现场集成式制备泡沫轻质土填筑高铁路基施工方法

1.现场集成式制备泡沫轻质土填筑高铁路基施工方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）建立行星式水泥浆搅拌机组：所述机组主要由搅拌主机、二次搅拌主机、计量系统、机架、水泥仓、螺旋输送机、高压清洗装置、电控系统、气路系统组成；由行星式水泥浆搅拌机组制备水泥浆；
（2）建立移动式泡沫轻质土制备站：所述移动式泡沫轻质土制备站主要包括发泡混合输送泵；
（3）布置现场输送管：在行星式水泥浆搅拌机组与移动式泡沫轻质土制备站之间用浆料输送管连接；移动式泡沫轻质土制备站与待填筑高铁路基施工现场之间用泡沫轻质土输送管连接；
（4）基槽开挖施工、垫层浇捣与复合土工膜铺设：首先开挖至垫层底以上0.3m的位置，然后采用人工配合机械后退式开挖、修土和运土的方式挖至垫层底标高；垫层采用商品混凝土泵送的方式进行浇捣；垫层顶部进行刮平处理，以不留突起骨料为准；垫层顶部复合土工膜铺设时，应注意预留不同浇注区间的搭接宽度；
（5）保护壁施工处理：填筑泡沫轻质土路基应设置保护壁，保护壁选择混凝土类、石材类砌体或直接采用薄壁式混凝土挡墙；在泡沫轻质土与已建建筑结构边墙接触部位设一条宽2cm通长沉降缝，内设沥青木板；
（6）发泡混合输送泵拌制泡沫轻质土并通过输送管送至填筑现场：首先将发泡液倒入发泡混合输送泵内，与压缩空气混合，压缩空气和发泡液在发泡装置中混合，并以发泡液和压缩空气的输送动力为动力，形成泡沫流；再将行星式水泥浆搅拌机组制备的水泥浆通过输送管送至发泡混合输送泵内混合搅拌充分，形成的泡沫轻质土通过输送管输送至填筑现场；
（7）现场泡沫轻质土填筑浇捣；
（8）泡沫轻质土养护。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，步骤1中的行星式水泥浆搅拌机组采用现场搭设，搅拌站占地面积不小于300平方米；施工时，保持搅拌站不动，现场输送管随浇注工区的变化而移动。
3.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，步骤1中的行星式水泥浆搅拌机组自身具有行星式搅拌装置，可以形成公转和自转运动。
4.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，步骤3所述的浆料输送管为3寸浆料输送管。
5.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，步骤3所述的泡沫轻质土输送管为4寸浆料输送管。
6.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，步骤8采用塑料薄膜覆盖养护。

现场集成式制备泡沫轻质土填筑高铁路基施工方法
技术领域
[0001] 本发明属于建筑施工领域，特别涉及现场集成式制备泡沫轻质土填筑高铁路基施工方法。
背景技术
[0002] 目前大型枢纽站房多采用跨线路（铁路到发线从站房内穿过，站房地下室结构顶板位置为轨道层与站台层）结构形式设计，即充分利用了站房与站场的空间，又方便了旅客的候车、乘车。但此种形式的列车轨道基础在站场与站房结合部（开挖回填区与现浇混凝土结构结合区域）路基容易出现不均匀沉降，一定程度影响列车行车安全，为解决这一问题，我们针对结合部回填区的粉砂土的不均匀沉降展开研究，常规回填区路基处理的方案有旋喷桩加固、水泥搅拌桩加固、土方换填等方法，但由于受到场地空间限制及施工周期长的问题，实施较困难。为此，需要一种施工方便、结构密实的填筑方法。
[0003] 高质量的泡沫轻质土具有轻质性、密度和强度可调节性、高流动性、直立性及施工便捷等特性，可用于替代回填土，常广泛用于软基桥台背填筑、道路扩建、山区陡峭路段填筑等路基回填的工程，具有独特的技术经济优势。而高铁路基基础要求动态变形模量Evd达到40MPa和地基系数K30达到90MPa/h，通过对轻质土的集成拌制、加工与填筑等进行严格控制，可填筑出高质量的泡沫轻质土高铁路基。
[0004] 目前常规方法施工的泡沫轻质土受到设备控制、产能等方便的限制，一定程度上影响泡沫轻质土质量，存在如下缺陷：
[0005] 1、常规泡沫轻质土拌制的泡沫密度与泡沫流量采用针阀式手动调节，控制不稳定，误差大，导致泡沫密度与泡沫流量不稳定。
