浅谈气泡混合轻质土路基填筑技术.doc
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2016年度优秀科技论文浅谈气泡混合轻质土路基填筑技术
浅谈气泡混合轻质土路基填筑技术
[摘要]随着国家对交通、市政等基础建设投入力度的加大,气泡混合轻质土因其“轻”、“快”、“方便”等特点,在基础建设领域也取得了诸多应用成果。
气泡混合轻质土材料具有超轻性、耐压缩性、自立性、耐水性和施工简单、方便、快捷等优点,在国内外得到了广泛的应用,有效地解决了软基过渡段的沉降和不均匀沉降、路堤与桥台相接处的差异沉降等问题。
现已应用于桥台台背回填、道路拼宽、山区路段填筑、工程抢险等特殊路段的填筑、空洞、管线的回填、隧道口的填筑等。
[关键词]气泡混合轻质土路基填筑路面拼接
1气泡混合轻质土特点
结合绕城高速公路蜀源立交工程实例,详细说明气泡混合轻质土路基填筑的施工技术,气泡混合轻质土是用机械方法将气泡剂水溶液制备成气泡,在将气泡加入到含硅(砂、粉煤灰)、钙质材料(石灰、水泥)、水及各种外加剂等组成的料浆中,经混合搅拌,浇筑成型,养护而成的一种多孔材料。
1.1气泡混合轻质土特点
气泡混合轻质土是人工制作的土工材料,其容重可以做得比一般的土体小得多,而其强度和变形特性可以达到甚至超过良好的土体,且便于施工等。
其主要特性如下:
1.1.1轻质性
气泡混合轻质土内含有大量的气泡,其容重不但比一般的土体要小得多(详见表1),而且通过调整土体中的气泡和固化剂的含量,可以按照需要对气泡混合轻质土的容重在7~14kN/m3内进行必要的调整。
表1几种主要土建材料的容重比较
水泥
混合轻质土
底基层
宕渣
粉煤灰
空箱结构
气泡混合轻质土
气泡混合轻质土
25
21~23
21
10~15
10
0.2
7~14
5~15
1.1.2固化后的自立性
由于使用水泥作为固化剂,通常在碾压完成14小时后就会开始固化,且固化后可以自立,可进行垂直填土,且对挡土结构物几乎没有推挤力。
1.1.3良好的施工性
气泡混合轻质土的拌合、运输、摊铺、碾压均方便,对于空间较小的部位施工时,可以采用夯机进行夯实,对碾压的质量相对于其余土质要低,便于施工。
1.1.4耐久性
属水泥类材料,与高分子材料相比,其耐久性,耐热及抗油污能力强,具有水泥材料同等的耐久性。
1.1.5良好的环保特性
气泡混合轻质土原料土可采用施工期间开挖的废土、粉煤灰等废料,避免工程废料对环境的二次污染,并可以利用工业废渣等材料,做到废物利用。
在道路工程施工中,可节省土地资源,避免高填高挖等对环境的破坏,对保护自然生态环境意义重大。
1.1.6隔热性
气泡混合轻质土中含有大量的气泡,具有良好的隔热性。
1.1.7强度的可调节性
和容重的可调节性原理一样,通过改变各种成分的配合比,气泡混合轻质土的强度的可以在300~1500kN/m2的范围内进行调整。
1.1.8高流动性
气泡混合轻质土具有良好的流动性,可通过管道泵送,其最大输送距离可达到1500米,最大泵送高度可达到30米。
为防止泄漏,在进行气泡混合轻质土的浇筑施工时,通常不得不砌一些必要而简单的挡墙。
2施工工艺特点
2.1气泡混合轻质土取材方便:
气泡选用聚苯乙烯球状小珠市场存量大、购买方便;原料土可以取当地的粘土、粉土、中细沙、粉煤灰、石屑及淤泥;固化剂可以采用普通硅酸盐水泥。
2.2气泡混合轻质土对于原土基要求不高:
由于气泡混合轻质土比重小,土体质量轻,对于原地基要求极低,可用于普通土质地基、湿土地基,尤其对于软土地基处理效果更加理想等。
2.3施工简单:
材料的拌合采用普通的拌和机(滚筒式、强制式)或者使用挖掘机铲车联合拌合即可,运输采用普通的货车运送并做好表面覆盖避免材料洒落,摊铺采用平地机、挖掘机等,碾压可采用压路机或者挖掘机、铲车等均可。
