本發(fā)明涉及一種城市地下管廊的減振處理，具體是一種采用秸稈纖維改良的氣泡混合輕質(zhì)土，以及使用該氣泡混合輕質(zhì)土施工的用于淺埋地下管廊上部減振的結(jié)構(gòu)和施工方法。

背景技術(shù)：

近年來隨著我國城市地下空間建設(shè)的飛速發(fā)展，城市地下管廊的建設(shè)不斷增多。由于主城區(qū)空間資源有限，為減少地下結(jié)構(gòu)施工對周邊環(huán)境的影響，城市地下管廊主要建設(shè)在城市道路之下，且建設(shè)深度一般集中在0～15m的范圍內(nèi)，屬于淺埋地下結(jié)構(gòu)。地下管廊上部城市道路車輛運行，會導(dǎo)致路面以下土體的振動，土體的振動可能會引起地下管廊周邊土體的振密效應(yīng)和不均勻沉降，導(dǎo)致管廊支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力的增加；如管廊周邊土體為飽和軟土?xí)r，車輛運行引起的振動還可能會導(dǎo)致地基土的液化或軟化，造成其承載力的降低，導(dǎo)致地下管廊結(jié)構(gòu)內(nèi)力的急劇增加甚至開裂，影響地下管廊的正常使用。由于我國城市地下管廊建設(shè)起步較晚，目前還沒有形成適用于地下管廊的減振技術(shù)。

氣泡混合輕質(zhì)土是由泡沫、水泥、水以及添加材料按照一定配合比例混合制成的微孔類材料，具有質(zhì)量輕、抗壓強度高、整體性好、凝結(jié)自立性、保溫隔熱以及優(yōu)越的環(huán)保特性等優(yōu)點，在公路建設(shè)中由著非常廣泛的應(yīng)用，可被應(yīng)用于解決橋頭跳車、新舊路基沉降差異、軟土路基沉降控制和陡坡路堤穩(wěn)定性等施工中，能大大縮短施工工期、提高工程質(zhì)量，大幅度降低工程運營后的維護管理費。但是目前并沒有將氣泡混合輕質(zhì)土應(yīng)用到城市地下管廊的減振設(shè)計中。

目前道路建設(shè)和建筑工程上所用的氣泡混合輕質(zhì)土大多是由水泥、粉煤灰、水和泡沫按照一定比例混合而成。由于氣泡的存在，使得輕質(zhì)土密度較小，但是強度較低，容易出現(xiàn)干裂破壞。由于其城市地下管廊埋設(shè)較淺，對其上部土層結(jié)構(gòu)的抗壓強度和抗裂性要求更高，現(xiàn)有的氣泡輕質(zhì)土并不能達到要求。

秸稈纖維是通過廢棄農(nóng)作物秸稈提取秸稈纖維材料，是一種新興資源，其性能上類似于紡織纖維，又不同于紡織纖維，其粗纖維含量較高，比重小于粘膠纖維，容重下，自生含有大量的孔隙，吸濕回潮率大于棉纖維，斷裂強力較大。我國秸稈作物產(chǎn)量大，但是利用率低，絕大多數(shù)秸稈就地焚燒，造成資源浪費，污染環(huán)境。通過廢棄農(nóng)作物秸稈提取秸稈纖維材料，將其作為添加劑與泡沫混合對輕質(zhì)土進行改良，可以有效避免秸稈焚燒造成的生態(tài)環(huán)境污染，變廢為寶，產(chǎn)生經(jīng)濟效益，而且還能大大增加輕質(zhì)土的抗壓和抗裂性，但是目前并沒有任何公開文件提到可以將秸稈纖維應(yīng)用到氣泡混合輕質(zhì)土中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種利用秸稈纖維改良的氣泡混合輕質(zhì)土，及使用該氣泡混合輕質(zhì)土施工的淺埋地下管廊上部減振的結(jié)構(gòu)和方法，氣泡混合輕質(zhì)土材料具有密度低、減振效果好的特點，采用該輕質(zhì)土施工的減振結(jié)構(gòu)可以有效的降低車輛振動荷載對地下管廊結(jié)構(gòu)的影響，延長地下管廊的使用壽命，降低地下管廊的結(jié)構(gòu)圍護費用。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種秸稈纖維氣泡混合輕質(zhì)土，其特征在于所述氣泡混合輕質(zhì)土是將原料土、水泥、粉煤灰、秸稈纖維和水進行攪拌形成混合原料，將發(fā)泡劑與水按照1:40～60的比例混合后吸入發(fā)泡機內(nèi)發(fā)泡制成泡沫，然后將泡沫與混合原料按照體積比1～4:1混合均勻后配制而成的容重0.3～1.0Kg/cm3，強度為0.3～6MPa的氣泡混合輕質(zhì)土；其中混合原料中水泥的含量為原料土干土質(zhì)量的20％～30％，粉煤灰含量為水泥質(zhì)量的30％～40％，秸稈纖維含量為水泥質(zhì)量的1.0％～6.0％，水的添加量為每平方米氣泡混合輕質(zhì)土加入150～350kg。