[0006] 2、常规泡沫轻质土拌制泡沫和水泥浆采用手动或半自动设备混合，导致混合比例不稳定，误差大，导致轻质土密度控制不稳定，质量影响较大。
[0007] 3、常规泡沫轻质土设备产能低，普遍在20~40m³/h；为提高产能常采用2~3台泵的简单组合，一泵一管“各自为政”，同步性差，质量均匀性差，难以满足设计及工程要求。
[0008] 因此，迫切需要寻找一种高铁路基填筑泡沫轻质土的安全、优质、快速的施工方法。
发明内容
[0009] 为克服常规泡沫轻质土施工的上述缺陷，本发明提供了一种现场集成式制备泡沫轻质土填筑高铁路基的施工方法，采用了全自动化泡沫轻质土设备——行星式搅拌站制浆加发泡混和输送站成套设备，实现了发泡技术和混合技术的多步骤、联动式自动化控制，实现了泡沫密度和流量、轻质土密度和流量的实时自动化控制，并同步实现了高产能化，单套设备产能高达90m3/h以上，能确保施工进度、施工安全与工程质量。
[0010] 为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：
[0011] 现场集成式制备泡沫轻质土填筑高铁路基施工方法，其特征在于包括以下步骤：
[0012] （1）建立行星式水泥浆搅拌机组：所述机组主要由搅拌主机、二次搅拌主机、计量系统、机架、水泥仓、螺旋输送机、高压清洗装置、电控系统、气路系统组成；由行星式水泥浆搅拌机组制备水泥浆；
[0013] （2）建立移动式轻质土制备站：所述轻质土制备站主要包括发泡混合输送泵；
[0014] （3）布置现场输送管：在行星式水泥浆搅拌机组与移动式轻质土制备站之间用浆料输送管连接；轻质土制备站与待浇筑高铁路基施工现场之间用轻质土输送管连接；
[0015] （4）发泡混合输送泵拌制泡沫轻质土并通过输送管送至填筑现场：首先将发泡液倒入发泡混合输送泵内，与压缩空气混合，压缩空气和发泡液在发泡装置中混合，并以发泡液和压缩空气的输送动力为动力，形成泡沫流；再将水泥浆搅拌机组制备的水泥浆通过输送管送至发泡混合输送泵内混合搅拌充分，形成的泡沫轻质土通过输送管输送至填筑现场；
[0016] （5）现场泡沫轻质土填筑浇捣；
[0017] （6）泡沫轻质土养护。
[0018] 进一步地，步骤1中的行星式搅拌机组采用现场搭设，搅拌站占地面积不小于300平方米；施工时，保持搅拌站不动，现场输送管随浇注工区的变化而移动。更便于复杂环境、不规则结构的大体态高铁路基的快速、保质保量的填筑。
[0019] 步骤1中的搅拌机自身具有行星式搅拌装置，可以形成公转和自转运动。行星式搅拌机组搅拌时轨迹复杂，搅拌运动强烈，效率高，匀质性强且，机组由微机控制自动完成所需物料的储存、输送、计量、搅拌等全过程，具有搅拌效率高，匀质性强、操作维护简便等优点。
[0020] 步骤3所述的浆料输送管为3寸浆料输送管。现场搅拌站制浆通过3寸浆料输送管输送至发泡混合输送泵。这样集中制浆管道输送的方法保证了泡沫轻质土拌制时水泥浆的供应量，同时管道可随着现场浇筑场地的变化而反复布置，施工便捷且功效高。
[0021] 步骤3所述的轻质土输送管为4寸浆料输送管。泡沫轻质土通过发泡混合输送泵连接的4寸输送管泵送至现场浇捣区，泵送管可随着浇捣区的变化而接长或缩短，单台泵送距离在300米以内，特殊远距离泵送可采用中转泵加送方式填筑，泵送高差宜在30米以内。
[0022] 步骤6优选采用塑料薄膜覆盖养护。养护方便快捷，且效果良好。
[0023] 采用发泡混合输送泵进行水泥浆与发泡剂混合，形成泡沫轻质土，通过4寸轻质土输送管输送至填筑现场。这些过程均在发泡混合输送泵内完成，且发泡技术和混合技术的多步骤、联动式自动化控制，实现了泡沫密度和流量、轻质土密度和流量的实时自动化控
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制，同步实现了高产能化，单套设备产能高达90m/h以上。较普通泡沫轻质土施工设备搅拌充分、均匀且产能高，也保证了泡沫轻质土的质量。
[0024] 本发明方法为一种现场集成式制备泡沫轻质土填筑高铁路基施工方法，通过现场设立行星式搅拌站制浆，通过管道输送至发泡混合输送泵内进行水泥浆、发泡液等充分混合搅拌，形成泡沫轻质土再通过输送泵浇筑到高铁路基区域，形成便捷、轻质、高强的路基基础。采用本发明施工方法施工高铁路基，单站单泵每天可完成约1600m³路基浇筑，大大提高了施工效率与泡沫轻质土的浇筑质量，综合效益明显。
