現場集成式制備泡沫輕質土填筑高鐵路基施工方法
【專利摘要】本發明公開了一種現場集成式制備泡沫輕質土填筑高鐵路基的施工方法，主要包括以下步驟：建立行星式水泥漿攪拌機組、建立移動式輕質土制備站、布置現場輸送管、發泡混合輸送泵拌制泡沫輕質土并通過輸送管送至填筑現場、現場泡沫輕質土填筑澆搗和泡沫輕質土養護。本發明采用了全自動化泡沫輕質土設備——行星式攪拌站制漿加發泡混和輸送站成套設備，實現了發泡技術和混合技術的多步驟、聯動式自動化控制，實現了泡沫密度和流量、輕質土密度和流量的實時自動化控制，并同步實現了高產能化，單套設備產能高達90m3/h以上，能確保施工進度、施工安全與工程質量。
【專利說明】現場集成式制備泡沬輕質土填筑高鐵路基施工方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于建筑施工領域，特別涉及現場集成式制備泡沫輕質土填筑高鐵路基施工方法。
【背景技術】
[0002]目前大型樞紐站房多采用跨線路(鐵路到發線從站房內穿過，站房地下室結構頂板位置為軌道層與站臺層)結構形式設計，即充分利用了站房與站場的空間，又方便了旅客的候車、乘車。但此種形式的列車軌道基礎在站場與站房結合部(開挖回填區與現澆混凝土結構結合區域)路基容易出現不均勻沉降，一定程度影響列車行車安全，為解決這一問題，我們針對結合部回填區的粉砂土的不均勻沉降展開研究，常規回填區路基處理的方案有旋噴樁加固、水泥攪拌樁加固、土方換填等方法，但由于受到場地空間限制及施工周期長的問題，實施較困難。為此，需要一種施工方便、結構密實的填筑方法。
[0003]高質量的泡沫輕質土具有輕質性、密度和強度可調節性、高流動性、直立性及施工便捷等特性，可用于替代回填土，常廣泛用于軟基橋臺背填筑、道路擴建、山區陡峭路段填筑等路基回填的工程，具有獨特的技術經濟優勢。而高鐵路基基礎要求動態變形模量Evd達到40MPa和地基系數K30達到90MPa/h，通過對輕質土的集成拌制、加工與填筑等進行嚴格控制，可填筑出聞質量的泡沫輕質土聞鐵路基。
[0004]目前常規方法施工的泡沫輕質土受到設備控制、產能等方便的限制，一定程度上影響泡沫輕質土質量，存在如下缺陷:
1、常規泡沫輕質土拌制的泡沫密度與泡沫流量采用針閥式手動調節，控制不穩定，誤差大，導致泡沫密度與泡沫流量不穩定。
[0005]2、常規泡沫輕質土拌制泡沫和水泥漿采用手動或半自動設備混合，導致混合比例不穩定，誤差大，導致輕質土密度控制不穩定，質量影響較大。
[0006]3、常規泡沫輕質土設備產能低，普遍在2(T40m3/h ;為提高產能常采用2?3臺泵的簡單組合，一泵一管“各自為政”，同步性差，質量均勻性差，難以滿足設計及工程要求。
[0007]因此，迫切需要尋找一種高鐵路基填筑泡沫輕質土的安全、優質、快速的施工方法。
【發明內容】
[0008]為克服常規泡沫輕質土施工的上述缺陷，本發明提供了一種現場集成式制備泡沫輕質土填筑高鐵路基的施工方法，采用了全自動化泡沫輕質土設備——行星式攪拌站制漿加發泡混和輸送站成套設備，實現了發泡技術和混合技術的多步驟、聯動式自動化控制，實現了泡沫密度和流量、輕質土密度和流量的實時自動化控制，并同步實現了高產能化，單套設備產能高達90m3/h以上，能確保施工進度、施工安全與工程質量。
