泡沫轻质材料对改扩建工程的应用论文
摘要：针对高速公路改扩建工程，在简述泡沫轻质材料各项特性的基础上，结合实例，对其在高速公路改扩建工程中的应用及效果进行分析，旨在为泡沫轻质材料进一步推广、发展提供参考依据。
关键词：高速公路；改扩建；泡沫轻质材料
引言
目前，越来越多地区的高速公路正面临改扩建问题，这是保证高速公路通行能力，提高服务水平的关键举措。而大多数改扩建工程都存在资源浪费、质量不合格等问题，如大量占用耕地、工期较长、出现差异沉降与桥头跳车。因此，有必要在高速公路改扩建工程中推广应用新型泡沫轻质材料。
1泡沫轻质材料
该材料是在土建行业产生并得到快速发展的，先借助物理方法制备泡沫，再与胶凝材料、集料和水等进行混合搅拌，然后经过物理化学作用得到轻质高强材料。其主要特点在于容重比小于大部分土体，容重及强度均可调，含有大量气泡且有良好的流动性与直立性，能为施工操作提供方便。泡沫轻质材料各项主要特性包括：（1）轻质：材料容重可以在2~15kN/m3的范围灵活调整；（2）施工性良好：采用管道泵具有良好的流动性，可省略振捣、碾压和养生工序，有利于缩短工期，减小扰动；（3）固化后具有良好的自立性：能实现垂直填筑，并且在固化后不会产生较大侧压力；（4）隔热保温性良好：材料中气泡实际含油率在40%~70%范围内，能大幅减小导热系数；（5）强度可调：可以在0.3~5.0MPa的范围内自由调整强度；（6）耐久性：属于典型的泥类型材料，有着和水泥混凝土基本相同的耐久性；（7）低渗透性：材料渗透系数在1.0×10-6~1.0×10-4cm/s范围内；（8）可有效吸收冲击能量：材料刚性小于常规混凝土，能更加有效地吸收冲击能量[1]。鉴于这种材料具有以上特点，将其应用于高速公路工程，尤其是改扩建工程，能在下列几个方面表现出其独特优势：（1）有效降低荷载，减小扩建段路基施工处理强度，缓解差异沉降等造成的破坏，从本质上解决桥头跳车，进而提高工程整体质量，保证行车舒适性；（2）支持配管泵送作业，无需占用太大施工空间，且不会对现有交通造成影响，同时保持现有所有基础设施，包括既有管线、排水设施与防护设施；（3）可实现垂直填筑，能减少或直接避免拆迁，减少工程建设需要的征地，以节约用地，提高资源实际利用率[2]；（4）施工简单快捷，总体工期较短，有助于节约时间。
2泡沫轻质材料工程应用与效果分析
2.1工程概况
以某高速公路为例进行分析。伴随近几年当地交通量快速上升，该高速公路服务水平已经无法满足要求，多次出现严重堵车，必须对其进行扩建改造。以本工程各项实际情况为基础，本次改扩建拟采用纵坡抬高与单侧拼宽方案。针对依托工程当中纵坡抬高超过10m的段落，如果进行路基填土扩建，则在完工后，刷坡将对既有公路正常行车造成严重影响；此外，在纵坡抬高以后，路堤填筑施工还会对原坡脚处沟渠造成侵占，存在工程量较大、实际征地困难等问题，而且通道与涵洞的拼接也会因此变长，容易发生较大的差异沉降。部分路段如果按照传统工法实施设计，则放坡长度将大增，现场情况难以满足要求。基于此，对于以上路段，应使用泡沫轻质材料实施填筑，这种材料可实现垂直填筑，且无需碾压，既不增加占地，又能加快施工速度，减小通车路段的保通压力。另外，由于材料本身容重很小，只有土体的1/3左右，所以不会产生较大的附加应力，降低了差异沉降的控制难度[3]。从另一个方面讲，本工程沿线存在众多电厂，存有大量废料，如矿渣与粉煤灰等，通过对泡沫轻质材料的使用，除了能减少土石方量，还能充分利用这些废料，真正实现变废为宝，节能环保。相较于常规的设计与施工方案，以泡沫轻质材料为核心的新方案，能大幅降低土地资源占用，实现资源循环利用，同时更加环保、创新和经济。
