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長沙公路局107國道 新材料泡沫土應用科技成果

發布時間:2015-04-16 分類:行業動態 信息來源:www.hki1.net

1、工程情況

長株潭煙草物流園配套管線G107路面恢復工程建設項目位于湖南省長沙縣暮云鎮,國道107環保大道至長株潭煙草物流園段,路線全長11公里,是2013年長沙市重點工程,主要是為國道107沿線人民群眾和長株潭煙草物流園提供配套服務,改善沿線群眾生產生活條件,保障長株潭煙草物流園的生產生活需要。

長株潭煙草物流園位于長株潭三市核心地帶,長株潭城市群中心位置,海、陸、空運輸的樞紐,是天然物流港,地理位置優越。項目占地1500畝,一期建筑面積約為40萬平方米,預計總投資40億元左右。園區建設所需供水、供氣管線需在107國道里面一側鋪設,路面開挖寬度1.2米,深度2.7米,長度10千米。107國道交通流量較大,對管線鋪設的工期提出嚴格要求,由于開挖寬度局限,大型道路施工機械無法使用,如何保證管線回填區的密實填充,避免工后沉降,成為該回填項目的技術難題。經過項目業主單位,長沙市公路局城郊分局領導蒞臨我公司進行實地考察了解泡沫混凝土在該類項目上的成功運用案例,與我公司技術人員制定出符合該項目施工要求的方案,成功解決這一難題。實際操作中,泡沫混凝土填充量每天達到450米左右,保證了在規定日期內完成泡沫混凝土施工。

2、材料性能

氣泡混合輕質土是采用發泡劑制出泡沫,再將泡沫加入水泥基膠凝材料漿體中,混合制成泡沫料漿,然后將泡沫漿料現澆入作業面,經養護而成的輕質微孔現澆混凝土材料。

氣泡混合輕質土管槽填充技術,即是利用現澆泡沫漿料的高流動、自密實、輕質、固化自立等特性,在管線安裝后對管槽進行現澆填充恢復,保護管線,預防管線施工后沉降的發生。

氣泡混合輕質土填充材料的特性:

1.輕質性2保溫、隔熱、防腐3.未成型前的高流動性4.填充自密實5.密度和強度可調節6.固化后的直立性7.低彈抗震8.耐久性好等

幾種主要土建材料容重的比較

輕質

氣泡混合輕質土含有大量氣泡,較一般的土建材料要輕,其容重范圍可在5~13kN/m3之間調節。

輕質性的應用核心在于減輕荷載,降低工后沉降和不均勻沉降。傳統填充材料經常為覆土及混凝土,其自重較大;輕質的氣泡混合輕質土材料質量輕,荷載小,對工程其他結構層擾動小,使用氣泡混合輕質土可達到結構減荷的目的。

保溫、隔熱、防腐

氣泡混合輕質土內部含有大量封閉的氣孔,空氣與其它材料相比熱惰性能最佳,大大降低了氣泡混合輕質土材料的導熱性能。所以在建筑節能領域,氣泡混合輕質土經常被用作保溫、隔熱材料。氣泡混合輕質土為硅酸鹽水泥制品,具有極好的耐久、防腐蝕性能。保溫、防凍、防腐,有效地延長結構物的使用壽命。

國家產品行業標準《JG/T266-2011 泡沫混凝土》中對泡沫混凝土熱工性能的規定:

高流動性、填充壓力小

由于氣泡混合輕質土不含水泥混凝土的粗集料,其流動性遠較水泥混凝土高(當水灰比為0.5時,流值為180mm左右),施工中具有自流平的特性;實際施工時可通過軟管泵送:最大水平泵送距離可達900m。

填充自密實

由于氣泡混合輕質土的制作點與現場施工澆筑點可分離,且澆注點占的施工空間極小,可在狹小空間內施工;結合氣泡混合輕質土自流平的特性,填充自密實,無須振搗碾壓,施工便捷高效。是狹窄空間及地下空洞填筑的極好材料。

密度和強度可調節性

通過調整氣泡混合輕質土中氣泡的含有率,可控制氣泡混合輕質土干密度在300~1200kg/m3之間,控制強度在0.3~5Mpa范圍內調節(工程上強度主要應用范圍為0.3~1.5Mpa)。

