DB13_T 5600-2022 公路现浇泡沫轻质土路基技术规程.pdf
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1、 ICS 93.080 CCS P 66 13 河北省地方标准 DB 13/T 56002022 公路现浇泡沫轻质土路基技术规程 2022-07-11 发布 2022-08-11 实施 河北省市场监督管理局 发 布 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由河北省交通运输厅提出并归口。本文件起草单位:河北交通投资集团有限公司、河北高速公路集团有限公司邢衡衡水分公司、河北科技大学、河北省交通事业发展中心、同济大学、河北省交通规划设计研究院有限公司、河北交通建设监理咨询有限公司、河北慧锦工程检测有限公司、河北嘉明新材料科技有限公
2、司。本文件主要起草人:杜群乐、王向会、赵全胜、白军华、党永强、赵静波、张春会、岳建东、卢金辉、孙伟、申大为、王兴华、赵锐军、朱冀军、孙宏军、司春棣、崔宇鹏、李辉、杜豫川、赵鸿铎、涂辉召、侯潇濛、王鹏凯、罗立红、栗辉、党奇志、张晶晶、杜少伦、杜凯璇、王晓东、周海成、白洁、罗沛轩、于冰。公路现浇泡沫轻质土路基技术规程 范围 本文件规定了公路现浇泡沫轻质土路基原材料、路基设计、配合比设计、施工、质量检验与评定等技术内容。本文件适用于各等级公路路基。规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件
3、,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB 175 通用硅酸盐水泥 GB/T 1596 用于水泥和混凝土中的粉煤灰 GB/T 2611 试验机通用技术要求 GB 8076 混凝土外加剂 GB/T 18046 用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉 GB/T 11969 蒸压加气混凝土性能试验方法 GB 20472 硫铝酸盐水泥 GB 50119 混凝土外加剂应用技术规范 CECS 249 现浇泡沫轻质土技术规程 CJJT 177 气泡混合轻质土填筑工程技术规程 JC/T 2199 泡沫混凝土用泡沫剂 JGJ 28 粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程 JGJ 63 混凝土用水标准 JTG D
4、30 公路路基设计规范 JTG F80/1 公路工程质量检验评定标准 土建工程 JTG F90 公路工程施工安全技术规范 JTG/T 3610 公路路基施工技术规范 术语和符号 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。1.1.1 泡沫轻质土 foamed mixture lightweight soil 用物理方法将发泡剂稀释液制备成泡沫,再按一定的比例将泡沫与水泥、活性掺合料、水、外加剂以及砂性土、工业废渣等材料混合、搅拌、凝固成为一种含有大量均匀封闭微气孔的水泥基现浇轻质固态填料。1.1.2 发泡剂 foaming agent 能产生泡沫群的表面活性材料。1.1.3 发泡液 foaming
5、 liquid 发泡剂稀释后的液体,发泡液亦称泡沫液。1.1.4 稀释倍率 multiple of dilution 发泡液与发泡剂的质量比。1.1.5 发泡倍率 multiple of foaming 发泡液产生的泡沫与发泡液的体积比。1.1.6 流值 flow factor 衡量泡沫轻质土流动性的一个物理指标,测试方法见附录A.6。1.1.7 泡沫密度 foamed group density 单位体积泡沫群的质量。1.1.8 标准泡沫柱 standard foamed group 高径比为1:1、体积为1L的标准泡沫群。1.1.9 泡沫率 the percentage of foam 发
