CN108867612A - 一种格栅加筋土工填料结构与施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种格栅加筋土工填料结构，所述格栅加筋土工填料结构包括多层双向土工格栅和将双向土工格栅固定的U型钉，所述双向土工格栅中均填充有钢渣和橡胶颗粒混合的土工填料。本发明还公开了该格栅加筋钢渣+橡胶颗粒的土工填料结构在土工方面的应用以及施工方法。该施工方法涉及到双向土工格栅的铺设方法、加筋钢渣+橡胶颗粒的土工填料的成分配比以及铺设厚度。土工格栅加筋钢渣+橡胶颗粒的土工填料结构的使用解决了废弃钢渣和废旧轮胎工业废弃物土地大量堆积的问题，起到环保效益；可形成密度小、质地轻和抗压、抗拉强度高的工程填料；土工格栅巧妙地提供了较强的抗变形能力，能有效增加填料与筋材间的摩擦性能；有效地降低工程费用，起到经济效益；施工噪音低，施工工期短，针对地方企业特点取材方便。

Description

一种格栅加筋土工填料结构与施工方法

技术领域

本发明属于土建技术领域，具体涉及一种格栅加筋土工填料结构与施工方法，尤其涉及一种格栅加筋钢渣+橡胶颗粒的土工填料结构与施工方法。

背景技术

由于砂砾料日渐短缺，需要寻找新的土工填料。目前，随着工业的不断发展，大量的工业废弃物不断产生，其中存在一些废弃物可重复利用，如炼钢过程中副产物——钢渣和汽车工业的固体废弃物——废旧轮胎。

钢渣是由多种含碳化合物组成的冶金行业第二大废弃物，如得不到有效利用，大量堆弃，不仅占用土地资源，还会污染环境。钢渣质地较重且较硬，内部空隙较大，具有与砂土相似的性质。将钢渣应用于土工回填不仅减少土地资源的浪费，同时也减少固体废弃物的污染。

我国轮胎产量已连续10年居世界前列，每年产生的废旧轮胎也是全球第一，2015年全国废旧轮胎产生量在3.3亿条左右，重量达1200万吨，并每年以两位数的速度急剧增加，成了一种新的“黑色污染”。由于轮胎碎片轻质、弹性好、透水性好和耐用，可以提升路基土体的强度和渗透性。

在不良地基处理，或者旧路改造时候，土工格栅可迅速提高地基承载力，加快施工进度；控制软基地段沉降量发展，缩短工期，土工格栅起加固土体作用，提高整体性，相当于混凝土里的钢筋。土工格栅加固土的机理存在于格栅与土的相互作用之中。一般可归纳为格栅表面与土的摩擦作用；格栅孔眼对土的锁定作用和格栅肋的被动抗阻作用，均能充分约束土的颗粒侧向位移，从而大大地增加了土体的自身稳定性，对土的加固效果，明显高于其他土工织物。

一些城市的主干道，港口的挡土墙基础建设中，对土体的强度要求较高同时也要减少施工噪音，提高施工效率，本发明有效的解决了土体强度不够以及施工过程中所带来的噪音；在港湾基础的建设中，以钢渣作为骨料，有效的增强了土体的强度，同时采取双向格栅铺设在钢渣中，在纵横两个方向提供了有效的受力保障。

目前土工格栅加筋的填料基本是砂砾料，但是砂砾料日渐短缺，因此，采用废弃轮胎颗粒和废弃钢渣形成钢渣+橡胶颗粒的土工填料解决砂砾料日渐短缺的问题；而且，目前的地基处理技术多数存在工程成本高、施工复杂以及处理后维护难度高的问题。土工格栅、废弃轮胎颗粒和废弃钢渣造价均低廉且施工方便。

发明内容

发明目的：为了解决我国钢渣和废旧轮胎循环利用问题以及传统施工方法所带来的噪音污染和特殊场地施工后土体稳定性不够的问题，本发明提供了一种格栅加筋钢渣+橡胶颗粒的土工填料结构。

