泡沫轻质土在高铁工程中的应用_图文

1、泡沫轻质土填筑试验段施工总结为进一步提高铁路施工技术管理水平和质量水平, 积极推广先进 施工方法和成熟施工经验, 以科学的数据指导生产, 确保建造优良工 程, 全面展开泡沫轻质土填筑施工, *铁路客运专线项目经理 部在监理单位及 *公司的正确领导和监督下,严格遵守高速铁路 工程施工规范和设计要求进行施工, 并获得了宝贵的泡沫轻质土填筑 施工数据, 为后期泡沫轻质土填筑施工提供了重要依据。 我项目部于 2015年 10月 22日10月 23日进行了泡沫轻质土施工工艺性试验, 现将泡沫轻质土填筑首件工程施工工艺总结汇总如下:2015.10.22:DK327+990DK328+070第一层填筑;20

2、15.10.23:DK328+070DK328+190第一层填筑。1. 工程概况本工程为新建 *铁路客运专线工程 *标段,路基全长 3870.89m ,分为站场路基和区间路基两部分。其中在 DK327+550 DK328+355.41段 7道与 9道之间采用泡沫轻质土填筑,这段路基与 既有线京泸高速铁路相连接。2. 编制依据(1 *客运专线 *标段铁 *院提供的设计施工图纸及 说明、逐桩坐标表、长短链表、设计交底及设计答疑;(2标段总体实施性施工组织设计;(3 铁路路基设计规范 (TB10001-2005 J447-2005 ;(4 现浇泡沫轻质土技术规程 CECS249:2008,中国工程建

3、设 协会标准;(5我单位施工管理水平及任务分工。3. 试验段目的确定泡沫轻质土填筑试验段数据:根据“湿密度 +流值”浇筑试 验记录数据及检测数据等分析施工效率、经济效益、设备投入,路基 沉降量几个方面的对比, 确定合理的每层的浇筑厚度、 施工工艺参数 以及最佳的检测手段, 获取满足质量控制标准的浇筑施工工艺、 流程、 关键技术参数及过程质量控制手段, 得出合理的各项施工技术参数后 开始正式泡沫轻质土施工提供重要依据。4. 施工人员、机械设备及测量、检测仪器投入情况4.1人员情况(1 、 劳力组织模式:试验段由泡沫轻质土作业班组实施试验段 填筑施工。(2 、试验段施工区段施工现场配备管理、技术、

4、质检、测量人 员已全部到位,人员名单及相关资料详见表 4.1。表 4.1人员投入数量表 4.2主要投入施工机械设备详见表 4.2。表 4.2主要机械设备表 4.3投入测量、检测仪器主要测量、检测仪器详见表 4.3。表 4.3主要测量、检测仪器表 5.1技术准备内业:在试验段施工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设 计,阅读、审核施工图纸,熟悉规范和技术标准。制定施工安全保证 措施, 对施工人员进行技术交底, 对参加施工人员进行上岗前的技术 培训,考试合格后上岗。5.2施工准备(1桩板施工验收完成测量放线边坡开挖台阶立模板及 加固泡沫轻质土施工养护检测合格下层施工。(2泡沫轻质土的生产原材料包

5、括发泡剂、水泥和水,材料包 括防渗土工膜、金属网,浇筑辅助材料包括竹胶板等。1发泡剂:泡沫的质量以坚韧性、发泡倍数和泌水率等指标来 鉴定; 泡沫的坚韧性就是泡沫与水泥浆混合后在规定时间内不致破坏 的特性, 常以消泡试验后的沉陷距来确定; 发泡倍数是泡沫体积大于泡沫剂水溶液体积的倍数, 泌水率是指泡沫破坏后所产生泡沫剂水溶 液体积。发泡剂严禁采用动物蛋白类发泡剂。对环境应无不良影响, 采用界面活性类发泡剂。在 0以上的温度环境,发泡剂不应出现离 析现象。 发泡剂所有制作的泡沫应细密, 经消泡试验确定的湿密度增 加率不应超过 10%。当发泡剂质量符合下列指标时,即可发泡用于生 产泡沫轻质土:发泡剂

