專利名稱：用于高填方鋼渣地基的高爐礦渣換填方法
技術領域：
本發明涉及一種地基換填方法，尤其涉及一種用于高填方鋼渣地基的高爐礦渣換填方法。
背景技術：
在上方設置冶金爐的建設工程中，基礎施工是一個重點環節。以某鋼廠的氮化釩車間的建設為例，該氮化釩車間的原有廠房基礎地質條件為棄渣場，下部為深度達20m的高填方鋼渣地基。根據擬建工程項目所處的工程地質環境分析，將來廠房建成并投入使用后，將造成鋼渣體溫度提高并產生熱膨脹，其原因主要有兩方面①地面上部爐窯較高溫度的熱傳導；②鋼渣體自身內部的熱量集聚。鋼渣本身具有一定的膨脹性和分解性，而且地面雨水及生產、生活用水的下滲也將引起渣體進一步的水化作用，溫度的提高易使渣體中的水分汽化而將熱量向較大空間傳遞，提升渣體溫度并導致渣體產生熱膨脹，致使現有氮化釩車間地坪凹凸不平，影響了設備的使用安全。不但鋼渣體熱膨脹會產生垂直向脹縮應力， 同時換填材料也會產生側向壓力和水平向脹縮應力，不利于建筑物的整體和長期穩定。發明內容
針對現有技術中存在的不足，本發明的目的之一在于解決上述現有技術中存在的一個或多個問題。
本發明提供了一種經濟、有效并且能夠解決鋼渣地基熱膨脹效應的高爐礦渣換填方法。
為了實現上述目的，本發明的用于高填方鋼渣地基的高爐礦渣換填方法包括以下步驟在鋼渣基坑中由下至上依次形成疊置的第一高爐礦渣墊層、級配沙石墊層和第二高爐礦渣層并分別壓實所述第一高爐礦渣墊層、級配沙石墊層和第二高爐礦渣層，在所述第一高爐礦渣墊層、級配沙石墊層和第二高爐礦渣層的四周設置一條貫通的凹槽，在凹槽中填充高爐礦渣。
根據本發明的高爐礦渣換填方法，其中，鋼渣基坑深度為4. 5m，所述第一高爐礦渣墊層、級配沙石墊層和第二高爐礦渣層的厚度均為1. 5m ；凹槽寬lm，深4. 5m。
根據本發明的高爐礦渣換填方法，其中，采用挖掘機和壓路機相結合的方式形成疊置的第一高爐礦渣墊層、級配沙石墊層和第二高爐礦渣層，并配備灑水車進行灑水作業。
根據本發明的高爐礦渣換填方法，其中，通過設置多個第一分層來形成第一高爐礦渣墊層，所述多個第一分層中的每個的厚度為200mm-300mm。
根據本發明的高爐礦渣換填方法，其中，通過設置多個第二分層來形成級配砂石墊層，所述多個第二分層中的每個的厚度為200mm-300mm。
根據本發明的高爐礦渣換填方法，其中，所述形成級配砂石墊層還包括沿鋼渣基坑長度方向設置多段子級配砂石墊層并且在所述子級配砂石墊層上填入混合均勻的沙子和石頭。3
根據本發明的高爐礦渣換填方法，其中，每段子級配砂石墊層的長度為:3m。
根據本發明的高爐礦渣換填方法，其中，通過測量放線控制所述第一分層或第二分層的厚度和平整度，用鏟運機配合挖掘機進行機械平整。
根據本發明的高爐礦渣換填方法，其中，通過動力觸探法對所述高爐礦渣換填方法形成的高爐礦渣換填地基進行密實度檢測。
本發明與現有技術相比，具有如下優點1)選用吸收熱抗變形能力強及隔熱效果好的高爐礦渣作為解決鋼渣地基熱膨脹效應的換填材料，合理利用了冶煉產生的高爐礦渣，變廢為寶，降低了工程直接成本；幻設置高爐礦渣緩沖層，解決了下部鋼渣熱膨脹的問題；設置凹槽，解決換填材料側向壓力和水平熱膨脹的問題；幻節約了土地，降低了施工難度，加快了施工工期，創造了較大的社會經濟效益。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。
圖1是高爐礦渣換填地基的橫截面示意圖。
具體實施方式
在下文中，將結合附圖對本發明的示例性實施例作詳細描述。
本發明主要用于解決鋼渣溫度提升而產生熱膨脹的問題。廠房建成后，放置其中的爐子的溫度一般為200度。而高爐礦渣在高爐冶煉時的生成溫度為1400-1600度，其已達到膨脹上限，高爐礦渣的比熱容很大(0. 22卡/克度)且孔隙率較大，故高爐礦渣在200 度下不會產生熱膨脹并完全能夠解決渣體熱傳遞導致的一系列問題。因此，本發明選用高爐礦渣和砂石結合進行換填。
