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泡沫輕質土在路堤工程中的應用研究
發(fā)布時間:2020-9-25 16:21:59
1 泡沫輕質土的路用性能分析
泡沫輕質土是一種性能良好的輕質填土材料, 相比傳統(tǒng)填土材料,其具有輕質性、 流動性、 隔熱性及強度可調(diào)節(jié)性等特點,為了更全面地了解泡沫輕質土的特性, 本文僅針對無側限抗壓強度、 抗折強度進行分析。
1. 1 無側限抗壓強度
為驗證泡沫輕質土的無側限抗壓強度, 在養(yǎng)護條件達到28 d 的情況, 通過 SANS 萬能試驗機進行無側限抗壓強度試驗( 見表 1) ,并根據(jù)試驗結果數(shù)據(jù)繪制水固比對無側限抗壓強度的影響關系圖。經(jīng)分析可知, 水固比越小, 泡沫輕質土的無側限抗壓強度越大。對于泡沫輕質土無側限抗壓強度而言, 水固比是最重要的一個影響因素。隨著水固比的不斷降低, 泡沫輕質土的原材料水泥用量將隨之增加, 但水的用量卻在減少, 這種情況下,將會導致孔隙率減小。泡沫輕質土強度主要源于自
身的膠凝效果,因此,必須合理控制泡沫輕質土的抗壓強度, 一般為 1. 5 MPa 以上。因此, 如表 1 所示, A1、 A2 組均達不到要求,無需考慮。
1. 2 抗折強度
抗折強度可以反映泡沫輕質土的韌性,也是泡沫輕質土力學性能中一項關鍵性的衡量標準。采用抗壓抗折一體化試驗機進行抗折強度試驗, 結果如表 1 所示。由此可知, 水固比越小,泡沫輕質土的抗壓強度越大。相比其 28d 齡期下的抗壓強度,泡沫輕質土的抗折強度僅為其 1 /3, 兩者之間具有明顯的線性關系。
2 工程概況
某公路工程屬于互通匝道工程, 影響樁號為 BK0 + 000 -BK0 + 114。本工程分為 A、 B 兩個匝道,兩個匝道邊坡最大高度分別為 44 m、 32 m; 中心最大填高分別為 37 m、 27 m,均分 4 階填筑,按照由上到下的順序,坡率依次為 1∶1. 5、 1∶1. 75、 1∶2. 0,防護形式均為拱形骨架。目前,本填方路堤段下部二階填筑工作已完成,當施工上部二階時出現(xiàn)病害問題, 施工到這個階段填筑高度與路床頂面相距 2. 0 m 左右。在多天連續(xù)降雨的作用下,路堤填筑含水率較高,已嚴重影響施工質量。在降雨因素制約下, 有張拉裂縫、 斜向裂縫等出現(xiàn)于 B 匝道填方區(qū)頂部及坡面位置。按照勘查情況,可將路堤病害分為2 段,即 BK0 + 000 - BK0 + 030( B1 區(qū)) 、 BK0 + 030 - BK0 + 090( B2 區(qū)) ,其中 B1 區(qū)填方高, 具有較大附加應力, 坡腳應力集中,已經(jīng)產(chǎn)生擠壓變形情況, 當前坡體中下部為病害高發(fā)處。B2 區(qū)下方為薄填, 具有較高臨空面, 且病害已出現(xiàn)于坡體前后緣,若治理不及時,將加劇病害, 引發(fā)整體失穩(wěn)。經(jīng)多方商議,決定采用泡沫輕質土進行施工處置。
3 泡沫輕質土路基填筑施工技術要點
3. 1 施工準備
施工前,根據(jù)工程地質情況和設計要求,編制詳細、 合理的施工組織方案。澆筑前要清理干凈施工區(qū)域內(nèi)基底雜物, 不得存有積水等情況。并根據(jù)經(jīng)濟性原則,在適當距離設立泡沫輕質土現(xiàn)場制作拌和站,備好施工所需的各類材料, 如模板、 鋼筋等。同時,采用施工保護面板, 構建一個封閉的澆筑區(qū)域。設備產(chǎn)能要求如表 2 所示。