6、泡剂形成的泡沫总体积占泡沫轻质土表观体积的百分比。1.1.10 标准泡沫柱沉降距与泌水量 distance of standard subsidence and water amount 标准泡沫柱静止1h的沉降量为标准泡沫柱沉降距,此时量杯中分泌的水的体积即为标准泡沫柱的泌水量。1.1.11 标准沉降距 distance of standard subsidece 泡沫轻质土在边长100mm的立方体试模静置12h后,试模内泡沫轻质土凹面最低点与试模上平面之间的垂直距离。1.1.12 似标养生 approximate standard regimen 在20 C的温度环境下,泡沫轻质土试块以塑
7、料袋密封存放的养生条件,环境湿度不做要求。1.1.13 流密度 flow density 流动状态下泡沫轻质土单位体积的质量。1.1.14 消泡率 defoaming rate 泡沫轻质土在初凝前,因搅拌、流动及发泡剂稳定性等原因,其内部泡沫会部分消泡,导致泡沫轻质土流密度增大,其增大幅度与初始流密度的比值称为消泡率。1.1.15 似干密度 quasi-dry density 泡沫轻质土标准试件养生28d时单位体积的质量。1.1.16 饱和密度 saturation density 泡沫轻质土标准试件养生28d,浸水72h单位体积的质量。1.1.17 强度衰减系数 intensity atte
8、nuation coefficient 在干湿交替、冻融循环、长期水浸泡等环境或特定条件下,泡沫轻质土某些配合比对应的强度会出现一定程度的衰减,假定衰减稳定后的抗压强度为q1,标准养生条件下28d龄期的强度为q2,则强度衰减系数为Kq=q1/q2。1.1.18 活性掺合料与矿物掺合料 active admixtures and mineral admixtures 将磨细粉煤灰、高炉矿渣粉、钢渣微粉等能发生二次水化反应的工业废料称为活性掺合料,与水泥掺配使用之后统称为胶凝材料。其它非活性天然矿料或工业废料称为矿物掺合料。1.1.19 标准流值 standard flow factor 满足 1
9、80mm10mm 的流值。1.1.20 浇筑区及浇筑层 cast area and cast layer 根据泡沫轻质土初凝时间及生产能力,在大方量浇筑施工时,对浇筑范围进行分区、分层浇筑,称这些分区和分层为浇筑区和浇筑层。1.1.21 构造单元 tectonic unit 以具有统一性能设计指标,在空间上连续分布的泡沫轻质土浇筑体为一个构造单元。符号 下列符号适用于本文件 流值(mm);R流密度(kg/m3);Rg似干密度(kg/m3);Rr饱和密度(kg/m3);S/C每立方米泡沫轻质土中砂与水泥的质量比值;Qc泡沫轻质土立方体抗压强度(MPa);Qfc泡沫轻质土立方体抗压强度标准值(MP
10、a);Qcu,q泡沫轻质土试配抗压强度(MPa);Kq泡沫轻质土强度衰减系数;Ec泡沫轻质土弹性模量(MPa);c泡沫轻质土黏聚力(kPa);泡沫轻质土内摩擦角()。2 原材料 一般规定 2.1.1 水泥应符合 GB 175 或 GB 20472 的有关规定。一般采用强度不低于 42.5 级的通用硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥。当使用其它品种的水泥时,应符合相应标准的规定。2.1.2 水应符合 JGJ 63 的有关规定。2.1.3 粉煤灰、高炉矿渣等活性掺合料应符合 GB/T 1596、JGJ 28、GB/T 18046 等有关规定。2.1.4 外加剂应符合 GB 50119、GB 8076 的有关
