上海路桥换填泡沫混凝土
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产品描述

泡沫混泥土用于地铁车站基坑回填
由于地铁基坑工程的复杂性和历史性,同事随着高层建筑和地下空间的发展,建筑密布、管线复杂、场地狭窄等都对地铁车站基坑回填问题提出了更高的技术和施工要求。传统回填工艺容易造成回填土质不良、回填不密实、边坡塌方、塌方成弹簧土等问题,严重影响地铁行驶安全和使用寿命。由于泡沫混凝土具有轻质高强、自密实等优良特性,可以有效解决回填不密实,边坡塌方等问题,同时可以有效减少沉降及地下水侵蚀填充材料形成的空洞。
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泡沫混凝土养护方式
泡沫混凝土自然养护可以分为覆盖浇水养护和塑料薄膜养护两种。
  (1) 覆盖浇水养护是根据外界气温一般应在泡沫混凝土浇筑完毕后3—12h内用草帘、芦席、麻袋、锯末、湿土和湿砂等适当的材料将混凝土覆盖,并经常浇水保持湿润。 泡沫混凝土浇水养护日期,对硅酸盐水泥,普通水泥和矿渣水泥拌制的混凝土不得少于7昼夜。;掺用缓凝性外加剂或有抗渗要求的混凝土,不得少于14昼夜;当用矾土水泥时,不得少于3昼夜。每天的浇水的次数已能保持混凝土具有足够的湿润状态为宜,当气温在15°C以上时,在混凝土浇筑过后的3昼夜中,白天至少每3小时浇水一次,夜间也应浇水了两次,在以后的养护中,每天至少浇水3次左右(当然当气温干燥的时候可以适当的加大浇水的次数)。
  对于较大面积(或是体积)的混凝土,应采用“蓄水养护”对于储水池一类工程可在拆除内模、混凝土达到一定强度后浇水养护;对于地下结构或是基础,可以在其表面涂刷沥青乳液或用土回填以代替洒水养护。
  (2)塑料薄膜养护是指以塑料薄膜伟覆盖物使混凝土与空气相隔,水分不在被蒸发,水泥靠混凝土中的水分完成水化作用已达到凝结硬化。这种方法可以直接将塑料拔模覆盖在混凝土的表面上,或是将塑料乳液喷洒在混凝土构件的便面上,等到乳液挥发后,在混凝土表面结合成一层塑料薄膜,以使混凝土构件与空气隔绝,使之混凝土中的水分不再蒸发而完成水化作用。 喷洒塑料薄膜养护的缺点是28d混凝土强度偏低8%左右,又由于成膜较薄,不能完全达到绝热、隔冻的作用,所以在夏季的时候用此种方法是要加上防晒设施(不得少于24h),不然会导致泡沫混凝土产生丝状裂缝。
上海路桥换填泡沫混凝土
泡沫混凝土是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡,并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或模具成型,经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。
泡沫混凝土防火隔热,3厘米厚的板材用手托着,拿焊枪喷上10分钟,手却安然无恙。与此同时,它还是一种轻质的建筑材料,可以漂浮在水面上,比水还要轻,这样就可以降低建筑物的自重,减小建筑基础所需承受的载荷。经过结构抗震检测,泡沫混凝土板房经过9度抗震而不坏,这说明它的抗震性能也非常好。正因为具有这些优势,泡沫混凝土保温材料的运用已经成为一个新趋势。
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一、简析目前铁路软基处理主要形式和利弊
1.1水泥搅拌桩
在铁路软基处理形式中,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。
1.2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。
1.3 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。施工时容易造成断桩、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。
1.4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。
二、软基处理中仍需解决的难题
2.1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。
2.2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。
2.3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。
2.4征地拆迁制约工程进度及增加成本问题
在既有营业线基础上新增复线,路基按直线段填高5m考虑,如果路基面傍宽4.15m,既有排水沟废弃从新改移至新建坡脚,不考虑护道,征地界也要随之增加至少8-10m。导致一系列的征地拆迁制约工程进度问题,因征地拆迁补偿款造成增加成本问题。
三、泡沫轻质土的定义和特性