固化后的自立性

氣泡混合輕質土采用水泥為固化劑,故在水泥初凝后形成超固結狀態,固化后具有自立的特性,對其他結構物沒有側壓力。

可壓縮、低彈抗震:

深埋隧洞在施工完成后仍會產生蠕變變形,易因變形壓力過大而對結構體發生破壞。由于氣泡混合輕質土具有較高壓縮性和良好延性,使其在發生較大的變形之后,不發生整體破壞。因此氣泡混合輕質土作為隧洞的填充材料,可承擔、吸收變形壓力,改善結構體受力大小。

地震發生時,氣泡混合輕質土密度低,受到的水平慣性力小;同時氣泡混合輕質土彈性模量低,沖擊能量吸收性能好,對結構的具有很好的軟墊特性,保護結構體不受到地震破壞。

靜水壓縮破壞試驗,試樣中部的壓縮量略大于兩端。

試驗后氣泡混合輕質土進入塑性屈服狀態,體積壓縮明顯,但沒有發生整體破壞,承受吸收了變形壓力,充分說明氣泡混合輕質土:高壓縮性、良好延性和低彈性的特性。

耐久性

氣泡混合輕質土屬水泥類材料,使用壽命與水泥混凝土同等,具備極好的耐久性。

優越的環保特性

氣泡混合輕質土對土壤、水、空氣等自然環境均無污染作用;同時氣泡混合輕質土應用于填充工程施工中,可避免高填高挖等對環境的破壞,對保護自然生態環境意義重大,環保優勢明顯。

3、針對該項目材料性能設計指標

根據氣泡混合輕質土填筑工程技術規程要求,該項目設計要求容重400—600kg/m3,抗壓強度大于等于0.6Mpa。

4、常規做法與泡沫土性能對比

常規的回填方式:

管線施工采用放坡開挖的方式成本低,但土方開挖、回填量大,對環境影響較大;

市政管線工程工期短、環境控制嚴格,放坡開挖的方式不太適用,市政施工應盡量減小開挖作業面的大小,以減小對環境的影響及縮短工期;

但作業面減小后,無法采用重型機械對沙、土等常規回填材料進行壓實,易因回填材料的壓實度不夠而發生工后沉降。

管槽回填工后沉降病害原因:

對即有道路進行開挖、管線敷設、回填施工后,易形成工后沉降病害;

沉降發生后不僅路面需要重新維修,下方管道也隨之出現位移;

傳統的處理方法是:在沉降發生后加鋪路面結構層,不但很難從根本上解決問題,還存 在反復維修、地下管道易受壓破壞、經濟性不強等問題。

分析工后沉降的成因,主要有以下兩點:

① 回填的沙、石、土等材料密實度不夠,工后自然壓縮或遇水壓縮造成沉降;

② 填料容重過大,造成地基荷載增加,地基沉降從而造成路面沉降。

管槽回填工后沉降原理示意圖

氣泡混合輕質土管槽填充技術解決管槽回填工后沉降病害的基本原理

澆注后初凝前,具有很好的流動性,填充自密實,無需夯實、碾壓可避免常規填料充填不飽滿、不密實的缺陷,施工性強。

泡沫混凝土具有密度小、質量輕、強度大于常規回填土;避免由于填料容重過大引起的地基沉降發生。

常規回填與氣泡混合輕質土回填方案對比

序號 填筑方案 采用沙石土等常規材料 采用氣泡混合輕質土
1 工期 2天/100米 1天/100米
2 密實方法 碾壓、夯實 自密實
3 對基礎的荷載 20~25kN/m3 5~8kN/m3
4 工后沉降
5 何時可進行路
面結構層施工
填筑沉降基本穩定后進行 填筑完成24小時
6 整體性 工期短,壓實度難以達到 形成超固結體,整體性好
7 后期沉降 較大 極小
8 填筑成本 相對較高
9 后期維修成本 相對較高

5、針對該項目泡沫土應用效果

該工程為國內首例國道干線公路管線回填用泡沫混凝土項目。與普通混凝土相比,采用泡沫混凝土回填灌漿具有施工簡便、回填速度快、回填充實度高、管道上浮力小、減少工后沉降、綜合成本低等特點。

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