基于泡沫轻质混凝土的路基段换填方法

摘要

本发明公开了基于泡沫轻质混凝土的路基段换填方法，通过在路基段换填位置处开挖基坑，采用符合级配碎石集料要求的混合料摊铺在基底上，垫层的上表面铺设一层复合土工布，并在垫层上通过管道泵输送方式进行泡沫混凝土浇筑施工，每层浇筑气泡混合轻质砼过程中，距浇筑顶面10‑20cm处铺设多个钢筋网，使得路基段换填施工方便，增强换填泡沫混凝土浇筑材料的抗压强度，且泡沫混凝土内均匀分布着大量的独立闭合胶质气泡，闭合胶质气泡是一种具有较强韧性的物质，气泡之间互不通水，从而使换填材料的容重轻质，且泡沫混凝土多孔性使其具有低的弹性模量，从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。

说明书

技术领域

本发明涉及路基换填施工技术领域，具体涉及基于泡沫轻质混凝土的路基段换填方法。

背景技术

在高速公路建设快速推进的过程中,公路路基段软基处理，主要是采用换填施工，路基换填是将准备填筑路基的地面或地面以下软性土挖出，用一种遇水后强度不降低的材料代替，填筑后的路基段不会因水浸泡而软化，避免路基段承载力降低。

现行规范规定路基段土层厚度3米以下的的浅层软基采用换填法，土层厚度3米以上的深层软基采用深层处理法，深层处理法如深层密实法、排水固结法、化学加固法等方法；采用换填法是通过砂、砾、卵石、碎石、片石等无粘性离散的刚性换填材料填充浅层软基，但无粘性离散的刚性换填材料填充时，填充材料空隙结构设计复杂，在空隙结构设计差别较大情况下，受到的承载力作用下容易发生路基换填接缝处发生差异沉降，路基换填工程质量稳定性受到影响。

发明内容

本发明的目的在于提供基于泡沫轻质混凝土的路基段换填方法，用于解决通过无粘性离散的刚性换填材料填充时施工复杂的问题，从而解决路基换填接缝处减少差异沉降的问题，提高路基换填工程质量稳定性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于泡沫轻质混凝土的路基段换填方法，包括以下步骤:

步骤一、路基边线测量放线：测量并记录路基段软基土范围，沿软基土边线范围设置开挖边线坐标；

步骤二、基坑开挖：采用多层横向全宽挖掘法开挖符合设计要求的基坑，基底整平压实；

步骤三、级配碎石垫层：采用符合级配碎石集料要求的混合料摊铺在基底上；

步骤四、施工模板安装：根据分层开挖的基坑断面轮廓分层安装模板；

步骤五、泡沫混凝土浇筑：采用管道泵分层浇筑方式，每层浇筑气泡混合轻质砼的厚度在30-80cm，每层浇筑施工均一次连续浇筑完成；

步骤六、钢筋网铺设：每层浇筑气泡混合轻质砼过程中，距浇筑顶面10-20cm处铺设多个钢筋网；

步骤七、防渗土工膜铺设：泡沫混凝土浇筑硬化后，拆除施工模板，并在路基两侧气泡混合轻质砼的侧表面上铺设防渗土工膜；

步骤八、泡沫混凝土养护：浇筑气泡混合轻质砼的顶层完成后，顶表面上覆盖塑料薄膜或复合土工布，养护时间不小于3d。

作为本发明进一步的方案：步骤二中基底是通过压合机和小型夯实机械进行整平压实，基底无积水和无松软土，且基底压实度不小于设计值。

作为本发明进一步的方案：步骤三中垫层符合JTGT F20-2015《公路路面基层施工技术细则》的相关要求，且垫层CBR测定值大于90％。

作为本发明进一步的方案：所述垫层的上表面铺设一层复合土工布。

作为本发明进一步的方案：步骤四中模板采用20-30mm厚聚苯乙烯板或10-20mm厚木板。

作为本发明进一步的方案：步骤五中气泡混合轻质砼质量比设计为水泥：水：发泡剂＝(1.57-1.7)：1：(0.0024-0.0026)。

作为本发明进一步的方案：所述水泥符合GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的规定，且水泥强度不低于42.5级。

