预拌流态固化土回填基槽技术.pdf
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1、 预拌流态预拌流态固化土回填基槽技术固化土回填基槽技术 北京波森特岩土工程有限公司北京波森特岩土工程有限公司 中国地基基础技术创新知识产权联盟中国地基基础技术创新知识产权联盟 2012018 8 年年 6 6 月月 1 目 录 第一部分第一部分 预拌流态固化土技术预拌流态固化土技术.1 一、预拌流态固化土简介一、预拌流态固化土简介 .1 1 二、预拌流态固化土适用范围:二、预拌流态固化土适用范围:.2 2 三、预拌流态固化土回填基槽的特点三、预拌流态固化土回填基槽的特点 .2 2 第二部分第二部分 科技成果鉴定结果科技成果鉴定结果.4 第三部分第三部分 预拌流态固化土回填基槽技术研发预拌流态固
2、化土回填基槽技术研发.9 一、工程概况一、工程概况 .9 9 二、课题组的成立二、课题组的成立 .1010 三、固化土试验研究三、固化土试验研究 .1111 四、专家论证会四、专家论证会 .2222 五、试验段的施工五、试验段的施工 .2626 六、施工工艺及验收标准认证六、施工工艺及验收标准认证 .3131 七、预拌流态固化土填筑技术标准七、预拌流态固化土填筑技术标准 .3636 第四部分第四部分 主要工程案例主要工程案例.38 第五部分第五部分 企业标准企业标准.44 1 第一部分第一部分 预拌流态固化土技术预拌流态固化土技术 一一、预拌流态固化土简介预拌流态固化土简介 在各类工程基槽回填
3、施工过程中,往往会遇到基槽回填空间狭窄、回填深度较大、回填土夯实质量不稳定、回填土要求质量高等难题。近年来深基坑支护的工程越来越多,因回填土不密实造成建筑物散水、管道、入户道路等部位沉陷破坏,丧失使用功能的事故时有发生。同时基槽回填受回填条件、空间等因素限制无法回填密实,这种情况的存在给高耸建筑物的抗震性能带来危害。传统工艺多采用素土或者灰土分层使用小型夯实设备进行施工,施工难度较大、回填工期较长、回填的质量还难以控制,因此多数工程为确保回填质量只好采用素混凝土进行回填。采用素混凝土回填造价较高,强度较大给后期维修、维护带来了难题 预拌流态固化土是针对以上难题而专门研究创新的一种新型建筑材料,
4、其充分利用肥槽、基坑开挖后或者废弃的地基土,在掺入一定比例的固化剂、水之后,通过独创工艺和特殊机械进行充分拌合均匀,形成具有可泵送的、流动性的加固材料,用于各类肥槽、基坑、矿坑的回填浇筑,还可广泛用于道路路基、建筑物地基等加固处理领域。拌合均匀后的预拌流态固化土塌落度为 820cm。预拌流态固化土硬化后强度为 0.510MPa。拌合时根据土质和设计要求加入外加剂。预拌流态固化土可以根据使用的要求调整配合比,来调整其强度及流动性。2 预拌流态固化土具有强度高和适于泵送施工的流动性,不仅施工速度快,而且形成的预拌流态固化土强度高,质量可控,成本低,适用范围广泛,环境友好,是一种非常好的施工材料。二
5、、预拌流态固化土适用范围:二、预拌流态固化土适用范围:1、采用特殊设备将土从地下取出后,经过地面机械预拌,形成预拌流态固化土浆,同时将预拌流态固化土浆液灌入或压入孔中形成预拌流态固化土桩。做为复合地基的增强体使用,或固化流塑状土体使用,也形成预拌流态固化土桩墙结构做为止水帷幕使用。采用该工艺施工的预拌流态固化土桩,拌制均匀、强度高、固化等固化剂利用率高等特点。也可作为换填材料进行地基换填。2、预拌流态固化土由于具有类似于混凝土的工作性能,可以做为施工垫层材料使用,也可以做为固化地面使用。3、预拌流态固化土具有一定的强度和流动性,可作为市政道路或者施工道路的基层材料使用,该预拌流态固化土具有自密
6、性在施工时不用再采用大型机械进行碾压处理,节约了施工成本。4、深基础施工完成后肥槽部位的回填一直是施工的控制重点和难点,采用预拌流态固化土,利用其流动性和强度可将该问题解决。预拌流态固化土还可以用于矿坑和地下采空区的回填。三、三、预拌流态固化土回填基槽的特点预拌流态固化土回填基槽的特点 采用预拌流态固化土进行基槽回填具有以下优点:3 1、预拌流态固化土早期强度较高,固化时间短,工期快 按照目前的回填要求,只需 12 小时即可达到上人进行下一步施工的强度。这种特性可保证回填的连续进行,同时可以保证基坑内支撑的随回填随拆除。预拌流态固化土回填基槽所需工作面较小,可多段同时施工,施工速度工艺环节少,
