泡沫輕質(zhì)土直立式高速公路路堤施工工法

泡沫輕質(zhì)土直立式高速公路路堤施工工法讓世界更暢通中交第三公路工程局有限公司

孫貴新2015年3月1.工法產(chǎn)生背景1.1工程背景

我國的高速公路起步較晚，近年來社會經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，高速公路交通量迅速增加，早期修建的部分高速公路已經(jīng)達(dá)到或者超過了設(shè)計通行能力。高速公路改擴建，將成為未來十多年高速公路建設(shè)事業(yè)新的熱點。我國土地資源相對匱乏，道路附近建筑物密集，拆遷難度大、成本高。

在這種背景下，開展高速公路拓寬技術(shù)研究，利用新型填料進行路基拓寬，保證高速公路車輛的交通安全和舒適行駛，對于提高高速公路的社會效益，降低已建高速公路的養(yǎng)護維修費用，改善待建高速公路的質(zhì)量都具有十分重要的意義。

1.2技術(shù)背景

本工法泡沫輕質(zhì)土具有輕質(zhì)性，強度高（無側(cè)限抗壓強度可在0.3～5MPa范圍內(nèi)調(diào)整），具有固化后直立性好，流動性好，無需振搗、壓實，工期短，干擾小，便于施工等優(yōu)點?？捎行p少地基的附加應(yīng)力，與老路同步協(xié)調(diào)沉降，抑制不均勻沉降。利用泡沫輕質(zhì)土的自立性，采用掛板直立式泡沫輕質(zhì)土路堤，可以減少因道路放坡占地，有效減少拆遷工程，降低征地拆遷成本。

1.3技術(shù)水平

本工法關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)了性能良好的泡沫輕質(zhì)土；明確了泡沫輕質(zhì)土的物理、力學(xué)、路用特性及其影響因素；揭示了泡沫輕質(zhì)土直立式路堤的沉降變形規(guī)律和側(cè)向土壓力分布特征；提出了泡沫輕質(zhì)土直立式路堤的適用條件、結(jié)構(gòu)型式等設(shè)計技術(shù)；提出了泡沫輕質(zhì)土直立式路堤填筑的設(shè)備要求、環(huán)境條件、澆筑工藝、質(zhì)量檢測等成套施工技術(shù)；經(jīng)專家鑒定，該項目總體達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。2.工法特點2.1質(zhì)量、安全方面

相比較水泥攪拌樁等處理軟弱地基的方法，泡沫輕質(zhì)土的澆注不是隱蔽施工，其質(zhì)量更加可控。

泡沫輕質(zhì)土施工過程簡便、安全，隱患少、風(fēng)險小。

2.2工期、進度方面泡沫輕質(zhì)土采用高壓軟管泵送施工，自流平，自密實，無需機械碾壓和振搗，施工便捷高效，進度快，工期短，效益明顯。

2.3節(jié)約成本、經(jīng)濟效益方面本工法可以減少因道路放坡占地，降低征地拆遷成本。泡沫輕質(zhì)土單方價格是普通土的3-5倍，但綜合考慮軟弱土基處理，與排水預(yù)壓、水泥攪拌樁、預(yù)應(yīng)力管樁等軟基處理方法相比，泡沫輕質(zhì)土拓寬拼接路堤施工工法可節(jié)省工程造價約200-300元/㎡。

3.工藝原理

泡沫輕質(zhì)土是容重只有普通填土的1/3-1/2，具有密度與強度可調(diào)、良好的可施工性、耐久性、環(huán)保性等諸多路用優(yōu)良特性。軟基路段換填輕質(zhì)土的本質(zhì)意義在于降低軟土層的附加應(yīng)力，使其孔隙比穩(wěn)定在回彈再壓縮曲線上，地基土層處于超固結(jié)狀態(tài)，以此消除工后沉降。