作为本发明进一步的方案：所述水符合JGJ 63的规定，不含有影响泡沫稳定性、水泥强度和耐久性的有机物杂质。

作为本发明进一步的方案：所述发泡剂符合DB33/T 996-2015《公路工程泡沫混凝土应用技术规范》的规定，发泡剂为蛋白活性物型发泡剂。

作为本发明进一步的方案：所述钢筋网的规格为20×30cm，采用Φ6单根钢筋10×10cm进行纵向和横向焊接组成。

本发明的有益效果：

(1)路基段开挖基坑内通过换填泡沫混凝土浇筑，采用管道泵分层浇筑方式，每层浇筑气泡混合轻质砼过程中，距浇筑顶面10-20cm处铺设多个钢筋网，使得路基段换填施工方便，增强换填泡沫混凝土浇筑材料的抗压强度；

(2)泡沫混凝土内均匀分布着大量的独立闭合胶质气泡，闭合胶质气泡是一种具有较强韧性的物质，气泡之间互不通水，从而使换填材料的容重轻质，且泡沫混凝土多孔性使其具有低的弹性模量，从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用，抗压减少路基换填接缝处差异沉降，从而有助于提高路基换填工程质量稳定性；

(3)通过气泡混合轻质砼优化质量比设计，可以满足路基段换填处浇筑的气泡混合轻质砼抗压强度，同时可以对换填材料起到减重量、增强度和保施工质量的作用；

(4)气泡混合轻质砼所需原料为水泥和发泡剂，发泡剂为蛋白活性物型发泡剂，不含苯、甲醛等有害物质，避免了环境污染和消防隐患。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明实施例中的方法流程图；

图2是本发明实施例中的路基段换填断面示意图；

图3是本发明实施例中的钢筋网结构示意图；

图4是本发明实施例中的气泡混合轻质砼制作方法流程图。

图中：1、垫层；2、气泡混合轻质砼；3、钢筋网；4、防渗土工膜；5、防水层；6、面层；7、复合土工布。

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。

请参阅图1-3所示，本发明为基于泡沫轻质混凝土的路基段换填方法，包括以下步骤:

步骤一、路基边线测量放线：测量并记录路基段软基土范围，沿软基土边线范围设置开挖边线坐标；

步骤二、基坑开挖：采用多层横向全宽挖掘法开挖符合设计要求的基坑，基底整平压实；

本技术方案中，基底是通过压合机和小型夯实机械进行整平压实，基底无积水和无松软土，且基底压实度不小于设计值，保证开挖路基质量；多层横向全宽挖掘法是从开挖路基的一端或两端按断面分层挖到设计标高，操作连贯，可以减少开挖对路肩土层的扰动次数，有助于分层基坑开挖成形。

步骤三、级配碎石垫层1：采用符合级配碎石集料要求的混合料摊铺在基底上；

本技术方案中，垫层1符合JTGT F20-2015《公路路面基层施工技术细则》的相关要求，且垫层1CBR测定值大于90％，垫层1的压实度应满足≥96％，垫层1平整且符合设计值；垫层1的上表面铺设一层复合土工布7，复合土工布7是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料，具有重量轻、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀的性能，复合土工布7可以截流上层的土颗粒、细纱、小石料等，以保持垫层1的稳定，避免上层材料损失造成沉降。

