林廣春
(上海林同炎李國豪土建工程咨詢有限公司山東分公司,山東 濟(jì)南 250000)
由于工后道路總沉降量大于橋梁總沉降量,這種沉降差異會(huì)在路橋銜接處形成錯(cuò)臺(tái),產(chǎn)生橋頭跳車現(xiàn)象,不僅降低行車舒適性,嚴(yán)重者影響行車安全。在滿足容許工后沉降的情況下,為減小路橋沉降差異,往往根據(jù)具體情況對(duì)橋頭路基采用堆載預(yù)壓法、強(qiáng)夯法、水泥攪拌樁法等進(jìn)行處理。傳統(tǒng)處理方法各有利弊,或者工期較長,或者造價(jià)較高,或者對(duì)環(huán)境影響較大。
泡沫輕質(zhì)土作為近年來常用的一種新型材料,將其用于橋頭路基處理已有了豐富的研究成果和成熟的應(yīng)用[1-4]。與傳統(tǒng)填料相比,將泡沫輕質(zhì)土用于橋頭路基處理,具有以下優(yōu)勢。
(1)大幅降低填土荷重,減少地基附加應(yīng)力及影響深度,抑制地基不均勻沉降,提高路基的穩(wěn)定性;
(2)緩解橋臺(tái)與臺(tái)背路基的剛性突變,有效消除填料自身的工后沉降;
(3)施工時(shí)自動(dòng)密實(shí),無需振搗、碾壓,有效解決臺(tái)背壓實(shí)難問題;
(4)施工便捷,環(huán)保,工期短,造價(jià)低。
某市政道路,其道路等級(jí)為城市主干路,設(shè)計(jì)速度50 km/h,道路紅線寬度50 m,道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置為:5.5 m(人行道)+4 m(非機(jī)動(dòng)車道)+2 m(機(jī)非分隔帶)+11 m(機(jī)動(dòng)車道)+5 m(中央分隔帶)+11 m(機(jī)動(dòng)車道)+2 m(機(jī)非分隔帶)+4 m(非機(jī)動(dòng)車道)+5.5 m(人行道)=50 m(道路紅線寬度)。該項(xiàng)目在跨越現(xiàn)狀河流處需新建一座跨徑36 m中橋。為有效減少路橋沉降差異,對(duì)橋頭路基采用泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行處理。
2.1.1 確定處理長度
路橋過渡段長度L由下式確定:
式中:L為路橋過渡段長度,即處理長度;△s為允許工后沉降,取0.1 m;△i為工后允許縱坡變化率,取0.2%~0.4%。
計(jì)算得處理長度L=25~50 m。
鑒于上述理論依據(jù)及規(guī)范要求,泡沫輕質(zhì)土用于橋頭路基處理時(shí),其處理長度普遍按30~50 m進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)應(yīng)滿足規(guī)范中泡沫輕質(zhì)土形態(tài)設(shè)計(jì)中,最小填筑厚度不宜小于1.0 m的要求。
2.1.2 確定處理寬度
橫向范圍,市政道路處理至人行道外邊線(道路紅線)即可,同時(shí)考慮應(yīng)滿足市政管線敷設(shè)空間的要求。當(dāng)用于填筑公路路基時(shí),橫向單側(cè)富余寬度宜寬出路基頂面0.5 m。該項(xiàng)目處理范圍示意圖如圖1所示。
2.1.3 確定處理深度
圖1 泡沫輕質(zhì)土處理范圍示意圖
根據(jù)《現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土技術(shù)規(guī)程》(CECS:249 2008)“4.3形態(tài)設(shè)計(jì)”中推薦的計(jì)算緊鄰橋臺(tái)換填厚度的計(jì)算公式,確定緊鄰橋臺(tái)處泡沫輕質(zhì)土的最大處理深度H。
2.2.1 主要材料技術(shù)要求
2.2.1.1 泡沫輕質(zhì)土
泡沫輕質(zhì)土的使用目的主要有兩大類:(1)替代傳統(tǒng)填筑材料,以減輕荷重或土壓;(2)填充空洞或狹小空間。作為第一種使用目的,該項(xiàng)目對(duì)泡沫輕質(zhì)土主要技術(shù)指標(biāo)要求如表1所列。