2.2应用效果
2.2.1经济效益高速公路改扩建工程有十分完整的寿命周期，即从可研阶段开始到工程建成以后的综合评估，包括后续运行，直至工程到达预期使用寿命。基于此，应对其实行全寿命周期管理。其中，基于全寿命周期思想的成本管理是主要内容之一，由3部分构成，分别为业主成本、社会成本和用户成本。在业主成本当中，设计成本及初始建造成本的确定相对容易；而使用寿命和养护成本主要和所用维护方案关系密切，难以确定。社会成本指的是环境成本，也就是工程建设施工及运营对环境造成的所有不利影响。用户成本主要和工程具体位置、实际交通情况、性能保持状态、环境等有着密切关系[4]。现以本工程两处路段为例，对应用泡沫轻质材料后的经济效益进行分析。通过初步估算可得，相较于使用常规方案时的成本，这两处路段应用泡沫轻质材料以后，分别可以节省成本315万元和437万元，同时还可缩减47d和61d的总工期。通过泡沫轻质材料的合理应用进行路堤填筑，能大量减少占地和拆迁，保护现有的自然景观、耕地数量及路域环境，减少对珍稀资源的破坏、占用，提高所有类型资源的实际利用率，并在保证工程质量满足实际要求的基础上，节省成本，表现出十分理想的.经济效益。2.2.2社会效益与环境效益（1）可实现垂直填筑，实际施工简单快捷。能在单方向公路上进行施工，不会对正常段通行造成影响，有效解决运力等问题，普及应用能提高该工程整体建设效率。（2）不需要进行放坡，大幅减少取土，除了能避免环境破坏，还利于耕地保护和恢复，并防止管线等现有设施的迁移，发挥土地资源最大化利用效果。（3）有效降低荷载，解决常见的桥头跳车与差异沉降等问题，从本质上提高工程整体质量及服务水平，满足舒适性等要求，降低运营及维护方面的成本[5]。（4）配制并使用具有良好环保性、实用性及经济性的泡沫轻质材料，能减少水泥等常规材料的应用，同时积极响应号召，充分利用所有类型的废料，利用公路沿线范围内电厂存有的废料，真正实现变废为宝，推动废料资源化再生，从而推进工程向绿色方向迈进、发展。
3结论
通过对泡沫轻质材料特征与其在高速公路改扩建工程中的应用及效果的分析，得出以下结论。（1）充分结合桥台结构优化及泡沫轻质材料，能显著减小差异沉降，杜绝桥头跳车，保证工程质量，推动新技术发展。（2）在本工程中合理应用泡沫轻质材料取代复杂的传统方案，能节省近60%的成本，并且不会降低技术标准和质量。（3）通过对泡沫轻质材料的合理应用，能在保证质量、降低成本、缩短工期的同时，发挥出良好的社会效益与环境效益，如保护耕地、变废为宝、保护环境、节能减排等，是一种值得大范围推广与应用的新技术、新材料。
参考文献
[1]熊金龙，李魁德.昌樟高速公路改扩建中分带薄膜防渗墙技术[J].交通世界，2017（32）：67-69.
[2]陈荣芬，刘宝龙.昌樟高速公路改扩建新路路床高液限土掺碎石处治施工工艺[J].交通世界，2017（35）：3-4，6.
[3]黄胜文.柳州（鹿寨）至南宁高速公路改扩建岩溶地基处理方案设计[J].西部交通科技，2017（11）：29-31.
[4]曾昭炫.高速公路改扩建道路设计安全问题探讨[J].智能城市，2017（11）：84.
[5]陈峰林，凌晨，李豪.高速公路改扩建工程新旧路面基层拼接界面处理方案研究[J].公路，2017（11）：14-18.
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