软土地区城市废弃地下空间轻质泡沫混凝土回填方法技术

本发明专利技术公开了一种软土地区城市废弃地下空间轻质泡沫混凝土回填方法，包括如下步骤：(1)根据拟回填城市废弃地下空间的周边环境和建筑情况，制定抽水

【技术实现步骤摘要】
软土地区城市废弃地下空间轻质泡沫混凝土回填方法


[0001]本专利技术涉及软土地区城市废弃地下空间轻质泡沫混凝土回填方法，同时涉及固体废弃物利用，属于建筑轻质材料及其回填领域。

技术介绍

[0002]我国城市多建于软土地层上，如环渤海、长三角、珠三角地区。软土地区地下水位通常较高；土体压缩性大、含水量高、承载力低。沉降变形问题是软土地区城市建设面临的一个非常重要的技术问题。在软土地区施工时经常遇到的工程地质问题有地面裂缝、墙体开裂、建筑物的沉降等。
[0003]伴随着中国城市化的进程，城市土地资源越来越紧缺，城市交通住房等也越来越拥挤，城市地下空间开发利用已成为提高城市容量、缓解城市交通、改善城市环境的重要手段。2016
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2019年以城市轨道交通、综合管廊、地下停车为主导的中国城市地下空间开发每年以1.5万多亿元人民币规模的速度增长，中国已然成为领军世界的地下空间大国。2019年全国地下空间新增建筑面积约2.57亿m2，同比增长2.47％，新增地下空间建筑面积(含轨道交通)占同期城市建筑竣工面积的比例约19％，而作为东部发展中心的长三角城市群该比值达到26％。
[0004]在城市地下空间发展如火如荼的背景下，软土地区城市废弃地下空间的存在对城市的安全运营构成了潜在的安全隐患。伴随着城市的更新，受到基坑开挖、抽灌地下水、施工振动、以及轨道交通运营的影响，城市地下空间出现了不同程度的材料老化、结构开裂和变形、渗漏等问题。具体又表现为工程结构损坏、结构物的沉降及渗漏积水。最终导致地下空间报废。
[0005]对于软土地区城市废弃地下空间，如按照现行标准和技术规范加以改造和维护管理，需要投入大量的人力、物力、财力。这种“消耗型”工程不仅不能最大程度地发挥社会效益和环境效益，还会构成较大的经济负担。因此，考虑采用回填方式进行处置，确保城市运行安全。最接近现有技术：目前，城市地下空间回填方法主要有：夯土法、回灌混凝土法和回填流态固化土法等。夯土法是指通过分层夯实回填土体，填充地下空间的方法。该方法需要强夯土体，难以在狭小空间作业，同时，夯土法对建筑密集的城市地下空间会造成较大的扰动，存在施工安全隐患。回灌混凝土法主要是通过泵送方式将混凝土回填到城市地下空间。该方法虽然能够适应狭小空间，但回填的混凝土自重大，对软土地区的变形影响较大，且强度高，二次开挖成本较高。回填流态固化土法指回填水泥固化废弃建筑材料填充地下空间。该法具有高流动性，能够适用城市地下空间的回填的要求，且能高效利用固体废弃材料，但其自重较大，在
软土地区易诱发大的变形，对城市建筑、道路、管线产生不利影响。因此，急需开发一种流动性高、自重轻的适应城市废弃地下空间回填的技术。
[0006]轻质泡沫混凝土具有自重轻、流动性高、强度可调节，施工便利、耐久性好等优点，能够减轻对既有建筑结构和地基基础的附加应力影响，是回填城市废弃地下空间的理想材料，尤其是易变形的软土地区的城市废弃地下空间的回填。同时，轻质泡沫混凝土能够利用粉煤灰等固体废弃物等材料，具有较高的环境效益。在此基础上，利用等效荷载法计算需回填的轻质泡沫混凝土用量，不改变现有地下空间的应力场，极大地减少了对现有地下空间结构的扰动，具备适应城市复杂地下空间环境的巨大潜力。

