CN108316346A - 一种废弃地下人防洞的绿色处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废弃地下人防洞的绿色处理方法，特点是包括以下步骤：充填之前，在场地积水抽除及通风布置后，沿通道方向从外向内在淤泥处喷洒固化剂，采用强力搅拌头并结合高压水枪就地搅拌，形成固结土；然后沿通道方向由内向外划分充填单元，在单元两端头位置处，采用钻头由地面向下打穿地下人防洞拱顶，采用导管灌注轻集料混凝土，形成端头封堵墙；在充填单元中部和两端部附近钻取形成灌料孔及观察孔；最后，在两封堵墙内，通过灌料孔由下向上进行，先帮后顶，从地势低处向地势高处逐步充填材料；完毕后在进行下一单元的充填，优点是提高充填体强度，改善充填效果，有效控制对周围建筑的干扰，减少施工环境污染，实现充填过程的可视化。
Description
技术领域
本发明属于地下工程技术领域，尤其是涉及一种废弃地下人防洞的绿色处理方法。
背景技术
60年代末、70年代初，为响应“深挖洞、广积粮、备战备荒”的号召，我国城镇掀起了修建防空洞的群众运动。这些人防工程没有正规图纸，建设的随意性很大，建设质量也不高，称之为早期工程。目前，这些早期工程年久老化、结构损废、安全隐患严重，大多数已接近报废或已报废。如果不对这些废弃地下人防洞进行治理，易引起地面塌陷，带来危险。
废弃地下人防洞的处理一般采用充填技术，也就是充填材料将洞室密实填充起来，达到控制地表沉陷，消除不安全因素。当前，对废弃地下人防洞的治理的研究不够，大多借鉴采矿工程、公路工程的充填方法及材料。然而，地下人防洞大多在主城区交通要道或居民楼的旁侧地基中，需要特别重视填充施工对周边环境的扰动影响；其次，地下人防洞内空间狭小，施工通道搭设困难，又因地下水位高，导致洞内长年积水、淤泥堆积，填充施工作业条件及服役环境较差，需要特别重视充填材料的流动性、接顶率、填充率和耐久性。可见这些治理方法与充填材料针对性不强，未体现地下人防工程特点。
专利CN 104099943 A公开了 “地下连续墙与废弃地下人防工程交会处理方法”，步骤为：当埋深较浅的人防洞采取小面积开挖破除其拱顶结构，在地连墙两侧各修筑一堵封堵墙，然后采用分层回填至原地面；当埋深较深的人防洞采取人防两端封堵，中间灌注砂浆，封堵孔回填密实后，再用高压旋喷桩进一步加固周边土体。该发明专利采取的开挖回填的方式受到一定的限制，对周边环境的扰动影响大；采取砂浆充填材料，依据所提供的材料组成计算，其容重大于1000kg/m3，易对周边土层产生扰动，造成负荷引起地基沉降，同时未考虑充填的耐久性。
专利CN 104844108 B公开了 “适用于公路大空洞采空区治理的类混凝土充填材料”，材料包括32.5级矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰、中砂、煤矸石及高效减水剂。合理利用类混凝土的密度大于水的密度，将大空洞里存留的地下水排挤开，并且类混凝土具有较高的结石率，能将大采空区填充密实不留后患。该专利采用类混凝土，依据所提供的材料组成计算，其容重大于1000kg/m3，易对周边土层产生扰动，造成负荷引起地基沉降，同时未考虑充填的耐久性。
专利CN 105585295 A公开了 “用作公路采空区注浆处治的轻质注浆材料及其制备方法”，该发明将水泥、粉煤灰和水混合，搅拌均匀得到水泥粉煤灰浆液，再掺加发泡剂溶液，拌合得到轻质注浆材料。该发明所提及的轻质注浆材料的制备工艺较落后，在浆液中添加发泡液搅拌，生成的泡沫不稳定，易溶泡，制备出的轻质注浆材料密度波动大，气孔孔径大小不均匀；此外所采用的轻质注浆材料的设计指标未体现地下人防洞长期处于地下水侵蚀等特点，未考虑吸水率及耐久性的要求。