11、规定。2.1.5 砂土和工业废渣的最大粒径不应超过 4.75mm。发泡剂 2.2.1 发泡剂应符合 JC/T 2199 的有关规定,尤其均匀性应满足规定要求。2.2.2 发泡剂性能试验应符合本文件附录 A 的要求,测定的发泡剂质量应符合下列规定:泡沫密度为 50 2kg/m3;标准气泡柱静置 1h 的沉降距不大于 5mm,泌水量不大于 25mL;按照最大稀释倍数将发泡剂配成泡沫液,发泡倍率宜为 1530;在 0 C 以上的环境温度,发泡剂不应出现离析现象;消泡试验中消泡率不超过 10%;泡沫轻质土标准沉降距不超过 3mm。质量偏差 原材料的质量偏差应满足表1的要求。表1 原材料的质量偏差 原材
12、料 质量偏差 水泥或活性掺合料 2%砂或矿物掺合料 2%水 2%发泡剂 2%3 泡沫轻质土技术性能 一般规定 泡沫轻质土一般用于软土地基、桥涵台背回填、加宽路基、作业面狭小或征地受限等路段的路基填筑。不得将泡沫轻质土作为路面结构层直接使用。3.1.1 强度等级按立方体抗压强度标准值确定,强度等级范围一般在 FC4FC12 之间,如表 2 所示。表2 泡沫轻质土强度等级及强度标准值 强度等级 抗压强度标准值 Qfc(Mpa)强度等级 抗压强度标准值 Qfc(Mpa)FC4 0.40 FC8 0.80 FC5 0.50 FC9 0.90 FC6 0.60 FC10 1.00 FC7 0.70 FC
13、12 1.20 3.1.2 泡沫轻质土密度合理范围一般为 400kg/m31200kg/m3。泡沫轻质土密度等级可划分为 10 级,如表 3 所示。表3 泡沫轻质土流密度等级 密度等级 流密度R的取值范围(kg/m3)D400 350R450 D500 450R550 D550 520R580 D600 550R650 D700 650R750 D800 750R850 D900 850R950 D1000 950R1050 D1100 1050R1150 D1200 1150R1250 3.1.3 泡沫轻质土主要技术指标要求如表 4 所示。表4 泡沫轻质土主要技术指标要求 路基部位 抗压强度
14、Qc(MPa)及密度等级 流值(mm)高速公路、一级公路 二级及以下公路 路床 特重以上交通 1.0,D800 轻、中、重交通 0.8,D600 0.6,D550 190170 路堤 0.6,D550 0.6,D550 原地面以下换填 0.45,D400 性能指标 应通过试验确定泡沫轻质土收缩系数等物理指标,其中泊松比可按0.20.3取值,静止土压力系数可按0.250.43取值。3.2.1 根据 GB/T 11969 通过试验确定泡沫轻质土弹性模量。当缺乏试验资料时,可按式(1)取值。=(200350)(1)式中:Ec泡沫轻质土弹性模量(Mpa);Qc泡沫轻质土立方体抗压强度(Mpa)。3.2
15、.2 通过试验确定泡沫轻质土抗剪强度。当缺少试验资料时,其抗剪强度指标可取c=Qc/2,=0。3.2.3 泡沫轻质土与常规土体接触面的滑动摩擦系数取值为 0.40.6。4 路基设计 一般规定 4.1.1 泡沫轻质土路基设计分为结构设计、构造设计和附属工程设计。4.1.2 根据工程实际情况,分别确定泡沫轻质土密度和强度等级范围。4.1.3 泡沫轻质土最大填筑高度不应超过 15m,最小填筑厚度不应小于 1m,基底最小宽度不应小于2m,横断面浇筑宽度不应小于路基设计宽度+0.5m(见图 1)。图1 泡沫轻土路基填筑横断面示意图 4.1.4 二级及以上公路,应在路床中部和顶部至少分别设置 1 层镀锌铁
