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泡沫混泥土技术交流——探究泡沫轻质土在市政工程换填中优势

来源:http://www.gyhxjn.com/news/20.html  更新时间:2017-10-18
摘要:台背处理作为防止桥梁工程桥头不均匀沉降的质量控制点,不同的处理方式在经济上会有较大的出入。在保证工程质量的同时,选取经济的方案对工程造价的控制有着积极的意义,本文章就三种台背处理方案在天津市静海县子牙产业区岗河桥桥梁台背处理的经济比选做出分析,得出发泡轻质土为较经济的处理方式。


一、问题的提出 
台背施工处理是公路工程中一个非常重要的环节,需要精心组织、精心施工。台背处理的好坏,直接关系到路基的稳定及行车的舒适和安全,台背处理得不好,小则使路面下沉产生跳车现象;大则使构扳沉陷、锥坡滑坡。一旦出现这种情况,不仅因返工难度大而且造成经济损失大。本工程是本工程系在原全长0.2km的岗河桥基础上增加一幅桥,如何选取有效的设计方案,保证工程的质量,同时减少新旧路搭接产生的不均匀沉降。本文针对该幅桥南侧的桥梁引路段的台背处理进行方案比选。 
二、问题解决方案 
因受规划红线宽度控制,引桥放坡施工的方案暂不考虑。为保证工程质量、方便施工、节约整体工程造价,经过研究,只考虑直立挡墙施工方案。依据挡墙内回填处理方式不同,可分为常规回填、二灰土回填和轻质材料回填方式,三种方式的施工工艺及工程量如下: 
2.1方案一:常规回填方式 
软基处理回填到碎石垫层底标高后,在引桥靠台背位置50m范围作高压旋喷桩对地基进行加固处理,旋喷桩桩长13m,根数为300根。旋喷桩地基加固后,铺50cm厚碎石垫层,碎石垫层上10%灰土分层碾压至路床顶。 
主要工程量为:高压旋喷桩3900m,碎石垫层562.5m3,10%灰土回填2250 m3, 
2.2方案二:采用二灰土回填 
软基处理其他做法同普通做法,碎石垫层上为二灰土分层碾压至路床顶,由于二灰土较灰土比重小,对直立挡墙及台背的侧压力也较小,引路较普通做法的稳定性要好。
主要工程量为:高压旋喷桩3900m,碎石垫层562.5m3,二灰土回填2250m3, 
2.3方案三:采用泡沫轻质土回填 
发泡轻质土作为一种新技术,其严格的定义是:“用物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫,与必须组分水泥基胶凝材料、水及可选组分集料、掺和料、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”。 
发泡轻质土具有以下优势:一是:微孔性,泡沫轻质土是一种微孔类轻质材料,其内部含有无数个微细独立均匀气泡,具有良好隔热保温性能;二是轻质性,作为道路填筑材料,是普通填土材料重度的1/3左右,有效减小了填土对地基的附加应力,因此能够减小高填土的沉降量;三是可调节性,根据工程需要,通过调整水泥用量、气泡群含量,或掺入可选添加材料,其容重可在2-15kN/m3范围内调节,强度可在0.3-8.0MPa范围内调节。用作路基填筑时,容重常选用4-6kN/m3 ,强度常选用0.5-1.5Mpa;四是高流动性,可通过管道进行远距离泵送,一级水平泵送距离可达500m,垂直泵送高度可达30m以上;五是良好的施工性,浇注后可自流平、自硬化、自密实,不需机械摊铺、振捣和碾压。施工效率高,适合于长距离、管道或狭小空洞内充填施工;六是凝结自立性,泡沫轻质土属水泥类材料,具有与普通混凝土类似的初凝、终凝等特性,硬化后具有良好的自立性,其垂直临空面侧压力为0,可直立填筑,不需放坡施工,且对台背等结构物无侧压力。 
由于轻质土本身比重较小,仅为素土比重的1/3~1/2,故软土地基处理后,不需要对地基进行补强,填筑时为流动性液体,固结后为整体结构,对挡墙及台背不存在侧向压力,即软基处理完后,可直接作直立挡墙,碎石垫层、高压旋喷桩可取消不做,轻质土的使用可保证引桥的稳定性及减少不均匀沉降。 
该方案主要工程量为:轻质土回填2812.5 m3。 
三、方案的经济分析 
3.1常规回填方式数据如下: 
常规回填处理方式工程量:3900米高压旋喷桩、562立方米级配碎石垫层和2250立方米10%灰土回填,总造价为933478元。 
3.2二灰土回填处理方式数据如下: 
二灰土回填处理方式工程量:3900米高压旋喷桩、562立方米级配碎石垫层、2250立方米二灰土回填,总造价为1007676元。 
3.3发泡轻质土回填处理方式数据如下: 
发泡轻质土回填处理方式工程量为2812立方米,单价350元/立方米,总造价为984200元。 
上述三方案均能满足工程质量要求,通过经济分析可见,常规回填方式造价最低,采用泡沫轻质土回填的方式位居第二,二灰土回填处理方式造价最高,因此二灰土回填处理方式不可取。 

