技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于軟土地基加固技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種摻雜建筑垃圾的土工格室加筋砂墊層及施工方法。

背景技術(shù)：

由于土體抗拉強度很低，在土內(nèi)摻入具有一定抗拉強度的土工合成材料，土體的強度將得到很好的改善。摻加了土工材料的軟弱地基，能夠有效的限制地基土的水平位移。而土工材料在此處的作用是為了提高路堤的抗滑穩(wěn)定性，增加路堤的極限填筑高度；使路堤下沉趨于均勻，防止堤面開裂。

加筋砂墊層屬于軟基淺層處理方法的一種，相對于施工工藝技術(shù)復(fù)雜、工期長、費用高的深層處理方法來說，淺層處理一般使用比較簡單的工藝和施工設(shè)備、耗費較少的材料，是簡單快速和經(jīng)濟的處理方法。加筋砂墊層能限制軟基的側(cè)向位移，提高地基承載力，均化應(yīng)力分布，減少不均勻沉降，增加路堤穩(wěn)定性等性能，因此在高速公路建設(shè)中廣泛應(yīng)用。其基本原理是：土工格柵具有一定強度，它與砂之間的摩擦和咬合對地基土變形起著一定的約束作用，阻止其側(cè)向變形，改善其力學(xué)性能，同時，土工格柵具有低的延伸率和較高的抗拉強度，與砂墊層形成加筋復(fù)合體，對地基應(yīng)力起擴散和均化作用，并增強地基和路基的整體性，提高其強度，另外，加筋砂墊層作為水平排水層還可以加速軟土固結(jié)、提高其強度。

同時，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國建筑垃圾的總量已占到城市垃圾總量的30%-40%，建筑垃圾生產(chǎn)的高峰期已經(jīng)到來，而這些建筑垃圾絕大部分被運到露天堆放或填埋，這種處理方法不僅占用了大量的土地資源，而且還會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。將建筑垃圾應(yīng)用于加筋結(jié)構(gòu)，既解決了建筑垃圾填放問題，又使得建筑垃圾變廢為寶，有效的節(jié)約了資源。在加筋結(jié)構(gòu)中，有大量的研究表明，二維平面材料能有效地減小結(jié)構(gòu)體的不均勻沉降，而三維筋材依靠筋材側(cè)壁對土體的約束能起到更大的加筋作用。將建筑垃圾用于加筋砂墊層中，形成一個咬合密實的整體，再在建筑垃圾中布置土工格室，不僅具有土中建筑垃圾形成的咬合骨架與填土的摩擦作用，而且豎向的土工格室也能提供了較大的側(cè)阻力，從而約束土體的變形，起到更好的加固效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供具有較高整體性和穩(wěn)定性的抗壓、抗彎、抗剪的摻雜了建筑垃圾的土工格室加筋砂墊層。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種摻加了建筑垃圾的土工格室加筋砂墊層施工方法，能夠有效提高加筋復(fù)合墊層的強度及穩(wěn)定性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種摻雜建筑垃圾的土工格室加筋砂墊層，主要由下至上多個交叉設(shè)置在地基內(nèi)的建筑垃圾層和加筋結(jié)構(gòu)層形成蜂窩狀三維立體結(jié)構(gòu)，所述建筑垃圾層主要為經(jīng)過破碎處理后的廢棄混凝土壓實鋪設(shè)而成，所述加筋結(jié)構(gòu)層為土工格室，所述土工格室底部與其下方的建筑垃圾層部分交叉，土工格室中部以及上部填充沙土，在土工格室上方在形成沙土層，所述沙土層上設(shè)置另一建筑垃圾層。

作為優(yōu)選，所述建筑垃圾層和加筋結(jié)構(gòu)層均為2-4層。

作為優(yōu)選，所述經(jīng)過破碎處理后的廢棄混凝土粒徑在4.75mm-10mm之間。

作為優(yōu)選，所述土工格室底部與建筑垃圾層交叉的厚度小于土工格室厚度和建筑垃圾層厚度，且不小于5cm。

作為優(yōu)選，所述土工格室上方的沙土層不小于15cm。

一種根據(jù)上述摻雜建筑垃圾的土工格室加筋砂墊層施工方法，包括以下步驟：

步驟一、首先清除地表薄層并平整場地，地表不得有堅硬凸出物，然后在地表鋪設(shè)沙土形成砂墊層；

步驟二，將廢棄的建筑垃圾進行預(yù)處理，收集粒徑在4.75mm-10mm的廢棄混凝土；

步驟三、在砂墊層上鋪設(shè)一定厚度的廢棄混凝土，并用機械分層壓實，再鋪設(shè)一層不經(jīng)過壓實的廢棄混凝土形成建筑垃圾層；

步驟四、在未經(jīng)壓實的廢棄混凝土上鋪設(shè)土工格室，土工格室鋪設(shè)時一定要充分拉緊展開，以充分發(fā)揮土工格室的加筋作用，廢棄混凝土與土工格室的交叉厚度不大于土工格室的厚度，且不小于5cm；