16、丝网或钢塑土工格栅等增强材料。结构设计 4.2.1 泡沫轻质土的密度和抗压强度等级根据公路等级和填筑部位的不同,按表 4 取值。4.2.2 地下水位以下应用泡沫轻质土或其受到洪水淹没时,必须按 JTG D30 进行抗浮稳定性验算。若进行防水措施设计,使用密度通过试验确定;若不做防水处理,使用密度应按饱和密度取值,强度设计指标应考虑强度衰减,衰减系数见表 5。表5 地下水位以下泡沫轻质土强度衰减系数 防水措施 防水处理 不做防水处理 配合比参数(S/C)0 3 5 0 3 5 强度衰减系数Kq 0.90 0.95 1.00 0.85 0.90 0.95 4.2.3 当泡沫轻质土应用于干湿交替或冻
17、融循环环境中时,应对泡沫轻质土做干湿循环或冻融循环强度试验。4.2.4 当用于旧路扩建、斜坡路段路基、填挖交界处路基时,应做常规路堤开台阶处理并进行抗滑稳定性验算及抗倾覆验算(如图 2 所示),采用式(2)进行验算,安全系数不宜小于 1.3。当抗滑或抗倾覆不满足要求时应采取抗滑措施(如图 3 所示)。填筑软基路段时,应进行沉降验算。图2 底面抗滑移安全系数计算图 (2)式中:M1沿水平面的抗滑力(kN);M2沿斜坡面的抗滑力(kN);斜坡的角度();N1坡面上泡沫混凝土沿斜面方向的滑动力(kN/m);W1 坡前泡沫混凝土的自重及路面荷重(kN/m);W2 坡面上泡沫混凝土的自重及路面荷重(kN
18、/m)。图3 保护壁、抗滑锚钉及防水土工布设置示意图 构造设计 4.3.1 泡沫轻质土应沿路线纵向设置沉降缝,间距以 10m20m 为宜;在与桥涵结构物相邻位置,应设置宽度 1cm2cm 的变形缝。4.3.2 当纵坡较大时,泡沫轻质土顶面应设置台阶,以适应坡度的变化(如图 4 所示);浇筑泡沫轻质土路堤与原路堤纵向交界坡面宜缓于 1:1,否则原路堤应挖台阶,台阶宽度不宜小于 1.0m,台阶底面内倾 2%4%。土基台阶应密实、无松散物,台阶最大高度不应超过分层浇筑厚度。图4 路基纵断面顶面台阶设置示意图 4.3.3 路基横坡设置通过泡沫轻质土上覆基层调整出三角垫层实现,如图 5 所示。图5 泡沫
19、轻质土顶面横坡设置示意图 4.3.4 视环境水文情况,在轻质土顶面、底面和与常规路基土体缓坡衔接面设置防水土工布,其周边临空面应设置轻型挡墙、预制块类保护壁等永久保护设施或填筑包边土(此时侧面应设置防水土工布)进行保护,避免泡沫轻质土浸水或风化。附属工程设计 4.4.1 保护壁 4.4.1.1 泡沫轻质土采用直立浇筑时,外立面应采用装配式保护壁或轻型挡墙保护壁进行防护。装配式保护壁面板一般采用水泥混凝土或石材类预制块。4.4.1.2 保护壁应进行稳定性验算,主要考虑现浇泡沫轻质土硬化前的侧压力可能导致的倾覆,计算时考虑单层填筑厚度所产生的侧压力。4.4.1.3 装配式保护壁由基础、面板、拉筋及
20、立柱组成。4.4.1.4 基础和面板应按 10m15m 间距设置沉降缝,其位置应与填筑体沉降缝对应。基础应采用强度等级不应低于 C25 水泥混凝土现浇,基础应验算地基承载力;面板宜采用面积不超过 0.3m2、厚度为 4cm6cm 水泥混凝土实心预制块,强度等级不应低于 C25,面板之间勾缝砂浆强度等级不应低于 M10;面板通过拉筋与立柱固定,拉筋采用钢筋,材质应满足相关规范要求,立柱可采用等边角钢,边宽不宜小于 50mm。4.4.2 防排水 防排水工程包括路面地表排水、路面结构层排水、坡面水、地下水、新旧路面结合部下渗水等防排水设施,要求如下:a)地表排水、路面结构层排水应符合路基、路面相关规