3适用范围
气泡混合轻质土技术在公路建设中有着非常广泛的应用,它为解决高等级公路软基路堤中的桥涵跳车、公路路基加宽时新老路基的差异沉降、高填土路堤的稳定性等世界性难题提供了一种极好的技术手段。
运用这种技术能节省昂贵的用地、减少拆迁,充分有效地利用土地资源等。
它主要应用于以下一些领域:
路堤的快速修复。
工后沉降要求高、软土指标差的桥头或箱涵接部位路堤。
拓宽高路堤。
挡墙后填土,以减小台背土压力。
高桥墩台与隧道相连部位,以减少弃渣对桥墩的侧向土压力,便于墩的自由变形,易于施工。
4工艺原理
气泡混合轻质土采用聚苯乙烯气泡和原状土及固结材料混合而成,混合轻质土和气泡混合轻质土的性能介于普通填土、混合轻质土与气泡塑料之间,从强度、刚度与容重方面弥补了三种常规材料性能突变的空白。
气泡混合轻质土土体容重轻,相比其他材料大大减少了对强度的要求;强度高,可以有效的提高土体的承载力,避免长时间在外界压力的作用下的土体变形。
5施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程如下;
5.2施工操作要点
5.2.1施工前进行场地清理,去除表面松散土和残枝败叶,以防在原地基和轻质土之间产生薄弱面;
5.2.2原材料添加与拌合时,为防止气泡珠飞散或上浮,宜对气泡珠进行预湿处理,并应根据现场气候、原料土的天然含水量等不同情况调整拌合时的加水量;
5.2.3混合轻质土经拌合均匀后,应采用自卸汽车快速运送至工地,进行摊铺碾压,避免运输时间过长,发生摊铺压实困难;
5.2.4现场摊铺可采用推土机、平地机等,按规定的厚度进行施工,摊铺厚度一般为30cm,松铺厚度根据现场试验确定;
5.2.5铺设砂层或碎石层时,应从路基横断面两侧向中间摊铺,厚度应均匀一致,表面平坦,并满足设计要求;砂垫层及碎石垫层的宽度应宽出路基边角0.5~1.0m,两侧端以片石护砌或采用粘土包边等其他方式防护,以免砂料流失。
5.2.6在每个阶段施工完毕后要做到及时养护,在土体的顶面采用土工织物或者草编袋进行覆盖、洒水,洒水养护时间不得少于7天。
5.3浇筑准备
5.3.1施工前,应确定施工方案,编制施工组织设计。
5.3.2应按施工组织设计,组织施工设备进场,并做好安装、调试及标定工作。
5.3.3应按原材料使用计划,组织原材料进场、检验。
5.3.4发泡剂性能试验应符合下列规定:
1检验频率为1次/5000L,每批次产品或每个施工项目应至少检验1次;
2检验方法应按本规程附录A的规定执行;
3检验结果应符合本规程第3.1.3条的规定。
5.3.5应对基坑底部进行清理、压实,并应满足设计要求。
当基坑底部位于计算水位以下时,应采取降水措施。
5.4浇筑
5.4.1浇筑设备包括发泡设备、搅拌设备和泵送设备,并应符合下列规定:
1浇筑设备的生产能力和设备性能应满足连续作业要求;
2搅拌设备应具备水泥、水及添加材料的配料和计量功能;
3搅拌设备的计量偏差应符合表2的规定。
表2搅拌设备的计量偏差(%)
原材料
计量偏差
水泥、掺合料
2
细集料
3
水、外加剂
2
5.4.2气泡群应采用发泡设备预先制作,不宜采用搅拌方式制作气泡群。
5.4.3新拌气泡混合轻质土宜采用配管泵送。
5.4.4气泡群应及时与水泥基浆料混合均匀,新拌气泡混合轻质土在泵送设备及泵送管道中停置时间不宜超过1h。
5.4.5单级配管泵送范围应根据配合比、泵送距离及泵送高度确定。
水平泵送距离及垂直泵送高度宜按表3的规定执行。
泵送范围超过表3的规定时,可增加中继泵。
表3水平泵送距离与垂直泵送高度
s/c
水平泵送距离(m)
垂直泵送高度(m)
0