步驟五、之后及時在土工格室內(nèi)外空隙處充填砂土，并在土工格室上方形成沙土層，時間間隔不超過48小時，并用機械分層壓實形成加筋結(jié)構(gòu)層，達(dá)到層間距設(shè)計要求，經(jīng)過壓實后，建筑垃圾層與加筋結(jié)構(gòu)層的總厚度不大于50cm；

步驟六、在土工格室上方的沙土層上面按照步驟三要求繼續(xù)添加建筑垃圾形成新的建筑垃圾層；

步驟七、依次重復(fù)上述步驟四至步驟六過程，分層等間距或不等間距交替鋪設(shè)建筑垃圾層和加筋結(jié)構(gòu)層，并及時在加筋結(jié)構(gòu)層的土工格室內(nèi)外空隙處和層間距充填砂土并用機械壓實，一直達(dá)到地基的設(shè)計要求為止。

作為優(yōu)選，所述步驟一中，砂墊層的厚度不小于0.3 m，砂墊層寬度應(yīng)大于路堤底寬與路堤沉降加寬和施工加寬之和。

作為優(yōu)選，所述步驟三中，所述沒有壓實的廢棄混凝土厚度為5cm-10cm。

作為優(yōu)選，所述步驟五中，土工格室上方形成的砂墊層厚度不小于15cm。

本發(fā)明以預(yù)處理過的建筑垃圾和土工格室作為加筋地基材料，不僅將建筑垃圾有效利用，保護了環(huán)境，并且與二維平面筋材相比，也大大的提高了加筋作用。建筑垃圾形成咬合密實的骨架增加了與填料的摩擦，同時也增強了土體的抗剪性能。土工格室是三維結(jié)構(gòu)，土工格室側(cè)壁不僅可以增大對填料的側(cè)向約束力，還可以通過豎向摩擦力減少填料的沉降，從而提高地基承載力。

本發(fā)明提供的土工格室加筋砂墊層由多個建筑垃圾層和加筋結(jié)構(gòu)層交替疊加組成，先在地基底部放置一層厚度不小于0.3 m的砂墊層，再鋪設(shè)一定厚度的建筑垃圾并分層壓實，然后再鋪一層建筑垃圾，將土工格室放置于這層中，其交錯厚度不大于建筑垃圾層與土工格室的厚度，且不小于5cm，在土工格室筋材內(nèi)外填滿砂土并充分壓實，使其通過筋材和建筑垃圾的摩擦和咬合來提高整個加筋地基的整體性。對于依次交叉布置摻加建筑垃圾的土工格室加筋地基，建筑垃圾與土工格室相互交叉的結(jié)構(gòu)具有較大的應(yīng)力擴散角，當(dāng)加筋地基受到荷載作用時，能夠有效地將上部荷載轉(zhuǎn)移，使其向路堤兩側(cè)擴散，降低應(yīng)力峰值，均化應(yīng)力分布，從而提高路堤的穩(wěn)定性。而土工格室筋材對填料的側(cè)向約束力限制了填料的側(cè)向變形，也提高了加筋地基的承載能力。更重要的是，建筑垃圾形成的咬合密實的骨架和土工格室結(jié)合在一起，形成了具有一定抗壓、抗彎、抗剪強度的整體，極大地增加了加筋地基結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性。

本發(fā)明的有益效果在于：土工格室加筋砂墊層的主體材料為建筑垃圾和土工格室，將建筑垃圾用于加筋結(jié)構(gòu)中，既解決了建筑垃圾填放問題，又節(jié)約了資源，降低工程造價。并且建筑垃圾經(jīng)過壓實，能形成咬合密實的骨架，與三維的土工格室相結(jié)合，不僅提高了地基承載力，也克服了由于地基變形過大而造成的破壞。

附圖說明

圖1是為本發(fā)明土工格室加筋砂墊層結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明建筑垃圾層形成咬合密實骨架示意圖；

圖3是本發(fā)明廢棄混凝土與土工格室交叉示意圖；

圖4是本發(fā)明土工格室示意圖。

圖中，1-建筑垃圾層，2-加筋結(jié)構(gòu)層，3-沙土，4-廢棄混凝土，5-土工格室。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例1對發(fā)明進行詳細(xì)說明：