21、范要求;b)坡面水、地下水、新旧路面结合部下渗水宜采用渗水盲沟、有孔排水管、透水软管或滤水层等措施排泄;c)为排除地下渗水,宜在填筑体与地基之间设置碎石垫层或碎石盲沟,垫层顶宜设置一层防水土工布。4.4.3 抗滑锚固应满足如下要求:a)陡坡路堤抗滑设计或锚固件结构设计应按 JTG D30 和锚固工程相关设计规范执行,并满足稳定性要求;b)锚固设计宜每 2m24m2布置一根,布置形式宜为梅花形或矩形。锚固件长度不宜小于 1.0m,进入基床斜面的垂直深度不应小于0.5m,具体长度宜根据地质条件,并结合计算分析确定;c)锚固件可采用 HRB335 钢筋,钢筋直径宜为25mm32mm,锚固钢筋必须做好
22、防锈、防腐处理。4.4.4 泡沫轻质土顶面护栏应满足如下要求:a)顶面设置防撞护栏时,防撞护栏应做专项设计;b)护栏基础底座下方轻质土应设两层镀锌钢丝网或钢塑土工格栅;c)防撞护栏底部应设置强度等级不小于 C30 的钢筋混凝土底座;d)护栏沉降缝与泡沫轻质土沉降缝的位置应对应一致。5 配合比设计 一般规定 5.1.1 泡沫轻质土配合比设计应满足抗压强度、密度、流值等要求,并以合理使用材料和节约水泥为原则,视环境条件考虑干湿循环、冻融循环等特殊要求。5.1.2 泡沫轻质土试配强度应满足式(3)规定:cu,ofc+1.645(3)式中:Qcu,o泡沫轻质土试配强度(MPa);Qfc泡沫轻质土立方体
23、抗压强度标准值(MPa);泡沫轻质土强度标准差(MPa)。5.1.3 泡沫轻质土强度标准差应根据同品种、同强度等级统计资料计算确定。计算时,强度试件组数不应小于 10 组。当无统计资料时,强度标准差在强度等级小于 FC10 时取 0.05,在强度等级大于等于 FC10 时取 0.07。5.1.4 泡沫轻质土流值以标准流值为控制指标。一般不允许试配流值低于标准流值的下限,除非施工时采取特殊措施可满足浇筑、充填饱满的要求,方可降低流值以提高强度。5.1.5 在泡沫轻质土配合比设计中加入外加剂或矿物掺合料时,其品种、掺量分别对水泥、发泡剂的适应性及对轻质土性能的影响应通过试验确定。配合比试配 5.2
24、.1 泡沫轻质土配合比试配流程见图 6。图6 泡沫轻质土配合比试配流程 5.2.2 泡沫轻质土立方体抗压强度试块规格为 100mm100mm100mm。试配试验时,以 6 块试块为1 组,试配组数不少于 3 组。5.2.3 泡沫轻质土配合比的初步确定根据设计密度等级按式(4)、式(5)计算:c+s+w+f=k(4)f=f(1 CCSSW1000)(5)式中:RC每立方米泡沫轻质土中水泥的质量(kg);RS每立方米泡沫轻质土中粉煤灰等掺合料的质量(kg);Rw每立方米泡沫轻质土中水的质量(kg);Rf每立方米泡沫轻质土中泡沫的质量(kg);RK设计流密度(kg/m3);C水泥密度(kg/m3);
25、S活性掺合料密度(kg/m3);f泡沫密度(kg/m3)。5.2.4 由于发泡剂、掺合料、原料土等不同地域性能差异较大,不同地域的泡沫轻质土配合比存在较大差异,在进行配合比设计时需进行反复试配试验,可按表 6 推荐配合比试配。表6 泡沫轻质土配合比推荐表 试配强度(MPa)材料用量(kg/m3)泡沫率(%)流密度(kg/m3)流值(mm)水泥 粉煤灰 水 0.8 334 0 256 61.0 610 180 表 6 泡沫轻质土配合比推荐表(续)试配强度(MPa)材料用量(kg/m3)泡沫率(%)流密度(kg/m3)流值(mm)水泥 水泥 水泥 0.8 280 70 180 69.6 583 1
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