泡沫轻质土是土建工程领域中近年开发的一种新型轻质填土材料,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、简析泡沫轻质土的优势
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)有效消除填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。
桥梁减跨.jpg
4.2泡沫轻质土在既有路基加宽、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
气泡混合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300多万m3 ,在国内成功应用于奥运工程,天津大道等几十个工程项目,累计约为30多万m3。
六、结合工程实例简析泡沫轻质土在铁路软基处理中的应用
6.1工程概况
新建蓟港铁路咸水沽至邓善沽区间路基中心里程DK62+488.87处下穿一条中航油输油管道,管径Φ329.9mm。与新建线夹角60°,埋深约13m。此处路基填高仅有1m,原设计基底处理为采用1-4m钢筋混凝土盖板箱涵,基础为钻孔桩基础,上设承台,将盖板直接安放在承台上。为确保钻孔桩施工不影响管线安全,施工前需准确定位管线的位置。由于受周边高压线干扰,无法使用探测设备探测出管线准确位置。
经建设单位、设计单位、施工单位及管线业主单位协商,决定采用换填方式加固地基基础。本段路基基底淤泥质土深厚,采用传统换填方式工后沉降很大,不能保证管线的安全,后决定采用新兴材料泡沫轻质土换填,利用泡沫轻质土的轻质性、高强性、高流动性等特点来消除铁路修建及火车动载对基底产生的附加应力,以增加路基稳定性和控制工后沉降,进而保证中航油管道的安全。
6.2工期安排
基坑开挖2天,分层浇注泡沫轻质土6天。
6.3泡沫轻质土施工方法及工艺
(1)泡沫轻质土制作流程
(2)泡沫轻质土施工前,应进行施工配合比试验。施工配合
比应满足下列要求:
湿容重≤6.0KN/m3;200mm≥流动值≥160mm。
配合比强度试验试块采用10cm×10cm×10cm立方体试块。抗压强度试验方法同普通混凝土强度试验方法,但要求压力机采用小量程砂浆压力机进行抗压试验,且强度结果不做尺寸折减。
配合比强度应满足:7天龄期强度≥0.3Mpa;28天龄期强度≥0.6Mpa。
施工配合比强度试验以3块为一组,共做3组分别测定7天、14天和28天龄期强度。当7天龄期抗压强度≥0.3Mpa时,该配合比可作为施工配合比采用。
(3)泡沫轻质土浇筑施工
泡沫轻质土单层浇注厚度控制在0.2m~1m范围;本工程基坑深度3m,分4次浇注,每次浇注厚度为0.75m。
泡沫轻质土单个浇筑区浇筑层的浇筑施工时间应控制在水泥(砂)浆初凝时间内;上层浇筑层应等下层浇筑层终凝后方可浇筑施工。
应尽可能沿浇筑区长轴方向自一端向另一端浇筑;若采用一条以上浇筑管浇筑时,则可并排地从一端开始浇筑,或采用对角的浇筑方式。
浇筑过程中,当需要移动浇筑管时,则应将浇筑管尽可能提出当前已浇筑轻质土表面后再移动。
进行扫平表面时,应尽量使浇筑口保持水平,并使浇筑口离当前浇筑轻质土表面尽可能的低。
尽量减少在已浇完尚未固化的轻质土里来回走动。
浇筑现场应确保基底无积水,当浇筑面位于地下水位以下时,采用潜水泵临时降水,并在泡沫轻质土养护龄期不少于3天且满足抗浮要求的条件下才能撤除降水措施。
6.4过程质量监控
(1)施工场地应平整,不得有积水。
(2)根据工艺制定各项技术参数、施工要点,供现场操作人员遵守。严格控制轻质土的流值及湿密度,确保轻质土设计要求。
(3)施工中,应及时、认真地填写原始记录,不允许事后编写。每天资料都应做好签认、汇总工作,发现问题及时改正。
(4)加强资料管理,施工中认真填写有关技术资料,每次浇注要按实际产生的数据认真负责地填写资料,所有的资料数据必须真实可靠并得到监理工程师的签字认可,施工中的所有资料必须完整无缺并整理归档。
(5)质量控制指标
6.5强度检测
(1)泡沫轻质土固化后常规试验检测指标为抗压强度。
(2)泡沫轻质土路基浇筑至后1层时,每工作日应取强度检测试件2组,分别作7天龄期和28天龄期强度检测;其他层位的泡沫轻质土,每工作日应取强度检测试件1组,做28天龄期强度检测。
(3)泡沫轻质土的强度检测试块取样要求及强度评定标准如下:
抗压强度和似干容重检测试件应在浇注点出料口制取,制取时应量测并记录湿容重;试件为边长10cm的立方体;试件3个为1组。
试件制取后,应置于20~25的环境中,试块拆模后,应用密封塑料袋包装养护。抗压强度测定时,检测方法参考GB50081-2002《普通混凝土力学性能试验检测方法标准》,但终强度检测取值不作尺寸折减。
抗压强度的评判合格标准应符合:
Qn≥Qc,
式中:Qc-抗压强度设计值(Mpa);
Qn-单组试件3个试块
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