嚴燕娟,董蕃宗,劉華根
(上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司,上海市200092)
氣泡混合輕質(zhì)土在駁岸工程中的應用
嚴燕娟,董蕃宗,劉華根
(上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司,上海市200092)
氣泡混合輕質(zhì)土由于其容重小、穩(wěn)定性好等特征,已逐漸被廣泛應用在各個工程領域。結(jié)合上海青浦區(qū)駁岸工程實例,闡明氣泡混合輕質(zhì)土的形成原理及其施工技術(shù),介紹了氣泡混合輕質(zhì)土在駁岸工程中的應用,為類似工程的施工提供參考和借鑒。
氣泡輕質(zhì)土;駁岸工程;施工
氣泡混合輕質(zhì)土(Foamed Mixture Lightweight Soil)是近年開發(fā)的新型土工材料。它指將制備的氣泡群按一定比例加入到由水泥、水及可選添加材料制成的漿料中,經(jīng)混合攪拌、現(xiàn)澆成型的一種微孔類輕質(zhì)材料[1]。由于加入氣泡群,該材料密度比一般土體小,且密度和強度可以調(diào)整,隔熱、隔音效果因為氣泡作用加強,施工方便,耐久性強。由于以上優(yōu)點,國內(nèi)外已將其廣泛應用于道路加寬,軟基處理,地鐵上方填土等工程領域[2]。
上海位于長江三角洲地區(qū),水網(wǎng)發(fā)達,河道交錯。駁岸工程中,有時為滿足景觀或市政道路需求,河道駁岸后填土較高,駁岸下需采用抗滑樁基滿足土坡整體穩(wěn)定要求。但常因駁岸下存在管線等其他障礙物,樁基施工困難。泡沫輕質(zhì)土為解決該問題提供了一種新思路。
(1)工程概況
上海市青浦區(qū)徐涇港是該區(qū)域內(nèi)河網(wǎng)水系的重要組成部分,承擔著青浦區(qū)腹地防汛排澇、航運、轉(zhuǎn)換水體、水資源調(diào)度和美化自然環(huán)境等重要任務。因徐涇港橋改建,該工程按規(guī)劃對徐涇港橋下及橋兩側(cè)河道駁岸進行改造。
(2)地質(zhì)參數(shù)
根據(jù)勘察資料顯示,擬建場地內(nèi)分布的土層自上而下可劃分為8大層及若干亞層,其中①層為人工堆填,②層~⑤層為全新世Q4沉積層,⑥層~⑧層為晚更新世Q3沉積層。地基土具體構(gòu)成情況見表1。
(3)駁岸設計
根據(jù)道路設計要求,徐涇港橋臺后道路標高比原地坪提高約1.5 m,需對駁岸邊坡整體穩(wěn)定采用瑞典條分法進行復核。經(jīng)計算,設計駁岸底板下滑弧面安全系數(shù)不滿足《堤防工程設計規(guī)范》(GB50286-2013)要求,需施打抗滑樁基。
但因徐涇港橋下存在燃氣管、規(guī)劃電力管、規(guī)劃雨水管、規(guī)劃信息管以及規(guī)劃污水管等諸多管線,造成底板下樁基施工困難。其中部分管線仍在運行,管線搬遷既難以實施也耗費時間。該工程考慮在駁岸后采用氣泡混合輕質(zhì)土換填,降低駁岸后填土的荷載。
駁岸采用樁基方案與橋臺后換填輕質(zhì)土方案對比見表2。
經(jīng)過計算,輕質(zhì)土容重為8 kN/m3,換填土標高從3.5 m至5.0 m,換填長度從橋臺后向道路側(cè)縱向延伸14 m。此方案無須施工樁基,保證了駁岸的整體穩(wěn)定,滿足了道路標高要求,具體見圖1。
(1)氣泡混合輕質(zhì)土形成原理
氣泡混合輕質(zhì)土中氣泡的產(chǎn)生一般有預先形成方式、后形成方式和混合形成方式等。相比較于后兩種氣泡產(chǎn)生方式,預先形成方式發(fā)泡率較高,泡徑均勻,且能較好的控制氣泡的數(shù)量[3],從而控制輕質(zhì)土的密度,運用比較廣泛。
發(fā)泡液在發(fā)泡裝置中與壓縮空氣混合,制備成氣泡群,再與水泥漿機械攪拌,充分混合,生成泡沫混合輕質(zhì)土。然后將攪拌好的漿體澆筑入模,養(yǎng)護成型。具體過程見圖2。
表1 地基土構(gòu)成與特征一覽表
表2 駁岸采用樁基與橋臺后填輕質(zhì)土方案對比
圖1 徐涇港橋下駁岸換填土設計斷面圖
圖2 氣泡輕質(zhì)混合土制作流程
(2)輸送
攪拌完成后的氣泡輕質(zhì)土一般泵送。若采用翻斗車或預拌混凝土車輸送,輸送途中由于振動作用氣泡消解,影響輕質(zhì)土重度,也降低其流動性。泵送過程中,氣密性好,氣泡消解量極小,能保證其質(zhì)量要求。因此一般采用泵送。
(3)澆筑
氣泡混合輕質(zhì)土施工過程中應避免過度振動,其氣泡混合輕質(zhì)土半成品自泵送至出管澆筑時間限制在30 min內(nèi),以減少因氣泡的消減對質(zhì)量的影響。
同時為保證澆筑質(zhì)量,每層澆筑厚度為25~50 cm,一般不宜超過50 cm。單個澆注區(qū)澆注層的澆注施工時間應控制在水泥漿初凝時間內(nèi),宜一次性澆注完畢,必要時最多分兩次澆注。澆筑時氣溫不低于15℃,最短澆筑間隔時間按8 h控制;否則,澆筑間隔時間應不低于12 h。
(4)養(yǎng)護
若施工中遇雨,氣泡混合輕質(zhì)土在固化前表面應采取遮雨措施,防止雨水破壞輕質(zhì)土中的氣泡,影響輕質(zhì)土的重度和強度。
氣泡混合輕質(zhì)土在澆筑過程中一般不需要每層都采取特別保護措施,但澆筑完成后為了防止由于急速干燥而產(chǎn)生裂縫,宜在表面采用塑料薄膜進行覆蓋保濕養(yǎng)護。
泡沫輕質(zhì)土澆筑硬化成型后,在強度未達到設計強度前,不宜直接進入使用狀態(tài)。
氣泡混合輕質(zhì)土作為一種新型的填土材料,容重約為普通土的1/3~1/2,能夠有效降低駁岸后回填土荷載,且自身具有一定強度,可在0.6~1.0 MPa內(nèi)調(diào)整采用,保證駁岸整體穩(wěn)定安全。同時,氣泡混合輕質(zhì)土流動性良好,輸送距離遠,無需振搗、壓實,對周圍環(huán)境影響小,施工便捷高效,隨時澆筑成型,當駁岸工程遇到特殊條件限制時有一定的技術(shù)優(yōu)勢。
[1] CJJ/T 177-2012,氣泡混合輕質(zhì)土填筑工程技術(shù)規(guī)程[S].
[2] 蔡力,陳忠平,吳立堅.氣泡混合輕質(zhì)土及其應用綜述[J].公路交通科技,2005(22)∶71-74.
[3] 李英姿.氣泡混合輕質(zhì)土在加固軟土地基中的應用[J].材料與裝備,2008(4)∶66-68.
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1009-7716(2015)08-0250-03
2015-04-03
嚴燕娟(1988-),女,江蘇常州人,碩士研究生,工程師,從事港口碼頭及城市防洪設計工作。