本發(fā)明進一步的技術(shù)方案：所述秸稈纖維是將秸稈去除葉、節(jié)、穗等部位后切為2-3cm長，在200～215℃、4～6MPa的條件下用熱水浸泡12～24h；然后烘干，烘干之后在90～100℃的條件下采用濃度為2％～8％的稀硫酸浸泡12～24h，然后將處理后的秸稈再次水洗、過濾、烘干即可制成；其中所述秸稈為水稻秸稈、麥秸稈、玉米秸稈中的一種或多種混合。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述原料土為直徑不大于5mm的施工場地原土或工程廢棄土，所述水泥為普通硅酸鹽水泥；所述的發(fā)泡劑選用環(huán)保型、穩(wěn)定性好的植物性發(fā)泡劑。

本發(fā)明提供的一種適用的秸稈纖維氣泡混合輕質(zhì)土施工的地下管上部減振結(jié)構(gòu)，包括明挖施工的地下管廊和回填在地下管廊周圍的素填土層，其特征在于：在地下管廊的上方依次鋪設(shè)有下層土工布、氣泡混合輕質(zhì)土層、上層土工布、回填土層和路面結(jié)構(gòu)層，所述氣泡混合輕質(zhì)土層是采用秸稈纖維氣泡混合輕質(zhì)土堆填而成，其厚度為0.5～5m。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述管廊上部車輛荷載減振結(jié)構(gòu)層的整體厚度為1.5～15m，應(yīng)根據(jù)管廊埋深具體確定，沒有厚度范圍。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：在地下管廊頂面與下層土工布之間回填有0.5m厚的素填土層。

本發(fā)明提供的一種用秸稈纖維氣泡混合輕質(zhì)土施工的地下管上部減振結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于具體步驟如下：

(1)采用現(xiàn)有明挖施工的施工方式施工地下管廊，在地下管廊的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)施工完成后，回填素填土至地下管廊頂部，并高于地下管廊頂面0.5m，然后對素填土進行夯實、整平；

(2)鋪設(shè)下層土工布：在步驟(1)中夯實、整平的素填土上表面鋪設(shè)有防滲土工布；

(3)準(zhǔn)備制備秸稈纖維氣泡混合輕質(zhì)土的原料土、水泥、粉煤灰、秸稈纖維和水，原料土采用工程廢棄土或施工場地的原土，經(jīng)過解泥、篩分處理成粒徑不大于5mm，在原料土中添加原料土干土質(zhì)量20％～30％的水泥，再添加水泥質(zhì)量30％～40％粉煤灰和水泥質(zhì)量1.0％～6.0％的秸稈纖維，最后加入水進行混合攪拌形成混合原料，水的添加量為每平方米氣泡混合輕質(zhì)土加入150～350kg；將發(fā)泡劑與水按照1:40～60的比例混合后吸入發(fā)泡機內(nèi)發(fā)泡制成泡沫；

(4)將步驟(2)中混合原料和泡沫按照體積比1～4:1的比例加入攪拌機中，在攪拌機中攪拌至充分混合后均勻泵出，直接分層澆筑在下層土工布上，形成厚度為0.5～5m的氣泡混合輕質(zhì)土層，在澆筑過程中，每層氣泡混合輕質(zhì)土達到設(shè)計強度值后再進行下次澆筑施工，至使達到設(shè)定厚度，然后再氣泡混合輕質(zhì)土層上表面覆蓋上層土工布，并保濕養(yǎng)護10d-15d；