6、性能指标见表 5.2-1。表 5.2-1发泡剂性能指标 安定性及强度应满足国家规范要求:水泥应符合通用硅酸盐水泥 GB175的规定。拌合水不应含有影响泡沫稳定性、泡沫轻质土的强度 及耐久性的有机物、油污等杂质。3 HDPE 防 渗 土 工 膜 、 镀 锌 金 属 网 :镀 锌 金 属 网 采 用 1.5mm2.5*2.5cm冷镀锌铁丝网, HDPE 防渗土工膜采用 GH-1型聚乙 烯土工膜,厚度 0.5mm ,防渗膜技术要求见表 5.2-2。表 5.2-3HDPE 防渗土工膜技术要求 5.35.3.1泡沫轻质土的技术来源根据现浇泡沫轻质土技术规程 (CECS 249:2008,下称规 程 的定

7、义,泡沫轻质土是“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” 。泡沫轻质土工法对工后沉降的控制较常规工法更有优势, 尤其是 向原地面以下进行置换填筑时, 可显著降低基底应力, 有效控制工后 沉降。5.3.2泡沫轻质土的技术指标1施工湿密度和抗压强度应满足下表 5.3.2的要求表 5.3.2泡沫轻质土路基施工湿密度及强度 泡沫轻质土制作采用厂拌法,具体生产工艺详见图 5.3.3-2。 泡沫轻质土制备前首先进行泡沫密度的测试, 测试合格后方可进 行泡沫轻质土的制备,泡沫密度要

8、求为 5010kg/m。 图 5.3.3-1 进行泡沫密度的测试 图 5.3.3-2泡沫轻质土的生成工艺(1采用压缩空气与发泡剂溶液混合的方式生成泡沫,严禁搅 拌发泡生成泡沫;(2应能设置稳定的发泡倍率,并生成标准泡沫密度的泡沫;(3泡沫轻质土水泥浆的拌合制作与泡沫轻质土的拌合制作应 分开进行;(4泡沫轻质土制作设备应具有原材料自动化计量功能,在拌 合制作泡沫轻质土时,应能调节水泥浆或泡沫流量;(5拌合制作成型过程中,搅拌时间应确保各组分混合均匀。 水泥浆或泡沫轻质土在出料装置中的停止时间不宜超过 2小时; (6泡沫轻质土浇筑施工采用直接泵送或配管泵送方式。 5.3.4泡沫轻质土施工工艺泡沫轻

9、质土路基施工应注意与前后工序、 平行工序的衔接, 具体 施工如图 5.3.4-1。 图 5.3.4-1泡沫轻质土的施工工艺浇筑前先对泡沫轻质土湿密度以及流值进行实验,通过调试机 具, 使得湿密度及流值符合规范要求后再进行泡沫轻质土的浇筑。 湿 密度规范要求为 460500kg/m(泡沫轻质土 ( 型 , 流值为 160200mm 。 图 5.3.4-2泡沫轻质土湿密度及流值的测试主要施工方法及技术措施(1浇注区与浇注层划分:本标段泡沫轻质土路基工程量大, 为严格控制泡沫轻质土施工质 量,对全线的泡沫轻质土路基采用分段、分区、全面分层浇注。1浇注区的划分以 200 m 2300m 2为宜,浇注区

10、长轴方向长度按20m 为一个浇注区进行划分且设置变形缝,采用 1.8cm 厚的木夹板支 挡间隔分缝,木夹板为临时支档模板兼做变形缝填充,不得抽掉,木 夹板贯穿整个泡沫轻质土路基,变形缝必须保证铅垂。2浇注层的划分应符合以下要求:按每个浇注区路基高度进行 划分, 单层厚度宜在 0.3m 1.0m 范围内按 0.6m 控制, 以保证单层浇 注的正常施工时间在水泥浆初凝前完成;路床部位轻质土路基顶部 0.8m 厚度作为一个独立的单层浇筑层,且每一浇筑区该层应一次性 浇筑完毕。(2泡沫轻质土的浇注泡沫轻质土单个浇注区浇注层的浇注施工时间应控制在水泥浆 初凝时间内。同一区段上下相邻浇筑层,当施工期气温不

