的层面，及时表面冲毛，便于层间冲填连续整体结合，以防止产生施工层面。重复步骤一到二，继续进行下一层的施工，直致形成连续整体骨架致密型结构体。

以下结合具体实施例对本发明的适用范围作进一步描述。

实施例1：

水利筑坝

在水利筑坝方面，基础部分采用满槽灌，利用开挖后周围土槽或岩槽作为封浆定型的挡体1，在挡体1内直接进行堆填料块，堆填选用的料块2粒径为4cm—150cm。简单摊平堆填的料块2，初步碾压达到所需冲填层厚度，用冲填设备从冲填层顶面直接向堆填料块的缝隙中进行冲填砂浆作业，边冲填、边振动碾压，直到形成基础部分；坝体部分采用分层模板作为挡体1进行定型封浆，然后直接堆填料块，堆填选用的料块2粒径为4cm—150cm，最大限度的利用当地材料进行多排多点的冲填，连续作业，冲填层厚度为0.5m—3m。一次冲满填平到定型封浆挡体1内，形成所需冲填层厚度的冲填砂浆基体。在形成冲填砂浆基体的同时，利用振动碾压器5对所冲填部位进一步振动碾压，以冲填和振动碾压相匹配的速度连续作业，有次序地顺着冲填砂浆作业方向挤浆和排浆，形成斜坡堆料体，斜坡堆料体层面的坡度应不大于20°。振动碾压至多余的浆液顺坡挤出，最终以最快的速度施工完成一层冲填砂浆基体的施工。根据需要进行分层作业时，先按分层要求逐层增高挡体1，然后逐层顺序循环进行冲填砂浆基体的施工。对振动碾压已经完成的一层冲填砂浆基体的层面，及时表面冲毛，并重复以上步骤，继续进行下一层的施工。依次类推，最终形成骨架致密型结构体的大坝。

实施例2：

公路基础

一次冲满填平到定型封浆挡体内，形成所需冲填层厚度的冲填砂浆基体；

对公路的基础进行下挖或者在周围填土来作为挡体1进行定型封浆，路基的基础深度要在0.5m—3m之间。在挡体1内直接进行堆填料块，原则上堆填选用的料块2的粒径可为4cm—150cm，根据路基的深度来确定最大粒径。摊平堆填料块初步碾压达到所需冲填层厚度，用冲填设备从冲填层顶面直接向堆填料块的缝隙中进行浆冲砂作业，对堆填料块进行一次性冲填，多点进行，连续作业，形成所需冲填层厚度的冲填砂浆基体。在形成冲填砂浆基体的同时，利用振动碾压器5对其所冲填部位顺轴线方向由高点向低点推进通仓振动碾压，以冲填和振动碾压相匹配的速度连续作业，逐步形成骨架致密型结构体基础。

按冲填砂浆骨架致密型结构体的施工方法能一次性形成骨架致密型结构体的公路基础结构，这不仅增加了公路的耐久性，而且提高了公路整体的施工速度。如果最后在骨架致密型结构体上部继续公路的面层施工，那么最终就会形成永固的公路基础。

实施例3：

基础换基

步骤一、挡体内堆填料块初步摊平冲填砂浆

根据基础的深度来确定是否一次性施工完成，此处分析按照不分层施工，将原有基础材料挖除后作为挡体1，在挡体1内直接进行一次性堆填料块，并进行简单的摊平碾压，形成所需冲填层厚度的冲填砂浆基体。用冲填设备从冲填层顶面直接向堆填料块的缝隙中进行浆冲砂作业，堆填选用的料块2粒径为4cm—150cm，砂料为中细沙或混合沙，冲填作业，可多点多排冲填。在形成冲填砂浆基体的同时，利用振动碾压器5对其所冲填部位顺轴线方向通仓振动碾压，形成斜坡堆料体，斜坡堆料体的坡度应不大于20^o。按照以上步骤，以冲填和振动碾压相匹配的速度连续作业，有次序的推进，最终形成骨架致密型结构体刚性基础，施工工期可缩短30%，对上部结构也形成一个很好的保护作用。

在基础换填过程中所需的料块2，在满足设计要求的前提下，可利用建筑废弃的混凝土块、砖块等各种固体块，对建筑垃圾进行回收再利用，即环保又节省资金。

Claims (4)

1.一种冲填砂浆骨架致密型结构体的施工方法，其特征在于：施工步骤如下：

步骤一、挡体内堆填料块初步摊平冲填砂浆

利用挡体进行定型封浆后，直接堆填料块，摊平堆填料块初步碾压达到所需冲填层厚度，用冲填设备从冲填层顶面直接向堆填料块的缝隙中进行浆冲砂作业，即以预先制备的浆通过设置计量和压力控制器的输浆装置，直接向堆填料块的缝隙中冲填通过设置计量控制器的输砂装置定量供给经筛选的浆冲砂用的砂子，一次冲满填平到定型封浆挡体内，形成所需冲填层厚度的冲填砂浆基体；

步骤二、振动碾压完成一层冲填砂浆基体

按步骤一所述的形成冲填砂浆基体的同时，对所冲填部位进行振动碾压，在振动碾压过程中，遵循边冲填、边振动碾压，由坡上向坡下有次序地顺着冲填砂浆作业方向挤浆和排浆，形成斜坡堆料体，斜坡堆料体层面的坡度应不大于20°，振动碾压至多余的砂浆顺坡向前推进灌入，强制堆填料块重新致密排列成骨架，以冲填和振动碾压相匹配的速度连续作业，即完成一层冲填砂浆基体的施工；

步骤三：层间处理形成连续整体骨架致密型结构体

对振动碾压已经完成的层面，及时表面冲毛，并重复步骤一到二，继续进行下一层的施工，直致形成骨架致密型结构体。

2.根据权利要求1所述的冲填砂浆骨架致密型结构体的施工方法，其特征在于：步骤一选择的所述堆填料块中料块最大粒径小于冲填层厚度的1/3，且满足方便运输及摊平要求。

3.根据权利要求1所述的冲填砂浆骨架致密型结构体的施工方法，其特征在于：步骤一中所述的浆冲砂所形成的砂浆与堆填料块的可灌比不小于15，可灌比计算公式：M=D₁₅/d₈₅，D₁₅为堆填料块粒径指标，小于D₁₅粒径的料块重占料块总重的15%，d₈₅为砂浆干料粒径指标，小于d₈₅粒径的材料重占材料总重的85%。

4.根据权利要求1所述的冲填砂浆骨架致密型结构体的施工方法，其特征在于：步骤一中所述的浆冲砂中浆采用浆液或流动性好的流塑体，浆为单一浆液或两种以上的复合浆液。