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论文《轻质泡沫土在津石高速南洋互通台背回填中的应用》

张翼1 李浩1 石强 1贾海林1楚凤臣2

1.中国水利水电第五工程局有限公司  四川成都 610000 ;2.河南华泰新材科技股份有限公司河南南阳 473000

 

摘要: 由于地基沉降、填料压缩变形、排水条件、施工不重视等的影响,导致高速桥涵台背回填处易发生不均匀沉降,形成桥头跳车影响高速的正常运营。轻质泡沫土由于压缩模量高、重量低的特点,可减小地基及其本体的变形,是有效解决这一问题的方法之一。本文对轻质泡沫土的主要性能、应用情况进行综述,为该类工程的设计、施工提供参考。

关键词:轻质泡沫土;高速桥涵;台背回填

一:项目概况:桥梁工程概况
南杨互通与曲港高速交叉位置为津石主线桩号K148+888桩号左右。南杨互通A匝道于JK151+120处下穿曲港高速。曲港高速该处设一座一跨30m预应力混凝土现浇箱梁桥,桥梁两端各29.6m范围为泡沫轻质土回填。

 

图1项目设计图纸

二:材料介绍

轻质泡沫土又称气泡混合轻质土是通过发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡,再将泡沫与水泥浆均匀混合,然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工,经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质材料。其性能特点:轻质高强、冲击能量吸收性能好、密度和强度可调节、直立性好、高流动性、施工便捷。

三:材料与性能

3.1 原材料

3.1.1发泡剂宜采用合成类高分子表面活性剂,使用时稀释倍率为50倍-70倍。

3.1.2发泡剂保质期宜大于12个月,且宜在保质期内使用。

3.1.3水泥可采用通用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,其强度等级应为42.5级及以上,水泥外掺材应符合相关规范规定。

3.2 性能指标

3.2.1容重

轻质泡沫土容重按可分为10个等级,分别用符号A03、A04、A05、A06、A07、A08、A09、A10、A11、A12表示。

3.2.2 单轴饱和抗压强度

轻质泡沫土的强度等级按10cm×10cm×10cm立方体单轴饱和抗压强度平均值进行划分,采用符号CF与立方体抗压强度平均值表示,单轴饱和抗压强度平均值和最小值按表3中的规定执行,设计可从0.3mpa--2.0mpa强度之间选用,本文选取0.8mpa与1.5mpa参考。

轻质泡沫土的强度等级 表1

轻质泡沫土强度等级 立方体单轴饱和抗压强度(MPa)
平均值不小于 最小值不小于
CF0.8 0.80 0.68
CF1.5 1.50 1.27

 

3.2.3流动度

轻质泡沫土通过管道泵送,流动度应符合180mm±20mm之要求。

3.2.4配合比设计

配合比中的泡沫用量采用体积法计算,在进行配合比设计前,应事先对所用材料进行密度测定,设计可从0.3mpa--2.0mpa强度之间选用,本文选取0.8mpa与1.5mpa参考见表3。  表3下表

设计强度 试配强度 水泥掺量 立方单位用水量 气泡率 湿容重 流动度
MPa  MPa  kg  kg  % kn/m3 mm
0.80 0.95 365 219 66.7-67.6 7.0-7.3 180-185
1.50 1.92 425 255 59.1-60.0 8.2-8.5 190-195
注:水泥采用 42.5级及以上,有要求时可适当掺加砂、矿粉等材料。

四: 施工方法 

⑴主要施工方法、工艺及技术措施

 

图2工艺流程图

①浇筑场地验收  泡沫轻质土施工前,对浇筑场地验收。

②浇注区与浇注层划分为保证泡沫轻质土施工质量,泡沫轻质土路基分段、分区、全面分层浇注。

(2)变形缝设置

① 路基总体上除设计图纸有明确标识外,纵向每隔15~20m设置一道横向布置的变形缝,缝宽1~2cm,缝内用竹胶板或泡沫塑料板填充,贯穿整个泡沫轻质土路基。

②纵向相邻浇注段之间安装1~2cm竹胶板或厚泡沫塑料板作为变形缝,变形缝必须保证铅垂。

(3) 保护面板施工要求

①保护面板采用预制场集中预制施工;

②保护面板预制强度、几何尺寸符合设计以及相关规范要求;

③保护面板预制保证成品永久外露面光滑整洁,不变形、不出现弯曲以及凹凸不平的现象;

④保护面板安装安装牢固、线形顺直、接缝严密、相邻面板无错台、平整度符合相关规范标准要求。

(4)金属网施工

① 金属铺设前,检查其外观,有明显锈迹的金属网,不能采用。

②金属网按照设计要求位置铺设。铺设时,展开铺平,避免出现卷起现象,并采用U形钉进行锚固,纵向锚固间距2m,横向锚固间距1.0m。

③ 相邻幅的金属网平面位置重叠搭接,搭接宽度不少于5cm,搭接处用铁丝绑扎连接并U形钉锚固,相邻绑扎点间距不超过10倍网眼边长。

④ 在变形缝位置,金属网断开铺设。

⑤顶部两层金属网铺设时按设计预留防撞栏立柱钻孔安装位置。

(5)HDPE防渗土工膜施工

轻质混凝土路基顶部浇注完毕7天内应进行必要的洒水或覆盖养护,其后方可铺设防渗土工膜。

(6)成品保护措施

① 禁止在已浇完尚未固化的轻质土里走动。

② 尽量减少在固化后尚未达到设计强度的浇注区内走动,如施工必需进入时,需在浇注区轻质土面层铺垫模板,在其上行走。

③ 最后一层浇注完毕后,养护龄期不低于7天。对于路床部位的泡沫轻质土,特别注意加强养护。

④ 泡沫轻质土路基施工完成后,当最后1层浇注层同条件养护强度≥0.6MPa后方能进行路面结构层或素土回填施工。

⑤ 需要特别注意的是,路面结构层或素土回填施工时,避免大型机械如自卸车直接在轻质土顶部行走,采取边推平、边卸料的前进方式进行摊铺和碾压,即卸料车在推平机械的后端卸料,避免轻质土顶部因承受车辆的集中荷载及碾压而导致破坏。

综上所述,在高速桥涵台背填筑中应用轻质泡沫回填土,可以很好地解决高速桥涵因地基不均匀沉降而形成的桥头跳车问题。轻质泡沫土与其他材料相比具有十分明显的优势,同时也可以为工程节约施工成本与工期,所以应该在更多的工程中得到推广和应用。

参考文献:

[1]葛折圣.高速桥涵台背回填材料研究现状综述[J].交通运输工程学报,2007. (4) :67-73

[2]王善存.超轻量填土材料的应用[J].高速,1988,(9)