圖1是高爐礦渣換填地基的橫截面示意圖。如圖1所示，換填地基包括由下至上疊置的第一高爐礦渣墊層1、級配沙石墊層2和第二高爐礦渣層3。
在本實施例中，首先按照廠房規模確定地基的處理范圍。先考慮地基的換填深度， 根據實際情況，確定換填深度為4. 5m，廠房基礎坐落于-1. 5m處，基礎埋深為1. 5m且基礎寬度為2. 5m ；墊層厚度為3m，分別為1. 5m的第一高爐礦渣墊層1和1. 5m的級配砂石墊層2， 墊層需承受上方的載荷。
當熱量通過回填層傳遞到下部鋼渣中，鋼渣發熱膨脹，當在回填地基下部與下方鋼渣之間設置全部由高爐礦渣構成的緩沖層(即第一高爐礦渣墊層1)時，熱量可在這一層中傳熱緩沖；級配砂石層2則由于其本身的特性可以經受較大的承載力；最上部的第二高爐礦渣層3也主要起到傳熱緩沖的作用，受力較小。如上所述的回填層設置，可有效減小鋼渣熱膨脹產生的垂直向脹縮應力。
此外，考慮到廠房投入使用后，不但鋼渣體會產生垂直向脹縮應力，同時換填材料也會產生水平向脹縮應力。結合本發明的實際情況并且根據建筑物對地基強度和變形的要求，在第一高爐礦渣墊層1、級配沙石墊層2和第二高爐礦渣層3的四周設置一條貫通的凹槽，在凹槽中填充高爐礦渣，這可有效減小換填材料的側向壓力和水平脹縮應力。在本實施例中，凹槽寬度為lm，深度為4. 5m，凹槽的橫截面為無底的U型槽，如圖1中所示。
地基換填時，采用挖掘機和壓路機相結合的方式進行回填，并且為保證最優含水率，配備1輛灑水車全天候作業。
先在鋼渣地基上挖掘4. 5m深的基坑，然后在鋼渣基坑中由下至上依次形成疊置的第一高爐礦渣墊層1、級配沙石墊層2和第二高爐礦渣層3并分別壓實第一高爐礦渣墊層 1、級配沙石墊層2和第二高爐礦渣層3。最好對第一高爐礦渣墊層1和級配砂石墊層2進行分層鋪設以保證精確的厚度和平整度以及地基的承載能力，其分層鋪設的厚度以及壓實遍數宜根據墊層材料、施工機械設備等通過現場試驗確定。在本實施例中，通過設置多個第一分層來形成第一高爐礦渣墊層1，并且通過設置多個第二分層來形成級配砂石墊層2，通過實際換填試驗，每個第一分層和第二分層的厚度為200mm-300mm。此外，形成級配砂石墊層2還包括沿鋼渣基坑長度方向設置多段子級配砂石墊層并且在子級配砂石墊層上填入混合均勻的沙子和石頭，這樣可確保級配砂石墊層的密實度和承載能力。
如圖1所示，-4. 5m至-3. Om段為第一高爐礦渣墊層1，其中每個第一分層的厚度為300mm。嚴格控制每層第一分層的厚度不超過350mm，回填完后用鏟運機配合挖掘機進行機械平整。
-3. Om至-1.5m段為級配沙石墊層2。在回填至_3. Om處后，沿基坑長度方向設置多段子級配砂石墊層，每段子級配砂石墊層的長度為:3m，在子級配砂石墊層上填入沙子和石頭，并用挖掘機進行均勻機械攪拌。每個第二分層的厚度同樣不超過350mm，之后用鏟運機配合挖掘機進行平整。
-1. 5m以上段為第二高爐礦渣層3，由于該層受力較小，對其的回填鋪設要求較低，可按照常規的回填要求和方式進行。
通過測量放線控制第一分層和第二分層的厚度和平整度。首先由專業技術人員利用全站儀并通過已知坐標點，確定回填面的精確位置、標高。例如。每隔300mm測量一次， 在回填基坑四周標記，保證每次回填厚度及平整度。同時，質量員對整個測量放線過程進行全程跟蹤，記錄，監督測量放線、放樣的準確性。
