CN112942003B - 一种竖向浇筑型固化土路堤施工模具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竖向浇筑型固化土路堤施工模具及方法，施工模具包括可拆卸连接的纵向模板和横向模板，纵向模板和横向模板整体围合形成框架结构，在框架结构内浇筑流态固化土，纵向模板和横向模板上均开设有用于流态固化土流动的通孔。本发明所述的模具能使每个浇筑区域单独浇筑、单独发生自由沉降，能较好地适应地基带来的不均匀沉降，避免差异沉降所导致的路堤拉裂变形。本发明所述的路堤施工方法，工序少、工期短、能大幅降低工程造价，且利用淤泥废弃土作为填料，无环境与资源的破坏与浪费，还能适应可能存在的地基过大变形，特别适用于水利工程中抢险堤坝的快速填筑或交通工程中桥头、结构物路段的路基回填。

Description

一种竖向浇筑型固化土路堤施工模具及方法

技术领域

本发明涉及路基填筑施工技术领域，具体为一种竖向浇筑型固化土路堤施工模具及方法。

背景技术

通过向淤泥废弃土中添加固化材料，使淤泥中的水和粘土矿物与固化材料进行物理化学反应，从而改善了淤泥的工程性质，处理形成的淤泥固化土作为路基填料使用，是淤泥废弃土被回收利用的一个重要途径。

淤泥固化土作为路基填料形成固化土路基，目前主要采用破碎和分层碾压的方式进行施工，称之为碾压型固化土路基。首先需要将高含水率的淤泥废弃土，进行脱水、固化和闷料后，使其含水率下降，但按目前的路基填料试验检测方法，要达到最优含水率需要较长时间的固化反应，并需要摊铺翻晒等复杂工序，工期长、施工工序多、控制难、造价高，工期受天气影响明显，且易造成扬尘污染。固化后的淤泥固化土还需要破碎后才能分层碾压，破碎后重新碾压的重塑固化土与原状固化土相比，其强度大幅降低。这些问题的存在影响了淤泥固化土作为路基填料的大规模应用。另外，碾压型固化土路基在面对可能出现的地基过大变形时，会产生差异沉降，从而导致路基开裂，影响路基的整体稳定性。并且碾压型路基的接缝处是路堤结构的质量薄弱处，极易产生开裂。

采用淤泥固化土作为路基填料时，传统的水平分层碾压方法，会因地基发生过大沉降致使路堤发生破坏，而固化土路堤作为一种半刚性路堤，发生破坏后修补难度极大。这也制约着淤泥固化土路堤的实际应用。

为进一步拓展疏浚淤泥固化土作为路基填料的应用，急需一种工序简单，工程造价相对经济，工程周期合理，且对环境无污染的绿色固化土路堤施工技术，使得工期、工程投资、工程质量之间能够合理平衡。

发明内容

本发明的目的在于解决传统碾压型路基工序多、会产生不均匀差异沉降的技术问题，而提供一种竖向浇筑型固化土路堤施工模具及方法，采用竖向隔板进行间隔浇筑的路基填筑施工方法，可显著缩短工期，适应可能存在的地基过大变形，特别适用于水利工程中抢险堤坝的快速填筑或交通工程中桥头、结构物路段的路基回填。

本发明采用如下技术方案：

一种竖向浇筑型固化土路堤施工模具，包括可拆卸连接的纵向模板和横向模板，纵向模板和横向模板整体围合形成框架结构，在框架结构内浇筑流态固化土，纵向模板和横向模板上均开设有用于流态固化土流动的通孔。

具体地，纵向模板为PP板材，PP板材的两侧均铺设有塑料土工格栅，纵向模板上间隔开设有凹槽，且靠近凹槽处固连有一对密封条，一对密封条位于凹槽的两侧，一对密封条的间距为横向模板的厚度；

横向模板为PP板材，PP板材的两侧均铺设有塑料土工格栅，横向模板均间隔连接有滚轮，横向模板通过滚轮，滑动连接在纵向模板的凹槽中，且位于一对密封条内。

模板采用柔性-刚性-柔性的夹板形式，中间为刚性板，两侧为双向拉伸塑料土工格栅层。模板上开有圆孔用于流态填料的自由流动，圆孔的孔径为5-30cm。刚性板两侧的土工格栅每隔一定的间距采用U型钉固定在刚性板上，阻隔流态土和刚性板，方便刚性板的拔出。

优选地，纵向模板上靠近每个密封条处铰接有一个弯钩，横向模板上固连有卡扣，卡扣与纵向模板的弯钩对应设置，弯钩的钩头卡设在卡扣上。密封条兼有定位横向模板的作用，在纵向模板插入之前已经安装好，采用橡胶材料。凹槽、密封条及弯钩的设计保证纵向模板和横向模板之间连接稳固。

