泡沫輕質(zhì)土直立式路堤施工工法及應(yīng)用

1、泡沫輕質(zhì)土直立式路堤施工工法及應(yīng)用,讓世界更暢通,中交第三公路工程局有限公司 牛浩 2015年3月,1.工法產(chǎn)生背景 1.1工程背景,我國的高速公路起步較晚，近年來社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，高速公路交通量迅速增加，早期修建的部分高速公路已經(jīng)達(dá)到或者超過了設(shè)計通行能力。高速公路改擴(kuò)建，將成為未來十多年高速公路建設(shè)事業(yè)新的熱點。我國土地資源相對匱乏，道路附近建筑物密集，拆遷難度大、成本高。,在這種背景下，開展高速公路拓寬技術(shù)研究，利用新型填料進(jìn)行路基拓寬，保證高速公路車輛的交通安全和舒適行駛，對于提高高速公路的社會效益，降低已建高速公路的養(yǎng)護(hù)維修費用，改善待建高速公路的質(zhì)量都具有十分重要的意義。,1.

2、2技術(shù)背景,本工法泡沫輕質(zhì)土具有輕質(zhì)性，強度高（無側(cè)限抗壓強度可在0.35MPa范圍內(nèi)調(diào)整），具有固化后直立性好，流動性好，無需振搗、壓實，工期短，干擾小，便于施工等優(yōu)點?？捎行p少地基的附加應(yīng)力，與老路同步協(xié)調(diào)沉降，抑制不均勻沉降。利用泡沫輕質(zhì)土的自立性，采用掛板直立式泡沫輕質(zhì)土路堤，可以減少因道路放坡占地，有效減少拆遷工程，降低征地拆遷成本。,1.3技術(shù)水平,本工法關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)了性能良好的泡沫輕質(zhì)土；明確了泡沫輕質(zhì)土的物理、力學(xué)、路用特性及其影響因素；揭示了泡沫輕質(zhì)土直立式路堤的沉降變形規(guī)律和側(cè)向土壓力分布特征；提出了泡沫輕質(zhì)土直立式路堤的適用條件、結(jié)構(gòu)型式等設(shè)計技術(shù)；提出了泡沫輕質(zhì)土直立

3、式路堤填筑的設(shè)備要求、環(huán)境條件、澆筑工藝、質(zhì)量檢測等成套施工技術(shù)；經(jīng)專家鑒定，該項目總體達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。,2.工法特點 2.1質(zhì)量、安全方面,相比較水泥攪拌樁等處理軟弱地基的方法，泡沫輕質(zhì)土的澆注不是隱蔽施工，其質(zhì)量更加可控。 泡沫輕質(zhì)土施工過程簡便、安全，隱患少、風(fēng)險小。,2.2工期、進(jìn)度方面,泡沫輕質(zhì)土采用高壓軟管泵送施工，自流平，自密實，無需機械碾壓和振搗，施工便捷高效，進(jìn)度快，工期短，效益明顯。,2.3節(jié)約成本、經(jīng)濟(jì)效益方面,本工法可以減少因道路放坡占地，降低征地拆遷成本。泡沫輕質(zhì)土單方價格是普通土的3-5倍，但綜合考慮軟弱土基處理，與排水預(yù)壓、水泥攪拌樁、預(yù)應(yīng)力管樁等軟基處理方法相

4、比，泡沫輕質(zhì)土拓寬拼接路堤施工工法可節(jié)省工程造價約200-300元/。,3.工藝原理,泡沫輕質(zhì)土是容重只有普通填土的1/3-1/2，具有密度與強度可調(diào)、良好的可施工性、耐久性、環(huán)保性等諸多路用優(yōu)良特性。,軟基路段換填輕質(zhì)土的本質(zhì)意義在于降低軟土層的附加應(yīng)力，使其孔隙比穩(wěn)定在回彈再壓縮曲線上，地基土層處于超固結(jié)狀態(tài)，以此消除工后沉降。,泡沫輕質(zhì)土固化后具有自立性，可以減少因道路放坡占地，有效減少拆遷工程，降低征地拆遷成本。,4.關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新點與施工工藝操作要點,泡沫輕質(zhì)土的容重約為普通土的1/3-1/2，可大幅降低填土荷載，減少地基附加應(yīng)力，有效控制路基工后沉降，避免縱向裂縫病害的產(chǎn)生；利用泡沫