泡沫輕質(zhì)土固化后具有自立性，可以減少因道路放坡占地，有效減少拆遷工程，降低征地拆遷成本。4.關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新點點與施工工藝操操作要點泡沫輕質(zhì)土的容容重約為普通土土的1/3-1/2，可大幅降低填填土荷載，減少少地基附加應(yīng)力力，有效控制路路基工后沉降，，避免縱向裂縫縫病害的產(chǎn)生；；利用泡沫輕質(zhì)質(zhì)土的自立性，，采用掛板直立立式泡沫輕質(zhì)土土路堤，可以減減少因道路放坡坡占地，有效減減少拆遷工程，，降低征地拆遷遷成本。泡沫輕質(zhì)土采用用高壓軟管泵送送施工，自流平平，自密實，無無需機械碾壓和和振搗，施工便便捷高效，工期期短，安全質(zhì)量量可控，對環(huán)境境無污染，社會會效益好。4.1關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新點點新舊路基因不均均勻沉降會出現(xiàn)現(xiàn)縱向裂縫，利利用泡沫輕質(zhì)土土填筑路堤可以以大幅降低填土土荷載，減少地地基附加應(yīng)力，，有效控制路基基工后沉降，避避免縱向裂縫病病害的產(chǎn)生。利用泡沫輕質(zhì)土土的自立性，采采用掛板直立式式泡沫輕質(zhì)土路路堤，可以減少少因道路放坡占占地，有效減少少拆遷工程，降降低征地拆遷成成本。4.2解決的技術(shù)難題題4.3施工工藝操作要要點(1)施工區(qū)域劃分施工前，應(yīng)結(jié)合合設(shè)備生產(chǎn)能力力、工期要求等等對設(shè)計的澆筑筑體進行澆筑區(qū)區(qū)和澆筑層的劃劃分，為澆筑施施工做好相關(guān)規(guī)規(guī)劃，(2)路基開挖按照設(shè)計圖紙進進行路基開挖。。(3)基底清理清除澆筑區(qū)基底底雜物，確?；谉o積水、無無松軟土，基底底土層應(yīng)進行必必要的碾壓處理理，壓實度應(yīng)不不低于80%。(4)安裝臨時模板根據(jù)澆筑區(qū)域的的規(guī)劃安裝臨時時模板，因為泡泡沫輕質(zhì)土流動動性較好，所以以要求臨時模板板拼合緊密，防防止漏漿。(5)泡沫生成泡沫是由發(fā)泡泡劑稀釋后加加壓縮空氣經(jīng)經(jīng)發(fā)泡機生成成。在制泡前前應(yīng)先將發(fā)泡泡劑計量后加加入水稀釋，，制成水稀釋釋液，原始發(fā)發(fā)泡液不可直直接加入發(fā)泡泡機發(fā)泡。(6)水泥漿制備水泥漿由拌合合站集中供應(yīng)應(yīng)，拌合站對對水計量宜采采用流量，而而不宜采用重重量，以加快快水泥漿制備備時間。泡沫沫輕質(zhì)土對水水泥漿中水泥泥強度無特別別要求，但所所用水泥必須須先進行消泡泡試驗.水泥漿制備應(yīng)應(yīng)連續(xù)，避免免輕質(zhì)土澆筑筑過程中，出出現(xiàn)局部消泡泡、初凝現(xiàn)象象，影響整體體施工質(zhì)量。。水泥漿在現(xiàn)現(xiàn)場應(yīng)進行進進一步攪拌，，以保證其均均勻，無沉積積，同時應(yīng)在在出料口設(shè)置置過濾網(wǎng)，防防止較大顆粒粒材料堵塞泵泵管。