(5)素填土回填：素填土回填采用分層施工，每層回填土需進行夯實，整平后，進行下一層填土回填至使達到填土層的設(shè)計厚度；

(6)道路路面結(jié)構(gòu)施工，待回填土分層施工結(jié)束后，進行整平，然后按照正常道路路面施工方法施工道路路面結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：在步驟(3)中所述的秸稈纖維將秸稈去除葉、節(jié)、穗等部位后切為2-3cm長，在215℃、5MPa的條件下用熱水對其進行預(yù)處理，然后烘干，烘干之后在98℃的條件下采用濃度為2％～8％稀硫酸浸泡，待充分浸泡后將處理后秸稈再次水洗、過濾、烘干即可制成；其中所述秸稈為水稻秸稈、麥秸稈、玉米秸稈中的一種或多種混合。

本發(fā)明所述的秸稈纖維氣泡混合輕質(zhì)土澆筑，需分層澆筑，待上一次澆筑的輕質(zhì)土達到一定強度后再進行下次澆筑施工，等全部澆筑完成后，表面用土工布覆蓋，澆水養(yǎng)護。

本發(fā)明所述秸稈纖維氣泡混合輕質(zhì)土澆筑施工，需每隔一段時間定期采樣檢測輕質(zhì)土的強度、濕容重以及流動度，并通過調(diào)整原料的配合比及發(fā)泡劑的濃度來調(diào)整。

本發(fā)明所述的秸稈纖維氣泡混合輕質(zhì)土是一種秸稈纖維、工程廢棄土、水泥材料、氣泡或泡沫漿和水混合攪拌均勻后，經(jīng)固化作用形成的一種輕質(zhì)材料；其原料土可以采用工程廢棄土，秸稈纖維可以采用廢棄的農(nóng)作物秸稈制作，秸稈纖維資源豐富容易獲取，價格低廉，減少環(huán)境污染，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益；而且秸稈纖維對土體具有加筋作用，提高了原料土的抗壓強度和抗裂性能，秸稈纖維發(fā)泡輕質(zhì)土能有效降低原料土的密度。制備的秸稈纖維混合輕質(zhì)土具有密度低，強度高、低彈減振、施工方便等優(yōu)點。

本發(fā)明將秸稈纖維混合輕質(zhì)土用于城市淺埋地下管廊上部車輛荷載減振中，采用該混合輕質(zhì)土堆填形成減振層，其具有密度低、減振效果好的特點；與不采用該減振結(jié)構(gòu)的地下管廊相比，可以有效的降低車輛振動荷載對地下管廊結(jié)構(gòu)的影響，延長地下管廊的使用壽命，降低地下管廊的結(jié)構(gòu)圍護費用。

附圖說明

圖1本發(fā)明中減振結(jié)構(gòu)的橫斷面圖示意圖；

圖2是本發(fā)明秸稈纖維的制作過程

圖3是本發(fā)明秸稈纖維氣泡混合輕質(zhì)土的制作流程圖。

圖中：1—下層土工布，2—氣泡混合輕質(zhì)土層，3—上層土工布，4—回填土層，5—地下管廊，6—路面結(jié)構(gòu)層，7—素填土層。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

如圖1所示的一種使用秸稈纖維氣泡混合輕質(zhì)土施工的地下管上部減振結(jié)構(gòu)，包括明挖施工的地下管廊5和回填在地下管廊周圍的素填土層7，其特征在于：在地下管廊5的上方依次鋪設(shè)有下層土工布1、氣泡混合輕質(zhì)土層2、上層土工布3、回填土層4和路面結(jié)構(gòu)層6，在地下管廊5頂面與下層土工布1之間回填有0.5m厚的素填土層7。所述氣泡混合輕質(zhì)土層是采用秸稈纖維氣泡混合輕質(zhì)土堆填而成，其厚度為0.5～5m。所述管廊上部車輛荷載減振結(jié)構(gòu)層的整體厚度為1.5～15m，具體厚度根據(jù)管廊埋深具體確定，沒有厚度范圍。

