1、现浇泡沫轻质土在道路工程中的应用研究,项 目 提 出 及 研 究 意 义 、 国 内 外 研 究 概 述,现有软基处理方法无法解决某些特殊工程急需要寻求新的途径予以解决。,1.1 项目提出的背景,1,软基处理中仍然困惑工程界的问题：,1、软基深层处理计算理论与实际差异问题： 2、软土地基旧路加宽处理问题 3、桥头沉降过大引起跳车问题 4、管线开槽回填处理问题 5、部分空洞回填加固处理问题。 6、征地拆迁制约工程修建问题,泡沫轻质土新型材料的应用为解决以上难题提供了良好的途径。,1.1 项目提出的背景,1,泡沫轻质土定义及特点：,1、轻质性 2、高流动性 3、直立性 4、不可压缩及高强性 5、密
2、度和强度可调节性 6、施工便捷性,放 大,现浇泡沫轻质土是土建工程领域中近年开发的一种新型轻质填土材料，它是指用物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，与水泥基胶凝材料、水、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。根据工程的需要，现浇泡沫轻质土中泡沫的含有率、容重及强度可分别在1570%、516kN/m3 及0.38.0MPa 范围内调整。,项 目 提 出 及 研 究 意 义 、 国 内 外 研 究 概 述,突破传统观念，解决桥头跳车难题，并节省挡土结构及减少桥跨,1.3 项目研究的意义,1,气泡混合轻质土在桥台台背回填工程中的优势： 1）可大幅降低填土荷载，减少地基的
3、附加应力，抑制地基的不均匀沉降和侧移，提高路基的稳定性； 2）可缓解桥台与台背路基的刚性突变； 3）有效消除填料自身的工后沉降问题； 4）填料具有自立性，对桥台结构物几乎没有推挤作用； 5）施工时自动密实，无需振捣和碾压，能有效解决台背压实难问题,项 目 提 出 及 研 究 意 义 、 国 内 外 研 究 概 述,突破传统观念，解决桥头跳车难题，并节省挡土结构及减少桥跨,1.3 项目研究的意义,1,气泡混合轻质土在桥台台背回填工程中的优势： 1）可大幅降低填土荷载，减少地基的附加应力，抑制地基的不均匀沉降和侧移，提高路基的稳定性； 2）可缓解桥台与台背路基的刚性突变； 3）有效消除填料自身的工
4、后沉降问题； 4）填料具有自立性，对桥台结构物几乎没有推挤作用； 5）施工时自动密实，无需振捣和碾压，能有效解决台背压实难问题,项 目 提 出 及 研 究 意 义 、 国 内 外 研 究 概 述,减少征地拆迁，施工便捷，顺应了时代要求。,1.2 项目研究的意义,1,气泡混合轻质土在道路扩建工程中的优势： 1）可垂直填筑，节约用地、减少拆迁，节省投资。在旧路基础上加宽不需重新征地，不改变原有排水系统； 2）在软基路段加宽，可不进行软基处理或降低软基处理强度和范围； 3）施工时自动密实，不需震捣和碾压； 4）采用泵送施工，不需设置临时便道，几乎不影响现有交通； 5）施工工期短，对环境无污染，社会经
5、济效益好。,项 目 提 出 及 研 究 意 义 、 国 内 外 研 究 概 述,解决影响工程安全及质量隐患的技术问题，实现工程细部环节完美。,1.2 项目研究的意义,1,在土建工程中，由于作业空间过于狭小导致无法回填密实，成为工程建设的一大难点，如建筑空隙、旧路桥头搭板下的空洞及地下管道工程的周边空隙。 气泡混合轻质土具有配管泵送，浇筑施工点所占空间极小，浇筑时具有高流动性，浇筑完后可固化且不需机械碾压或振捣等优势，回填这些特殊空洞，可达到施工简便且能回填密实的效果，为解决空洞回填的难题提供了一种新的技术,项 目 提 出 及 研 究 意 义 、 国 内 外 研 究 概 述,1.3 国内外研究现
