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微泡混凝土在地下综合管廊建设中的应用

超界产业联盟
2017-01-14
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什么是微泡混凝土?

微泡混凝土(Micpower Concrete)采用专用混凝土搅拌机械+外加剂(称为:机械-化学法)生产出的具有独特泡壁结构的可控性、革命性的多孔混凝土(Hydrophobic Light Weight Concrete with Pores Structure),是国际多孔混凝土高端技术代表,是目前世界上唯一的产品,具有普通混凝土无法逾越的技术壁垒。微泡混凝土的含气量依据混凝土的不同密度(2200kg/m⊃3;-300kg/m⊃3;)而定,基本上为10%到85%之间。

微泡混凝土完全符合混凝土的通用技术标准,不但大幅提高和改善混凝土的和易性和耐久性,还可以大幅减轻混凝土自重。微泡混凝土的容重2450 kg/m⊃3;-1200 kg/m⊃3;归类为引气混凝土, 容重1200 kg/m⊃3;-300 kg/m⊃3;归类为加气混凝土。

微泡混凝土已经被广泛应用于地下综合管廊、建筑工程、基建工程、装配式建筑等领域,不仅符合建筑规范的通用标准,还大幅提高和增加了原通用水泥的特性和功能。使用原通用水泥(42.5或52.5)制成的混凝土具有防水绝缘、隔热保温、轻质高强、抗震环保等功能和特性,提高混凝土的耐久性和使用寿命,减少骨料和碎石的使用量,增强混凝土保温性能和防火性能,保持了混凝土的一定强度,可以满足结构或板材的承载力要求。

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微泡混凝土在地下综合管廊中的应用

微泡混凝土在综合管廊中的主要应用体现在廊体本身(廊体浇筑、初期支护、防水层、二次衬砌)、缝隙回填、预制管廊、护坡、注浆处理(基底处理注浆、管廊周边注浆)、防水处理、其他综合管廊配套系统(引出口、投料口、通风口、交叉口、进出口、倒虹段)等方面。

1.廊体本身

(1)廊体浇筑

综合管廊的混凝土浇筑分两次浇筑,第一次浇筑底板及倒角以上30cm侧墙,第二次浇筑剩余侧墙及顶板。

综合管廊混凝土施工现场图

(2)初期支护

综合管廊均以锚杆、钢筋网片(单层或双层)、钢格栅或工字钢钢拱架中的一种或多种组合,加喷射混凝土形成初期支护体系。其施工流程为:打设砂浆或树脂锚杆→挂首层钢筋网片→安装钢拱架→挂二层钢筋网片(如有)→喷射混凝土。具体施工参数以设计图纸为准,工艺要求以相关规范为准。

综合管廊初期支护现场图

(3)防水层

综合管廊和隧道的防水以结构自防水为根本,辅以防水层组成防水体系,以变形缝、施工缝、后浇带、穿墙洞、预埋件、桩头等部位混凝土及防水层施工为控制重点。防水层多采用各类卷材防水层、各种喷涂材料防水层或两者相结合的形式。微泡混凝土的憎水性强,与传统混凝土相比,施工效率高、防水效果好,大面积使用综合经济效益好。

微泡混凝土在管廊廊体的使用现场图

(4)二次衬砌

综合管廊和隧道的二次衬砌采用钢筋混凝土结构,多为双层钢筋网,按构造要求进行钢筋设计和布置。二次衬砌的国际通行标准为:混凝土为防水混凝土,强度等级不低于C30,抗渗等级不低于P6,浅埋暗挖段管廊多采用现浇钢筋混凝土施工,模板采用传统拼装模板或模板台车。微泡混凝土的抗渗等级为P8,强度等级高于C30,而且整体较轻,更利于二次衬砌。

隧道和管廊的二衬效果

2.缝隙回填

综合管廊在回填时应两侧对称同时回填,其标高应基本相等且同处在一个水平面上,回填顺序应按基底排水方向由高至低分层进行,回填材料分层摊铺,每层压实后厚度不超过300mm。回填采取两侧同时、分层进行,回填时两侧高差不大于50cm。基坑回填夯实时要分层回填、分层做压实度,待当层回填的压实度合格后,方可开始上一层的回填施工。

综合管廊回填现场图

3.预制管廊

城市综合管廊工程为提高生产效率,避免了钢筋雨淋生锈,都提前做了预制构件工厂化、标准化生产。既可以提升工艺标准,实现规格统一,大大提升工作效率,也能提升施工进度和效率,节能环保。

综合管廊预制实物图

4.护坡

根据现有资料,国内地下综合管廊开挖深度多数都大于5m,属于深基坑开挖。基坑的开挖如新建道路的管廊,周围没有其它需进行保护的建筑物,有条件采用大开挖施工,视情况采取挂网喷锚护坡;有需要保护的道路和建构筑物的情况,均需要采用固坡措施。

