CN115110390A - 一种适用于市政道路的局部开挖沟槽快速回填的施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种适用于市政道路的局部开挖沟槽快速回填的施工方法。步骤如下：(1)土体物理化学性质的测定；(2)制备生态泥浆粘结剂：由巴式生孢八叠球菌菌液、胶结液、开挖土体过筛后的细粒土、熟石灰和高炉矿渣混合制成；(3)砌块原材料混拌：将现场开挖的土体与生态泥浆粘结剂、水置于搅拌设备中，充分搅拌均匀后置于砌块成型装置；(4)砌块成型；(5)砌块回填及注浆：开挖沟槽采用生态混合土砌块砌筑回填，砌块间用生态泥浆粘结剂注浆粘结。本发明通过预制砌块替代传统填料压实成型，砌块结构强度高，填筑完成后无需再对土体进行压实处理，有效消除后期路面沉降隐患；制备的生态泥浆一物多用，简化施工步骤，提高施工效率。

Description

一种适用于市政道路的局部开挖沟槽快速回填的施工方法
技术领域
本发明涉及市政道路局部开挖沟槽回填施工技术领域，具体涉及一种适用于市政道路的局部开挖沟槽回填施工的砌块制备方法、砌筑工艺及生态泥浆粘结剂的制备和使用方法。
背景技术
在市政道路施工过程中，传统的局部开挖、回填施工工艺虽施工速度快、造价低，但土颗粒结构松散，力学性能差，即使配合压实工艺，道路运营后期极易出现沉陷、裂缝等病害，增加了养护次数和成本，而传统的筑路材料尤其是石灰、水泥等对环境污染大，适用范围较小。同时由于市政地下水电管网的影响，无法对局部回填土进行充分的压实，结构整体性差，施工质量不能保证，在修复后出现了不同程度的路基路面病害，如沉陷、裂缝、车辙、翻浆等，短期内需进行二次修复。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种适用于市政道路的局部开挖沟槽快速回填的施工方法。本发明充分利用市政道路开挖土体，通过在开挖土体中掺入生态泥浆粘结剂，制备砌块以用于回填，可大幅节约资源、变废为宝。此外，生态泥浆粘结剂还用于砌块的粘接和缝隙的填充。得益于生态粘接剂的粘接作用，所制备的砌块强度、密实度等性能较原松散土体高，后续施工过程中的无需压实处理，且填筑后可自修复裂缝，具有良好的环境、经济效益。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
一种适用于市政道路的局部开挖沟槽快速回填的施工方法，具体包括如下步骤：
步骤1、土体物理化学性质的测定：对市政道路现场局部开挖的土体参数检测；
步骤2、制备生态泥浆胶结剂：由巴式生孢八叠球菌菌液、胶结液、开挖土体过筛后的细粒土、熟石灰和高炉矿渣混合制成；
步骤3、砌块原材料混拌：将现场开挖的土体与生态泥浆粘结剂、水置于搅拌设备中，充分搅拌均匀后置于砌块成型装置；
步骤4、砌块成型：利用砌块成型装置压制成型，经脱模后，在标准条件下进行养护，待凝结后取出生态混合土砌块；
步骤5、砌块回填及注浆：开挖沟槽采用生态混合土砌块砌筑回填，砌块间用生态泥浆粘结剂注浆粘结，填筑完成后无需再对土体进行压实处理。
进一步，所述步骤1中，土体参数包括颜色、类型、容重、密度、含水率、塑液限、颗粒组成、粒径分布、pH值和元素含量。
进一步，所述步骤2中，胶结液为尿素-Ca2+混合溶液，其中，钙源选自醋酸钙、硝酸钙、硫酸钙、硅酸钙、葡萄糖酸钙中的一种或多种。
更进一步，所述步骤2中，胶结液为中尿素浓度为0.25～1.5mol/L，尿素与Ca2+溶液的摩尔浓度比为0.8～1:1。
进一步，所述步骤2中，所述步骤2中，巴式生孢八叠球菌菌液和胶结液质量百分含量共计为5-～10％，细粒土、熟石灰、高炉矿渣的质量百分含量分别为65～70％、4～6％和16-24％。优选的，巴式生孢八叠球菌菌液和胶结液质量百分含量共计为5％，细粒土、熟石灰、高炉矿渣的质量百分含量分别为70％、5％、20％为宜。
进一步，所述步骤2中，巴式生孢八叠球菌菌液的菌液浓度为103～107CFU/ml。
进一步，所述步骤4中，砌块的形状和尺寸根据施工现场沟槽情况切割，以适应市政道路局部回填范围。
进一步，所述步骤4中，养护在标准养护室内进行，温度在20±2℃，湿度不低于95％。