常规回填方式与泡沫轻质土回填方式效果相同,前者较后者费用节省50722元。如果根据费用效果的经济分析方法判断,效果相同的情况下,选择费用最低的方案,据此应选择常规回填方式。不过,费用指标不是经济方案比选时的唯一决定因素,经济比选应从多个角度入手,做到定性分析与定量分析相结合。如果单纯从费用效果角度分析,这就忽略了工期因素和后期维护等因素对项目造价的间接影响。首先,泡沫轻质土回填方式施工便捷高效,可大幅缩短施工工期。这主要体现在三个方面:一、较常规路基土填筑,泡沫轻质土施工准备期短,常规路基填筑经常需要大量修筑施工便道,而泡沫轻质土填筑施工通过管道泵送实现,可不修或少修施工便道;二、泡沫轻质土施工可每天连续进行,无需因碾压问题而间断路基填筑;三、泡沫轻质土天然地基工法节省了复合地基桩基施工的时间。就一般的工程项目而言,复合地基从施工到检测合格,因龄期问题,一般都需要3~5个月才能完成。本工程若采用常规回填方式,施工周期大约为3个月,而采用现浇泡沫轻质土,施工周期仅为20天,工期节约效果显著。而工期在本工程中是极其重要的因素,岗河拓宽工程是产业区的配套基础设施工程,早日完工意味着招商引资能够更早开展,投资单位希望在雨季到来前,完成桥梁扩宽施工,否则工期很可能会长期拖延,招商工作将受到极大影响。另外,泡沫轻质土回填方式施工可垂直填筑,避免拆迁了对河边景观的破坏,节省了施工临时占地征地的费用和青苗补偿费用,根据现场实际情况,如采用泡沫轻质土回填方式,可节省青苗补偿13.5万元,节省征地费用32万元,因此,如果把前期费用考虑进去的话,采用泡沫轻质土回填方式较常规回填方式能够节约工程建设投资40.4万元。而且,常规回填工法多为隐蔽工程,施工质量难以保证。而泡沫轻质土工法属非隐蔽工程,施工质量较易控制,可靠度高。泡沫轻质土回填法可显著降低基底应力,有效控制工后沉降,最大限度地避免了桥头跳车现象和无渗水现象,工程质量可保持长期稳定,提高了耐久性,节省了后期使用中的工程维修成本。 



四、结论和建议 
泡沫轻质土回填方式造价略高,但前期投入较常规回填方式明显减少,而且泡沫轻质土回填方式工期节省效果显著,后期维修成本极低,经综合分析决定,本工程拟采用泡沫轻质土回填的方式。 
鉴于泡沫轻质土回填的方式的台背稳定性强,施工简便,该处理方式可在园区其他的桥梁工程的台背处理中推广应用。另外,对于在施工条件差,工期要求紧,或者抢险救灾等工程上,建议考虑应用泡沫轻质土的回填方式
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