表1 泡沫輕質(zhì)土技術(shù)指標(biāo)一覽表
標(biāo)準(zhǔn)泡沫密度為50 kg/m3,消泡試驗(yàn)泡沫輕質(zhì)土濕密度增加率不超過10%。
2.2.1.2 HDPE防滲土工膜
HDPE防滲土工膜主要技術(shù)指標(biāo)如表2所列。
表2 HDPE防滲土工膜技術(shù)指標(biāo)一覽表
2.2.1.3 鍍鋅金屬網(wǎng)
金屬網(wǎng)采用Φ1.5 mm@2.5 cm×2.5 cm鍍鋅鐵絲網(wǎng)。
2.2.2 橋頭路基處理設(shè)計(jì)
圖2為泡沫輕質(zhì)土路基處理縱斷面設(shè)計(jì)圖,圖3為其橫斷面設(shè)計(jì)圖。
圖2 泡沫輕質(zhì)土路基處理縱斷面設(shè)計(jì)圖(單位:m)
圖3 泡沫輕質(zhì)土路基處理橫斷面設(shè)計(jì)圖
為適應(yīng)橋頭路基縱坡要求,可設(shè)置臺(tái)階滿足坡度變化。臺(tái)階高差≤0.5 m,沿臺(tái)階方向各平臺(tái)的長度≥2.0 m。調(diào)坡層可采用二灰土填筑。二灰土材料要求:熟石灰∶粉煤灰∶土=1∶2∶2(體積比)。
泡沫輕質(zhì)土填筑體縱向上每隔10~20 m設(shè)置一道沉降縫,沉降縫應(yīng)貫穿泡沫輕質(zhì)土體,沉降縫采用2 cm厚的木夾板設(shè)置。
在泡沫輕質(zhì)土填筑體頂部0.5 m~1.0 m的位置設(shè)置1~2層金屬網(wǎng)。
泡沫輕質(zhì)土保護(hù)壁采用C30鋼筋混凝土材質(zhì)。碎石墊層施工前需對(duì)基底整平夯實(shí),地基承載力≥120 kPa;承載力不滿足要求時(shí)需進(jìn)行地基處理。保護(hù)壁每隔20 m設(shè)置一道貫穿面板及基礎(chǔ)的通縫,縫寬2 cm,縫內(nèi)用泡沫塑料板填充。
保護(hù)壁泄水孔間距為2~3 m,交錯(cuò)布置;泄水孔采用Φ50硬質(zhì)PVC空心管,墻背孔端用透水土工布包裹,最下排泄水孔距地面≥0.3 m。
2.3.1 施工配合比的確定
(1)試塊采用10 cm×10 cm×10 cm立方體試塊,抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法與普通混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)方法相同,但要求壓力機(jī)采用小量程砂漿壓力機(jī)進(jìn)行抗壓試驗(yàn),且強(qiáng)度結(jié)果不做尺寸折減。
(2)試驗(yàn)以6塊試塊為一組,共做2組分別測定7 d和28 d齡期強(qiáng)度。當(dāng)7 d齡期抗壓強(qiáng)度≥0.5倍設(shè)計(jì)強(qiáng)度或28 d齡期抗壓強(qiáng)度≥設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí),該配合比可作為施工配合比采用。
2.3.2 施工設(shè)備
(1)現(xiàn)場制作泡沫輕質(zhì)土?xí)r,發(fā)泡裝置應(yīng)采用發(fā)泡劑水溶液與壓縮空氣混合的預(yù)發(fā)泡裝置,嚴(yán)禁采用攪拌發(fā)泡生成泡沫。
(2)為確保施工質(zhì)量的穩(wěn)定性和均勻性,嚴(yán)禁采用小型泡沫混凝土或發(fā)泡水泥設(shè)備替代泡沫輕質(zhì)土專用施工設(shè)備。
(3)泡沫輕質(zhì)土專用施工設(shè)備應(yīng)滿足自動(dòng)化和高產(chǎn)能化的要求。
2.3.3 施工要點(diǎn)
(1)泡沫輕質(zhì)土澆注施工前,應(yīng)確?;谉o積水、無松軟土。清除30 cm表土后,整平夯實(shí)基底,基底壓實(shí)度≥90%(重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn))。嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行碎石墊層施工及驗(yàn)收。
