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泡沫轻质土在路基施工中大量使用的理由与优势

发布时间:2019-11-25 09:50:47 作者:金久瑞小编 来源:金久瑞 阅读次数:

  武汉、长沙、深圳、广东、上海、重庆、天津、四川、海南、合肥、南京、广州等发展地区与沿海城市地区水网发达,土层多为淤泥、淤泥质粘土、淤泥质亚粘土、淤泥质粉土及淤泥混砂层,属于饱和的正常压密软粘土,这类土具有含水量高、压缩性大、渗透系数小、灵敏度高、强度低和厚度不均匀等特点,传统的各种软基处理法只是单纯地从提高地基的承载力的角度上下功夫,而忽视了减轻填土的荷载,使得软基路堤,特别是软基深、填土高的路堤的处理成本高、工期长、占地多,并且沉降和稳定的问题不能有效解决,使得工程施工和维修成本提高。为此,采用泡沫轻质土进行软基路堤的填筑研究和应用,取得了良好的效果。

  在铁路施工中,桥台背填筑、路基加宽换填、下穿高速路基挡土墙、空洞及狭小空间填充等工程同样可以利用泡沫轻质土的独特技术优势。希望今后泡沫轻质土能更加广泛的应用于铁路基础建设工程中。

泡沫轻质土软基路拓宽

一、铁路软基处理主要方法和利弊

  (1)水泥搅拌桩

  在铁路软基处理形式中,最常见的就是水泥搅拌桩处理。针对地质情况不同,施工条件差异等因素影响,水泥搅拌桩又分为单向水泥搅拌桩、双向水泥搅拌桩、水泥砂浆桩、钉型水泥搅拌桩和旋喷桩。

  从施工角度分析,前四种桩机机身大,所需工作面宽,行动缓慢,其施工便捷性、机动性差导致施工进度缓慢。

  从安全角度分析,一般设计桩长均为10m以上。由于这四种桩机钻杆均不可分段拆卸,所以设计桩长决定了钻杆长度,钻杆长度就决定了钻机高度。临近营业线施工时如果桩机过高施工时需设防风绳防止桩机倒塌侵入限界造成行车事故,打桩施工地下处理较深对各种地下管线、电缆等造成巨大威胁,对施工安全、营业线安全及既有设备安全都埋下巨大隐患。

  旋喷桩每延米水泥用量为150kg,相比单向、双向水泥搅拌桩每延米水泥用量65kg成本大大提高。旋喷桩机小、移动灵活,不会危及营业线安全。钻杆可分段拆卸,多适用于施工条件苛刻工作面不足的情况,但因其成本较高不能大面积广泛使用。

  (2)袋装砂井

  袋装砂井是采用EHZ-8型袋装砂井打桩机,配套设备有成孔套管、灌砂袋架及活动桩帽等,将灌满中、粗砂的砂袋打入软基中,配合堆载预压将软土地质中的过量水分通过砂袋和排水板等设施排挤出来以达到软土地基加固的效果。由于堆载预压期一般为6个月以上,大大降低施工进度给后续工程带来滞后影响。

  (3)CFG桩

  CFG桩是将预先拌合好的混合料(水泥、粉煤灰、石屑、碎石)利用1:1的水泥砂浆润滑通过钻杆打入软土地基中达到软土地基加固的目的。施工时容易造成断柱、缩颈、混合料离析等质量事故,且工艺复杂施工进度缓慢。现已基本被水泥搅拌桩替代。

  (4)碎石换填

  碎石换填一般是在桥涵过渡段填筑或原地面地质情况稍好的情况采用的一种软基处理方式。施工时采用全断面开挖,回填碎石,分层碾压。碎石材料成本高而且后期沉降量较大,给后期线路养护增加成本。

泡沫轻质土软基填充

二、软基处理中还需解决的问题

  (1)软基深层处理计算理论与实际差异问题

  由于需要软基处理的地质情况复杂,各土层厚度、承载力不均匀导致其理论计算与实际情况往往有很大出入。

  (2)桥涵过渡段沉降量较大引起的跳车问题

  桥涵过渡段跳车问题一直是困扰工程界的难题。桥涵沉降量极小但过渡段处采用传统填料和填筑工艺无论怎样处理后期沉降量相比桥涵都要大很多导致桥头跳车问题越发严重。

  (3)地下管线位置不明确处软基处理问题

  新增复线工程中经常会遇到路基下穿各种石油、燃气、工业毒气等深埋管线,由于管线埋设时间久远有些无法确认其具体深度和位置,这样对软基处理造成困难。管线业主担心打桩处理会损坏管线,换填处理担心后期沉降太大压坏管线。给设计单位和施工单位都提出了难题。

  (4)征地拆迁制约工程进度及增加成本问题

三、泡沫轻质土的定义和特性

  泡沫轻质土又名泡沫混凝土是土建工程领域中近年开发的一种新型轻质填士材料,它是指用物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫,与水泥基胶凝材料、水、外加剂按照一定的比例混合搅拌,并经物理化学作用硬化形成的一种轻质材料。根据工程的需要,现浇泡沫轻质土中泡沫的含有率、容重及强度可分别在15-70%,5-16kN/m3及0.3-8.0MPa范围内调整。

  泡沫轻质土具有轻质性、高流动性、直立性、不可压缩及高强性、密度和强度可调节性、施工便捷性

四、优势

  4.1泡沫轻质土在桥涵过渡段回填工程中的优势:

  (1)可大幅降低填土荷载,减少地基的附加应力,抑制地基的不均匀沉降和侧移,提高路基的稳定性;

  (2)可缓解桥台与台背路基的刚性突变;

  (3)有效消除料自身的工后沉降问题;

  (4)填料具有自立性,对桥台结构物几乎没有推挤作用;

  (5)施工时自动密实,无需振捣和碾压,能有效解决台背压实难问题。在公路适用,在铁路亦适用。

  4.2轻质泡沫土在既有路基加宽、扩建工程中的优势:

  (1)可垂直填筑,节约用地、减少拆迁,节省投资。在旧路基础上加宽不需重新征地,不改变原有排水系统;

  (2)在软基路段加宽,可不进行软基处理或降低软基处理强度和范围;

  (3)施工时自动密实,不需震捣和碾压;

  (4)采用泵送施工,不需设置临时便道,几乎不影响现有交通;

  (5)施工工期短,对环境无污染,社会经济效益好。

五、国内外应用情况

  泡沫轻质土是一种新型轻质环保材料,在国外已有几十年的应用历史。自2002年从日本引进以来,在广东、北京、河北等重点工程中采用,取得了良好的效果。

  到目前为止,该技术在日本应用约为500多万m3,在国内成功应用于德州东站,天津西青道,杭州东站,济南西站,合宁高速,台州湾大桥等几十个工程项目,累计约为40多万m3。

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