专利CN 103449837 A公开了“一种利用协同发泡法制备的矿用泡沫膏体充填材料及其制备方法”，该发明采用水泥、粉煤灰、煤矸石、生石灰、矿物发泡剂、激发剂、促凝剂、稳泡剂及发泡剂等制备出矿用泡沫膏体填充材料。但从实施效果可以看出，其强度低于0.6MPa，此外充填材料的设计指标未体现地下人防洞长期处于地下水侵蚀等特点，未考虑吸水率及耐久性的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高充填体强度，改善充填效果，有效控制对周围建筑的干扰，减少施工环境污染的废弃地下人防洞的绿色处理方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种废弃地下人防洞的绿色处理方法，包括以下步骤：
（1）在人防洞入口设置正压送风机对人防洞进行送风供氧，采用水泵将人防洞内积水抽出，并对洞内淤泥进行原位固结至3d承载力不低于0.8Mpa、静力触探不低于1MPa及28d软化系数不低于0.75；
（2）在地下人防洞内，沿通道方向从里向外分单元充填，每单元长度10-15m；在每单元两端设置全截面封堵墙，同时设置1个灌料孔和2个观察孔；
（3） 采用泡沫混凝土专用搅拌机将水泥基浆料与泡沫混合，调控所加泡沫体积量直至其湿容重在860~920kg/m3之间，形成充填材料；
（4）在指定单元的封堵墙内，通过灌料孔充填材料，充填由下向上进行，先帮后顶，充填从地势低处向地势高处逐步推进，每次充填高度0.5-1m；
（5）待观察孔溢出充填材料时停止充填，移至下一单元充填。
步骤（1）中洞内淤泥原位固结过程如下：待洞内积水部分抽出后，淤泥含水率高于80%时，喷撒固化剂，并采用强力搅拌头并结合高压水枪就地搅拌，形成固结土，其中固化剂用量为淤泥质量的6-8%，喷料速率控制在80-150kg/min，搅拌提升或下降速率控制在10-20s/m。
步骤（2）中全截面封堵墙过程如下：采用钻头，在单元端头封堵位置处，打穿地下人防洞拱顶，采用导管灌注强度等级为LC20的轻集料混凝土，形成厚度为370mm的封堵墙。
步骤（2）中灌料孔和观察孔设置方法如下：采用水钻在每单元中部形成一个直径为200mm的孔作为灌料孔；在每单元端部各钻取直径为100mm的孔作为观察孔，通过观察孔布置摄像头观察充填状况。也可释放地下人防洞内的空气以保证充填的密实性。
步骤（3）中水泥基浆料的配制方法如下：按重量份数将水泥55份、凝灰岩石粉15份、脱硫灰渣25份、活性激发剂5份及憎水剂1份混合均匀，再按重量份数将混合物与减水剂0.5份、水40份加入到搅拌机中，搅拌均匀后得到水泥基浆料。
所述的水泥为市售的P.O 42.5；所述的凝灰岩石粉为宁波地区砂石行业所排放的原状灰经球磨机粉磨之后的凝灰岩石粉，200目通过率大于95%；所述的烧结脱硫灰渣为钢铁行业所排放出的烧结脱硫灰渣经球磨机粉磨后的所得物，200目通过率大于95%；所述的活性激发剂为硫酸法钛白粉生产排放的固体废弃物；所述的活憎水剂为白色粉末状硬质酸钙；所述的减水剂为固体含量为40%且减水率大于25%的聚羧酸系减水剂。
步骤（3）中泡沫制备方法如下：采用发泡设备压缩空气，并将压缩空气与发泡溶液混合，制成泡沫，其中发泡溶液为按重量份数将水40份和发泡剂1份混合均匀形成。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、提高充填体强度，改善充填效果，提升了耐久性，并有效控制了对周围建筑的干扰，其干容重650~850kg/m3、28d强度≥3MPa、吸水率＜15%、28d软化系数＞0.85、抗硫酸盐侵蚀性能＞KS90、干燥收缩值＜0.5mm/m；
2. 减少了施工人员在地下及狭小空间的作业强度，并实现充填质量的可视化，降低了安全隐患；
3. 对废弃人防洞内的淤泥原位固结，减少了场地土的排放；避免了泡沫混凝土浆料工程现场的拌合，减少粉尘的排放；