3. 2 施工工藝
3. 2. 1 泡沫輕質土的拌和制作
泡沫輕質土制作設備智能化化效果好, 具有智能計量功能,可實時對拌和階段原材料的用量進行適當調(diào)整, 保證原材料用量始終滿足施工設計要求。在整個拌和過程中, 應保證均勻拌和,一般情況下,在泡沫輕質土原材料制作當中, 靜置時間需控制在 2 h 以內(nèi)。
3. 2. 2 澆筑
填平區(qū)放坡開挖至泡沫輕質土設計標高 2 m 以上, 整理出施工平臺。隨后進行施工基坑開挖, 并碾壓基底土層, 在 93%以上控制壓實度,保證承載力在 160 kPa 以上。將級配碎石層鋪設在底板底部,厚度為 20 cm,相比底板寬度, 兩側可多出 50cm 左右。
1) 施工第一階底板及側板部位,可澆筑C30混凝土,厚度分別為30cm、20 cm,并將鋼筋網(wǎng)設于中部,尺寸為 8@ 10 cm ×10 cm。拉結預埋,長度為 1. 5m,間距為 0. 75 m × 1. 0 m,0. 2 m為彎頭長度。第一階泡沫輕質土澆筑時, 可在 0. 5 ~ 1. 0 m 控制單層澆筑厚度。
2) 施工第一階頂板、 第二階側板部位,與此同時,可對第二階澆 筑 泡 沫 輕 質 土, 隨 后 依 次 完 成 其 他 階 的 澆 筑。并 將8@ 10 cm × 10 cm 鋼筋網(wǎng)鋪筑到底部及路面底基層底面以下50 cm,同時在每一階頂部及其上 0. 5 m 處也要鋪筑一層。此外,還要將一層防滲土工膜鋪筑到泡沫輕質土頂面。澆筑現(xiàn)場如圖 1 所示。
3. 2. 3 養(yǎng)護
泡沫輕質土澆筑硬化成型之后,若強度仍無法滿足設計要求,無法直接使用。特殊情況下,若需使用,需將臨時保護層鋪設其上,且厚度超過 50 cm。一般情況下,當泡沫輕質土澆筑高度達到設計標高規(guī)定,便可做保濕養(yǎng)護處理。當泡沫輕質土抗壓強度在 0. 5 MPa 以上時,即可施工路面。
3. 3 施工質量檢測與控制
3. 3. 1 現(xiàn)場控制指標
為保證施工質量, 必須做好人員、 材料、 設備等管理與控制。嚴格遵循“四定” 原則 , “定人、 定機、 定崗、 定責” , 提前做好機械設備試機工作,保證設備始終處于良好運行狀態(tài)。對于施工原材料,要做好抽檢工作, 待確保質量合格后才能用于施工。此外,在整個施工過程中,還要詳細、 認真記錄各項施工事項,做好現(xiàn)場質量控制。根據(jù)泡沫輕質土施工要求, 現(xiàn)場控制主要指標如表 3 所示。
3. 3. 2 工后質量檢測
本工程路面結構層完工 2 年后,對路面情況進行檢測。經(jīng)檢測可知,泡沫輕質土路基工后總沉降量為 11 cm,1. 0 mm 為日最大沉降速率,符合規(guī)定要求( < 5 mm /d) 。整體來講, 泡沫輕質土路基工后沉降量不大, 且路基基底壓力、 沉降量逐步趨向穩(wěn)定,路基整體狀況良好,路面平整。由此表明, 在軟基處理中泡沫輕質土應用效果良好。
4 結語
軟土路基具有壓縮性高、 承載力差等特點, 在車輛荷載長期作用下,軟土路基段很容易出現(xiàn)不均勻沉降和側向變形的問題,從而引發(fā)路面下陷、 開裂等病害,嚴重影響公路使用壽命和行車安全。因此,必須重視軟土路基處理。泡沫輕質土作為一種性能良好的輕質填土材料, 相比傳統(tǒng)填土材料, 其具有輕質性、 流動性、 隔熱性及強度可調(diào)節(jié)性等特點,將其用于公路軟基處理施工當中,可有效提高地基承載力,減少地基沉降變形, 提高工程施工質量。