6、状,1,气泡混合轻质土是一种新型轻质环保材料，在国外已有几十年的应用历史。自2001年从日本引进以来，在广东、北京、河北等重点工程中采用，取得了良好的效果。到目前为止，该技术在日本应用约为300多万m3 ，在国内成功应用于奥运工程等几十个工程项目，累计约为30多万m3。,泡沫轻质土在管道回填中的应用研究,泡沫轻质土填筑桥头路基设计方法 及施工工艺研究,泡沫轻质土处理旧路加宽技术研究,泡沫轻质土优化设计经济效 益对比分析研究,1、利用泡沫轻质土减荷、直立性优化桥头挡土墙结构技术研究 桥头侧向土压力与泡沫轻质土侧向压力对比分析 泡沫轻质土直立面处理技术研究。 泡沫轻质土回填路基上构件设置研究。 2
7、、泡沫轻质土优化桥台技术研究 桥台受力分析研究 泡沫轻质土回填桥头优化桥台受力分析 泡沫轻质土回填桥头桥台设计。 3、泡沫轻质土减少桥跨技术研究。 填筑最高泡沫轻质土路基力学分析 填筑最高泡沫轻质土路基沉降分析 高填泡沫轻质土与减跨效果分析 4、泡沫轻质土减跨技术室内试验研究。室内试验确定适合高填泡沫轻质土的最佳配合比及相应的 技术要求。,回填泡沫轻质土优化结构物设 置技术研究,1、泡沫轻质土填筑加宽路基处理方案研究 （1）传统旧路加宽设计与泡沫轻质土填筑沉降对比分析(2)适合泡沫轻质土填筑旧路加宽路基沉降计算方法提出； （3）泡沫轻质土填筑旧路加宽路基优化设计； 2、泡沫轻质填筑加宽路基土配
8、合比及路用性能研究； 配合比优化及材料特性研究：采用正交实验和优化技术， 研究不同粉煤灰掺量、不同水泥用量情况下泡沫轻质土 的容重、强度及变形特性，明确满足不同使用目的要求 的各材料配合比。在此基础上研究高掺量粉煤灰现浇泡 沫轻质土的强度、弹性模量、耐久性及变形特性等力学 性能指标是否满足路用性能的相关要求。 3、 泡沫轻质土填筑加宽路基示范工程及施工工艺研究。以津滨高速旧路加宽路基施工为例，进行旧路加宽 泡沫轻质土替代传统深层处理试验段对比，对比两种 方案的优缺点，确定泡沫轻质土设计的技术路线。 4、 泡沫轻质土旧路加宽示范工程效果检测。 布设检测设备，压力计、沉降板，检测泡沫轻质土沉降 及
9、对侧向的压力竖向压力等指标，实际分析泡沫轻质土 替代传统深层处理的实际效果。,1、传统管道回填方法及存在问题分析： （1）、传统管道回填受力特性的研究。 车辆对固化土基作用机理的研究。 开槽回填上不同种类基层对车辆荷载分担效果的研究。 （2）、泡沫轻质土传递轴向力的特性。 （3）泡沫轻质土回填开槽变形特性的研究： 2、不同管道回填效果分析。 3、泡沫轻质土回填开挖管道计算分析 沉降及压实效果对比 管道回填计算方法 4、泡沫轻质土回填管道开槽工艺研究 5、保证泡沫轻质土回填管道开槽施工工艺的研究。 提出保证回填路基满足设计要求的泡沫轻质土设计方案及 施工工艺，选取试验路，进行成果观测。,1、泡沫
10、轻质土填筑桥头路基与传统软基处理方法对比研究 （1）传统软基沉降计算方法分析；(2)适合泡沫轻质土填筑桥头路基沉降计算方法提出； （3）泡沫轻质土填筑桥头路基优化设计；2、泡沫轻质土配合比及路用性能研究； 配合比优化及材料特性研究：采用正交实验和优化技术， 研究不同粉煤灰掺量、不同水泥用量情况下泡沫轻质土 的容重、强度及变形特性，明确满足不同使用目的要求 的各材料配合比。在此基础上研究高掺量粉煤灰现浇泡 沫轻质土的强度、弹性模量、耐久性及变形特性等力学 性能指标是否满足路用性能的相关要求。 3、 泡沫轻质土示范工程及施工工艺研究。以天津大道桥头路基施工为例，进行桥头泡沫轻质土 替代传统深层处理