11、低于 15, 最短浇筑间隔时间可按 8小时控制;否则,浇筑间隔时间应不低于 12小时。泡沫轻质土单个浇筑区浇筑层的浇筑施工时间应控制在 2小时 内。应沿浇注区长轴方向自一端向另一端浇注; 如采用一条以上浇注 管浇注时,则可并排地从一端开始浇注,或采用对角的浇注方式。 浇注过程中, 当需要移动浇注管时, 应沿浇注管放置的方向前后 移动,而不宜左右移动浇注管;如确实需要左右移动浇注管,则应将 浇注管尽可能提出当前已浇注轻质土表面后再移动。浇筑时出料口宜埋入泡沫轻质土内。 进行扫平表面时, 应尽量使 浇注口保持水平, 并使浇注口离当前浇筑轻质土表面尽可能低, 浇筑 管出料口离当前浇筑面的距离不宜高于

12、 1.5m 。 图 5.3.4-3泡沫轻质土进行浇筑(2养护与维护泡沫轻质土浇筑区顶面浇筑至设计高程后, 则应采用塑料薄膜进 行表面覆盖, 以对轻质土路基进行保湿养护; 或者采用无纺土工布覆 盖结合洒水的方式养护,养护时间不低于 7天。轻质土路基顶部填土施工前, 严禁其上行驶工程机械; 局部地段, 无法回避时,应在合适位置铺设厚度不小于 50cm 的临时保护层或采 用钢板覆盖的方式作为临时便道,以提供工程机械行驶。基床施工时必须在轻质土同条件养护强度达到 1.5MPa 时方能展 开施工,且施工时,严禁自卸车、压路机、推土机等大型机械直接在 轻质土顶面行走,应采取边卸料、边推平、边碾压的前进方式

13、进行摊 铺和碾压,即卸料车、压路机应在推平机械的后端卸料和行走。图 5.3.4-4泡沫轻质土采用土工布覆盖并洒水养护5.3.5镀锌金属网铺设金属铺设前,应检查其外观,有明显锈迹的金属网,不能采用。 金属网按照设计要求位置铺设。铺设时,应展开铺平,避免出 现卷起现象,并采用 U 形钉进行锚固,纵向锚固间距 2m ,横向锚固 间距 1.0m 。相邻幅的金属网平面位置应重叠搭接,搭接宽度不少于 5cm , 搭接处用塑料扎扣绑扎并用 U 形钉锚固,相邻绑扎点间距不应超过 10倍网眼边长。在变形缝位置,金属网应断开铺设。顶部两层金属网铺设时应按设计预留防撞栏立柱钻孔安装位 置。 图 5.3.5镀锌金属网

14、的铺设5.3.6HDPE 防渗土工膜铺设泡沫轻质土路基顶部浇注完毕 7天内应进行必要的洒水或覆盖 养护,其后方可铺设防渗土工膜。不同轻度的泡沫轻质土填筑高程严格按照设计要求施工, 泡沫轻 质土路基顶部防渗土工膜应铺设在金属网下方, 铺设时搭接应采用热 焊的方式,搭接宽度不小于 10cm 。铺设时,应展平拉紧,避免局部 卷起的现象,必要时,可采用 U 型钉进行锚固。6. 质量检测泡沫轻质土质量检验实测项目详见表 6。表 6泡沫轻质土质量检验实测项目 于 14天。 图 6-1进行 K 30检测 图 6-2进行 Evd 检测 图 6-3进行 Evd 检测数值7. 压实数据其中 DK327+990DK