进一步，所述生态泥浆粘结剂既用于制备生态混合土砌块，也用于粘结砌块。
进一步，所述步骤5中，回填方法如下：
5.1、根据道路开挖范围确定合适形状和大小的砌块并对回填范围底部进行整平；
5.2、砌块与制备的生态泥浆粘结剂完成市政道路快速局部回填；
5.3、采用生态泥浆粘结剂对回填范围进行注浆，注浆完成1～3h后在其表面铺设防渗土工膜。
进一步，所述步骤5中，回填过程中，现场开挖的土体量不足以满足回填所需土体时，可掺配部分砂骨料或再生骨料，骨料粒径分布与现场开挖土体相差不大。
生态泥浆粘结剂采用的技术方案原理是微生物新陈代谢产生的脲酶分解尿素诱导产生碳酸钙沉淀(MICP)。利用巴式生孢八叠球菌分解尿素获取能量并产生氨和CO2，在碱性环境下CO2溶于水形成碳酸根，在加入钙盐后，因微生物本身带有负电荷的性质，会吸附钙离子，最终以微生物为核点析出无机矿物(碳酸钙)，该矿物在填充颗粒间空隙的同时，可使土颗粒胶结为一个整体。经MICP技术处理后的土体抗剪强度、抗液化能力、抗渗性等方面都有不同程度的增强，同时为保证土体的后期强度加入熟石灰和高炉矿渣。
本发明的有益效果如下：
1、本发明中回填土料的压实处理在砌块成型装置中进行，并砌块制备过程中掺入了生态泥浆粘接剂，使得砌块整体性好，结构强度高，可有效避免了现有开挖回填技术无法对土体进行压实的问题。
2、本发明中砌块的制备方法简单，采用的生态泥浆粘结剂无毒无害，不会对环境造成污染，且用量少，使用方便。
3、本发明制备的砌块水稳定性好，抗压强度高，耐久性好，节省了长期工程维修成本。
4、本发明充分利用施工现场开挖的土体，掺入生态泥浆粘接剂，使得砌块具有早强、裂缝自修复的特点。
5、本发明提供的生态粘接剂中掺入熟石灰和高炉矿渣，以提高后期强度，生态粘接剂不仅作为砌块的组成成分，也作为砌块粘接剂和填缝剂，一物多用，简化施工步骤，提高施工效率。
6、本发明解决了市政道路传统局部开挖沟槽回填施工中无法对复杂管道接触区域回填土充分压实的问题，可以有效消除后期路面沉降隐患。
附图说明
图1为本发明的砌块制备方法流程图；
图2为市政道路纵剖面施工工艺流程图；
图3为市政道路横剖面施工工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段易于明白了解，以下结合实施例对本发明进行具体阐述。本发明的内容完全不限于此。
土体物理化学性质的测定：对市政道路施工现场开挖的土体参照《土工试验方法标准》(GB/T 50123-2019)进行取样试验。
实施例
一、制备生态泥浆粘结剂，包括以下步骤：
(1)将真空冷冻干燥的巴式生孢八叠球菌冻干粉用液体培养基(培养基配方见表1.1)溶解呈悬浮状后，将全部菌悬液移植于培养基试管中，于30℃条件下静止培养、转接传代、扩大培养，制备巴式生孢八叠球菌菌液，制备的巴式生孢八叠球菌菌液浓度为8×105CFU/ml；
(2)常温下称取无水氯化钙88.8g和尿素48.0g加入1L水中，搅拌均匀，制得0.8mol/L等浓度的尿素-CaCl2胶结液。
表1.1培养基配方
Figure BDA0003743175110000041
(3)制备生态泥浆粘结剂
将巴式生孢八叠球菌菌液、胶结液、开挖土体过筛后的细粒土、熟石灰和高炉矿渣混合制成。其中开挖土过筛后的细粒土(65％～70％)；熟石灰(4％～6％)、高炉矿渣(16％～24％)；巴氏生孢八叠球菌菌液及胶结液(5％～10％)。最宜配合比为：巴式生孢八叠球菌菌液和胶结液质量百分含量共计为5％，细粒土、熟石灰、高炉矿渣的质量百分含量分别为70％、5％、20％。
二、砌块的制备：
(1)将10～15ml的菌液、1kg市政道路开挖出的土体(若含水率较高，则采取一定的降低含水率措施)、熟石灰0.1kg，高炉矿渣0.4kg拌和均匀，再拌入10～30ml的胶结液，然后置于砌块成型装置中；
(2)利用砌块成型装置压制成型，经脱模后，在温度20±2℃，湿度不低于95％条件下进行养护，待其凝结后取出。
所制备的砌块可直接用于市政道路局部回填。参照《土工试验方法标准》(GB/T50123-2019)进行三轴取样试验，使用本实施例的生态泥浆粘结剂，土体无侧限抗压强度提高1.5～3倍。