11、试验段对比，对比两种方案的优缺点， 确定泡沫轻质土设计的技术路线。 4、 泡沫轻质土示范工程效果检测。布设检测设备，压力计、沉降板，检测泡沫轻质土沉降 及对侧向的压力竖向压力等指标，实际分析泡沫轻质土 替代传统深层处理的实际效果。,1、轻质土路基与非软基桥梁的技术经济对比分析 1）避免桥台台背压实困难问题； 2）避免桥梁与土方路基刚性突变引起的跳车； 2、轻质土与深厚软基桥台处理的技术经济对比分析 1)轻质土施工简单，受外界影响小，可大大缩短施工工期； 2)轻质土处理桥台，具有整体性，无桩土间应力比分配的问题; 3)轻质土成型后具有自立性且不用压实，对桥台无侧压力; 3、轻质土加宽与常规加宽的
12、技术对比分析 1）轻质土施工不需临时租用场地，不需施工便道； 2）施工作业面小，可以在加宽路段施工； 3）采用轻质土进行道路加宽，节约了土地资源； 4、轻质土进行结构减荷的技术经济对比分析 a) 轻质土具有轻质性、流动性、无需振捣直接成型 b)对环境无污染属于新型环保材料。 c) 轻质土抗浮力安全系数较EPS大。 5、 轻质土进行管道回填技术经济对比分析 重量轻、作业面小和快速,2.1项目的研究内容,项 目 的 研 究 内 容 、 技 术 路 线 和 主 要 创 新,2,6,2.3 项目的主要创新点,项 目 的 研 究 内 容 、 技 术 路 线 和 主 要 创 新,2,创新点1,创新点3,创
13、新点2,创新点5,减轻填土荷载，优化软基处理、桥台结构，减少挡土墙及 桥梁构筑物，实现道路工程修建的经济化。,创新点4,解决软基沉降计算无法真实模拟荷载受力情况而造成的误差。,消除旧路加宽新旧路段差异沉降，避免纵向开裂。,实现道路修建征地、拆迁的最小化。,解决隐蔽狭小空间的难以回填密实的技术难题。,技术有储备： 天津市市政工程设计研究院承担了滨海新区及天津市重点工程的设计任务，在软基处理方面积累了丰富的经验，为课题的研究及应用推广创造了条件。 天津市公路发展公司承担了市内新建和加宽重点工程项目，为课题的研究推广提供了平台。 合作及支持平台： 合作单位广州大学陈忠平教授利用多年来在日本对泡沫轻质
14、土的应用和研究成果，将其国产化、自动设备化，并成果底应用于北京、广东、福建等重点工程中，取得了显著的效果，并制定了相应的规范，为课题的研究提供技术支持。 天津大学利用其检测优势，对泡沫轻质土示范点进行跟踪检测，验证课题研究成果，以便进一步推广应用。,本 课 题 已 具 备 的 条 件 、 计 划 进 度,该课题的研究是可行的，从技术储备、合作单位、实施措施等方面具有保障措施：,3.1 课题已具备的条件,3,3,5.1 课题研究的社会环境效益,预 期 达 到 的 社 会 、 经 济 、 环 境 效 益,5,消除工程隐患给社会造成的不利影响，减少征地、节约资源，具有巨大的社会意义,3,5.2 课题
15、研究的经济效益,预 期 达 到 的 社 会 、 经 济 、 环 境 效 益,5,优化挡土墙及桥台结构： 具有自立性且不用压实，无侧压力、具有整体性、缩短工期，节省造价300700万元/桥台,替代管道回填碎石、填充狭小隐蔽空间： 重量轻、不需要压实、作业面小、快速施工，节省造价23-35%,替代软基桥头路基处理（水泥搅拌桩+石灰土）：避免桥台台背压实困难、避免跳车、缩短工期。 节省造价:1525%,减少征地拆迁，延长公路寿命，经济效益是巨大的。,减少桥梁跨径： 轻质性（容重为填土的三分之一）、自立性，高路基替代桥跨，节省造价150万280万（30米路宽）,应用于旧路加宽： 施工作业面小，不需施工便道、几乎不需征地，减少了新旧路基之间的差异沉降；节省造价22-38%。,