15、328+070段浇筑面积为 667,浇筑时间为 10月 22日, 11月 5日养护龄期满 14天,可进行地基系数 K 30及动态 变形模量 Evd 的检测。检测数据 K 30为 191MPa/m、 189MPa/m, Evd 为 162.6MPa 、 120.7Mpa ,符合规范要求,详见表 7所示。表 7泡沫轻质土检测成果表 经综合分析,工艺适配参数选择如下:1施工湿密度控制在:480 Kg/m490 Kg/m2流值控制在:170 mm180 mm。8. 沉降板的埋设与观测本段路基沉降变形监测的项目有路堤基底沉降监测、 路基面沉降 监测、 软土松软土地段路堤填筑过程中变形监测等。 填筑期间和

16、填筑 完成后应对路基沉降变形进行连续监测, 并保证荷载稳定条件下观测 6个月以后,根据监测结果,分析评价地基的最终沉降量完成时间, 及时调整设计措施使地基达到预定的变形控制要求, 以确定轨道结构 施工和铺轨时间,同时作为竣工验交时控制工后沉降量的依据。 在路堤填筑期间, 应每天进行路堤边桩位移及中心沉降观测点的 沉降量(当路堤中心地基沉降观测点沉降量不大于 10mm/天、边桩水 平位移不大于 5mm/天、垂直位移不大于 10mm/天 。依据观测结果严 格控制填土速度,如沉降量和位移量超过以上限值,应停止填土,及 时分析,待稳定后方可继续填筑。8.1路基沉降观测标8.1.1路基断面布置(1路基沉

17、降观测断面根据不同的地基条件,不同的结构部位 等具体情况设置。沉降观测断面的间距一般不大于 50m ,对于地势平 坦、地基条件均匀良好、高度小于 5m 的路堤可放宽到 100m 。对于地 形、地质条件变化较大地段应适当加密。(2软土、松软土路堤地段采用 B-1、 B-2型观测断面,每间隔 3个 B-1型观测断面,设置 1个 B-2型观测断面, B-1型观测断面包 括沉降观测桩、沉降板和位移观测桩。详见表 8.1.1。表 8.1.1沉降观测断面位置及类型表 沉降观测桩每断面设置三个,布置于双线路基中心及两侧各 2m 处,沉降板位于路堤中心, 底板埋设于原始地面处,随填土增高而逐 渐接高测杆及保护

18、套管。位移观测边桩分别位于两侧坡脚处 2m 、 12m 处, 并与沉降观测桩及沉降板位于同一断面上, 观测断面元件布置详 见图 8.1.2-1,8.1.2-2。3.104.404.4+4.603.10+ 图 8.1.2-1 软土、松软路堤沉降观测断面元件布置示意图 (B1型 3.104.404.40+4.603.10+ 8.1.2-2软土、松软路堤沉降观测断面元件布置示意图 (B2型 8.1.3元件埋设(1沉降观测桩:桩体选择 20mm 钢筋,顶部磨圆并刻画十字 线,底部焊接弯钩,待基床表层级配碎石施工完成后,在观测断面通 过测量埋置在设计位置,埋置深度 0.3m ,桩周 0.15m 用 C1

19、5混凝土 浇筑固定。(2 沉降板:由钢筋混凝土底板、 金属测杆 (20mm 镀锌铁管 及保护套管(50mmPVC 管组成。底板尺寸为 50cm 50cm, 厚 3cm 。 采用水平仪按二级测量标准测量沉降板标高变化。(3 位移边桩:在两侧路堤坡脚外 2m 及 12m 处各设一个位移观 测边桩。位移观测边桩采用 C15钢筋混凝土预制,断面采用 15cm 15cm 正方形,长度不小于 1.5m 。并在桩顶预埋半圆形不锈钢耐磨测头。边桩埋置深度在地表以下不小于 1.4m，桩顶露出地面不应大于 10cm。 埋置方法采用洛阳铲或开挖埋设， 桩周以 C15 混凝土浇筑固定， 确保边桩埋置稳定。完成埋设后采