施工過程中，，還應(yīng)對每車車水泥漿進行行重度檢測，，確保水泥漿漿質(zhì)量穩(wěn)定。。(7)泡沫輕質(zhì)土生生成泡沫輕質(zhì)土是是將氣泡加壓壓與水泥漿混混合而成，施施工過程中，，每次起動機機器后，需對對生產(chǎn)參數(shù)進進行調(diào)整，以以保證輕質(zhì)土土的濕密度與與流量滿足設(shè)設(shè)計要求。(8)現(xiàn)場澆注①泡沫輕質(zhì)土土單層澆注厚厚度，應(yīng)控制制在0.5m～1.0m范圍。同一區(qū)區(qū)段上下相鄰鄰澆注層，當(dāng)當(dāng)施工期氣溫溫不低于15℃，最短澆注注間隔時間可可按8-12個小時控制，，否則，澆注注間隔時間應(yīng)應(yīng)不低于2天；②分區(qū)模板安安裝要牢固，，澆注區(qū)間應(yīng)應(yīng)采用塑料布布進行密封，，防止輕質(zhì)土土沿縫隙滲流流。③泡沫輕質(zhì)土土單個澆注區(qū)區(qū)、澆注層的的澆注時間應(yīng)應(yīng)控制在水泥泥漿初凝時間間內(nèi)，上層澆澆注層僅當(dāng)下下層澆注層終終凝后方可澆澆注施工。④應(yīng)盡可能沿澆澆注區(qū)長軸方方向自一端向向另一端澆注注，如采用一一條以上澆注注管澆注，則則可并排從一一端開始澆注注，或采用對對角澆注方式式。⑤澆注過程中，，需要移動澆澆注管時，應(yīng)應(yīng)沿澆注管放放置的方向前前后移動，而而不宜左右移移動澆注管，，如確實需要要左右移動澆澆注管時，則則應(yīng)將澆注管管盡可能提出出當(dāng)前已澆注注輕質(zhì)土表面面后再移動。。⑥進行掃平表面面時，應(yīng)盡量量使?jié)沧⒖诒１３炙?，并并使?jié)沧⒖陔x離當(dāng)前澆注輕輕質(zhì)土表面盡盡可能低。⑦盡量減少在已已澆筑尚未固固化的輕質(zhì)土土中來回走動動。(9)成品保護①當(dāng)遇大雨、、暴雨或持續(xù)續(xù)時間較長的的小雨天氣時時，未固化的的泡沫輕質(zhì)土土表面應(yīng)采取取遮雨措施，，防止雨水消消泡。②泡沫輕質(zhì)土土澆筑硬化成成型后，在強強度未達(dá)到設(shè)設(shè)計強度前，，不宜直接進進入使用狀態(tài)態(tài)。③泡沫輕質(zhì)質(zhì)土澆筑至設(shè)設(shè)計標(biāo)高后，，宜在表面覆覆蓋塑料薄膜膜進行保濕養(yǎng)養(yǎng)護。對于路路床部位的泡泡沫輕質(zhì)土，，每層澆注完完畢后應(yīng)采用用塑料薄膜進進行覆蓋保濕濕養(yǎng)護。最后后一層澆注完完畢后，養(yǎng)護護齡期不少于于7天。④泡沫輕質(zhì)質(zhì)土路基施工工完畢后，僅僅當(dāng)最后一層層澆注層同條條件養(yǎng)護強度度≧0.4MPa方能進行路面面結(jié)構(gòu)層施工工。在路面結(jié)結(jié)構(gòu)層施工時時，應(yīng)避免大大型機械直接接在輕質(zhì)土頂頂部行走，應(yīng)應(yīng)采取邊推平平、邊卸料的的前進方式進進行攤鋪和碾碾壓。5.工程應(yīng)用情況況5.1唐津高速擴建建工程第2合同段唐津高速擴建建工程第2合同段，原路路為全封閉唐唐津高速公路路，雙向四車車道，路基寬寬度26m，設(shè)計行車速速度120km/h。