回填每層回填層之后，需對各層進行壓實處理。壓實順序先從基坑的一角上開始， 在基坑相對的另一角結束。碾壓時壓路機運行方向應垂直于基坑邊線，避免無規則碾壓造成死角，且下一次碾壓的輪跡與上一次碾壓輪跡重疊的寬度應不小于輪跡的1/3，碾壓的遍數以達到規定的壓實度為準。壓實厚度應在現場設置標志，并用灑水車及現場接入水管等方式進行灑水作業，以保證碾壓質量。壓實處理除了通過本實施例的碾壓處理，還可以采用振密或重錘夯實等方法。
對于高爐礦渣的換填質量，采用密實度試驗等方法來檢測高爐礦渣并不科學，且沒有相關規范標準。經過研究和現狀調查，在實施例中，創新的采用動力觸探法對高爐礦渣地基的密實度進行檢測。經過試驗，證明此方法實用可靠。
綜上所述，本發明的高爐礦渣換填方法解決了高填方鋼渣地基的熱膨脹效應問題，具有易掌握、實用性強、滿足質量要求的同時縮短工期，降低施工成本等優點，有較好的推廣前景。
盡管上面結合實施例示出并描述了本發明的用于大面積軟弱鋼渣地基的高爐礦渣換填方法，但是本領域普通技術人員將理解的是，在不脫離如所附權利要求限定的本發明的精神和范圍的情況下，可以在這里做出形式和細節上的各種改變。
權利要求
1.一種用于高填方鋼渣地基的高爐礦渣換填方法，其特征在于，所述高爐礦渣換填方法包括以下步驟在鋼渣基坑中由下至上依次形成疊置的第一高爐礦渣墊層(1)、級配沙石墊層(2)和第二高爐礦渣層(3)并分別壓實所述第一高爐礦渣墊層、級配沙石墊層和第二高爐礦渣層，在所述第一高爐礦渣墊層、級配沙石墊層和第二高爐礦渣層的四周設置一條貫通的凹槽，在凹槽中填充高爐礦渣。
2.根據權利要求1所述的高爐礦渣換填方法，其特征在于鋼渣基坑深度為4.5m，所述第一高爐礦渣墊層、級配沙石墊層和第二高爐礦渣層的厚度均為1. 5m ；凹槽寬lm，深4. 5m。
3.根據權利要求1或2所述的高爐礦渣換填方法，其特征在于采用挖掘機和壓路機相結合的方式形成疊置的第一高爐礦渣墊層、級配沙石墊層和第二高爐礦渣層，并配備灑水車進行灑水作業。
4.根據權利要求3所述的高爐礦渣換填方法，其特征在于通過設置多個第一分層來形成第一高爐礦渣墊層，所述多個第一分層中的每個的厚度為200mm-300mm。
5.根據權利要求3所述的高爐礦渣換填方法，其特征在于通過設置多個第二分層來形成級配砂石墊層，所述多個第二分層中的每個的厚度為200mm-300mm。
6.根據權利要求5所述的高爐礦渣換填方法，其特征在于所述形成級配砂石墊層還包括沿鋼渣基坑長度方向設置多段子級配砂石墊層并且在所述子級配砂石墊層上填入混合均勻的沙子和石頭。
7.根據權利要求6所述的高爐礦渣換填方法，其特征在于每段子級配砂石墊層的長度為3mο
8.根據權利要求4至7中任意一項所述的高爐礦渣換填方法，其特征在于通過測量放線控制所述第一分層或第二分層的厚度和平整度，用鏟運機配合挖掘機進行機械平整。
9.根據權利要求8所述的高爐礦渣換填方法，其特征在于通過動力觸探法對所述高爐礦渣換填方法形成的高爐礦渣換填地基進行密實度檢測。
全文摘要
本發明公開了一種用于高填方鋼渣地基的高爐礦渣換填方法，所述高爐礦渣換填方法包括以下步驟在鋼渣基坑中由下至上依次形成疊置的第一高爐礦渣墊層(1)、級配沙石墊層(2)和第二高爐礦渣層(3)并分別壓實第一高爐礦渣墊層、級配沙石墊層和第二高爐礦渣層，在第一高爐礦渣墊層、級配沙石墊層和第二高爐礦渣層的四周設置一條貫通的凹槽，在凹槽中填充高爐礦渣。本發明的高爐礦渣換填方法解決了高填方鋼渣地基的熱膨脹效應問題，具有易掌握、實用性強、滿足質量要求的同時縮短工期并且降低施工成本等優點，有較好的推廣前景。
文檔編號E02D3/00GK102518111SQ20111036100
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者何君, 何小龍, 劉俊, 周旭, 李兵, 段煉, 江澤平 申請人:攀鋼集團工程技術有限公司