20、用经纬仪（或全站仪）测量边桩标 高及距基桩的距离作为初始读数。 （4）剖面沉降管：路基基底剖面沉降管在地基加固施工完毕后， 填土至 0.6m 高度碾压密实后开槽埋设，开槽宽度 2030cm，开槽深 度至地基加固表层顶面，槽底回填 0.2m 厚的中粗砂，在槽内敷设沉 降管（沉降管内穿入用于拉动测头的镀锌钢丝绳） ，其上夯填中粗砂 至与碾压面平齐。沉降管埋设位置挡土墙处应预留孔洞。沉降管敷设 完成后，两头应砌筑观测坑，并加设盖板，以方便观测及对孔口进行 长期保护， 并做好坑内及其周围的排水。 并于一侧管口处设置观测桩， 观测桩采用 C15 素混凝土灌注，断面采用 0.5 m0.5 m1.0m。待

21、上部一层填料压实稳定后， 连续观测数日， 取稳定读数作为初始读数。 8.2 沉降监测点要求 （1）路基变形控制要求 1）垂直变形要求，详见表 8.2-1 表 8.2-1 有砟轨道工后沉降控制标准 序号 设计时速（km/h） 一般路段工后沉降（mm） 沉降速率（mm/a） 1 250 100 30 2）路基水平变形标准 路堤中心地基沉降观测点沉降量不大于 10mm/天、边桩水平位移 不大于 5mm/天、垂直位移不大于 10mm/天。 8.3 沉降观测频次 根据相关规范要求观测，观测路线按单路线往返测实施。为确保 沉降观测基准网的可靠性，对沉降观测网按照国家一、二等水准测 量规范 （GB-T/12

22、897-2006） 的要求进行定期、 不定期复测 （每季度、 冬季冻融过后及发现问题后复测一次） ，复测结果与原始成果进行比 较，检核其变化情况。如发现水准点高程有变动排除仪器及观测错误 的情况下及时更正，观测频次详见表 8.3。 观测阶段 填筑 表 8.3 路基沉降观测频次 观测频次 一般 沉降量突变 两次填筑间隔时间较长 第 13 个月 第 4、6 个月 6 个月以后 第 1 个月 第 2、3 个月 3 个月以后 路基施工完毕 有砟轨道铺设 后 1 次/天 23 次/天 1 次/3 天 1 次/周 1 次/2 周 1 次/月 1 次/2 周 1 次/月 1 次/3 月 9.质量控制要点及注

23、意事项 根据试验段的浇筑、检测和结果分析，总结出路基泡沫轻质土质 量控制要点如下： （1）拌合料的控制：拌合料的控制是施工中最关键的环节，拌 合料控制不好就会直接导致现场浇筑质量不能控制， 检测指标不能达 到要求，因此严格控制拌合料的质量是重中之重。 （2）同一浇注层未能在初凝时间内完成浇注，其后果为在轻质 土内部形成大量的隐性剪切裂缝， 影响轻质土浇注体的整体性和稳定 性，形成不可预见的巨大工程质量隐患，在工程实践中，应禁止出现 类似施工现象。 （3）当一般路基段软基处理、路基填筑完成后，方能施工另一 侧的泡沫轻质土。 一般路基段在搭接段纵向应向泡沫轻质土路基段沿 设计坡线超填 0.5m 再反开挖台阶。 （4）应收集当地历史气候资料及施工期的天气预报，为异常天 气的施工提前制定相关预防保证措施。 （5）当遇大雨或暴雨或持续时间较长的小雨天气，未固化的泡 沫轻质土表面应采取遮雨措施，防止雨水消泡。 （6）要合理划分施工平面的浇注区，结合设备的产能，确保能 快速稳定地在水泥的初凝时间前完成单个区域的浇注， 避免后浇注的 泡沫轻质土流动对已浇注的轻质土强度形成的扰损。 （7）夏季高温施工时水泥凝结速度快，要注意控制并尽量缩短 水泥浆从搅拌到混合利用的时间。 （8）铺设铁丝网、土工膜及安装模板时，锚固