(2)泡沫輕質(zhì)土單層澆注厚度,應(yīng)控制在0.5 m~1.0 m范圍內(nèi)。
(3)泡沫輕質(zhì)土單個(gè)澆注區(qū)澆注層的澆注施工時(shí)間應(yīng)控制在水泥漿初凝時(shí)間內(nèi),且不應(yīng)超過2 h。
(4)應(yīng)沿澆筑區(qū)長軸方向自一端向另一端澆筑;如采用一條以上澆注管澆注時(shí),則可并排地從一端開始澆注,或采用對(duì)角的澆注方式。
(5)在澆筑過程中,當(dāng)需要移動(dòng)澆注管時(shí),應(yīng)沿澆注管放置的方向前后移動(dòng),而不宜左右移動(dòng)澆注管;如確實(shí)需要左右移動(dòng)澆注管,則應(yīng)將澆注管盡可能提出當(dāng)前已澆筑輕質(zhì)土表面后再移動(dòng)。
(6)澆注管出料口離當(dāng)前澆注面的高差宜不超過1.5 m。
(7)盡量減少在已澆完尚未固化的輕質(zhì)土里來回走動(dòng)。
(8)對(duì)于路床部位的泡沫輕質(zhì)土,每層澆注完畢后,應(yīng)采用塑料薄膜進(jìn)行覆蓋保濕養(yǎng)護(hù);最后1層澆注完畢后,養(yǎng)護(hù)齡期不低于7 d。
(9)當(dāng)遇大雨或長時(shí)間小雨天氣時(shí),應(yīng)對(duì)未固化的泡沫輕質(zhì)土采取遮雨措施,防止雨水浸泡。
開工前,應(yīng)對(duì)所采用的水泥、粉煤灰、水及發(fā)泡劑進(jìn)行有見證的消泡試驗(yàn),以確定發(fā)泡劑與其它材料的適應(yīng)性。
表3 過程控制指標(biāo)一覽表
(1)固化后常規(guī)試驗(yàn)檢測指標(biāo)為抗壓強(qiáng)度。
(2)泡沫輕質(zhì)土每澆注200 m3,抽取一組試件做28 d齡期強(qiáng)度檢測,試塊應(yīng)采用塑料袋進(jìn)行單件密封,置于20~25℃環(huán)境中養(yǎng)護(hù)。
(3)強(qiáng)度檢測試件應(yīng)在澆注點(diǎn)出料口制取,制取時(shí)應(yīng)量測并記錄濕密度;試件為邊長10 cm的立方體,3個(gè)為1組。
(1)當(dāng)基礎(chǔ)和保護(hù)壁面板強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后,方可進(jìn)行泡沫輕質(zhì)土澆筑施工。
(2)在泡沫輕質(zhì)土施工時(shí),應(yīng)做好保護(hù)壁的臨時(shí)加固措施,防止其傾斜或偏移。
(3)當(dāng)泡沫輕質(zhì)土澆注高度達(dá)到原地面后,應(yīng)注意保護(hù)壁外側(cè),及時(shí)回填素土至原地面,覆土厚度不小于0.5 m。
(4)路面結(jié)構(gòu)層或種植土回填施工時(shí),應(yīng)避免大型機(jī)械直接在輕質(zhì)土頂部行走,應(yīng)采取邊推平、邊卸料的前進(jìn)方式進(jìn)行攤鋪和碾壓,即卸料車應(yīng)在推平機(jī)械的后端卸料。
與傳統(tǒng)填料相比,泡沫輕質(zhì)土的輕質(zhì)、高強(qiáng)、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、耐久、工期短等良好的工程特性,使其在橋頭路基填筑、軟基處理、道路加寬等工程領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展及應(yīng)用前景。本文結(jié)合工程實(shí)例,詳細(xì)闡述了泡沫輕質(zhì)土在橋頭路基處理應(yīng)用中的技術(shù)要點(diǎn),旨在為該材料在工程領(lǐng)域推廣應(yīng)用提供參考。