7、工期短。2、预拌流态固化土具有极强的流动性和自密性,施工质量可控 预拌流态固化土的流动性可以将狭窄空间和异形结构空间的所有空隙填实。预拌流态固化土具有自密性的特点,施工时不用采用大型夯实和碾压设备,减少了施工对结构层的影响和破坏。预拌流态固化土浇筑时不对防水层造成破坏,因此在回填时不用采取采用夯实回填的方法时需要对回填基槽的地下结构外墙防水进行保护,既节省了建设成本又解决了有些狭小空间时无法进行保护施工的问题。同时预拌流态固化土采用机械预拌、集中搅拌、现场浇筑的施工方法,预拌流态固化土搅拌均匀、质量稳定,现场浇筑受现场条件及施工人员因素影响较小。批量预拌流态固化土材料具有抽样代表性。3、预拌流
8、态固化土具有抗渗性 固化土是利用固化剂对土颗粒进行填充固结等机理,因此固化土具有抗渗性。该特性既可防止地下水对固化土本身的破坏,同时还可以与基础结构紧密结合,防止地表水沿结构与回填土的界面下渗。4、预拌流态固化土具有经济、环保的特点 预拌流态固化土回填基槽可以解决采用灰土回填时存在的对土的要求高、作业面较小夯实难度大、夯实质量不稳定、与基础结构界4 面结合不好、干法施工无法保证遇水后发生沉陷等问题,其在基槽回填的效果可以达到素混凝土的效果。但其造价远低于采用混凝土回填。同时施工时采用集中搅拌,现场浇筑时材料为液态不会产生扬尘污染,绿色环保。第二部分第二部分 科技成果鉴定结果科技成果鉴定结果 2
9、018 年 3 月 15 日北京市住房和城乡建设委员会组织召开了明挖法地下工程预拌流态固化土基槽回填关键技术科技成果鉴定会。以王思敬院士为主任的鉴定专家组听取了课题组的汇报,查看了相关资料,鉴定委员会一致认为该成果在北京行政副中心综合管廊等工程中的成功应用,填补了国内外利用预拌流态固化土进行基槽回填施工的空白,应用前景广阔。5 6 7 8 9 第三部分第三部分 预拌流态固化土回填基槽技术研发预拌流态固化土回填基槽技术研发 一一、工程概况工程概况 北京城市副中心综合管廊基坑深18m,回填基槽宽度分为3.5m和1m两种,基坑支护多采用桩支护方案,基槽回填具有回填工作面狭小,质量要求高,存在异形断面
10、结构,传统回填工艺难以达到质量要求,需要采用新材料、新工艺解决。10 二二、课题组的成立课题组的成立 2017 年 4 月 12 日课题组召开启动会 在北京城市副中心行政办公区工程建设办公室和北京新奥集团有限公司的支持下,由北京市政建设集团有限责任公司和中国地基基础技术创新知识产权联盟牵头成立了“固化土回填基槽技术”课题组,参研单位包含产、学、研、用各领域。并在行政副中心设立研发试验基地。课题组成员单位包括:北京城市副中心行政办公区工程建设办公室、北京新奥集团有限公司、北京市政建设集团有限责任公司、中国地基基础技术创新知识产权联盟、北京市市政工程设计研究总院有限公司、北京华城建设监理有限责任公
11、司、中国建筑科学研究院地基所、中国建筑科学研究院材料所、北京交通大学、铁道部第三勘察设计集团有限公司、中铁工程设计咨询有限公司、北京城建集团有限责任公司 11 三三、固化土试验研究、固化土试验研究 固化土回填基槽可以解决采用灰(素)土回填时存在的对土的要求高、作业面较小夯实难度大、夯实质量不稳定、与基础结构界面结合不好、干法施工无法保证遇水后发生湿陷等问题。同时施工时现场浇筑时材料为液态不会产生扬尘污染,绿色环保。1、固化剂的研究 根据通州副中心综合管廊基槽回填的工程特点和回填土性能要求,采用的土壤固化剂为以 CaO、活性 Al2O3和 SiO2为主要成分的无机水硬性胶凝材料,其技术路线为:复
12、合矿物设计+化学激发作用。基本组成为:50%的水泥,25%-40%的富含活性 Al2O3和 SiO2的工业废渣(如矿渣、钢渣、粉煤灰等),1%5%的表面改性剂(改善土颗粒的表面活性和电荷状况),5%10%的活性激发剂,促进水泥和其他矿物的水化反应。其作用机理为:固化剂与土料加水充分拌合后,通过其自身各组分之间以及与土料之间的物理、化学反应,可显著改善土的物理力学性质,强度、水稳性以及长期体积稳定性满足工程需求。2、固化剂掺入量试验 为确认固化剂掺量,试验基地进行了不同固化剂种类、不同掺入量、不同的坍落度的对比试验。12 固化剂种类固化剂种类 编号编号 掺量掺量 编号编号 掺量掺量 编号编号 掺