本发明还要解决的技术问题是提供了一种格栅加筋钢渣+橡胶颗粒的土工填料结构在土工方面的应用。

本发明还要解决的技术问题是提供了一种格栅加筋钢渣+橡胶颗粒的土工填料结构在土工应用中的施工方法。

技术方案：为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案为提供了一种格栅加筋土工填料结构，所述格栅加筋土工填料结构包括多层双向土工格栅和将双向土工格栅固定的U型钉，所述双向土工格栅中均填充有钢渣和橡胶颗粒混合的土工填料。

其中，所述钢渣为废弃钢渣，所述橡胶颗粒为废弃轮胎颗粒，所述钢渣+橡胶颗粒的土工填料中，按重量百分比为，废弃钢渣90％～95％、废弃轮胎颗粒5％～10％。

其中，所述双向土工格栅为双向拉伸塑料土工格栅，土工格栅规格TGSG20-20以上，材料为塑料纤维，孔距为2cm，纵向和横向每延米拉伸屈服力大于等于20kN/m。

其中，所述废弃轮胎颗粒粒径为2～4mm，比重为1.1，且表面为不规则形状。

其中，所述废弃钢渣陈化8个月以上，粒径为3～5mm，其中的游离氧化钙、游离氧化镁总含量≤8％。

本发明内容还包括所述的一种格栅加筋钢渣+橡胶颗粒的土工填料结构在土工方面的应用。

其中，所述土工中的应用包括挡土墙中的应用和边坡中的应用。

本发明内容还包括一种格栅加筋钢渣+橡胶颗粒的土工填料结构在土工应用中的施工方法，包括以下步骤：

(1)场地平整，使铺设场地处于同一水平面；

(2)将废弃钢渣与废弃轮胎颗粒搅拌均匀得到钢渣+橡胶颗粒混合的土工填料，平铺在平整后的场地上，铺设厚度为300～600mm；

(3)将格栅平铺在钢渣+橡胶颗粒的土工填料上，在格栅上方再铺设一层钢渣+橡胶颗粒的土工填料，平整后用压实机压实，压实的过程中既要密实，又不要将压实机直接与格栅接触，密实度要达到50％及以上；

(4)依次循环作业，直至达到规定要求。

铺设格栅时，纵轴向应与主要受力方向一致，纵向搭接15-20cm，横向10cm，搭接处用塑料带绑扎，并在铺设的格栅上，每隔1.5-2m用U型钉固定于地面，格栅与格栅可以用10-15cm的搭接长度，并用U型钉固定后继续向前进方向铺第二段，铺设的土工格栅应及时回填钢渣+橡胶颗粒的土工填料。

其中，所述施工方法针对挡土墙中的施工和边坡的施工。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：土工格栅加筋钢渣+橡胶颗粒的土工填料技术的使用解决了工业废弃物土地大量堆积的问题，起到环保效益；可形成质地轻(最小干密度仅为1.72g/cm³)和抗压强度较高(见表1，压缩模量最高可达20Mpa)的工程填料；土工格栅巧妙地提供了较强的抗变形能力，能有效增加填料与筋材间的摩擦性能(内摩擦角在34°～38°之间)；有效地降低工程费用，起到经济效益；施工噪音低，施工工期短，针对地方企业特点取材方便；还包括：

(1)解决了废弃钢渣过度堆积所造成的环境污染问题；

(2)施工后整体强度高，抗液化能力强；

(3)施工过程中，噪音小，工期短，施工效率高，成本低；

(4)土工格栅可长时间作用于土体中，不需要采取防腐措施。

(5)废弃钢渣与废弃轮胎颗粒结合，透水性强。

(6)钢渣与废弃轮胎颗粒混合后，明显降低了钢渣的膨胀率，膨胀率小于0.5％，提高了路基的稳定性。

本发明在每层填料之间铺设双向土工格栅，该双向土工格栅每延米纵横向拉伸屈服力均为40kN，纵向屈服伸长率(％)≤13，横向屈服伸长率(％)≤16，纵向2％伸长率时的拉伸力(kN/m)≥13，横向2％伸长率时的拉伸力(kN/m)≥15，纵向5％伸长率时的拉伸力(kN/m)≥16，纵向5％伸长率时的拉伸力(kN/m)≥20，适应于大面积永久性承载地基，同时钢渣+橡胶颗粒的土工填料抗剪强度高(见表1，不含格栅层的粘聚力最高可达31kPa，摩擦角最大为35°)，施工后膨胀性≤0.5％，不受环境影响。