[0009]為了實現上述技術目的，本發明采用了以下技術方案:
現場集成式制備泡沫輕質土填筑高鐵路基施工方法，其特征在于包括以下步驟: (1)建立行星式水泥漿攪拌機組:所述機組主要由攪拌主機、二次攪拌主機、計量系統、機架、水泥倉、螺旋輸送機、高壓清洗裝置、電控系統、氣路系統組成；由行星式水泥漿攪拌機組制備水泥漿；
(2)建立移動式輕質土制備站:所述輕質土制備站主要包括發泡混合輸送泵；
(3)布置現場輸送管:在行星式水泥漿攪拌機組與移動式輕質土制備站之間用漿料輸送管連接；輕質土制備站與待澆筑高鐵路基施工現場之間用輕質土輸送管連接；
(4)發泡混合輸送泵拌制泡沫輕質土并通過輸送管送至填筑現場:首先將發泡液倒入發泡混合輸送泵內，與壓縮空氣混合，壓縮空氣和發泡液在發泡裝置中混合，并以發泡液和壓縮空氣的輸送動力為動力，形成泡沫流；再將水泥漿攪拌機組制備的水泥漿通過輸送管送至發泡混合輸送泵內混合攪拌充分，形成的泡沫輕質土通過輸送管輸送至填筑現場；
(5)現場泡沫輕質土填筑燒搗；
(6)泡沫輕質土養護。
[0010]進一步地，步驟I中的行星式攪拌機組采用現場搭設，攪拌站占地面積不小于300平方米；施工時，保持攪拌站不動，現場輸送管隨澆注工區的變化而移動。更便于復雜環境、不規則結構的大體態高鐵路基的快速、保質保量的填筑。
[0011]步驟I中的攪拌機自身具有行星式攪拌裝置，可以形成公轉和自轉運動。行星式攪拌機組攪拌時軌跡復雜，攪拌運動強烈，效率高，勻質性強且,機組由微機控制自動完成所需物料的儲存、輸送、計量、攪拌等全過程，具有攪拌效率高，勻質性強、操作維護簡便等優點。
[0012]步驟3所述的漿料輸送管為3寸漿料輸送管。現場攪拌站制漿通過3寸漿料輸送管輸送至發泡混合輸送泵。這樣集中制漿管道輸送的方法保證了泡沫輕質土拌制時水泥漿的供應量，同時管道可隨著現場澆筑場地的變化而反復布置，施工便捷且功效高。
[0013]步驟3所述的輕質土輸送管為4寸漿料輸送管。泡沫輕質土通過發泡混合輸送泵連接的4寸輸送管泵送至現場澆搗區，泵送管可隨著澆搗區的變化而接長或縮短，單臺泵送距離在300米以內，特殊遠距離泵送可采用中轉泵加送方式填筑，泵送高差宜在30米以內。
[0014]步驟6優選采用塑料薄膜覆蓋養護。養護方便快捷，且效果良好。
[0015]采用發泡混合輸送泵進行水泥漿與發泡劑混合，形成泡沫輕質土，通過4寸輕質土輸送管輸送至填筑現場。這些過程均在發泡混合輸送泵內完成，且發泡技術和混合技術的多步驟、聯動式自動化控制，實現了泡沫密度和流量、輕質土密度和流量的實時自動化控制，同步實現了高產能化，單套設備產能高達90m3/h以上。較普通泡沫輕質土施工設備攪拌充分、均勻且產能高，也保證了泡沫輕質土的質量。
[0016]本發明方法為一種現場集成式制備泡沫輕質土填筑高鐵路基施工方法，通過現場設立行星式攪拌站制漿，通過管道輸送至發泡混合輸送泵內進行水泥漿、發泡液等充分混合攪拌，形成泡沫輕質土再通過輸送泵澆筑到高鐵路基區域，形成便捷、輕質、高強的路基基礎。采用本發明施工方法施工高鐵路基，單站單泵每天可完成約1600m3路基澆筑，大大提高了施工效率與泡沫輕質土的澆筑質量，綜合效益明顯。
[0017]本發明采用現場集成式制備泡沫輕質土高鐵路基填筑施工方法，解決了現有技術中存在的施工難題，克服了通常施工防范的各種隱患，具有很大的優勢，確保施工安全，加快了施工速度。