13、量掺量 编号编号 掺量掺量 固化剂固化剂 1+1+粉煤灰粉煤灰 A1 掺量8%A2 掺量 15%A3 掺量 20%A4 掺量 25%固化剂固化剂 1 1 A1 掺量8%A2 掺量 15%A3 掺量 20%A4 掺量 25%固化剂固化剂 2+2+粉煤灰粉煤灰 B1 掺量8%B2 掺量 15%B3 掺量 20%B4 掺量 25%固化剂固化剂 2 2 B1 掺量8%B2 掺量 15%B3 掺量 20%B4 掺量 25%固化剂固化剂 3+3+粉煤灰粉煤灰 C1 掺量8%C2 掺量 15%C3 掺量 20%C6 掺量 40%固化剂固化剂 3 3 C1 掺量8%C2 掺量 15%C3 掺量 20%C4 掺
14、量 40%13 固化剂掺入量试验统计表 14 序号类别坍落度制作日期龄期平均值 强度值(Mpa)322004月5日7天16.2616.1314.6315.671.57331504月6日28天52.0653.7353.5753.125.31341504月5日28天57.3460.1463.3360.276.0335804月5日28天76.2671.4075.3174.327.43362004月5日28天47.9748.5449.8148.774.8837804月5日7天34.1436.2631.6634.023.40381504月5日7天34.6035.2833.3834.423.4439150
15、4月5日7天21.6922.9023.2622.622.26402004月5日7天18.5321.0719.6319.741.97411504月5日28天89.8195.0090.9791.939.19422004月5日28天57.5459.1358.3558.345.8343804月5日28天95.2790.7996.8794.319.43441504月5日28天75.1375.1468.5572.947.29451504月7日7天8.709.317.548.520.8546804月7日7天12.1112.6010.7011.801.1847804月7日7天11.1313.1312.3812
16、.211.22482004月7日7天7.617.767.137.50.7549804月7日28天35.6640.3943.1939.753.97501504月7日28天27.5132.9931.8630.793.0851804月7日28天46.9547.9345.1546.684.67522004月7日28天26.3425.6924.9125.652.56531504月9日7天8.748.838.738.770.8854804月9日3天7.999.067.678.240.82551504月9日3天7.287.566.607.150.71562004月10日3天5.245.364.835.140
17、.5157804月9日28天34.7032.5137.8635.023.50581504月9日28天33.1030.3233.1932.203.22591504月9日28天30.4430.7232.3831.183.12力值(KN)A3A4B1B1 15 序号类别坍落度制作日期龄期平均值 强度值(Mpa)61804月7日7天23.2720.3619.7221.122.11621504月7日7天16.9114.4015.6615.661.5763804月7日28天75.9069.2275.1373.427.34641504月7日28天73.3366.7372.7470.937.09651504月
18、9日7天17.4017.4217.2217.351.7366804月9日3天11.7110.1311.2711.041.10672004月10日3天8.978.918.438.770.8868804月9日28天80.6874.6774.4476.607.66691504月9日28天58.4564.6655.6659.595.96701504月9日28天36.1038.4835.8036.793.68711504月9日7天18.2218.8713.7516.951.69721504月9日7天17.0313.1816.0015.401.54732004月10日7天21.2424.3226.1623
19、.912.3974804月9日3天10.569.589.8610.001.0075804月9日28天104.3597.9496.9699.759.98761504月9日28天68.0165.6868.6467.446.74771504月9日7天28.6127.3028.2128.042.8078804月6日7天24.5323.1725.7024.472.45792004月6日7天12.2212.6911.6512.191.2280804月6日7天25.0718.3320.2121.202.1281804月6日28天47.8051.7354.9451.495.15822004月6日28天23.7
