泡沫轻质土在桥台台背填筑中的应用

吴亚君

【摘要】：作为一种新型填筑材料，泡沫轻质土具有轻质、高强、高流动性、固化后的自立性、施工方便的特点。通过工程实例的分析，泡沫轻质土在桥台台背的填筑中，可大幅度地降低填土荷载，减少地基的附加应力，抑制地基的沉降和侧移，提高路基的稳定性，缓解桥台与路基结合部材料的刚性突变，施工工期短，具有广泛的市场应用前景。

【关键词】：泡沫轻质土、台背回填、应用

0.引言

桥头跳车是指由于桥台处路面纵坡出现台阶，从而引起车辆通过时产生跳跃的现象。桥头跳车的危害主要表现为：影响行车安全、降低行车速度、影响车辆运营费用和加速桥梁及路面的病害，对道路桥梁的运行影响极大。引起桥头跳车的主要原因有不均匀沉降、刚度突变和车速与车辆本身的抗振性能等。就城市道路路况而言，桥头跳车主要是柔性道路与刚性结构物之间的连接处发生不均匀沉降，产生错台所致。对于桥头路基段，一般都是著眼于提高地基承载力，较少采用减小台后填土自重以减小附加应力，从而减小台后路基沉降的方案。

泡沫轻质土是指将制备的气泡群按一定比例加入到由水泥、水及可选添加材料制成的浆料中，经混合搅拌、现浇成型的一种微孔类轻质材料。泡沫轻质土可大幅度地降低填土荷载，提高路堤的稳定性，缓解桥台与路基结合部材料的刚性突变，消除填料自身的工后沉降，且具有良好的流动性，无需振捣、压实等，适合于施工场地狭小的地段。

本文依据泡沫轻质土在武汉市某快速路改造工程桥台台背回填中的实际应用，介绍该新型填筑材料的主要性能、施工工艺及质量控制，分析其经济及技术优势，为同类工程提供参考。

1.工程概况

升官渡桥为武汉市某快速路工程地面辅道跨现状渠的一座中桥，由于该桥梁位于现状城市主干道上，道路交通量大，桥梁施工期间会对片区交通产生较大影响。为了保证工期和施工质量，防止桥台搭板处路基因填筑时间较短，无法满足自然沉降稳定条件，进而产生工后沉降大造成桥台跳车等问题，且桥梁后台范围原设计采用碎石等透水性材料填筑，由于桥台后台填筑高度较高，施工场地狭小，不便于重型机械碾压，素土、碎石回填及水稳材料施工压实难以达到设计要求。根据现场实际情况，同时考虑技术及经济效益，经研究讨论决定采用泡沫轻质土进行台后填筑。

2.设计要点

2.1主体部分设计

1）断面设计

本项目泡沫混合轻质土用于桥台背填筑，填筑体与路基的衔接宜采用台阶形式，当填筑体顶面有坡度要求时，宜在填筑体顶层分级设置台阶。

2）泡沫混合轻质土配合比的选择

泡沫混合轻质土配合比应根据设计强度、湿容重、流动性等要求进行选择。施工时应根据施工现场所用材料试验的基础上确定施工配合比。

2.2辅助部分设计

1）泡沫混合轻质土补强设计：为加强泡沫混合轻质土的稳定性，在路基顶部等应力集中部位设计了一层镀锌金属网。金属网采用Φ1.5mm@2.5cm×2.5cm规格冷镀锌铁丝网。

2）为减少路基与桥台间不均匀沉降，轻质土每隔0.6m设置一道TGDG80单向土工格栅，格栅锚固连接在桥台背墙上，每道长度为20m。

3）纵向每隔10～15m间距设置沉降缝，横向宽度超过15m时每隔10～15m也应设置沉降缝，沉降缝宽2cm，填缝材料为普通木夹板。

4）填筑体底部若为新填筑（或开挖）的路基时应设置碎石垫层，厚度为15cm。

图1 桥头泡沫轻质土路基横断面示意图

图2 桥头台背泡沫轻质土路基处理剖面示意图

2.3主要设计指标

2.3.1湿容重与抗压强度

泡沫轻质土的流值宜为170～190mm，湿容重等级和抗压强度等级应满足表1的要求。

2.3.2配合比

施工配合比应满足下述要求：

1）配合比试配应在计算配合比的基础上进行，宜通过调整计算配合比中的各种材料用量，直到新拌泡沫混合轻质土的性能满足设计和施工要求。

2）抗压强度试验试块采用10cm×10cm×10cm立方体试块。要求压力机采用小量程砂浆压力机进行抗压试验，且强度结果不做尺寸折减；

3）施工配合比强度试验以6块试块为一组，测定7天龄期强度；当7天龄期强度不低于0.5倍设计强度时为合格。

4）当配合比试验确定的湿容重、标准沉降率及强度满足要求时，该配合比可作为施工配合比使用。

3.施工注意事项

3.1施工准备

根据工点工程地质条件及边界条件，先进行浇筑区、浇筑层划分，每一浇筑区该层应一次性浇筑完毕。单个浇筑区面积不应超过400m?，长轴方向长度宜为10～20m。单层浇筑层的厚度宜控制在0.3～0.8m。

