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        泡沫輕質(zhì)土在橋梁臺背回填的應用

        2023-11-03 06:45:06胡家盛
        江蘇建材 2023年5期
        關鍵詞:消泡鋼絲網(wǎng)輕質(zhì)

        胡家盛

        (平潭綜合實驗區(qū)先行實業(yè)有限公司,福建平潭 350400)

        0 引言

        橋梁臺背是橋梁工程中最重要的組成部分,在工程實踐中,橋梁臺背填土不均勻沉降是引起路面下沉、開裂、破壞的重要原因。如果在橋梁施工過程中不能有效處理臺背填土,會導致發(fā)生橋頭跳車等一系列問題。為保證橋梁臺背和路基之間的連接處處于良好狀態(tài),減少沉降差,達到更好的受力效果,兼顧工程造價和工期,在橋梁施工過程中通常通過采用輕質(zhì)材料、增加結(jié)構(gòu)層厚度和控制橋梁臺背填土沉降差等措施解決橋頭跳車問題。泡沫輕質(zhì)土是一種輕質(zhì)多孔材料,其容重為4~15 kN/m3,具有較高的強度和良好的變形模量。 該材料具有輕質(zhì)、保溫、隔音、抗沖擊等特性,施工工藝簡單,無需大型機械設備,造價低,施工過程對環(huán)境無污染,是一種綠色環(huán)保新型材料,在工程中的應用越來廣。

        1 泡沫輕質(zhì)土在橋梁臺背回填的施工工藝

        1.1 場地準備與材料制備

        1.1.1 場地準備在泡沫輕質(zhì)土施工前須保證基坑平整無積水,填注前應進行碾壓,保證基底地基密實。在澆筑泡沫輕質(zhì)土前需挖好排水口, 以避免槽中出現(xiàn)積水。同時,對施工現(xiàn)場的基坑底進行清掃,確保在澆筑過程中,基坑底沒有油漬、浮泥、灰燼和其他雜物,保證在澆筑過程中不受任何阻礙。在施工前,做好標高復核工作。 在施工過程中,不允許有其他工種在場內(nèi)穿插進行施工。

        1.1.2 泡沫輕質(zhì)土制備

        首先基于工程實際情況確定泡沫輕質(zhì)各材料配比。 其次將水泥、水、外加劑按照一定的配比,在攪拌機內(nèi)進行混合,制成均勻的漿液。 然后將發(fā)泡劑與水按照一定的比例混合成稀釋液,在裝置發(fā)泡系統(tǒng)中,將發(fā)泡液與壓縮空氣進行混合,在壓縮空氣的影響下,充分吹制出具有高穩(wěn)定性、極強的立體張力和特殊韌性的發(fā)泡囊。 在生產(chǎn)的過程中,要特別關注泡沫囊的大小、韌伸性等,這些都會對泡沫輕質(zhì)土的強度、絕熱性能產(chǎn)生影響。 最后將發(fā)好的泡沫囊經(jīng)發(fā)泡機擠壓到水泥漿中, 使其充分攪拌。 制備流程如圖1 所示。

        圖1 泡沫輕質(zhì)土生產(chǎn)制備工藝流程

        1.2 施工工藝

        1.2.1 泵送澆筑

        泡沫輕質(zhì)土漿體在制成后需通過泵送系統(tǒng)直接輸送至施工區(qū)域,這樣可以最大限度保障泡沫輕質(zhì)土漿體質(zhì)量。 在實際泵送過程中,泵送高度要和工作區(qū)域保持一致,以保證泡沫輕質(zhì)土漿體能準確泵送至施工區(qū)域,同時根據(jù)不同工作區(qū)域要實時調(diào)整噴送系統(tǒng)壓力,最大程度上提高施工便捷性,確保泡沫輕質(zhì)土漿體能準確、順利地輸送至需求區(qū)域,降低泡沫破裂風險。在澆筑時,需從軟管的前端直接澆筑,出料口埋入輕質(zhì)土中。在填筑施工過程中要避免過度振動,避免發(fā)生消泡和材料離析現(xiàn)象。

        1.2.2 分層、分段澆筑

        泡沫輕質(zhì)土按水平分層澆筑施工,單層澆筑厚度應小于1.0 m。 泡沫輕質(zhì)土分段不宜太長,應保障區(qū)段內(nèi)澆筑施工時間控制在水泥初凝時間內(nèi)。但在澆筑面積過大時,應采取分區(qū)段澆筑,區(qū)段與區(qū)段之間設置變形縫, 變形縫寬2 cm 采用全斷面填塞瀝青木板或夾板。

        1.2.3 鋪設鋼絲網(wǎng)

        在泡沫輕質(zhì)土底部與頂部0.5 m 處,以及在泡沫輕質(zhì)土厚1.0 m 處各設置一層φ4@100×100 mm鋼絲網(wǎng),用于加強泡沫輕質(zhì)土的整體性和表面的抗裂性能。 通過在其內(nèi)部嵌入鋼絲網(wǎng),可顯著提高其抗拉強度和抗剪強度。鋼絲網(wǎng)的高強度和剛性可有效承擔和分散外部應力,從而增加泡沫輕質(zhì)土的整體強度。 同時鋼絲網(wǎng)可防止裂縫的擴展和傳播,增強泡沫輕質(zhì)土的整體連續(xù)性。

        1.2.4 設置過渡段

        為減小路基不同填料所造成的沉降不均勻,在泡沫輕質(zhì)土路段與普通路基銜接處設置臺階過渡段。 臺階總長7 m,寬度不小于2 m,并在距臺階底50 cm 處加鋪2 層鋼塑復合土工格柵,增強兩者間的連接性和整體性,實現(xiàn)泡沫輕質(zhì)土路段與普通路基之間的平穩(wěn)過渡。 過渡段搭接斷面如圖2 所示。