附图说明

图1为挡土墙示意图：1为钢渣+橡胶颗粒的土工填料；2为双向土工格栅；3为U型钉；4为挡土墙面板；5为上覆土层(10cm厚的带草种的粘土)、6为混凝土槽面的排水沟、7为交通路面。

图2为格栅加筋钢渣挡土墙示意图：1为钢渣+橡胶颗粒的土工填料；2为双向土工格栅；3为U钉；5为排水沟；6为路基；9为模块式挡土墙；10为原状土；

图3为图2中9模块式挡土墙的主视图，11为空心六边形混凝土块体，12为带草种的喷浆。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明进一步说明，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

实施例1

表1为多种实施工况下的格栅加筋钢渣+橡胶颗粒的土工填料的密度特性与强度指标。

表1

钢渣+橡胶颗粒的土工填料抗剪强度高(见表1，不含格栅层的粘聚力最高可达31kPa，摩擦角最大为35°)，施工后膨胀性≤0.5％，不受环境影响。

一种格栅加筋钢渣+橡胶颗粒的土工填料结构，该格栅加筋钢渣+橡胶颗粒的土工填料结构包括多层双向土工格栅2和将双向土工格栅2固定的U型钉3，该双向土工格栅2中均填充有钢渣+橡胶颗粒的土工填料1；如图1，该格栅加筋钢渣+橡胶颗粒的土工填料结构在挡土墙中应用中，双向土工格栅规格为TGSG35-35，该双向土工格栅每延米纵横向拉伸屈服力均为40kN，纵向屈服伸长率(％)≤13，横向屈服伸长率(％)≤16，纵向2％伸长率时的拉伸力(kN/m)≥13，横向2％伸长率时的拉伸力(kN/m)≥15，纵向5％伸长率时的拉伸力(kN/m)≥16，纵向5％伸长率时的拉伸力(kN/m)≥20，适应于大面积永久性承载地基。该钢渣+橡胶颗粒的土工填料1中的废弃轮胎颗粒占8％，直径为2～4mm，废弃钢渣占92％，粒径为4mm，游离氧化钙、游离氧化镁含量为4％，格栅层数为6层，相对密实度为50％，密度为2.0g/cm³，压缩模量为15MPa，粘聚力为57kPa，内摩擦角为38°，施工后膨胀率为0.4％；格栅一端浇筑于混凝土墙体里面形成了挡土墙面板4，该挡土墙面板4为整体式现浇钢筋混凝土。上覆土层5为10cm厚的带草种的粘土、排水沟6为混凝土槽面，路面7为交通路面。

与传统施工方法相比，为了提高挡土墙的整体性，所用双向土工格栅格栅耐腐蚀，不需要过多的养护，节约了成本。具体施工方法如下：

(1)场地平整，使铺设场地处于同一水平面；

(2)将该废弃钢渣与废弃轮胎颗粒搅拌均匀，平铺在平整后的场地上，铺设厚度为300～600mm；

(3)将格栅平铺在钢渣+橡胶颗粒混合的土工填料上，在格栅上方再铺设一层钢渣+橡胶颗粒混合的土工填料，平整后用压实机压实，压实的过程中既要密实，又不要将压实机直接与格栅接触，同时密实度要达到50％。