三、局部开挖沟槽快速回填的施工方法
回填施工方法，包括以下步骤：
(1)前期准备：开挖回填范围中存在地下管线，选用长方体砌块进行填筑，砌块尺寸400mm×200mm×100mm，对开挖回填范围底部进行整平。
(2)砌筑：砌块砌筑为多层平砖丁砌错缝形式，砌块间通过生态泥浆粘接剂粘结，砌筑到管线最上方后进行注浆，注浆材料为生态泥浆粘接剂，注浆完成2h后，浆体凝结，在表面铺设防渗土工膜后砌筑至开挖回填范围顶部。
(3)注浆：采用生态泥浆粘接剂对整个回填范围进行注浆处理，以实现砌块与周围土体的粘结，注浆完成1.5h后浆体凝结，铺设防渗土工膜，直接进行后续施工。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明保护的范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于市政道路的局部开挖沟槽快速回填的施工方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1、土体物理化学性质的测定：对市政道路现场局部开挖的土体参数检测；
步骤2、制备生态泥浆粘结剂：由巴式生孢八叠球菌菌液、胶结液、开挖土体过筛后的细粒土、熟石灰和高炉矿渣混合制成；
步骤3、砌块原材料混拌：由开挖的土体与生态泥浆粘结剂、水置于搅拌设备中，充分搅拌均匀后置于砌块成型装置；
步骤4、砌块成型：利用砌块成型装置压制成型，经脱模后，在标准条件下进行养护，待凝结后取出生态混合土砌块；
步骤5、砌块回填及注浆：开挖沟槽采用生态混合土砌块砌筑回填，砌块间用生态泥浆粘结剂注浆粘结，填筑完成后无需再对土体进行压实处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1中，土体参数包括颜色、类型、容重、密度、含水率、塑液限、颗粒组成、粒径分布、pH值和元素含量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2中，胶结液为尿素-Ca2+混合溶液，其中，钙源选自醋酸钙、硝酸钙、硫酸钙、硅酸钙、葡萄糖酸钙中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤2中，胶结液为中尿素浓度为0.25～1.5mol/L，尿素与Ca2+溶液的摩尔浓度比为0.8～1:1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2中，巴式生孢八叠球菌菌液和胶结液质量百分含量共计为5-～10％，细粒土、熟石灰、高炉矿渣的质量百分含量分别为65～70％、4～6％和16-24％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2中，巴式生孢八叠球菌菌液的菌液浓度为103～107CFU/ml。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤4中，砌块的形状和尺寸根据施工现场沟槽情况切割，以适应市政道路局部回填范围，养护在标准养护室内进行，温度在20±2℃，湿度不低于95％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述生态泥浆粘结剂既用于制备生态混合土砌块，也用于粘结砌块。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5中，回填方法如下：
5.1、根据道路开挖范围确定合适形状和大小的砌块并对回填范围底部进行整平；
5.2、砌块与制备的生态泥浆粘结剂完成市政道路快速局部回填；
5.3、采用生态泥浆粘结剂对回填范围进行注浆，注浆完成1～3h后在其表面铺设防渗土工膜。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤5中，回填过程中，现场开挖的土体量不足以满足回填所需土体时，可掺配部分砂骨料或再生骨料，骨料粒径分布与现场开挖土体相差不大。
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