        圖2 路基搭接斷面

        1.2.5 養(yǎng)護

        在將泡沫輕質(zhì)土澆注到設計標高后,用尺桿將其刮平, 如果12~14 h 后未開展下道工序的施工,則應進行覆蓋和保濕養(yǎng)護,并且養(yǎng)護的時間不少于7 d。需要注意的是,泡沫輕質(zhì)土在澆鑄成型前不得直接投入工作。

        1.2.6 在特殊情況下進行施工

        應該避免在下雨時進行填筑, 當遇到大雨、暴雨或持續(xù)時間較長的小雨天氣時,應該立即停止施工,并做好遮雨和排水的準備,以防止雨水的消泡。在泡沫輕質(zhì)土尚未凝結(jié)硬化時,降雨將引起強烈的“消泡x”現(xiàn)象,并引起漿液的大量損失,使其容重、抗壓強度的調(diào)控變得困難。 同時,在漿體凝結(jié)硬化后,要進行防滲處理,不能在泡沫輕質(zhì)土的填筑體內(nèi)產(chǎn)生大量的積水和過水通道。宜避免在溫度較低的條件下進行施工, 如果一定要在此條件下進行,則要添加更多的固化劑。 此外,要對填筑體內(nèi)溫度容易流失的部位做好保溫工作,如頂表面等不能做保溫工作的部位,可采用熱風機、熱輻射等加熱方式。為避免出現(xiàn)消泡現(xiàn)象,應限制早強劑、防凍劑等外加劑,如果一定要使用這類外加劑,應提前進行實驗,對外加劑的種類和配合比進行測試,將濕密度、消泡、流值、抗壓強度的測試都包含在內(nèi)。

        2 應用效果分析

        (1)泡沫輕質(zhì)土容量較小,與普通填土相比,容量只有普通填土的1/3~1/2, 在實際使用時不會增加附加應力,有效減少填土荷載的同時,減少對地基的附加應力,大幅度降低填土荷載,減少地基的附加應力,特別是在軟土地區(qū),可有效減少軟基的破壞和工后沉降,增加了道路的穩(wěn)定性和安全性。

        (2)泡沫輕質(zhì)土強度可以根據(jù)項目需要在0.5~35 MPa 范圍內(nèi)調(diào)節(jié),相較于傳統(tǒng)的路基填筑材料,采用高強泡沫輕質(zhì)土作為基礎材料,利用其高強的輕質(zhì)土,有效提升其承載力,防止因長期承受外力而引起土體變形, 抑制路堤銜接部位的沉降差異,減緩橋臺與路基間的剛?cè)嵬蛔?,減少或消除橋頭跳車現(xiàn)象[1]。

        (3)由于泡沫輕質(zhì)土采用水泥作為固化劑,澆筑后可固化自立,對周圍結(jié)構(gòu)物無推擠作用[2]。 泡沫輕質(zhì)土固化后對橋梁臺背幾乎沒有側(cè)向土壓力作用,從而提供了橋梁臺背的穩(wěn)定性,同時還能能簡化橋梁臺背結(jié)構(gòu)設計。

        (4)泡沫輕質(zhì)土采用高壓軟管泵送施工,無需使用大型機械設備,僅需一臺電控自動化輕質(zhì)土生產(chǎn)設備即可完成50~100 m3/h 泡沫輕質(zhì)土的生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高,操作工人需求少,采用數(shù)字自動化控制,施工操作簡單,質(zhì)量易于控制。

        (5)泡沫輕質(zhì)土單價相較于傳統(tǒng)混凝土約為后者的1/2。 同時泡沫輕質(zhì)土受施工環(huán)境影響小,不需要使用重型設備,相較之下,傳統(tǒng)混凝土需要更多的人力、機械和模板等資源。另外,泡沫輕質(zhì)土施工相對快速,可減少施工時間和勞動力成本。 且隨著近年來的發(fā)展,呈現(xiàn)出使用范圍越來越廣,用量越大,單價越低的趨勢。

        (6)泡沫輕質(zhì)土更加環(huán)保,符合現(xiàn)今項目建設基本要求,原因在于泡沫輕質(zhì)土的主要原材料是水泥、發(fā)泡劑和水,這些原材料均不是有害物質(zhì),在使用時不會破壞生態(tài)環(huán)境。

        3 結(jié)語

        綜上所述,泡沫輕質(zhì)土在橋梁臺背回填應用中具有許多優(yōu)點和潛在的應用價值。其質(zhì)輕性使得橋梁結(jié)構(gòu)能夠承受較輕的荷載,減輕對地基的附加應力,降低地基沉降和變形的風險。其次,泡沫輕質(zhì)土固化后形成的土體具有較好的自立性,幾乎沒有側(cè)向土壓力作用,有利于提高橋梁臺背結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。此外,泡沫輕質(zhì)土施工操作簡單,質(zhì)量易于控制,能夠提高施工效率并降低成本。 其還具有較高的強度,能夠滿足橋梁臺背的承載需求。 在實際應用中進行充分的工程設計和施工質(zhì)量控制,結(jié)合具體情況合理選擇材料、 調(diào)整配合比和施工工藝,可確保泡沫輕質(zhì)土在橋梁臺背回填應用中發(fā)揮最佳效果, 可以為橋梁臺背提供可靠的填土材料,提高工程的安全性和經(jīng)濟性。

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