(4)挡土墙面板为整体式现浇钢筋混凝土，格栅一端浇筑于混凝土墙体里面；

(5)依次循环作业，直至达到规定要求。

实施例2

一种格栅加筋钢渣+橡胶颗粒的土工填料结构，所述格栅加筋钢渣+橡胶颗粒的土工填料结构包括多层双向土工格栅2和将双向土工格栅2固定的U型钉3，所述双向土工格栅2中均填充有钢渣+橡胶颗粒的土工填料1；如图2，格栅加筋钢渣+橡胶颗粒的土工填料结构在边坡中的应用，双向土工格栅规格为TGSG40-40，该双向土工格栅的性能参数同实施例1，其中，钢渣+橡胶颗粒的土工填料1中轮胎颗粒占10％，直径为4mm，钢渣占90％，粒径为5mm，游离氧化钙、游离氧化镁含量为4％，格栅层数3层，相对密实度为50％，密度为1.9g/cm³，压缩模量为14MPa，粘聚力为57kPa，内摩擦角为37°，施工后膨胀率为0.5％，排水沟5为混凝土槽面，6为混凝土封面的路面，挡土墙面板9为模块式空心结构，10为原状土，11为模块为空心六边形混凝土块体，块体间连接采用现场灌注水泥浆液的方法，空心处喷射带草种黏土12。

与传统施工方法相比，边坡的自重减少，增加了稳定性。具体施工方法如下：

(1)场地平整，使铺设场地处于同一水平面；

(2)将废弃钢渣与废弃轮胎颗粒搅拌均匀得到钢渣+橡胶颗粒的土工填料，平铺在平整后的场地上，铺设厚度为300～600mm；

(3)将格栅平铺在钢渣+橡胶颗粒的土工填料上，在格栅上方再铺设一层钢渣+橡胶颗粒的土工填料，平整后用压实机压实，压实的过程中既要密实，又不要将压实机直接与格栅接触，同时密实度要达到50％；

(4)挡土墙面板为模块式空心结构，模块为空心六边形混凝土块体，块体间连接采用现场灌注水泥浆液的方法，空心处喷射带草种黏土；

(5)依次循环作业，直至达到规定要求。

上述仅为本发明优选的实施例，并不限制于本发明。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施例来举例说明。而由此方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种格栅加筋土工填料结构，其特征在于，所述格栅加筋土工填料结构包括多层双向土工格栅（2）和将双向土工格栅（2）固定的U型钉（3），所述双向土工格栅（2）中均填充有钢渣和橡胶颗粒混合的土工填料（1）。

2.根据权利要求1所述一种格栅加筋土工填料结构，其特征在于，所述钢渣为废弃钢渣，所述橡胶颗粒为废弃轮胎颗粒，按重量百分比为，所述废弃钢渣90%~95%、废弃轮胎颗粒5%~10%。

3.根据权利要求1所述一种格栅加筋土工填料结构，其特征在于，所述双向土工格栅为双向拉伸塑料土工格栅，土工格栅规格TGSG20-20以上，纵向和横向每延米拉伸屈服力大于等于20kN/m。

4.根据权利要求2所述一种格栅加筋土工填料结构，其特征在于，所述废弃轮胎颗粒粒径为2~4mm。

5.根据权利要求2所述一种格栅加筋土工填料结构，其特征在于，所述废弃钢渣陈化8个月以上，粒径为3~5mm，其中的游离氧化钙、游离氧化镁总含量≤8%。

6.权利要求1~5任一项所述的一种格栅加筋土工填料结构在土工方面的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述土工中的应用包括挡土墙中的应用和边坡中的应用。

8.权利要求1~5任一项一种格栅加筋土工填料结构在土工应用中的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）场地平整，使铺设场地处于同一水平面；

（2）将废弃钢渣与废弃轮胎颗粒搅拌均匀得到钢渣+橡胶颗粒的土工填料，平铺在平整后的场地上，铺设厚度为300~600mm；

（3）将格栅平铺在钢渣与橡胶颗粒混合的土工填料上，在格栅上方再铺设一层钢渣与橡胶颗粒混合的土工填料，平整后用压实机压实，密实度要达到50%及以上；

（4）依次循环作业，直至达到规定要求。

9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，所述施工方法针对挡土墙中的施工和边坡的施工。