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氣泡混合輕質(zhì)土在臺(tái)背處理中的優(yōu)勢

一、問題的提出

臺(tái)背施工處理是公路工程中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，需要精心組織、精心施工。臺(tái)背處理的好壞，直接關(guān)系到路基的穩(wěn)定及行車的舒適和安全，臺(tái)背處理得不好，小則使路面下沉產(chǎn)生跳車現(xiàn)象；大則使構(gòu)扳沉陷、錐坡滑坡。一旦出現(xiàn)這種情況，不僅因返工難度大而且造成經(jīng)濟(jì)損失大。本工程是本工程系在原全長0.2km的崗河橋基礎(chǔ)上增加一幅橋，如何選取有效的設(shè)計(jì)方案，保證工程的質(zhì)量，同時(shí)減少新舊路搭接產(chǎn)生的不均勻沉降。本文針對(duì)該幅橋南側(cè)的橋梁引路段的臺(tái)背處理進(jìn)行方案比選。
二、問題解決方案

因受規(guī)劃紅線寬度控制，引橋放坡施工的方案暫不考慮。為保證工程質(zhì)量、方便施工、節(jié)約整體工程造價(jià)，經(jīng)過研究，只考慮直立擋墻施工方案。依據(jù)擋墻內(nèi)回填處理方式不同，可分為常規(guī)回填、二灰土回填和輕質(zhì)材料回填方式，三種方式的施工工藝及工程量如下：
2.1方案一：常規(guī)回填方式
軟基處理回填到碎石墊層底標(biāo)高后，在引橋靠臺(tái)背位置50m范圍作高壓旋噴樁對(duì)地基進(jìn)行加固處理，旋噴樁樁長13m，根數(shù)為300根。旋噴樁地基加固后，鋪50cm厚碎石墊層，碎石墊層上10%灰土分層碾壓至路床頂。
主要工程量為：高壓旋噴樁3900m，碎石墊層562.5m3，10%灰土回填2250 m3，
2.2方案二：采用二灰土回填
軟基處理其他做法同普通做法，碎石墊層上為二灰土分層碾壓至路床頂，由于二灰土較灰土比重小，對(duì)直立擋墻及臺(tái)背的側(cè)壓力也較小，引路較普通做法的穩(wěn)定性要好。
   主要工程量為：高壓旋噴樁3900m，碎石墊層562.5m3，二灰土回填2250m3，
2.3方案三：采用泡沫輕質(zhì)土回填
發(fā)泡輕質(zhì)土作為一種新技術(shù)，其嚴(yán)格的定義是：“用物理方法將發(fā)泡劑水溶液制備成泡沫，與必須組分水泥基膠凝材料、水及可選組分集料、摻和料、外加劑按照一定的比例混合攪拌，并經(jīng)物理化學(xué)作用硬化形成的一種輕質(zhì)材料”。
發(fā)泡輕質(zhì)土具有以下優(yōu)勢：

1、微孔性，泡沫輕質(zhì)土是一種微孔類輕質(zhì)材料，其內(nèi)部含有無數(shù)個(gè)微細(xì)獨(dú)立均勻氣泡，具有良好隔熱保溫性能；

2、輕質(zhì)性，作為道路填筑材料，是普通填土材料重度的1/3左右，有效減小了填土對(duì)地基的附加應(yīng)力，因此能夠減小高填土的沉降量；

3、可調(diào)節(jié)性，根據(jù)工程需要，通過調(diào)整水泥用量、氣泡群含量，或摻入可選添加材料，其容重可在2-15kN/m3范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，強(qiáng)度可在0.3-8.0MPa范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。用作路基填筑時(shí)，容重常選用4-6kN/m3 ，強(qiáng)度常選用0.5-1.5Mpa；

4、高流動(dòng)性，可通過管道進(jìn)行遠(yuǎn)距離泵送，一級(jí)水平泵送距離可達(dá)500m，垂直泵送高度可達(dá)30m以上；

5、良好的施工性，澆注后可自流平、自硬化、自密實(shí)，不需機(jī)械攤鋪、振搗和碾壓。施工效率高，適合于長距離、管道或狹小空洞內(nèi)充填施工；

6、凝結(jié)自立性，泡沫輕質(zhì)土屬水泥類材料，具有與普通混凝土類似的初凝、終凝等特性，硬化后具有良好的自立性，其垂直臨空面?zhèn)葔毫?，可直立填筑，不需放坡施工，且對(duì)臺(tái)背等結(jié)構(gòu)物無側(cè)壓力。
由于輕質(zhì)土本身比重較小，僅為素土比重的1/3～1/2，故軟土地基處理后，不需要對(duì)地基進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，填筑時(shí)為流動(dòng)性液體，固結(jié)后為整體結(jié)構(gòu)，對(duì)擋墻及臺(tái)背不存在側(cè)向壓力，即軟基處理完后，可直接作直立擋墻，碎石墊層、高壓旋噴樁可取消不做，輕質(zhì)土的使用可保證引橋的穩(wěn)定性及減少不均勻沉降。
該方案主要工程量為：輕質(zhì)土回填2812.5 m3。