工程采用““原路兩側(cè)直直接拼接方案案”的方式擴擴建為雙向六六車道。擴建建后路基寬度度為34.5m，設(shè)計行車速速度120km/h。起始樁號K1045+941.277，終止樁號K1055+125.465，長度為9184.188米。該項目位位于天津市塘塘沽區(qū)和寧河河區(qū)，屬于濱濱海沖積平原原，地面高程程5-7m。地質(zhì)條件復(fù)復(fù)雜，沿線地地層分布不穩(wěn)穩(wěn)定，軟土地地基、暗浜分分布復(fù)雜，存存在可液化土土層，樁基持持力層起伏大大。沿線軟軟土呈呈軟塑塑-流塑狀狀，具具有中中高壓壓縮性性，地地基承承載力力低。。地基基土上上部土土層中中的先先期固固結(jié)壓壓力pc值大于于覆蓋蓋壓力力，土土體處處于超超固結(jié)結(jié)狀態(tài)態(tài)，超超固結(jié)結(jié)深度度從7-20m不等等。為為了防防止路路基開開裂，，保證證公路路質(zhì)量量，設(shè)設(shè)計采采用泡泡沫輕輕質(zhì)土土路基基方案案。包包括泡泡沫輕輕質(zhì)土土全斷斷面臺臺階式式填筑筑素土土包邊邊、泡泡沫輕輕質(zhì)土土臺階階式拓拓寬拼拼接填填筑素素土包包邊、、泡沫沫輕質(zhì)質(zhì)土掛掛板直直立式式填筑筑。在在施工工完成成后經(jīng)經(jīng)實測測，其其抗壓壓強度度和路路床頂頂面彎彎沉值值均符符合規(guī)范范要求求，效果果良好好。5.2錢江通通道及及接線線工程程該段為為益農(nóng)農(nóng)互通通立交交及高高架橋橋，互互通區(qū)區(qū)包括括A、B、C、D、E五條條匝道道。互互通區(qū)區(qū)場地地平坦坦，原原狀貌貌為農(nóng)農(nóng)田，，底層層淺部部為灰灰黃色色粉土土、粉粉砂，，松散散稍密密，厚厚約17.5-21.5m，，中部部以灰灰色淤淤泥質(zhì)質(zhì)粉質(zhì)質(zhì)粘土土、軟軟塑粉粉質(zhì)粘粘土為為主，，具層層理，，夾薄薄層粉粉土、、粉砂砂。底底部為為粉砂砂、圓圓礫層層，局局部為為中砂砂、砂砂礫，，厚度度較大大。為為了避避免軟軟土地地區(qū)填填筑路路基后后因工工后沉沉降過過大，，出現(xiàn)現(xiàn)不均均勻沉沉降導(dǎo)導(dǎo)致路路基開開裂，，設(shè)計計采用用泡沫沫輕質(zhì)質(zhì)土填填筑路路基方方案。。包括泡泡沫輕輕質(zhì)土土全斷斷面臺臺階式式填筑筑素土土包邊邊、泡泡沫輕輕質(zhì)土土臺階階式拓拓寬拼拼接填填筑素素土包包邊、、泡沫沫輕質(zhì)質(zhì)土掛掛板直直立式式填筑筑。施施工完完成后后效果果良好好，有有效控控制了了新舊舊路基基的不不均勻勻沉降降。6.社會經(jīng)經(jīng)濟效效益6.1直接經(jīng)經(jīng)濟效效益泡沫輕輕質(zhì)土土單方方價格格是普普通土土的3-5倍，，但綜綜合考考慮軟軟弱土土基處處理，，與排排水預(yù)預(yù)壓、、水泥泥攪拌拌樁、、預(yù)應(yīng)應(yīng)力管管樁等等軟基基處理理方法法相比比，泡泡沫輕輕質(zhì)土土拓寬寬拼接接路堤堤施工工工法法可節(jié)節(jié)省工工程造造價約約200-300元元/m2。6.2社會效效益本工法法可以以減少少因道道路放放坡占占