20、027.5527.8226.362.6483804月6日28天42.5651.8347.3747.254.73841504月6日7天41.2834.6739.3638.443.84851504月6日7天43.1741.8242.9942.664.27862004月6日7天25.7124.9729.4226.702.67871504月6日28天70.4387.0980.6279.387.94882004月6日28天62.1866.2770.5266.326.63B3C1C2力值(KN)B2B2 16 序号类别坍落度制作日期龄期平均值 强度值(Mpa)89C2-51504月6日28天91.3298
21、.8194.2294.789.4890804月7日7天45.6347.4847.4046.844.68911504月6日7天33.4539.6726.1833.103.31922004月6日7天33.9731.2035.4533.543.3593804月7日28天73.4790.4479.1881.038.10942004月7日7天38.1244.3644.7142.404.2495804月7日7天61.3060.1058.4959.966.00961504月7日7天41.1141.8341.4241.454.15971504月7日28天82.46102.4484.7289.878.99982
22、004月7日28天64.9573.3378.5372.277.2399804月7日28天121.79150.98 151.42141.4014.141002004月11日7天50.7150.5853.5451.615.16101804月11日7天65.7374.4967.2269.156.911021504月11日7天77.9777.2466.9674.067.411031504月11日7天68.5773.1070.3970.697.07104804月11日3天37.5835.1337.6336.783.681052004月11日3天25.3519.1121.7922.082.21106200
23、4月11日3天26.1125.2124.0225.112.511071504月11日3天36.0535.2333.2534.843.48C3C4C6力值(KN)17 3、固化土拌合设备(专利号为:201710332607.3)固化土拌和系统 土筛分计量设备 18 固化剂浆液制备及输送系统 固化土制备 19 4、固化土施工工艺研究 取土检验土质养护施工完毕浆液与土混合搅拌加水拌和成浆液液态固化土运输至现场检验外加剂检验固化剂清理槽底分层浇筑 20 5、试验基地模拟试验 研发阶段在施工现场附近设置了研发试验基地,在该基地进行了实际工况的施工模拟试验,经过模拟试验结果表明所有的指标达到了要求。模拟基
24、槽回填完成 21 回填 12 小时后状态 回填 24 小时后状态 22 四四、专家论证会、专家论证会 课题组在完成上述研发试验后,2017 年 4 月 25 日召开了以王思敬院士为主任委员,钱立航研究员、李广信教授为副主任委员等院士大师组成的专家组的评审。与会专家包括:序号 姓名 单位 专业 职称 1 王思敬 中国工程院 岩土工程 院士 2 何满潮 中国科学院 岩土工程 院士 3 顾宝和 建设综合勘察研究设计院 岩土工程 勘察大师 4 任庆英 中国建筑设计研究院 结构工程 结构大师 5 许再良 铁道第三勘察设计院 岩土工程 勘察大师 6 钱力航 中国建筑科学研究院 岩土工程 研究员 7 李广信
25、 清华大学 岩土工程 教授 8 闫明礼 中国建筑科学研究院 岩土工程 研究员 9 周永祥 中国建筑科学研究院 建筑材料 研究员 住房和城乡建设部科技发展促进中心、北京市城建科技促进会、北京市住建委质量监督总站、北京行政副中心工程建设办公室、北京新奥集团通州分公司、北京市政设计院、北京市政集团、中国地基基础技术创新知识产权联盟等单位领导到会并参与了技术论证。与会专家肯定了课题组前期的研发工作,经论证一致认为采用采用预拌固化土技术进行基槽回填,技术可行、方案合理,具有创新性;并提出了23 “施工应符合国家相关技术标准,并根据工程条件制订作业指导书,确定检测和验收标准;严格控制施工工艺参数,确保施工
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