优选地，纵向模板和横向模板的底端均开设有齿状的插入条，纵向模板和横向模板的顶端均开设有上拔孔。

刚性板下端每隔一定间距做成宽10-15cm的插入条，用于浇筑前模板的固定。刚性板顶端开有大孔径的上拔孔，便于浇筑完成后拔出重复使用。

作为优选实施例，框架结构为田字格结构，包括三个纵向模板和六个横向模板，三个纵向模板平行且间隔设置，相邻两个纵向模板之间间隔设置三个横向模板。框架结构还可以为由纵向模板和横向模板围合成的其他形式，根据现场需要设计。

一种竖向浇筑型固化土路堤施工方法，包括以下步骤：

步骤一、将已制作好的模板搬运至现场，并依据现场路堤尺寸情况，对模板进行放样，同时准备好制备流态填料所需的淤泥废弃土和无机固化剂；

步骤二、流态填料的制备；针对淤泥废弃土的初始含水率，加入合适掺量的无机固化剂，形成固化流态固化土，使流态固化土的流动性和自密实性达到设计要求；淤泥废弃土固化形成流态固化土的方法属于现有技术，在此不再赘述。

在制备流态填料时需要进行流态土流动度的配比试验，使得流态土的流动度能够达到泵送施工要求的同时，也能满足自密实的要求，在不需振捣的情况下能够自动充满模板。针对高含水率废弃土的不同初始含水率，加入不同掺量的水泥或石灰，使得流态固化土满足流动性和自密实的要求。

步骤三、在流态填料浇筑之前，对浇筑区域进行整平、夯实，放出路堤边线，采用人工方式将已贴好密封条的纵向模板插入地基土中，待纵向模板下端插入条全部压入地面以下后停止压入，路堤两侧坡度要求，位于路堤两侧的纵向模板之间形成高度差；

步骤四、通过密封条定位横向模板的位置，将横向模板插入地基土中，并通过滚轮将横向模板接入纵向模板的凹槽中，将纵向模板上的弯钩扣入横向模板的卡扣中；

步骤五、在模具的各个浇筑区域中浇筑流态土，待浇筑区域内流态固化土达到设计高度后，将纵向模板和横向模板向上拔出；将土工格栅留在路堤中，上拔模板的过程中，模板两侧的流态固化土通过土工格栅上的孔流入模板形成的缝隙中；

步骤六、待浇筑完毕后，在路堤两侧进行人工填筑，形成人工填筑层，使路堤两侧坡面光滑平整；待路堤发生自由沉降后，在路堤表面采用二次浇筑的方式对路堤进行填高补平，形成二次浇筑层，并在二次浇筑层上铺设经编涤纶土工格栅，完成该区段固化土路堤的浇筑。

二次浇筑层上铺设的土工格栅采用经编涤纶土工格栅，每隔一定的间距采用U型钉固定在路堤表面上，通过格栅网眼对土的锁定作用制约了土的横向移动，使路堤具有良好的整体抗剪能力，避免因地基不均匀沉降带来的过大变形。

优选地，步骤一所述无机固化剂为水泥、石灰、粉煤灰和矿渣的一种或多种组合。在加固软土时固化剂颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水碳酸钙等混合物，部分产物为呈分散形态的胶体，可以把土体中大量的自由水以结晶水的形式固定下来。当土壤固化剂的各种水化物生成后，有的自身继续硬化，随着水化反应的深入，可在土体中逐渐生成不溶于水的稳定结晶水化物，增大了固化土的强度。

优选地，步骤五中向上拔出横向模板和纵向模板的具体方法是：松开横向模板和纵向模板上的U型钉，将上拔销插入纵向模板和横向模板的上拔孔中，将麻绳与上拔销两端缠绕，人工或采用起重机上拉麻绳将该区域刚性模板上拔回收，待后续重复使用。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的模具能使每个浇筑区域单独浇筑、单独发生自由沉降，能较好地适应地基带来的不均匀沉降，避免差异沉降所导致的路堤拉裂变形。

本发明所述的模具在浇筑完后，模具中的刚性模板可以上拔后回收，实现重复利用，且土工格栅等材料无环境破坏。

本发明所述的路堤施工方法，与碾压型路基相比，路基工序少，工期短，能大幅降低工程造价，且利用淤泥废弃土作为填料，无环境与资源的破坏与浪费，还能适应可能存在的地基过大变形，特别适用于水利工程中抢险堤坝的快速填筑或交通工程中桥头、结构物路段的路基回填。本发明通过搭建井格模板，在每个区域内单独浇筑，可减少放坡角度，减少土方工程量。

