适用于泡沫轻质土换填地基工程的装配式棱柱体支护结构

1.本实用新型涉及地基处理技术领域，尤其涉及适用于泡沫轻质土换填地基工程的装配式棱柱体支护结构。


背景技术：

2.临海机场改扩建工程，一般包括跑道、滑行道、穿越道等场道区的道面结构工程和地基处理工程。然而，场道区的地基处理工程往往涉及不停航区域、有限高要求的区域，以及覆盖有消防管线、供电管线、助航灯光管线、空管通信管线、安防管线、排水管线、供水管线等各类地下管线的区域。
3.不停航施工区域的限制时间非常严格，有效施工时间往往非常短；而且，限高区域一般都有严格的限高要求；另外，各种地下管线覆盖的区域施工进度受地下管线影响极大。鉴于此，综合考虑施工工效、限高要求以及受地下管线限制等多方面因素，排水固结法以及一般复合地基处理法(水泥搅拌桩法、phc管桩法、高压旋喷桩法、碎石桩法等)均不适用于临海机场改扩建工程地基处理工程。
4.因此，适用于临海机场改扩建工程的软基处理技术的研发是迫切需要的。考虑到软基处理工程出现的困难及客观条件限制，其所适用的支护结构也是十分关键的。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在提供一种适用于临海机场改扩建工程软基处理工程的支护结构。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
7.适用于泡沫轻质土换填地基工程的装配式棱柱体支护结构，在换填地基处理区域拟放坡开挖的一边采用装配式棱柱体支护结构，所述装配式棱柱体支护结构由直立于放坡坡底的直立模板和若干直棱柱体组成，直棱柱体包括底面为直角三角形的直三棱柱体和底面为矩形的直四棱柱体，直三棱柱体底面三角形斜边的倾斜角度依据放坡坡度制作成形，其斜面与斜坡面相贴，叠放后的直棱柱体构成棱柱体整体支护结构，棱柱体整体支护结构的顶端水平且与直立模板顶端等高叠放的直棱柱体的相接面之间设有固定连接机构，以避免叠放的直棱柱体之间的相互错位。
8.具体来说，所述固定连接机构设于相邻直棱柱体的水平面及纵向侧面。
9.作为优选方式，叠放的直棱柱体的相接面之间采用双面爪型联结件进行固定连接。
10.本实用新型提供了一种用于泡沫轻质土换填地基工程放坡开挖施工时的支护结构，该支护结构是以直立模板与棱柱体叠放作为装配式的棱柱体支护结构，可对放坡施工提供有效的支护。
附图说明
11.图1是场道区-穿越道泡沫轻质土换填施工区域平面示意图。
12.图2是隔行开挖法施工步骤示意图，步骤a对拟施工区域进行分行；步骤b为以隔行方式进行基坑开挖施工，采用直立模板与装配式棱柱体作为基坑支护；步骤c为浇筑泡沫轻质土；步骤d为对未完成的基坑进行施工；步骤e为铺设碎石垫层。
13.其中：1-开挖范围内土体的土性较差(标贯击数《4)区域；2-开挖范围内土体的土性较好(标贯击数》4)区域；3-子区分界线；4-钢板桩；5-基坑控制底高程；6-土工布；7-直立模板；8-地下水位的初始标高线；9-浮球；10-水下泡沫轻质土(容重为 11kn/m3)；11-水上泡沫轻质土(容重为8kn/m3)；12-碎石垫层；13-放坡开挖线；14
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直棱柱体；14.1-第一直三棱柱体；14.2-第一直四棱柱体；14.3-第二直四棱柱体；14.4
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第二直三棱主体；15-顶层钢板。
14.图3是本实用新型所述的装配式棱柱体支护结构。
具体实施方式
15.如图1所示，是对于临海机场扩建工程软基处理的施工平面示意图。按照开挖范围内土体的土性能(标贯击数)可以采用两种不同的施工方式，标贯击数《4的可采用格状分区，跳格开挖施工；标贯击数》4的可采用条状分区，隔行开挖施工。
16.如图2所示，为对于条状分区隔行开挖施工的施工步骤示意图，其施工步骤如下所述：
17.(1)对拟进行软基处理的区域进行测量放样，同时基于预定的施工配合比例制备水上及水下两种不同容重的泡沫轻质土；由于临海机场地基中的地下水位一般较高，因此，地下水位之上采用水上泡沫轻质土，容重为7～9kn/m3；地下水位之下采用水下泡沫轻质土，容重为10～12kn/m3，且水下泡沫轻质土配方中含有可塑剂，防止发生离析现象。
18.(2)将开挖范围内土体的土性较好(标贯击数》4)区域2划分为100m2～300m2的条状子区，采用隔行/列的方式进行基坑开挖；