4. 将凝灰岩石粉、砂石行业排放的尾矿石粉及硫酸法钛白粉生产过程中排放的固体废弃物引入到充填材料中，实现资源化利用并降低了充填成本；同时利用凝灰岩石粉与脱硫灰渣具有火山灰性质，硫酸法钛白粉生产过程中排放的固体废弃物所含硫酸盐，发挥各废弃物的性能叠加作用，减少水泥用量；利用脱硫灰渣提供的膨胀源，在不使用膨胀剂下，补偿充填体的收缩，提高接顶率。
综上所述，本发明一种废弃地下人防洞的绿色处理方法，结合废弃地下人防洞工程特点，研发了废弃地下人防洞的绿色处理方法，提高充填体强度，改善充填效果，有效控制对周围建筑的干扰，减少施工环境污染，实现充填过程的可视化，具有非常广泛的推广应用价值。
附图说明
图1是地下人防洞单元设置及封堵墙布置简图；
图2 是地下人防洞单元灌料孔与观察孔布置简图；
图3 是地下人防洞充填后芯样分布简图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
一、具体实施例
一种废弃地下人防洞的绿色处理方法，具体步骤如下
（1）场地积水抽排、通风及淤泥原位固结
在地下人防洞入口处，设置1台功率为7.5KW、送风量240m3/H的正压送风机对洞内送风，以保证人员在人防洞内施工时空气流通，有足量氧气；采用2台口径为150mm的水泵抽水；与此同时，淤泥含水率高于80%时，喷洒粉剂型固化剂，采用强力搅拌头并结合高压水枪就地搅拌；固化剂用量为淤泥质量的6-8%，喷料速率控制在80-150kg/min，搅拌提升或下降速率控制在10-20s/m；参考《土木试验方法标准》（GB/T50123-1999）、《公路工程泡沫混凝土应用技术规范》（DB33T996-2015），对原位固结的土样进行测试，其结果为3d承载力1Mpa、静力触探不低于2.2MPa及28d软化系数0.87；
（2）充填单元划分，单元封堵墙浇筑
在地下人防洞内，如图1所示，沿通道方向从里向外分单元充填，每单元长度10-15m；在单元两端位置处，钻一直径为600mm孔，打穿地下人防洞拱顶，随后采用导管灌注强度等级为LC20的轻集料混凝土，形成厚度为370mm的封堵墙；如图2所示，在每个充填单元中部钻取一个直径为200mm的孔作为灌料孔，在单元端部各钻取一直径为100mm的孔，用作观察孔；通过观察孔布置摄像头观察充填状况，也可释放地下人防洞内的空气以保证充填的密实性；
（3）填充材料制备
A．水泥基浆料制备：将P.O 42.5水泥55份、凝灰岩石粉15份、脱硫灰渣25份、活性激发剂5份及憎水剂1份按重量份数混合均匀，再将混合物按重量份数与0.5份聚羧酸系减水剂、40份水加入搅拌机中，搅拌均匀即得到水泥基浆料，备用；
B．采用泡沫混凝土专用搅拌机将水泥基浆料与泡沫混合，调控所加泡沫体积量直至其湿容重在860~920kg/m3之间，形成充填材料；其中采用发泡设备压缩空气，并将压缩空气与发泡溶液混合制成泡沫，其中发泡溶液为按重量份数将水40份和发泡剂1份混合均匀形成；
上述水泥为市售的P.O 42.5；凝灰岩石粉为宁波地区砂石行业所排放的原状灰经球磨机粉磨之后的凝灰岩石粉，200目通过率大于95%；烧结脱硫灰渣为钢铁行业所排放出的烧结脱硫灰渣经球磨机粉磨后的所得物，200目通过率大于95%；活性激发剂为硫酸法钛白粉生产排放的固体废弃物；活憎水剂为市售的硬质酸钙，为白色粉末；减水剂为固体含量为40%且减水率大于25%的聚羧酸系减水剂；
（4）在指定单元的封堵墙内，通过灌料孔充填材料，充填由下向上进行，先帮后顶，充填从地势低处向地势高处逐步推进，每次充填高度0.5-1m；
（5）待观察孔溢出充填材料时停止充填，移至下一单元充填。
二、充填材料性能实验
按照《公路工程泡沫混凝土应用技术规范》（DB33T996-2015），对本发明的充填材料的流动度、湿容重、干容重、28d抗压强度、吸水率及软化系数进行测试；借鉴《普通混凝土长期性能和耐久性能实验方法标准》（GB/T 50082），对充填材料的抗硫酸盐侵蚀等级、干燥收缩值进行测试；其测试结果如表1所示：
表1 充填材料的性能测试结果