[0018]本發明具有以下技術效果:
①施工便捷。
[0019]②泡沫輕質土產能高、施工效率高。
[0020]③拌制的泡沫輕質土質量好，且澆筑的高鐵路基形成質量好。
[0021]④安全、有效地加快了施工進度。
[0022]⑤廣泛適用于各種復雜環境的路基填筑施工，應用面廣，適應性強，綜合效益明顯。
[0023]為進一步說明本發明的結構特點和效果，以下結合附圖對本發明作進一步描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是攪拌站布置圖。
[0025]圖2是現場集成式制備泡沫輕質土填筑高鐵路基施工整體示意圖。
具體實施例
[0026]現場集成式制備泡沫輕質土填筑高鐵路基施工方法，具體包括以下步驟:
(一)自動化泡沫輕質土攪拌站的布置
結合現場場地特點，在較空曠施工影響小的區域建立攪拌站，采用自拌水泥漿遠距離泵至泡沫輕質土澆注區，水泥漿與前端的輕質土制備站生成的泡沫混合后分層澆注泡沫輕質土。即施工主體設備為高效智能化行星式攪拌站和發泡混合輸送站:施工時，保持攪拌站不動，輸送站隨澆注工區的變化而移動。
[0027]行星式攪拌站是在現場搭設的，在現場較空曠位置搭設上述行星式攪拌機組、制作蓄水池、配電房、材料堆場等，攪拌站占地面積不小于300平方米。
[0028]行星式水泥攪拌機組由攪拌主機、二次攪拌主機、計量系統、機架、水泥倉、螺旋輸送機、高壓清洗裝置、電控系統、氣路系統等部分組成。其攪拌機自身的行星式攪拌裝置可以形成公轉和自轉運動，所以攪拌時軌跡復雜，攪拌運動強烈，效率高，勻質性強且，機組由微機控制自動完成所需物料的儲存、輸送、計量、攪拌等全過程，具有攪拌效率高，勻質性強、操作維護簡便等優點。
[0029]為保證泡沫輕質土施工連續性，應盡量少對管路進行搬運，并避免現場大型機械對管路的碾壓破壞等，應合理的布置管路。泡沫輕質土攪拌站的管路及制備站的管路如下布置示意如下:攪拌站一(管路輸送)施工現場一輕質土制備站一(管路輸送)施工現場一輕質土澆注區。
[0030]為確保水泥漿的質量，考慮材料分離、泵管壓力等損耗的最大距離為管道輸送600米。因此，為保證水泥漿質量的正常輸送，施工場所的距離設在600米以內。如果輸送距離超過標準，必須采用中轉站。因設備產能較大，泵送高差宜在30米以內，超過此高度采用中轉站。
[0031](二)基槽開挖施工
基槽采用機械結合人工的方式開挖，根據填筑基槽的典型剖面，首先應快速開挖至墊層底以上0.3m的位置，然后采用人工配合機械后退式開挖、修土和運土的方式挖至墊層底標聞，盡量避免機械在基槽底標聞面上行走。
[0032](三)基槽驗收
基槽墊層施工前，基底不應有明顯積水和雜物。澆注區平面尺寸應不小于設計、基底高程與設計值的偏差不應超過±0.lm。
[0033]澆注施工前，應以澆注區為單位，進行澆注場地驗收。
[0034]設計單位對基槽底承載力有明確要求的，墊層澆搗前還應對地基土進行靜力觸探試驗。(靜力觸探是指利用壓力裝置將有觸探頭的觸探桿壓入試驗土層，通過量測系統測土的貫入阻力，可確定土的某些基本物理力學特性；靜力觸探試驗適用于軟土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土。靜力觸探可根據工程需要采測定比貫入阻力(ps)、錐尖阻力(qc)、側壁摩阻力(fs)和貫入時的孔隙水壓力(U)。)