步骤四、施工模板安装：根据分层开挖的基坑断面轮廓分层安装模板；

本技术方案中，模板采用20-30mm厚聚苯乙烯板或10-20mm厚木板，模板强度足够，避免模板受到浇筑气泡混凝土的挤压冲击而变形。

步骤五、泡沫混凝土浇筑：采用管道泵分层浇筑方式，每层浇筑气泡混合轻质砼2的厚度在30-80cm，每层浇筑施工均一次连续浇筑完成；

本技术方案中，气泡混合轻质砼2是由渣浆泵打入至管道内输送至基坑的分层断面内，管道输送使得气泡混合轻质砼2的消解量降低，避免因振动造成气泡消解，从而降低气泡混合轻质砼层2的湿润度、空气含量和流动性受振动影响。

浇筑过程中，由于气泡遇雨会大幅消解，因此要避免雨天施工；同时，由于浇筑气泡混合轻质砼2自身重量的影响，会压缩气泡和消泡，因此，浇筑气泡混合轻质砼2有时会出现紧缩而导致湿容重增加的情况，根据大量的试验和施工经验，泡沫混凝土的最佳施工厚度为50cm，一次浇筑的最大厚度一般不超过0.8m，最小不小于0.3m。

此外，浇筑过程中，对泡沫混凝土浇筑质量应符合表1所示，检验结果填写浇筑质量检验记录。

表1泡沫混凝土浇筑质量检测

步骤六、钢筋网3铺设：每层浇筑气泡混合轻质砼2过程中，距浇筑顶面10-20cm处铺设多个钢筋网3；

本技术方案中，钢筋网3的规格为20×30cm，采用Φ6单根钢筋10×10cm进行纵向和横向焊接组成，钢筋网3与气泡混合轻质砼2一体填充浇筑起到刚性填料作用，提高气泡混合轻质砼2的浇筑强度。

步骤七、防渗土工膜4铺设：泡沫混凝土浇筑硬化后，拆除施工模板，并在路基两侧气泡混合轻质砼2的侧表面上铺设防渗土工膜4；

本技术方案中，气泡混合轻质砼2因为内部有气泡，吸水时其湿容重会增大，从而会损害其轻质性，引起强度下降，通过侧表面铺设的防渗土工膜4起到阻断水夜渗透至气泡混合轻质砼2内部，可以有效地起到防水作用。

步骤八、泡沫混凝土养护：浇筑气泡混合轻质砼2的顶层完成后，顶表面上覆盖塑料薄膜或复合土工布7，养护时间不小于3d，可以防止气泡混合轻质砼2的顶面由于急速干燥而产生裂缝；气泡混合轻质砼2的顶层养护完成后，在气泡混合轻质砼2的顶表面上依次铺设防水层5和面层6。

如图4所示，步骤五中气泡混合轻质砼2制作方法流程图，水泥和水充分混合成水泥浆，发泡剂和稀释水进行稀释混合，通过发泡装置内输入压缩空气，在压缩空气作用下发泡枪对稀释混合的发泡剂充分混合产生大量的微小气泡群，微小气泡群与水泥浆充分搅拌混合，制备气泡混合轻质砼2。

本技术方案中，气泡混合轻质砼2质量比设计为水泥：水：发泡剂＝(1.57-1.7)：1：(0.0024-0.0026)。

质量比设计为水泥：水：发泡剂＝1.7：1：0.0024时，浇筑气泡混合轻质砼的抗压强度≥1.0MPa，干容重可以控制在5.5-6.5kN/m

质量比设计为水泥：水：发泡剂＝1.57：1：0.0026时，浇筑气泡混合轻质砼2的抗压强度≥0.7MPa，干容重可以控制在4.5-5.5kN/m

综上所述，水泥：水：发泡剂进行质量比设计，可以满足路基段换填处浇筑的气泡混合轻质砼抗压强度，同时可以对换填材料起到减重量、增强度和保施工质量的作用。

水泥符合GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的规定，且水泥强度不低于42.5级。

所述水符合JGJ 63的规定，不含有影响泡沫稳定性、水泥强度和耐久性的有机物杂质。

所述发泡剂符合DB33/T 996-2015《公路工程泡沫混凝土应用技术规范》的规定，发泡剂为蛋白活性物型发泡剂。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。