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泡沫混凝土在地铁保护区工程中的应用

来源:威斯尼斯人官网   编辑:威斯尼斯人官网小编   时间:2018-11-12 10:28:32   浏览次数:

       地铁作为方便快捷的交通(traffic)工具,是未来城市公共交通的发展趋势,随着地铁网络化的建设,市政工程在地铁保护区内修建难以避免,如何让地铁保护区内的工程建设避免或最大化减少对地铁的影响逐渐形成一个新的课题。现在根据相关工程的设计经验,先容了轻质泡沫土在地铁保护区工程中的应用。
轻质泡沫土概况
   轻质泡沫(foam)土具有轻质高强、节能利废、保温隔热、隔声以及冲击能量吸取性能(property)好等优良特性,可用于高等级(grade)公路、地铁等基础设施建设(Construction),降低高填方段、地铁隧道、地下连续通道等的回填荷载。气泡轻质土要用作港口的岩墙。在岸墙后用作轻质回填材料可降低垂直截荷,也减少了对岸墙的侧向载荷。这是因为他是一种粘结性能良好的刚性体,它并不沿周边对岸墙施加侧向压力,沉降降低了,维修费用随之减少,从而节省很多开支。气泡混凝土也可用来增进路堤边坡的稳定性,用它取代边坡的部分土壤,由于减轻了质量,从而就降低了影响边坡稳定性的作用力。泡沫混凝土又称为发泡水泥、轻质混凝土等,是一种利废、环保、节能、低廉且具有不燃性的新型建筑节能材料。轻质混凝土(泡沫混凝土)是通过化学或物理的方式根据应用需要将空气或氮气、二氧化碳气、氧气等气体引入混凝土浆体中,经过合理养护成型,而形成的含有大量细小的封闭气孔,并具有相当强度的混凝土制品。这种新型材料(Material)的应用,可以降低地基应力,减小地基差异沉降,吸取路面冲击能量,从而有效解决软基路堤的桥头跳车、道路拓宽(broaden)以及高寒地区路堤隔热保温等问题(Emerson),增大道路工程(Engineering)的稳定(说明:稳固安定;没有变动)与安全(security)系数。同时还可以降低工程造价,减少维护修理费用,提升社会(society)效益。现浇轻质泡沫土在高等级公路、地铁等基础设施建设等方面的应用也在不断发展。
  泡沫混凝土的主要性能如下:1) 轻质性:根据不同的工程(Engineering)需要,其重度可在4~12kN/m3 的范围选择;2)密度(单位:g/cm3或kg/m3)和强度(strength)的可调节性;3)良好的施工性;4)硬化后可自立,可垂直填筑;5)具有更好的耐久性;6)良好的环保特性,对环境无污染。目前轻质泡沫土在国内路基处理、道路(dào lù)拓建、地下空洞填充等方面得到广泛的应用。
作为减荷填料的应用实例
工程概述
   上海某新建住宅配套道路工程路线与地铁(subway)7号线重合,拟建场地原地面标高约4.5m,但住宅小区出入口标高为5.8~7.5m,小区建设期间实施了地面堆土、绿化施工(construction),使地面标高普遍抬至8.0m 以上,堆土超载远大于隧道设计(design)允许范围(fàn wéi),造成地铁隧道结构(横向变形增加明显。随后为保证地铁安全(security)进行了挖土卸载的应急抢险施工,将场地标高恢复至4.5m。道路纵断面设计时为小区出入口衔(xián)接,局部(part)道路标高需要抬高至8.0m 左右。
方案比选
   初步方案在采用轻质填料换填方案和桥梁结构(跨越的方案进行比选。泡沫砼是通过整套专用的设备现场完成。整套设备配有上料、搅拌、主机等系统,施工时进行现场上料、搅拌、发泡并通过自带的泵送系统经高压输送管直接送至施工基面。由于采用结构跨越需在两条隧道间设桩,实施风险和难度(difficulty)以及工程造价均较大,因此推荐采用轻质材料换填方案。进一步在粉煤灰(Fly ash)、EPS 和轻质泡沫土三种轻质材料中比选。粉煤灰压实干重度为10.7 ~11.0kN/m3,为平衡上覆荷载,最大需要超挖6m 左右。超挖引起的工程量大,且对周边构筑物产生一定的影响(influence)同时施工中存在一定的感染,因此,本工程中不推荐粉煤灰做为换填材料。由于EPS 需考虑抗浮设计(design),且地下管线敷设施工相对复杂,特别运营期若需管线维护和翻修,需对EPS 块体进行竖向分割后进行管线施工,施工完毕后使用EPS 材料进行回填,维护成本较大。轻质泡沫土施工工艺(Technology)简单,施工工期较短,且地下管线施工及维护简便,工程造价亦相对EPS 低。因此最终选用轻质泡沫土做为轻质材料换填。
换填深度计算
   换填深度的设计原则为换填后不增加附加应力,通过计算,采用泡沫混凝土进行换填时,其平均超挖深度为1.7m 即可平衡(balance)上覆荷载。泡沫混凝土又称为发泡水泥、轻质混凝土等,是一种利废、环保、节能、低廉且具有不燃性的新型建筑节能材料。轻质混凝土(泡沫混凝土)是通过化学或物理的方式根据应用需要将空气或氮气、二氧化碳气、氧气等气体引入混凝土浆体中,经过合理养护成型,而形成的含有大量细小的封闭气孔,并具有相当强度的混凝土制品。泡沫砼属多孔材料,因此它也是一种良好的隔音材料,在建筑物的楼层和高速公路的隔音板、地下建筑物的顶层等可采用该材料作为隔音层。泡沫混凝土是无机材料,不会燃烧,从而具有良好的耐火性,在建筑物上使用,可提高建筑物的防火性能。
技术指标与施工工艺
(1)泡沫(foam)标准密度:50kg/m3;(2)发泡倍率:不低于1200;(3)消泡试验(test)轻质泡沫土湿密度增加(increase)率:不超过10%;(4)施工配合比筛选,应进行湿密度、流值及消泡试验。由于合流管的管位处于换填轻质泡沫土路基的底部,因此,对于轻质混凝土中合流管的施工方案如下:(1)道路范围内逐段挖土至标高约2.3m;(2)浇筑500pxC30 水泥混凝土垫层;(3)按管道设计(design)标高及位置(position )布置排水管和检查井;(4)浇筑轻质泡沫土;(5)铺设0.5mm 厚HDPE 防渗土工膜;(6)待轻质泡沫土全线施工完毕后再进行车行道路面结构施工。
结论与建议
   地铁保护(bǎo hù )区内工程建设应尽可能(maybe)避免在地铁隧道(tunnel)附近及上方大量加卸载,因此采用轻质材料(Material)泡沫混凝土是解决此类问题的直接有效的方法,即可以作为填筑材料减少荷载,减轻对地铁隧道的变形影响,又可通过(tōng guò)减少桥梁跨径来解决桥梁基础与地铁结构(的冲突。
   通过桥梁结构减跨的应用实例,可以开拓轻质混凝土应用的新思路:在软土地基地区,桥梁布跨的原则一般是控制桥后填土高度为2.5~3.0m,若采用泡沫(foam)混凝土来做为台背回填材料和桥后路基填筑材料,则可以适当减少桥梁跨径布置,并可以通过其自立特性优化(optimalize)桥台结构,节约工程造价。

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