400~500
20~30
1
2
300~400
10~20
3
4
100~200
0~10
5
注:
s/c表示细集料与水泥质量之比。
如同时存在泵送距离和泵送高度时,泵送范围由泵送距离与泵送高度综合确定。
5.4.6应采用分层分块方式进行浇筑作业。
5.4.7除空洞充填、管线回填工程外,单层浇筑厚度宜按0.3m~0.8m控制。
上一层浇筑作业应在下浇筑层终凝后进行。
5.4.8浇筑过程中,泵送管出口应与浇筑面保持水平,不宜采用喷射方式浇筑。
5.4.9浇筑时,遇大雨或持续小雨天气时,应对未硬化的填筑体表层进行覆盖。
5.4.10夏季高温时,应避开高温时段浇筑。
5.4.11冬季施工时,应采取保温防冻措施。
5.4.12浇筑过程的质量控制应符合表4的规定。
表4浇筑过程的质量控制
项次
检验项目
设计值/标准值
允许偏差
检验方法
检验方法和检验频率
1
气泡群密度(kg/m3)
50
±2
附录A
每班开工前自检1次
2
湿容重(kN/m3)
设计值
±0.5
附录C
连续浇筑每100m3自检1次
3
流动度(mm)
180
±20
附录D
连续浇筑每100m3自检1次
5.5养护
5.5.1不应在未达到设计抗压强度的填筑体表面进行机械或车辆作业。
5.5.2除空洞充填、管线回填工程外,在浇筑完填筑体顶层后,应立即对填筑体表面覆盖塑料薄膜或土工布保湿养生,养生时间不宜少于7d。
6材料与设备
6.1材料要求
水泥宜采用42.5级及以上的通用硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥。
通用硅酸盐水泥应符合现行《通用硅酸盐水泥》GB175的规定,硫铝酸盐水泥应符合现行《硫铝酸盐水泥》GB20472的规定。
水应符合现行《混凝土用水标准》JGJ63的规定。
发泡剂应对环境无影响。
发泡剂性能试验应符合本规程附录A的规定,经稀释发泡后产生的气泡群应符合下列规定:
1气泡群密度应为50kg/m3±2kg/m3;2标准气泡柱的沉降距应小于5mm;3标准气泡柱的泌水量应小于25ml。
添加材料包括细集料、掺合料、外加剂等,其粒径不宜大于4.75mm。
6.1.1:
聚苯乙烯球状小珠,经发泡工艺由工厂生产,为白色圆形状,粒径3mm~5mm,密度15Kg/m3~20Kg/m3,要求采用阻燃型;
6.1.2固化剂:
普通42.5号硅酸盐水泥,要求尽可能采用缓凝水泥,终凝时间大于6小时。
水泥参量一般可在4%~10%之间选用;
6.1.3原料土:
应按就地取材的原则,选用粘土、粉土、中细砂、粉煤灰、石屑及淤泥等一种或者几种混合轻质土为原料土。
6.2设备要求
序号
设备名称
单位
数量
用途
备注
1
拌和设备
套
2
混合轻质土拌合
1台备用
2
挖掘机
台
2
拌合、取土
无拌和机时使用
3
铲车
台
1
拌合、运料
4
推土机
台
1
摊铺
5
平地机
台
1
摊铺、平地
6
摊铺机
台
1
摊铺
7
压路机
台
1
碾压
8
运输车
辆
5
运输
视距离增减
9
洒水车
台
1
养护
10
水准仪
台
2
高程测量
11
全站仪
台
1
平面位置测量
施工辅助设备表
序号
设备名称
单位
数量
用途
备注
1
泡沫剂料桶
个
8
发泡机发泡
2
小推车
辆
15
上料
3
铁锹
把
40
上料
4
水管
套
8
施工用水
5
上料管
m
2000
泵送泡沫混凝土
6
电缆电线工具配件
套
8
施工辅助
7
防毒面罩
套
10
检查污水管
试验设备表
仪器名称
规格型号
单位
数量
备注
电子天平
0-300g,0-5100g
台
24
试模
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