5、輕質(zhì)土的自立性，采用掛板直立式泡沫輕質(zhì)土路堤，可以減少因道路放坡占地，有效減少拆遷工程，降低征地拆遷成本。 泡沫輕質(zhì)土采用高壓軟管泵送施工，自流平，自密實，無需機械碾壓和振搗，施工便捷高效，工期短，安全質(zhì)量可控，對環(huán)境無污染，社會效益好。,4.1關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新點,新舊路基因不均勻沉降會出現(xiàn)縱向裂縫，利用泡沫輕質(zhì)土填筑路堤可以大幅降低填土荷載，減少地基附加應(yīng)力，有效控制路基工后沉降，避免縱向裂縫病害的產(chǎn)生。 利用泡沫輕質(zhì)土的自立性，采用掛板直立式泡沫輕質(zhì)土路堤，可以減少因道路放坡占地，有效減少拆遷工程，降低征地拆遷成本。,4.2解決的技術(shù)難題,4.3施工工藝操作要點,(1) 施工區(qū)域劃分 施工前，

6、應(yīng)結(jié)合設(shè)備生產(chǎn)能力、工期要求等對設(shè)計的澆筑體進(jìn)行澆筑區(qū)和澆筑層的劃分，為澆筑施工做好相關(guān)規(guī)劃， (2) 路基開挖 按照設(shè)計圖紙進(jìn)行路基開挖。 (3) 基底清理 清除澆筑區(qū)基底雜物，確?；谉o積水、無松軟土，基底土層應(yīng)進(jìn)行必要的碾壓處理，壓實度應(yīng)不低于80%。 (4) 安裝臨時模板 根據(jù)澆筑區(qū)域的規(guī)劃安裝臨時模板，因為泡沫輕質(zhì)土流動性較好，所以要求臨時模板拼合緊密，防止漏漿。,(5) 泡沫生成 泡沫是由發(fā)泡劑稀釋后加壓縮空氣經(jīng)發(fā)泡機生成。在制泡前應(yīng)先將發(fā)泡劑計量后加入水稀釋，制成水稀釋液，原始發(fā)泡液不可直接加入發(fā)泡機發(fā)泡。 (6) 水泥漿制備 水泥漿由拌合站集中供應(yīng)，拌合站對水計量宜采用流量，而

7、不宜采用重量，以加快水泥漿制備時間。泡沫輕質(zhì)土對水泥漿中水泥強度無特別要求，但所用水泥必須先進(jìn)行消泡試驗.水泥漿制備應(yīng)連續(xù)，避免輕質(zhì)土澆筑過程中，出現(xiàn)局部消泡、初凝現(xiàn)象，影響整體施工質(zhì)量。水泥漿在現(xiàn)場應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步攪拌，以保證其均勻，無沉積，同時應(yīng)在出料口設(shè)置過濾網(wǎng)，防止較大顆粒材料堵塞泵管。,施工過程中，還應(yīng)對每車水泥漿進(jìn)行重度檢測，確保水泥漿質(zhì)量穩(wěn)定。 (7)泡沫輕質(zhì)土生成 泡沫輕質(zhì)土是將氣泡加壓與水泥漿混合而成，施工過程中，每次起動機器后，需對生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以保證輕質(zhì)土的濕密度與流量滿足設(shè)計要求。 (8) 現(xiàn)場澆注 泡沫輕質(zhì)土單層澆注厚度，應(yīng)控制在0.5m1.0m范圍。同一區(qū)段上下相鄰

8、澆注層，當(dāng)施工期氣溫不低于15，最短澆注間隔時間可按8-12個小時控制，否則，澆注間隔時間應(yīng)不低于2天；,分區(qū)模板安裝要牢固，澆注區(qū)間應(yīng)采用塑料布進(jìn)行密封，防止輕質(zhì)土沿縫隙滲流。 泡沫輕質(zhì)土單個澆注區(qū)、澆注層的澆注時間應(yīng)控制在水泥漿初凝時間內(nèi)，上層澆注層僅當(dāng)下層澆注層終凝后方可澆注施工。 應(yīng)盡可能沿澆注區(qū)長軸方向自一端向另一端澆注，如采用一條以上澆注管澆注，則可并排從一端開始澆注，或采用對角澆注方式。 澆注過程中，需要移動澆注管時，應(yīng)沿澆注管放置的方向前后移動，而不宜左右移動澆注管，如確實需要左右移動澆注管時，則應(yīng)將澆注管盡可能提出當(dāng)前已澆注輕質(zhì)土表面后再移動。,進(jìn)行掃平表面時，應(yīng)盡量使?jié)沧⒖?/p>