(四)墊層澆搗與復合土工膜鋪設
墊層施工前，應確保基槽無積水。注意墊層縱向施工應至泡沫輕質土澆注分區邊界外不下于0.5mο
[0035]為便于模板支撐，可在泡沫輕質土縱向澆注邊界位置預留3cm寬、5cm深得溝槽。
[0036]墊層采用商品混凝土泵送的方式進行澆搗，類同普通結構混凝土施工方案。
[0037]為不破壞輕質土底部的復合土工膜，墊層頂部宜進行刮平處理，以不留突起骨料為準。
[0038]墊層頂部土工膜鋪設時，應注意預留不同澆注區間的搭接寬度。
[0039](五)泡沫輕質土的拌制
首先將發泡液倒入輸送泵內，與壓縮空氣混合，壓縮空氣和發泡液在發泡裝置中混合，并以發泡液和壓縮空氣的輸送動力為動力，形成一定的泡沫流。再將水泥漿通過輸送管送至泵內混合攪拌充分，形成泡沫輕質土通過4寸輸送管輸送至填筑現場。這些過程均在發泡混合輸送泵內完成，且發泡技術和混合技術的多步驟、聯動式自動化控制，實現了泡沫密度和流量、輕質土密度和流量的實時自動化控制，同步實現了高產能化，單套設備產能高達90m3/h 以上。
[0040](六)泡沫輕質土的澆搗
施工前應結合設備生產能力、工期要求等對設計的澆筑體進行區塊與層的劃分，為澆搗施工做好相關規劃。施工前應清除澆筑區內雜物，尤其應排清基地的積水，當在地下水位以下澆筑時，應有降水措施，嚴禁在基底有水的狀態下澆筑施工。
[0041]6.1填筑分區及沉降縫的設置
輕質土澆注前，根據工點工程地質條件及邊界條件，先進行澆注分區。澆注區的劃分應符合以下要求:
①單個澆注區頂面面積最大不應超過400m2。
[0042]②單個澆注區長軸方向長度不宜超過50m。
[0043]③相鄰澆注區用2cm厚的浙青木板支擋間隔分縫，浙青木板為臨時支檔模板并兼做沉降縫。
[0044]6.2保護壁施工處理
填筑泡沫輕質土路基應設置保護壁，保護壁的選擇應滿足耐久性、強度和外觀質量要求，宜選擇混凝土類、石材類砌體或直接采用薄壁式混凝土擋墻。[0045]與建筑結構邊墻處理:常在輕質土與已建建筑結構邊墻接觸部位分別設一條寬2cm通長沉降縫，內設浙青木板。
[0046]6.3輕質土澆注施工要點
本工法泡沫輕質土采用泵送的方式澆筑，澆筑時出料口宜埋在輕質土內，當無法滿足要求時出料口離澆筑點的高差宜控制在Im以內。
[0047]①泡沫輕質土澆注施工前，應確保砼墊層已經終凝。
[0048]②泡沫輕質土單層澆注厚度按0.3nTl.0m控制；同一區段上下相鄰澆注層，當施工期氣溫不低于15°C，最短澆注間隔時間可按8小時控制；否則，澆注間隔時間應不低于12小時。
[0049]③泡沫輕質土單個澆注區澆注層的澆注施工時間應控制在2小時內。
[0050]④應沿澆筑區長軸方向自一端向另一端澆筑；如采用一條以上澆注管澆注時，則可并排地從一端開始澆注，或采用對角的澆注方式。
[0051]⑤澆筑過程中，當需要移動澆注管時，應沿澆注管放置的方向前后移動，而不宜左右移動澆注管；如確實需要左右移動澆注管，則應將澆注管盡可能提出當前已澆筑輕質土表面后再移動。
[0052]⑥進行掃平表面時，應盡量使澆注口保持水平，并使澆注口離當前澆筑輕質土表面盡可能低。
[0053]⑦盡量減少在已澆完尚未固化的輕質土里來回走動。