技术实现思路

[0007]本专利技术公开了一种软土地区城市废弃地下空间轻质泡沫混凝土回填方法，用以解决软土地区城市废弃地下空间回填中面临的土体易变形、回填空间口部狭小、大型施工机械无法进入以及周边建筑、道路、管线密集等问题，同时，采用轻质泡沫混凝土具有减小回填体的自重，节约材料、高效固废、降低回填成本等优点。
[0008]为实现上述目的，本专利技术通过测定废弃地下空间的内部高度h和积水深度h
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，利用等效替代荷载的理念，将水替换成轻质泡沫混凝土，采用等效荷载法计算需回填的轻质泡沫混凝土的密度，然后制备回填空间所需方量的轻质泡沫混凝土，采用泵送方式回填软土地区城市废弃地下空间。具体地，首先，制备轻质泡沫混凝土：采用粉煤灰替代水泥，节约水泥用量，所述泡沫混凝土的材料组成如下：水泥208.86～426.42kg/m3粉煤灰104.43～213.21kg/m3水172.31～351.79kg/m3泡沫0.43～0.72kg/m3制备的轻质泡沫混凝土密度等级范围为500～1000kg/m3，抗压强度1.5～3MPa。然后，轻质泡沫混凝土回填软土地区城市废弃地下空间：(1)根据拟回填的废弃地下空间的周边环境情况，设置抽水口或抽水泵，缓慢抽排工程内部的积水，抽水期间应对周边建筑物、道路、管线等进行变形观测，发现异常应及时停止抽水；(2)清理工程内部杂物，保证浇筑时，浇筑面无杂物、无积水。设置内部结构应力、应变测量装置和回填过程中轻质泡沫混凝土的温度、应力监测装置；(3)回填施工前，对水泥、粉煤灰及发泡剂等原材料进行质量检验，获得质量检验报告；(4)测量废弃地下空间内部积水深度h
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和工程内部高度h，按等效荷载法计算需回填的轻质泡沫混凝土的密度ρ并制备。制备轻质泡沫混凝土的过程中，测定预制泡沫的密度、泌水量、沉降距等性能指标，使得泡沫密度处于40～70kg/m3范围，标准气泡柱静置1h泌水量和沉降距分别不大于25mL和5mm。测定轻质泡沫混凝土浆液的流动度和密度等性能指标，流动度指标160～250mm之间，实际密度误差
±
50kg/m3，同时留取制备好的轻质泡沫混凝土在现场条件下养护28 天，测定其抗压强度；
(5)基本指标测定合格后，通过管道泵送轻质泡沫混凝土到废弃城市地下空间；(6)工程采取分层分块回填施工。单层回填泡沫混凝土厚度为0.4～0.6 m，分块长度不超过15m，上一层回填应在下一层终凝后进行；(7)施工顺序从地下工程端部向原出入口逐步进行，保证泡沫混凝土填满整个地下工程内部空间；(8)采用钻探取芯和物探的方法检验回填效果。
[0009]上述的软土地区城市废弃地下空间轻质泡沫混凝土回填方法，其中，沉降观测应保证抽水期间、回填期间、回填完成后三个月的观测。
[0010]上述的软土地区城市废弃地下空间轻质泡沫混凝土回填方法，其中，所用的轻质泡沫混凝土均是通过高压橡皮管道以泵送方式进行回填。
[0012]上述的软土地区城市废弃地下空间轻质泡沫混凝土回填方法，其中，泡沫、轻质泡沫混凝土的指标应满足表1的要求。表1轻质泡沫混凝土充填工程检测项目采用分层分块方式，对需要回填的城市废弃地下空间内部划分回填区块，然后按照从内到外，逐渐过渡到原出入口，保证回填密实。单层回填泡沫混凝土厚度为0.4～0.6m，分块分层不易过大，分块长度不超过15m，其分块的宽度可根据具体的地下空间布局确定。分块作业可以采用木制挡板或铁板实施，待轻质泡沫混凝土凝固后可以进行拆除。采用上述方案具有如下效果：
①
轻质泡沫混凝土具有自流平、自密实的特点，可以完全回填满软土地区城市废弃地下空间；充填施工分层分块，对周边建筑的沉降影响较小。
②
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.软土地区城市废弃地下空间轻质泡沫混凝土回填方法，其特征在于，通过测定废弃地下空间的内部高度h和积水深度h
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，采用等效荷载法计算需回填的轻质泡沫混凝土的密度，然后制备回填空间所需方量的轻质泡沫混凝土，采用泵送方式回填软土地区城市废弃地下空间。2.根据权利要求1所述的软土地区城市废弃地下空间轻质泡沫混凝土回填方法，其特征在于，所述轻质泡沫混凝土材料组成如下：水泥208.86～426.42kg/m3粉煤灰104.43～213.21kg/m3水172.31～351.79kg/m3泡沫0.43～0.72kg/m3制备的轻质泡沫混凝土密度等级范围为500～1000kg/m3，抗压强度1.5～3MPa。3.根据权利要求1所述的软土地区城市废弃地下空间轻质泡沫混凝土回填方法，其特征在于，轻质泡沫混凝土回填软土地区城市废弃地下空间：(1)根据拟回填的废弃地下空间的周边环境情况，设置抽水口或抽水泵，缓慢抽排工程内部的积水，抽水期间应对周边建筑物、道路、管线等进行变形观测，发现异常应及时停止抽水；(2)清理工程内部杂物，保证浇筑时，浇筑面无杂物、无积水。设置内部结构应力、应变测...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永贵，关蕾蕾，朱申怡，叶斌，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：