本發(fā)明中的秸稈纖維氣泡混合輕質(zhì)土，其特征在于所述氣泡混合輕質(zhì)土是將直徑不大于5mm的施工場地原土或工程廢棄土、普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、秸稈纖維和水進行攪拌形成混合原料，將植物性發(fā)泡劑與水按照1:40～60的比例混合后吸入發(fā)泡機內(nèi)發(fā)泡制成泡沫，然后將泡沫與混合原料按照體積比1～4:1混合均勻后配制而成的容重0.3～1.0Kg/cm3，強度為2～6MPa的氣泡混合輕質(zhì)土；其中混合原料中水泥的含量為原料土干土質(zhì)量的20％～30％，粉煤灰含量為水泥質(zhì)量的30％～40％，秸稈纖維含量為水泥質(zhì)量的1.0％～6.0％，水的添加量為每平方米氣泡混合輕質(zhì)土加入150～350kg；所述秸稈纖維氣泡混合輕質(zhì)土的配制工藝流程詳見圖3。

所述秸稈纖維是將農(nóng)作物秸稈(包括水稻秸稈、麥秸稈、玉米秸稈等)去除葉、節(jié)、穗等部位后切為2-3cm長，在200～215℃、4～6MPa的條件下用熱水浸泡12～24h；然后烘干，烘干之后在90～100℃的條件下采用濃度為2％～8％的稀硫酸浸泡12～24h，然后將處理后的秸稈再次水洗、過濾、烘干即可制成，其制備工藝流程詳見附圖2。

實施例一：使用上述配制的秸稈纖維氣泡混合輕質(zhì)土對某區(qū)域的淺埋地下管廊施工上部車輛荷載減振結(jié)構(gòu)，該區(qū)域采用明挖施工的地下管廊，其減振結(jié)構(gòu)的具體施工步驟為：

(1)在該地下管廊的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)施工完成后，回填素填土至地下管廊頂部，并高于地下管廊頂部0.5m，然后對素填土進行夯實、整平；

(2)鋪設(shè)土工布：在步驟(1)中地下管廊頂部素填土層上表面鋪設(shè)下層防滲土工布，防止氣泡混合輕質(zhì)土固化期間水分的外流損失；

(3)采用工程廢棄土或施工場地的原土，經(jīng)過解泥、篩分處理成粒徑不大于5mm，然后再原料土中添加原料土干土質(zhì)量25％的普通硅酸鹽水泥，再添加水泥質(zhì)量35％粉煤灰和水泥質(zhì)量1.5％的秸稈纖維，按照每平方米氣泡混合輕質(zhì)土加入300kg水的添加量，加水進行攪拌形成混合原料；將植物性水泥發(fā)泡劑與水按照1:50的比例混合后吸入發(fā)泡機內(nèi)發(fā)泡制成泡沫；所述植物性水泥發(fā)泡劑為直接市面購買的產(chǎn)品，是選用進口優(yōu)質(zhì)天然植物高分子材料為原料，經(jīng)一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)生成，產(chǎn)品呈淺黃色的純凈透明油狀液體，該發(fā)泡劑對硬水不敏感，無毒、無味、無沉淀物，PH值接近中性，對環(huán)境不產(chǎn)生污染；不易變質(zhì)易于儲存，具有優(yōu)異的起泡能性，發(fā)泡倍數(shù)高，泡沫豐富，泡沫的穩(wěn)定性好；

(4)將步驟(2)中混合原料和泡沫按照體積比1～4:1的比例加入攪拌機中，在攪拌機中攪拌至充分混合后均勻泵出，直接分層澆筑在下層土工布上，形成厚度為0.5～1.5m的氣泡混合輕質(zhì)土層，在澆筑過程中，每層氣泡混合輕質(zhì)土達到設(shè)計強度值(其設(shè)計強度值在0.3～6MPa的范圍)后再進行下次澆筑施工，至使達到設(shè)定厚度，然后再氣泡混合輕質(zhì)土層上表面覆蓋上層土工布，并保濕養(yǎng)護10d-15d；

(5)素填土回填：素填土回填采用分層施工，每層回填土需進行夯實，整平后，進行下一層填土回填至使達到道路設(shè)計標(biāo)高；

(6)道路路面結(jié)構(gòu)施工，待回填土分層施工結(jié)束后，進行整平，然后按照正常道路路面施工方法施工道路路面結(jié)構(gòu)。

實施例中的增加有車輛荷載減振結(jié)構(gòu)的地下管廊與不采用該減振結(jié)構(gòu)的地下管廊相比，可以有效的降低車輛振動荷載對地下管廊結(jié)構(gòu)的影響，延長地下管廊的使用壽命，降低地下管廊的結(jié)構(gòu)圍護費用。