三、方案的經(jīng)濟(jì)分析
3.1常規(guī)回填方式數(shù)據(jù)如下：
常規(guī)回填處理方式工程量：3900米高壓旋噴樁、562立方米級(jí)配碎石墊層和2250立方米10%灰土回填，總造價(jià)為933478元。
3.2二灰土回填處理方式數(shù)據(jù)如下：
二灰土回填處理方式工程量：3900米高壓旋噴樁、562立方米級(jí)配碎石墊層、2250立方米二灰土回填，總造價(jià)為1007676元。
3.3發(fā)泡輕質(zhì)土回填處理方式數(shù)據(jù)如下：
發(fā)泡輕質(zhì)土回填處理方式工程量為2812立方米，單價(jià)350元/立方米，總造價(jià)為984200元。
上述三方案均能滿足工程質(zhì)量要求，通過經(jīng)濟(jì)分析可見，常規(guī)回填方式造價(jià)最低，采用泡沫輕質(zhì)土回填的方式位居第二，二灰土回填處理方式造價(jià)最高，因此二灰土回填處理方式不可取。
常規(guī)回填方式與泡沫輕質(zhì)土回填方式效果相同，前者較后者費(fèi)用節(jié)省50722元。如果根據(jù)費(fèi)用效果的經(jīng)濟(jì)分析方法判斷，效果相同的情況下，選擇費(fèi)用最低的方案，據(jù)此應(yīng)選擇常規(guī)回填方式。不過，費(fèi)用指標(biāo)不是經(jīng)濟(jì)方案比選時(shí)的唯一決定因素，經(jīng)濟(jì)比選應(yīng)從多個(gè)角度入手，做到定性分析與定量分析相結(jié)合。如果單純從費(fèi)用效果角度分析，這就忽略了工期因素和后期維護(hù)等因素對(duì)項(xiàng)目造價(jià)的間接影響。

首先，泡沫輕質(zhì)土回填方式施工便捷高效，可大幅縮短施工工期。這主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一、較常規(guī)路基土填筑，泡沫輕質(zhì)土施工準(zhǔn)備期短，常規(guī)路基填筑經(jīng)常需要大量修筑施工便道，而泡沫輕質(zhì)土填筑施工通過管道泵送實(shí)現(xiàn)，可不修或少修施工便道；二、泡沫輕質(zhì)土施工可每天連續(xù)進(jìn)行，無需因碾壓問題而間斷路基填筑；三、泡沫輕質(zhì)土天然地基工法節(jié)省了復(fù)合地基樁基施工的時(shí)間。就一般的工程項(xiàng)目而言，復(fù)合地基從施工到檢測合格，因齡期問題，一般都需要3～5個(gè)月才能完成。本工程若采用常規(guī)回填方式，施工周期大約為3個(gè)月，而采用現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土，施工周期僅為20天，工期節(jié)約效果顯著。而工期在本工程中是極其重要的因素，崗河拓寬工程是產(chǎn)業(yè)區(qū)的配套基礎(chǔ)設(shè)施工程，早日完工意味著招商引資能夠更早開展，投資單位希望在雨季到來前，完成橋梁擴(kuò)寬施工，否則工期很可能會(huì)長期拖延，招商工作將受到極大影響。

另外，泡沫輕質(zhì)土回填方式施工可垂直填筑，避免拆遷了對(duì)河邊景觀的破壞，節(jié)省了施工臨時(shí)占地征地的費(fèi)用和青苗補(bǔ)償費(fèi)用，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，如采用泡沫輕質(zhì)土回填方式，可節(jié)省青苗補(bǔ)償13.5萬元，節(jié)省征地費(fèi)用32萬元，因此，如果把前期費(fèi)用考慮進(jìn)去的話，采用泡沫輕質(zhì)土回填方式較常規(guī)回填方式能夠節(jié)約工程建設(shè)投資40.4萬元。而且，常規(guī)回填工法多為隱蔽工程，施工質(zhì)量難以保證。而泡沫輕質(zhì)土工法屬非隱蔽工程，施工質(zhì)量較易控制，可靠度高。泡沫輕質(zhì)土回填法可顯著降低基底應(yīng)力，有效控制工后沉降，最大限度地避免了橋頭跳車現(xiàn)象和無滲水現(xiàn)象，工程質(zhì)量可保持長期穩(wěn)定，提高了耐久性，節(jié)省了后期使用中的工程維修成本。

四、結(jié)論和建議

泡沫輕質(zhì)土回填方式造價(jià)略高，但前期投入較常規(guī)回填方式明顯減少，而且泡沫輕質(zhì)土回填方式工期節(jié)省效果顯著，后期維修成本極低，經(jīng)綜合分析決定，本工程擬采用泡沫輕質(zhì)土回填的方式。

鑒于泡沫輕質(zhì)土回填的方式的臺(tái)背穩(wěn)定性強(qiáng)，施工簡便，該處理方式可在園區(qū)其他的橋梁工程的臺(tái)背處理中推廣應(yīng)用。另外，對(duì)于在施工條件差，工期要求緊，或者搶險(xiǎn)救災(zāi)等工程上，建議考慮應(yīng)用泡沫輕質(zhì)土的回填方式。

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