附图说明

图1是本发明所述模具的整体俯视图结构；

图2是纵向模板的俯视图结构；

图3是纵向模板的正视图结构；

图4显示了纵向模板的铰接座和凹槽结构；

图5显示了横向模板的结构；

图6显示了纵向模板和横向模板的连接结构；

图7显示了模板插入地基中的结构；

图8显示了在模具中开始浇筑流态固化土；

图9显示了上拔模板的过程；

图10显示了在路堤两侧形成人工填筑层的结构；

图11显示了固化土路堤表面形成二次浇筑层和经编涤纶土工格栅的结构。

附图中标记说明如下：1-纵向模板；2-横向模板；3-塑料土工格栅；4-密封条；5-PVC滚轮；6-卡扣；7-弯钩；8-上拔孔；9-插入条；10-流态固化土；11-麻绳；12-上拔销；13-固化土路堤；14-人工填筑层；15-二次浇筑层；16-经编涤纶土工格栅；17-插销。

具体实施方式

实施例1

如图1，一种竖向浇筑型固化土路堤施工模具，包括三个纵向模板和六个横向模板，三个纵向模板平行且间隔设置，相邻两个纵向模板之间间隔设置三个横向模板，三个纵向模板和六个横向模板整体围合形成田字格的框架结构。

如图2-4，纵向模板为PP板材，PP板材的两侧均铺设有塑料土工格栅，纵向模板上间隔开设有凹槽，且靠近凹槽处固连有一对密封条，一对密封条位于凹槽的两侧，一对密封条的间距为横向模板的厚度，纵向模板上靠近每个密封条处铰接有一个弯钩。位于纵向模板两端的凹槽处，可固连一个密封条，

纵向模板的底端开设有齿状的插入条，纵向模板的顶端开设有上拔孔，纵向模板上开设有贯穿其厚度的通孔，用于填料的自由流动。

如图5、6，横向模板为PP板材，PP板材的两侧均铺设有塑料土工格栅，横向模板均间隔连接有滚轮，横向模板的顶端开设有上拔孔，横向模板上开设有贯穿其厚度的通孔，用于填料的自由流动，横向模板上固连有卡扣6，卡扣与纵向模板的弯钩对应设置，弯钩的钩头卡设在卡扣上。

如图1、6，横向模板通过滚轮，滑动连接在纵向模板的凹槽中，且位于一对密封条内，将纵向模板的弯钩卡设在横向模板的卡扣中，将纵向模板与横向模板连接在一起。

一种竖向浇筑型固化土路堤施工模具的制作方法，包括：

(1)纵向模板1的制作。如图2-4所示，选用厚50mm的PP(聚丙烯)板材，长度取5m，高度取2m。人工采用直径为8mm的电钻在PP板底部每隔50cm切割出10-15cm宽的插入条；在与横向模板的交汇处切割出50mm宽、30mm深的凹槽；在凹槽的两侧焊接铰接座，铰接座上具有竖向开设的通孔，用于铰接弯钩，弯钩具有两端，一端具有钩头，另一端具有安装插销的通孔；采用直径为3mm的钻头距PP板顶部5cm处开上拔孔8。

(2)在与横向模板2的连接处将橡胶制的宽10mm的一对密封条4采用热轧粘合的方式固定在纵向模板上，一对密封条的间距为横向模板的厚度，在密封条一侧的铰接座和弯钩的一端设置插销，将弯钩7铰接在纵向模板上，弯钩采用铝合金材料，具有一定弹性。

(3)横向模板2的制作。如图5，选用厚50mm的PP板材，两端沿深度方向每隔30cm焊接一对滚轮，滚轮采用PVC材质，用于滑动进入纵向模板的凹槽中，便于横向模板与纵向模板的连接，采用直径为3mm的钻头距PP板顶部5cm处开上拔孔，横向模板连接弯钩的位置对应焊接卡扣。

(4)在纵向模板和横向模板两侧铺设双向拉伸塑料土工格栅，厚20mm，网格边长40mm，土工格栅每隔1m采用U型钉固定在PP板的顶端，形成柔性-刚性-柔性夹板；采用直径8mm的电钻在模板上开直径15-30cm，间距50cm的圆孔用于填料的自由流动。

实施例2

一种竖向浇筑型固化土路堤施工方法，包括：

步骤一、将已制作好的模板搬运至现场，并依据现场情况将模板插入地基中，同时准备好制备流态填料所需的淤泥废弃土和无机固化剂；

步骤二、流态填料的制备；针对淤泥废弃土初始含水率(一般大于80％)，加入合适掺量的水泥或石灰，使流态固化废弃土的流动性和自密实性达到设计要求。

步骤三、在流态填料浇筑之前，对浇筑区域进行整平、夯实，放出路堤边线，采用人工方式将已贴好密封条的纵向模板插入地基土中，待纵向模板下端插入条全部压入地面以下后停止压入，如图7，路堤两侧坡度要求，位于路堤两侧的纵向模板之间形成高度差。