综合管廊基坑开挖现场图

5.注浆处理

城市地下综合管廊开挖一般采取分两层开挖,第一层挖深3~4m左右,第二层开挖到距基坑底设计标高20cm时,采用人工开挖的方式开挖至基底。

(1)基底处理注浆

当开挖至基底而软土地基的承载力和变形满足不了拟建管廊的要求,而弱土层厚度不是很大时,则需将基础底面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去,然后分层换填混凝土、砂、碎石等性能稳定、无侵蚀性的材料,并压实至要求的压实密度。

综合管廊基底注浆现场图

(2)管廊周边注浆

为了管廊廊体稳定,需要对管廊主体周边进行注浆加固。一般将土钉钢筋置入孔中后,采用压力注浆。压力注浆采用二次注浆法:一次注浆导管应先插至距孔底250~500mm处,并在孔口设置止浆塞和排气孔,以低压(0.4~0.6 MPa)注浆,同时将导管以匀速缓慢撤出,导管的出浆口应始终处于孔中浆体的表面以下,保证孔中气体能全部冒出,导管离孔口0.5~1m时改为高压(1~2 MPa)注满,并保持高压3~5min;二次注浆管采用φ20钢管,应先固定在土钉钢筋上与土钉钢筋同时置入孔中,待一次注浆完间歇24小时后进行二次注浆,压力控制在0.5~2.0MPa 。

管廊周边注浆现场图

6.防水处理

城市地下综合管廊的防水遵循“防、排、截、杜相结合,刚柔相济、因地制宜、综合治理”的原则。防水以钢筋混凝土结构自防水为主,辅以附加防水层加强防水,同时以施工缝、变形缝等接缝防水为重点。目前都采用防水耐久性混凝土,主体结构抗渗等级为C30,P6。

综合管廊防水处理示意图

综合管廊的施工中,由于施工环境较差,施工顺序的影响,使防水效果难以达到设计的理想状态,因此结构和材料自防水是综合管廊防水成败的关键。

微泡混凝土具有良好憎水性和抗裂性能,用在综合管廊工程结构中,不但承担防水作用,还能和钢筋一起承担结构受力作用。

7.其他综合管廊配套系统

(1)引出口

引出口是为满足现状和潜在的用户设置的管线接引出口,是管廊和外界连接的主要通道。综合管廊的社会使用功能都体现在引出口的合理分布和设置上。平均每180m设计1个引出口,每个引出口两侧都预留12孔电力排管、给水、中水各一处,满足近远期发展对接的需要。

(2)投料口、通风口

综合管廊采用自然进风、机械排风的通风体系。在每一防火分隔中分别布置排风口和进风口,相邻防火分区的进、排风井及风亭合建。进风口和排风口均设不锈钢防水百叶,风亭均设置在地面绿化带绿地中。

投料口效果图

(3)交叉口

综合管廊各方向交汇在一点,考虑有足够大的空间让所有管线顺利通过。

交叉口效果图

(4)进出口

人员出入口主要供维修、检修作业人员以及抢险时进出,同时人员进出口可兼作自然通风口。

进出口效果图

(5)倒虹段

为避让已有管线或给某种预留管线位置所设置的结构设施。

综合管廊倒虹段效果

预制构件装配式管廊的优势

跟现有技术相比,预制构件装配式管廊的单个构件重量轻,最重构件的重量都小于8吨,降低了工厂预制和现场施工的难度,也降低了对现场吊装设备的要求,具有节约生产成本、运输成本和现场施工成本的优势。

▲预制装配式管廊与现场浇筑和整体预制管廊的综合对比

微泡混凝土在管廊工程的应用优势

微泡混凝土在管廊施工的应用中有着自重轻、憎水、轻质高强、生态等先天优势。微泡混凝土在地下综合管廊工程中应用,可以减轻自重25%以上,减少大型机械用量,近于自流平自密实流态,减少模板侧压力与对穿螺栓使用,同时避免浇筑时人工振捣不均造成的漏震和裂缝渗水而埋下安全隐患。

由于微泡混凝土满足同等普通混凝土的所有理化指标,其独特的分子健与水分子之间夹角大于109度28分,从而达到憎水效果,也就是通常说的荷叶效应;微泡混凝土含气量达到15%-35%(次轻质)均匀独立的气泡结构凝固后形成球形几何不变结构,增强混凝土的抗压抗剪性能;微泡混凝土依据分散水泥作用机理的分子结构,使水泥分子具超分散性,促使每个水泥分子形成独立的锚固体系,从而也增强水泥与钢筋的握裹强度。

另外,微泡混凝土管廊工程应用中还有固废利用、再生骨料利用、环境保护减少砂石形采、智慧化全流程管理等优势。

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