[0025] 本发明采用现场集成式制备泡沫轻质土高铁路基填筑施工方法，解决了现有技术中存在的施工难题，克服了通常施工防范的各种隐患，具有很大的优势，确保施工安全，加快了施工速度。
[0026] 本发明具有以下技术效果：
[0027] ①施工便捷。
[0028] ②泡沫轻质土产能高、施工效率高。
[0029] ③拌制的泡沫轻质土质量好，且浇筑的高铁路基形成质量好。
[0030] ④安全、有效地加快了施工进度。
[0031] ⑤广泛适用于各种复杂环境的路基填筑施工，应用面广，适应性强，综合效益明显。
[0032] 为进一步说明本发明的结构特点和效果，以下结合附图对本发明作进一步描述。
附图说明
[0033] 图1是搅拌站布置图。
[0034] 图2是现场集成式制备泡沫轻质土填筑高铁路基施工整体示意图。
具体实施例
[0035] 现场集成式制备泡沫轻质土填筑高铁路基施工方法，具体包括以下步骤：
[0036] （一）自动化泡沫轻质土搅拌站的布置
[0037] 结合现场场地特点，在较空旷施工影响小的区域建立搅拌站，采用自拌水泥浆远距离泵至泡沫轻质土浇注区，水泥浆与前端的轻质土制备站生成的泡沫混合后分层浇注泡沫轻质土。即施工主体设备为高效智能化行星式搅拌站和发泡混合输送站：施工时，保持搅拌站不动，输送站随浇注工区的变化而移动。
[0038] 行星式搅拌站是在现场搭设的，在现场较空旷位置搭设上述行星式搅拌机组、制作蓄水池、配电房、材料堆场等，搅拌站占地面积不小于300平方米。
[0039] 行星式水泥搅拌机组由搅拌主机、二次搅拌主机、计量系统、机架、水泥仓、螺旋输送机、高压清洗装置、电控系统、气路系统等部分组成。其搅拌机自身的行星式搅拌装置可以形成公转和自转运动，所以搅拌时轨迹复杂，搅拌运动强烈，效率高，匀质性强且，机组由微机控制自动完成所需物料的储存、输送、计量、搅拌等全过程，具有搅拌效率高，匀质性强、操作维护简便等优点。
[0040] 为保证泡沫轻质土施工连续性，应尽量少对管路进行搬运，并避免现场大型机械对管路的碾压破坏等，应合理的布置管路。泡沫轻质土搅拌站的管路及制备站的管路如下布置示意如下：搅拌站→（管路输送）施工现场→轻质土制备站→（管路输送）施工现场→轻质土浇注区。
[0041] 为确保水泥浆的质量，考虑材料分离、泵管压力等损耗的最大距离为管道输送600米。因此，为保证水泥浆质量的正常输送，施工场所的距离设在600米以内。如果输送距离超过标准，必须采用中转站。因设备产能较大，泵送高差宜在30米以内，超过此高度采用中转站。
[0042] （二）基槽开挖施工
[0043] 基槽采用机械结合人工的方式开挖，根据填筑基槽的典型剖面，首先应快速开挖至垫层底以上0.3m的位置，然后采用人工配合机械后退式开挖、修土和运土的方式挖至垫层底标高，尽量避免机械在基槽底标高面上行走。
[0044] （三）基槽验收
[0045] 基槽垫层施工前，基底不应有明显积水和杂物。浇注区平面尺寸应不小于设计、基底高程与设计值的偏差不应超过±0.1m。
[0046] 浇注施工前，应以浇注区为单位，进行浇注场地验收。
[0047] 设计单位对基槽底承载力有明确要求的，垫层浇捣前还应对地基土进行静力触探试验。（静力触探是指利用压力装置将有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测土的贯入阻力，可确定土的某些基本物理力学特性；静力触探试验适用于软土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土。静力触探可根据工程需要采测定比贯入阻力(ps)、锥尖阻力(qc)、侧壁摩阻力(fs)和贯入时的孔隙水压力(u)。）
[0048] （四）垫层浇捣与复合土工膜铺设
[0049] 垫层施工前，应确保基槽无积水。注意垫层纵向施工应至泡沫轻质土浇注分区边界外不下于0.5m。
[0050] 为便于模板支撑，可在泡沫轻质土纵向浇注边界位置预留3cm宽、5cm深得沟槽。
[0051] 垫层采用商品混凝土泵送的方式进行浇捣，类同普通结构混凝土施工方案。