19.(3)相应子区基坑开挖前，不仅须进行基坑支护结构设计，而且还应与机场运营管理方确定好不停航施工区的限制时间与适航恢复要求以及限高区域的限高条件，同时还须摸清地下管线的分布情况。相应子区基坑开挖前及开挖过程中，须做好基坑的排水措施，并基于预定的施工配合比进行泡沫轻质土制备工作，如水泥浆制备、泡沫制备、泡沫与水泥浆全自动拌合等。
20.对于隔行的基坑开挖方式，其断面b-b开挖施工如图2所示，其实施按以下步骤进行：
21.(3.1)对拟施工的条状子区的边界的钢板桩平面位置进行测量放样；
22.(3.2)按设计数量准备好u形长密扣拉林钢板桩；
23.(3.3)履带式振动锤打桩机准备就位；
24.(3.4)在钢板桩的锁口内涂油脂；
25.(3.5)仅在拟进行软基处理的条状子区的边界采用钢板桩4支护，然后以有钢板桩支护的一边作为起始位置，沿条状子区的长边方向进行放坡开挖形式，放坡坡度根据开挖土层土性进行设计。钢板桩内侧布设20mm～30mm厚的聚苯乙烯板或 10mm～20mm厚的夹板，作为沉降缝填缝材料。
26.放坡一侧采用本实用新型所述的装配式棱柱体支护结构，其包括直立于放坡坡底
的直立模板7和若干水平叠放于坡面上的直棱柱体14。所述直棱柱体包括底面为直角三角形的第一直三棱柱体14.1和第二直三棱柱体14.4、以及底面为矩形的第一直四棱柱体14.2和第二直四棱柱体14.3。第一直三棱柱体14.1和第二直三棱柱体14.4底面三角形斜边的倾斜角度依据放坡坡度制作成形，其斜面与相应的斜坡面相贴。第一直四棱柱体14.2和第二直四棱柱14.3体依据实际需要确定长宽比及高度。由多种规格的直棱柱体共同叠放构成棱柱体整体支护结构，棱柱体整体支护结构的顶端水平且与直立模板顶端等高。
27.以直立模板7和棱柱体14组合结构作为泡沫轻质土填筑期间的支护结构，基坑开挖到控制底高程后，铺设一层土工布6，在钢板桩4内侧设置聚苯乙烯板作为沉降缝填缝材料。直立模板7可以作为沉降缝填缝材料。装配式棱柱体14采用致密材料如eps材料制成。棱柱体的形状及尺寸根据放坡坡度、宽度、高度而设计。棱柱体的长度与条状子区的宽度相同，棱柱体的一个侧面与斜坡坡面相贴，叠放后的棱柱外侧面与直立模板相贴；
28.为防止块体互相错位，叠放的棱柱体各层之间采用双面爪型联结件，在顶面及侧面采用单面爪型联结件，使与直立模板形成一个良好的整体；
29.在最上面一层棱柱体的顶面，扣一层顶层钢板15或预制混凝土板，作为反压荷载。
30.相应子区基坑开挖到控制底高程5后，铺设一层整体土工布6；
31.(4)在相应子区基坑两侧距钢板桩围护结构4内侧1m处按一定间距放置若干个浮球9，浮球9的标高同土层中地下水位的初始标高8；
32.(5)相应子区基坑内填筑泡沫轻质土至设计标高。泡沫轻质土填筑施工按以下步骤进行：
33.(a)由于基坑内存在地下水，泡沫轻质土通过泵送管浇筑时，应使管口呈水平状态，且始终保持与轻质土表面相切；
34.(b)采用从下往上的分层浇筑施工顺序，待下层终凝后再浇筑上一层。浇筑过程，基坑内的地下水会因泡沫轻质土的100％置换而往上抬升；位于地下水位之下采用的水下泡沫轻质土容重为10～12kn/m3，优选11kn/m3。水下泡沫轻质土按如下配方配制：1m3的水下泡沫轻质土由水泥(42.5级)0.68t:水0.41m3:发泡剂0.80kg:可塑剂 (脂肪酸防水剂)0.08kg，搅拌均匀配制而成。
35.(c)当地下水位超过浮球9标高后，即启动抽水泵抽水，使浮球始终保持在原地下水位面位置8。
36.(d)将抽出的水引至返浆沟中，待沉淀后再统一排放至机场内的排水明沟中。
37.(e)当泡沫轻质土浇筑到原地下水位面位置8时，更换为水上泡沫轻质土，直至浇筑至设计顶面标高。水上泡沫轻质土容重为7～9kn/m3，优选为8kn/m3。水上泡沫轻质土按如下配方配制：1m3的水上泡沫轻质土由水泥(42.5级)0.55t:水0.33m3: 发泡剂0.90kg，搅拌均匀配制成；
38.(6)在相应子区基坑顶部先后平铺顶层钢板桩15(或预制混凝土板)，以满足不停航施工区的适航恢复要求；
39.(7)待相应子区泡沫轻质土达到设计强度后，移走平铺于坑顶的顶层钢板桩15 (或预制混凝土板)，铺设一层整体高强土工布6。由于临海机场地基中的地下水位一般较高，因此，地下水位8以上泡沫轻质土10的28d无侧限抗压强度应不低于 2.5mpa，地下水位8以下泡沫轻质土11的28d无侧限抗压强度应不低于3.5mpa；
40.(8)采用履带式振动锤拔桩机将相应子区钢板桩围护结构4拔除，用于下一组子区的基坑支护施工；
41.(9)相应子区按设计厚度铺设碎石垫层12，并碾压整平至地基处理交工标高；
42.(14)下一组子区的泡沫轻质土换填施工同(3)～(9)步骤。