9、保持水平，并使?jié)沧⒖陔x當(dāng)前澆注輕質(zhì)土表面盡可能低。 盡量減少在已澆筑尚未固化的輕質(zhì)土中來回走動。 (9)成品保護(hù) 當(dāng)遇大雨、暴雨或持續(xù)時間較長的小雨天氣時，未固化的泡沫輕質(zhì)土表面應(yīng)采取遮雨措施，防止雨水消泡。 泡沫輕質(zhì)土澆筑硬化成型后，在強度未達(dá)到設(shè)計強度前，不宜直接進(jìn)入使用狀態(tài)。 泡沫輕質(zhì)土澆筑至設(shè)計標(biāo)高后，宜在表面覆蓋塑料薄膜進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。對于路床部位的泡沫輕質(zhì)土，每層澆注完畢后應(yīng)采用塑料薄膜進(jìn)行覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)。最后一層澆注完畢后，養(yǎng)護(hù)齡期不少于7天。, 泡沫輕質(zhì)土路基施工完畢后，僅當(dāng)最后一層澆注層同條件養(yǎng)護(hù)強度0.4MPa方能進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層施工。在路面結(jié)構(gòu)層施工時，應(yīng)避免大型機械直接在輕質(zhì)

10、土頂部行走，應(yīng)采取邊推平、邊卸料的前進(jìn)方式進(jìn)行攤鋪和碾壓。,5.工程應(yīng)用情況,5.1唐津高速擴(kuò)建工程第2合同段 唐津高速擴(kuò)建工程第2合同段，原路為全封閉唐津高速公路，雙向四車道，路基寬度26m，設(shè)計行車速度120km/h。工程采用“原路兩側(cè)直接拼接方案”的方式擴(kuò)建為雙向六車道。擴(kuò)建后路基寬度為34.5m，設(shè)計行車速度120km/h。起始樁號K1045+941.277，終止樁號K1055+125.465，長度為9184.188米。該項目位于天津市塘沽區(qū)和寧河區(qū)，屬于濱海沖積平原，地面高程5-7m。地質(zhì)條件復(fù)雜，沿線地層分布不穩(wěn)定，軟土地基、暗浜分布復(fù)雜，存在可液化土層，樁基持力層起伏大。,沿線軟

11、土呈軟塑-流塑狀，具有中高壓縮性，地基承載力低。地基土上部土層中的先期固結(jié)壓力pc值大于覆蓋壓力，土體處于超固結(jié)狀態(tài)，超固結(jié)深度從7-20m不等。為了防止路基開裂，保證公路質(zhì)量，設(shè)計采用泡沫輕質(zhì)土路基方案。包括泡沫輕質(zhì)土全斷面臺階式填筑素土包邊、泡沫輕質(zhì)土臺階式拓寬拼接填筑素土包邊、泡沫輕質(zhì)土掛板直立式填筑。在施工完成后經(jīng)實測，其抗壓強度和路床頂面彎沉值均符合規(guī)范要求，效果良好。,5.2錢江通道及接線工程 該段為益農(nóng)互通立交及高架橋，互通區(qū)包括A、B、C、D、E五條匝道。互通區(qū)場地平坦，原狀貌為農(nóng)田，底層淺部為灰黃色粉土、粉砂，松散稍密，厚約17.5-21.5m，中部以灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、軟塑粉質(zhì)粘土為主，具層理，夾薄層粉土、粉砂。底部為粉砂、圓礫層，局部為中砂、砂礫，厚度較大。為了避免軟土地區(qū)填筑路基后因工后沉降過大，出現(xiàn)不均勻沉降導(dǎo)致路基開裂，設(shè)計采用泡沫輕質(zhì)土填筑路基方案。,包括泡沫輕質(zhì)土全斷面臺階式填筑素土包邊、泡沫輕質(zhì)土臺階式拓寬拼接填筑素土包邊、泡沫輕質(zhì)土掛板直立式填筑。施工完成后效果良好，有效控制了新舊路基的不均勻沉降。,6.社會經(jīng)濟(jì)效益,6.1直接經(jīng)濟(jì)效益 泡沫輕質(zhì)土單方價格是普通土的3-5倍，但綜合考慮軟弱土基處理，與排水預(yù)壓、水泥攪拌樁、預(yù)應(yīng)力管樁等軟基處理方法相比，泡沫輕質(zhì)土拓寬拼接路堤施工工法可節(jié)省工程造價約