[0054]⑩泡沫輕質土澆搗至設計標高后，宜在表面覆蓋塑料薄膜進行保濕養護。
[0055](七)輕質土頂部處理施工
路基回填泡沫輕質土完成后，頂部常需鋪設改良土與道渣等材料。
[0056]7.1金屬網與復合土工膜鋪設
①當輕質土填至標高5.0m時(輕質土頂部設計標高5.5m),鋪設一層鍍鋅鐵絲網,鍍鋅鐵絲網米用Φ I?2mm@5cmX 5cm規格。
[0057]②金屬網鋪設時，應采用U形釘進行錨固，縱向錨固間距2m、橫向錨固間距1.0m。金屬網平面位置應重疊搭接，搭接寬度不低于5cm，搭接處用鐵絲綁扎并用U型釘錨固。
[0058]③在沉降縫位置，金屬網應斷開鋪設。
[0059]③頂部改良土底部土工膜鋪設時，應注意盡量貼緊下承層，且應采用U型釘進行錨固，縱向錨固間距5m,橫向錨固間距2m。
[0060]7.2輕質土上部結構層施工
改良土施工前，應確保泡沫輕質土頂部同條件養護強度不低于0.5MPa時方能展開；且在改良土施工前，應采用塑料薄膜對泡沫輕質土頂部進行保濕養護，直至改良土開始施工。
[0061]輕質土回填至原地面后,在輕質土頂層鋪設一層30cm厚5%水泥改良土,并在其間夾鋪一層復合土工膜。
【權利要求】
1.現場集成式制備泡沫輕質土填筑高鐵路基施工方法，其特征在于包括以下步驟: (1)建立行星式水泥漿攪拌機組:所述機組主要由攪拌主機、二次攪拌主機、計量系統、機架、水泥倉、螺旋輸送機、高壓清洗裝置、電控系統、氣路系統組成；由行星式水泥漿攪拌機組制備水泥漿； (2)建立移動式輕質土制備站:所述輕質土制備站主要包括發泡混合輸送泵； (3)布置現場輸送管:在行星式水泥漿攪拌機組與移動式輕質土制備站之間用漿料輸送管連接；輕質土制備站與待澆筑高鐵路基施工現場之間用輕質土輸送管連接； (4)發泡混合輸送泵拌制泡沫輕質土并通過輸送管送至填筑現場:首先將發泡液倒入發泡混合輸送泵內，與壓縮空氣混合，壓縮空氣和發泡液在發泡裝置中混合，并以發泡液和壓縮空氣的輸送動力為動力，形成泡沫流；再將水泥漿攪拌機組制備的水泥漿通過輸送管送至發泡混合輸送泵內混合攪拌充分，形成的泡沫輕質土通過輸送管輸送至填筑現場； (5)現場泡沫輕質土填筑燒搗； (6)泡沫輕質土養護。
2.根據權利要求1所述的施工方法，其特征在于，步驟I中的行星式攪拌機組采用現場搭設，攪拌站占地面積不小于300平方米；施工時，保持攪拌站不動，現場輸送管隨澆注工區的變化而移動。
3.根據權利要求1所述的施工方法，其特征在于，步驟I中的攪拌機自身具有行星式攪拌裝置，可以形成公轉和自轉運動。
4.根據權利要求1所述的施工方法，其特征在于，步驟3所述的漿料輸送管為3寸漿料輸送管。
5.根據權利要求1所述的施工方法，其特征在于，步驟3所述的輕質土輸送管為4寸漿料輸送管。
6.根據權利要求1所述的施工方法，其特征在于，步驟6采用塑料薄膜覆蓋養護。
【文檔編號】E01B2/00GK103469701SQ201310390713
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月30日 優先權日:2013年8月30日
【發明者】常波, 金睿, 徐擁建, 章志剛, 沈西華, 羅軒昂, 李宗平, 羅永 , 汪建斌 申請人:浙江省建工集團有限責任公司, 廣東盛瑞土建科技發展有限公司