为进一步对充填效果进行评价，按照人防洞尺寸及形状，采用有机玻璃板制作了截面1:1、长度5m的模型箱，进行模型试验；同时按照《泡沫混凝土应用技术规程》（JGJ/T341-2014）要求，进行了15米的样板段浇筑试验。通过模型试验和样板段试验，进行温控监测，及充填密实性、接顶效果与抗裂性评价；同时进行取芯，对芯样干容重和7d抗压强度测试，其测试结果如下：充填后中心最大温度73℃、充填体与顶板无明显间隙、无可见裂缝；芯样干容重和7d抗压强度的测试结果见表2，芯样分布见图3，可见充填体匀质性好。
表2 芯样试验结果
上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种废弃地下人防洞的绿色处理方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）在人防洞入口设置正压送风机对人防洞进行送风供氧，采用水泵将人防洞内积水抽出，并对洞内淤泥进行原位固结至3d承载力不低于0.8Mpa、静力触探不低于1MPa及28d软化系数不低于0.75；
（2）在地下人防洞内，沿通道方向从里向外分单元充填，每单元长度10-15m；在每单元两端设置全截面封堵墙，同时设置1个灌料孔和2个观察孔；
（3） 采用泡沫混凝土专用搅拌机将水泥基浆料与泡沫混合，调控所加泡沫体积量直至其湿容重在860~920kg/m3之间，形成充填材料；
（4）在指定单元的封堵墙内，通过灌料孔充填材料，充填由下向上进行，先帮后顶，充填从地势低处向地势高处逐步推进，每次充填高度0.5-1m；
（5）待观察孔溢出充填材料时停止充填，移至下一单元充填。
2.根据权利要求1所述的一种废弃地下人防洞的绿色处理方法，其特征在于步骤（1）中洞内淤泥原位固结过程如下：待洞内积水部分抽出后，淤泥含水率高于80%时，喷撒固化剂，并采用强力搅拌头并结合高压水枪就地搅拌，形成固结土，其中固化剂用量为淤泥质量的6-8%，喷料速率控制在80-150kg/min，搅拌提升或下降速率控制在10-20s/m。
3.根据权利要求1所述的一种废弃地下人防洞的绿色处理方法，其特征在于步骤（2）中全截面封堵墙过程如下：采用钻头，在单元端头封堵位置处，打穿地下人防洞拱顶，采用导管灌注强度等级为LC20的轻集料混凝土，形成厚度为370mm的封堵墙。
4.根据权利要求1所述的一种废弃地下人防洞的绿色处理方法，其特征在于步骤（2）中灌料孔和观察孔设置方法如下：采用水钻在每单元中部形成一个直径为200mm的孔作为灌料孔；在每单元端部各钻取直径为100mm的孔作为观察孔，通过观察孔布置摄像头观察充填状况。
5.根据权利要求1所述的一种废弃地下人防洞的绿色处理方法，其特征在于步骤（3）中水泥基浆料的配制方法如下：按重量份数将水泥55份、凝灰岩石粉15份、脱硫灰渣25份、活性激发剂5份及憎水剂1份混合均匀，再按重量份数将混合物与减水剂0.5份、水40份加入到搅拌机中，搅拌均匀后得到水泥基浆料。
6.根据权利要求5所述的一种废弃地下人防洞的绿色处理方法，其特征在于：所述的水泥为市售的P.O 42.5；所述的凝灰岩石粉为宁波地区砂石行业所排放的原状灰经球磨机粉磨之后的凝灰岩石粉，200目通过率大于95%；所述的烧结脱硫灰渣为钢铁行业所排放出的烧结脱硫灰渣经球磨机粉磨后的所得物，200目通过率大于95%；所述的活性激发剂为硫酸法钛白粉生产排放的固体废弃物；所述的活憎水剂为白色粉末状硬质酸钙；所述的减水剂为固体含量为40%且减水率大于25%的聚羧酸系减水剂。
7.根据权利要求5或6所述的一种废弃地下人防洞的绿色处理方法，其特征在于步骤（3）中泡沫制备方法如下：采用发泡设备压缩空气，并将压缩空气与发泡溶液混合，制成泡沫，其中发泡溶液为按重量份数将水40份和发泡剂1份混合均匀形成。
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