如圖1至圖4所示，一種摻雜建筑垃圾的土工格室5加筋砂墊層，主要由下至上多個交叉設(shè)置在地基內(nèi)的建筑垃圾層1和加筋結(jié)構(gòu)層2形成蜂窩狀三維立體結(jié)構(gòu)，所述建筑垃圾層1主要為經(jīng)過破碎處理后的廢棄混凝土4壓實鋪設(shè)而成，所述加筋結(jié)構(gòu)層2為土工格室5，所述土工格室5底部與其下方的建筑垃圾層1部分交叉，土工格室5中部以及上部填充沙土3，在土工格室5上方在形成沙土層，所述沙土層上設(shè)置另一建筑垃圾層1。

所述建筑垃圾層1和加筋結(jié)構(gòu)層2均為2-4層，本實施例各為2層。

所述經(jīng)過破碎處理后的廢棄混凝土4粒徑在4.75mm-10mm之間。

所述土工格室5底部與建筑垃圾層1交叉的厚度小于土工格室5厚度和建筑垃圾層1厚度，且不小于5cm。

所述土工格室5上方的沙土層不小于15cm。

一種摻雜建筑垃圾的土工格室5加筋砂墊層施工方法，包括以下步驟：

步驟一、鋪設(shè)砂墊層之前應(yīng)首先清除地表薄層并平整場地，地表不得有堅硬凸出物，且砂墊層的厚度不宜小于0.3 m，寬度應(yīng)大于路堤底寬與路堤沉降加寬和施工加寬之和，保證施工過程中地基固結(jié)排出的水順暢排向路基之外。

步驟二、將廢棄的建筑垃圾進行預(yù)處理，收集粒徑在4.75mm-10mm的廢棄混凝土4。

步驟三、在砂墊層上鋪設(shè)一定厚度的廢棄混凝土4并用機械分層壓實，再鋪設(shè)一層不經(jīng)過壓實5cm-10cm的廢棄混凝土4形成建筑垃圾層1。

步驟四、在未經(jīng)壓實的廢棄混凝土4上鋪設(shè)土工格室5，土工格室5鋪設(shè)時一定要充分拉緊展開，以充分發(fā)揮土工格室5的加筋作用。廢棄混凝土4與土工格室5的交叉厚度不大于土工格室5的厚度，且不小于5cm。

步驟五、之后應(yīng)及時在土工格室5內(nèi)外空隙處充填砂土，并在土工格室5上方形成沙土層，時間間隔不超過48小時，并用機械分層壓實形成加筋結(jié)構(gòu)層2，達(dá)到層間距設(shè)計要求，經(jīng)過壓實后，建筑垃圾層1與加筋結(jié)構(gòu)層2的總厚度不大于50cm。為方便機械施工，鋪設(shè)在土工格室5上的沙土層厚度不應(yīng)小于15cm，以避免施工過程中施工機械損傷土工格室5。

步驟六、在土工格室5上方的砂墊層上面按照步驟三要求繼續(xù)添加建筑垃圾形成建筑垃圾層1。

步驟七、依次重復(fù)上述步驟四至步驟六過程，分層等間距或不等間距鋪設(shè)交替建筑垃圾層1和加筋結(jié)構(gòu)層2，并及時在加筋結(jié)構(gòu)層2的土工格室5內(nèi)外空隙處和層間距充填砂土并用機械壓實，一直達(dá)到地基的設(shè)計要求為止。最終得到的加筋地基結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本發(fā)明中所述的對建筑垃圾的預(yù)處理為：首先，在建筑垃圾中通常會混雜一些大塊物質(zhì),它的存在會對回收處理設(shè)備產(chǎn)生干擾和損壞，所以應(yīng)先采用人工分揀的方式將廢鐵料、木料、塑料、金屬等挑選出來。再將建筑垃圾經(jīng)裝載機送至破碎機處進行破碎，來滿足混凝土塊的使用要求。經(jīng)過初級破碎后進入磚砼分離器來分離混凝土塊和磚塊。接著進入磁選設(shè)備分離出鐵磁性物質(zhì)，再用風(fēng)選設(shè)備分離出竹木材、塑料、編織品等輕質(zhì)材料，以此來提高混凝土塊的純度。最后用篩分設(shè)備篩分至使用所需粒徑即可。這樣既實現(xiàn)了建筑垃圾的資源化再利用，又在節(jié)約資源的同時，減輕了對生態(tài)環(huán)境的壓力。