步骤四、通过密封条定位横向模板的位置，将横向模板插入地基土中，并通过滚轮将横向模板接入纵向模板的凹槽中，将纵向模板上的弯钩扣入横向模板的卡扣中。

步骤五、如图8，在竖向浇筑型固化土路堤施工模具中浇筑流态土，待浇筑区域内流态固化土10达到设计高度后，如图9，松开横向模板和纵向模板上的U型钉，将直径10mm的上拔销插入上拔孔中，将麻绳11与上拔销12两端缠绕，人工或采用起重机上拉麻绳将该区域刚性模板上拔回收，待后续重复使用；将土工格栅留在路堤中，上拔模板的过程中，模板两侧的流态固化土通过土工格栅上的孔流入模板形成的缝隙中。

步骤六、如图10，待浇筑完毕后，在路堤两侧进行人工填筑，形成人工填筑层14，使路堤两侧坡面光滑平整；待路堤发生自由沉降后，会造成固化土路堤13表面高度不一，所以在路堤表面采用二次浇筑的方式对路堤进行填高补平，形成二次浇筑层15，并在其上铺设经编涤纶土工格栅16，完成该区段固化土路堤的浇筑。

Claims (6)

1.一种竖向浇筑型固化土路堤施工模具，其特征在于，包括可拆卸连接的纵向模板和横向模板，纵向模板和横向模板整体围合形成框架结构，在框架结构内浇筑流态固化土，纵向模板和横向模板上均开设有用于流态固化土流动的通孔；

纵向模板为PP板材，PP板材的两侧均铺设有塑料土工格栅，纵向模板上间隔开设有凹槽，且靠近凹槽处固连有一对密封条，一对密封条位于凹槽的两侧，一对密封条的间距为横向模板的厚度；

横向模板为PP板材，PP板材的两侧均铺设有塑料土工格栅，横向模板均间隔连接有滚轮，横向模板通过滚轮滑动连接在纵向模板的凹槽中，且位于一对密封条内。

2.根据权利要求1所述一种竖向浇筑型固化土路堤施工模具，其特征在于，纵向模板上靠近每个密封条处铰接有一个弯钩，横向模板上固连有卡扣，卡扣与纵向模板的弯钩对应设置，弯钩的钩头卡设在卡扣上。

3.根据权利要求2所述一种竖向浇筑型固化土路堤施工模具，其特征在于，纵向模板和横向模板的底端均开设有齿状的插入条，纵向模板和横向模板的顶端均开设有上拔孔。

4.根据权利要求3所述一种竖向浇筑型固化土路堤施工模具，其特征在于，框架结构为田字格结构，包括三个纵向模板和六个横向模板，三个纵向模板平行且间隔设置，相邻两个纵向模板之间间隔设置三个横向模板。

5.基于权利要求1所述一种竖向浇筑型固化土路堤施工模具的一种竖向浇筑型固化土路堤施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将已制作好的模板搬运至现场，并依据现场路堤尺寸情况，对模板进行放样，同时准备好制备流态填料所需的淤泥废弃土和无机固化剂；

步骤二、流态填料的制备；针对淤泥废弃土的初始含水率，加入合适掺量的无机固化剂，形成固化流态固化土，使流态固化土的流动性和自密实性达到设计要求；

步骤三、在流态填料浇筑之前，对浇筑区域进行整平、夯实，放出路堤边线，采用人工方式将已贴好密封条的纵向模板插入地基土中，待纵向模板下端插入条全部压入地面以下后停止压入，路堤两侧坡度要求，位于路堤两侧的纵向模板之间形成高度差；

步骤四、通过密封条定位横向模板的位置，将横向模板插入地基土中，并通过滚轮将横向模板接入纵向模板的凹槽中，将纵向模板上的弯钩扣入横向模板的卡扣中；

步骤五、在模具的各个浇筑区域中浇筑流态土，待浇筑区域内流态固化土达到设计高度后，将纵向模板和横向模板向上拔出；将土工格栅留在路堤中，上拔模板的过程中，模板两侧的流态固化土通过土工格栅上的孔流入模板形成的缝隙中；

步骤六、待浇筑完毕后，在路堤两侧进行人工填筑，形成人工填筑层，使路堤两侧坡面光滑平整；待路堤发生自由沉降后，在路堤表面采用二次浇筑的方式对路堤进行填高补平，形成二次浇筑层，并在二次浇筑层上铺设经编涤纶土工格栅，完成该区段固化土路堤的浇筑。

6.根据权利要求5所述的一种竖向浇筑型固化土路堤施工方法，其特征在于，步骤一所述无机固化剂为水泥、石灰、粉煤灰和矿渣的一种或多种组合。

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