[0052] 为不破坏轻质土底部的复合土工膜，垫层顶部宜进行刮平处理，以不留突起骨料为准。
[0053] 垫层顶部土工膜铺设时，应注意预留不同浇注区间的搭接宽度。
[0054] （五）泡沫轻质土的拌制
[0055] 首先将发泡液倒入输送泵内，与压缩空气混合，压缩空气和发泡液在发泡装置中混合，并以发泡液和压缩空气的输送动力为动力，形成一定的泡沫流。再将水泥浆通过输送管送至泵内混合搅拌充分，形成泡沫轻质土通过4寸输送管输送至填筑现场。这些过程均在发泡混合输送泵内完成，且发泡技术和混合技术的多步骤、联动式自动化控制，实现了泡沫密度和流量、轻质土密度和流量的实时自动化控制，同步实现了高产能化，单套设备产能
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高达90m/h以上。
[0056] （六）泡沫轻质土的浇捣
[0057] 施工前应结合设备生产能力、工期要求等对设计的浇筑体进行区块与层的划分，为浇捣施工做好相关规划。施工前应清除浇筑区内杂物，尤其应排清基地的积水，当在地下水位以下浇筑时，应有降水措施，严禁在基底有水的状态下浇筑施工。
[0058] 6.1填筑分区及沉降缝的设置
[0059] 轻质土浇注前，根据工点工程地质条件及边界条件，先进行浇注分区。浇注区的划分应符合以下要求：
[0060] ①单个浇注区顶面面积最大不应超过400m2。
[0061] ②单个浇注区长轴方向长度不宜超过50m。
[0062] ③相邻浇注区用2cm厚的沥青木板支挡间隔分缝，沥青木板为临时支档模板并兼做沉降缝。
[0063] 6.2保护壁施工处理
[0064] 填筑泡沫轻质土路基应设置保护壁，保护壁的选择应满足耐久性、强度和外观质量要求，宜选择混凝土类、石材类砌体或直接采用薄壁式混凝土挡墙。
[0065] 与建筑结构边墙处理：常在轻质土与已建建筑结构边墙接触部位分别设一条宽
2cm通长沉降缝，内设沥青木板。
[0066] 6.3轻质土浇注施工要点
[0067] 本工法泡沫轻质土采用泵送的方式浇筑，浇筑时出料口宜埋在轻质土内，当无法满足要求时出料口离浇筑点的高差宜控制在1m以内。
[0068] ①泡沫轻质土浇注施工前，应确保砼垫层已经终凝。
[0069] ②泡沫轻质土单层浇注厚度按0.3m~1.0m控制；同一区段上下相邻浇注层，当施工期气温不低于15℃，最短浇注间隔时间可按8小时控制；否则，浇注间隔时间应不低于12小时。
[0070] ③泡沫轻质土单个浇注区浇注层的浇注施工时间应控制在2小时内。
[0071] ④应沿浇筑区长轴方向自一端向另一端浇筑；如采用一条以上浇注管浇注时，则可并排地从一端开始浇注,或采用对角的浇注方式。
[0072] ⑤浇筑过程中，当需要移动浇注管时，应沿浇注管放置的方向前后移动，而不宜左右移动浇注管；如确实需要左右移动浇注管，则应将浇注管尽可能提出当前已浇筑轻质土表面后再移动。
[0073] ⑥进行扫平表面时，应尽量使浇注口保持水平，并使浇注口离当前浇筑轻质土表面尽可能低。
[0074] ⑦尽量减少在已浇完尚未固化的轻质土里来回走动。
[0075] 泡沫轻质土浇捣至设计标高后，宜在表面覆盖塑料薄膜进行保湿养护。
[0076] （七）轻质土顶部处理施工
[0077] 路基回填泡沫轻质土完成后，顶部常需铺设改良土与道渣等材料。
[0078] 7.1金属网与复合土工膜铺设
[0079] ①当轻质土填至标高5.0m时（轻质土顶部设计标高5.5m），铺设一层镀锌铁丝网，镀锌铁丝网采用Φ1~2mm@5cm×5cm规格。
[0080] ②金属网铺设时，应采用U形钉进行锚固，纵向锚固间距2m、横向锚固间距1.0m。
金属网平面位置应重叠搭接，搭接宽度不低于5cm，搭接处用铁丝绑扎并用U型钉锚固。
[0081] ③在沉降缝位置，金属网应断开铺设。
[0082] 顶部改良土底部土工膜铺设时，应注意尽量贴紧下承层，且应采用U型钉进行锚固，纵向锚固间距5m，横向锚固间距2m。
[0083] 7.2轻质土上部结构层施工
[0084] 改良土施工前，应确保泡沫轻质土顶部同条件养护强度不低于0.5MPa时方能展开；且在改良土施工前，应采用塑料薄膜对泡沫轻质土顶部进行保湿养护，直至改良土开始施工。
[0085] 轻质土回填至原地面后，在轻质土顶层铺设一层30cm厚5%水泥改良土，并在其间夹铺一层复合土工膜。