浇筑前应以浇筑区为单位，对基底进行检查，确保基底无杂物、无积水、基底高程满足设计要求。

3.2浇筑

1）为确保泡沫轻质土中泡沫独立而均匀分布，泡沫的消泡及材料的离析控制到最小程度，施工过程中应避免过度振动。

2）泡沫轻质土单个浇筑区浇筑层的浇筑施工时间应控制在2小时内。同一区段上下相邻浇筑层，当施工期间气温高于15℃，最短浇筑间隔时间可按8小时控制；否则，浇筑间隔时间应不少于12小时。

3）应沿浇筑区长轴方向自一端向另一端浇筑；如采用一条以上浇筑管浇筑时，则可并排地从一端开始浇筑，或采用对角的浇筑方式。

4）浇筑过程中，当需要移动浇筑管时，应沿浇筑管放置的方向前后移动，而不宜左右移动浇筑管；如确实需要左右移动浇筑管，则应将浇筑管尽可能提出当前已浇筑轻质土表面后再移动。浇筑管出料口尽可能置于当前浇筑面以下；在扫平表面等其它情况下，浇筑管出料口离当前浇筑面的距离不宜高于1.5m。

图3 泡沫轻质土的浇筑方法

3.3养护与维护

轻质土浇筑区顶面浇筑至设计高程后，则应采用塑料薄膜进行表面覆盖，以对轻质土路基进行保湿养护；或者采用无纺土工布覆盖结合洒水的方式养护。养护时间不低于7天。

顶部路面必须在轻质土同条件养护强度达到0.6MPa时方能展开施工，施工时，严禁自卸车、压路机、推土机等大型机械直接在轻质土顶面行走，应采取边卸料、边推平、边碾压的前进方式进行摊铺和碾压，即卸料车、压路机应在推平机械的后端卸料和行走。局部地段，无法回避行驶工程机械时，应在合适位置铺设厚度不小于50cm的临时保护层或采用钢板覆盖的方式作为临时便道，以供工程机械行驶。

雨季施工应特别做好临时防排水措施，重点防患水土流失，应采用薄膜覆盖、设置临时排水沟的相关措施，避免坡面冲刷，防止大量的水土流向低处轻质土浇筑面上污染轻质土。

3.4土工膜、金属网铺设

轻质土路基顶部防渗土工膜应铺设在金属网上方，铺设时搭接应采用热焊的方式，搭接宽度5cm。铺设时，应展平拉紧，避免局部卷起的现象，必要时，可采用U型钉进行锚固。

金属网铺设时，应采用U形钉进行锚固，纵向锚固间距2m、横向锚固间距1.0m。金属网平面位置应重叠搭接，搭接宽度不低于2.5cm，搭接处用塑料扎扣绑扎并用U型钉锚固。

4.效果分析

为了检测采用泡沫轻质土的效果，对桥台进行了监测，并与周边片区普通填土桥台进行了比较，结果如下：

1） 普通填土桥臺台后土体沉降量明显大于轻质土台后土体沉降量。

2） 轻质土对桥台的压力并没有随桥台墙面深度而有较明显的增加，而是基本保持一个大致不变的状态。随着时间的延长，台后压力逐渐减少，且大部分都减少到零状态。这说明轻质土固化后能够自立，不再对桥台产生压力。而普通填土与深度之间表现出良好的线性关系，即随着深度的增加，土压力也基本会呈线性增加，且随着时间的延长，土压力还有增大的趋势。

3）由于桥台附近地方狭窄，普通填土桥台处施工时压实机具不能过分靠近台背，压实度常难以达到设计要求。而泡沫轻质土具有良好的流动性，施工时不需要振捣和碾压，可进行远距离施工，在台背处这种窄小处施工有一定优势。

5.结论

实践证明，泡沫轻质土可大幅度地降低填土荷载，提高路堤的稳定性，缓解桥台与路基结合部材料的刚性突变，消除填料自身的工后沉降，且施工工期短，具有良好的流动性，输送距离远，不干扰交通，无需振捣、压实等施工特点，适合于施工场地狭小的地段施工。另外，泡沫轻质土施工成本较低，在经济效益方面有着突出的优势。因此，泡沫轻质土技术有着广泛的市场前景。

【参考文献】：

1）JTG D30-2015，公路路基设计规范

2）CJJ/T 177-2012 ，气泡混合轻质土填筑工程技术规程

3）气泡混合轻质土在某立交桥台背填筑中的应用 作者：欧阳琼亮、罗枫 《国外建材科技》2006年03期

4）桥台台背回填气泡混合轻质土施工 作者：邝国锋、邝清娴 《全国公路工程地质科技情报网2006年技术交流会论文集》

5）气泡混合轻质土在桥头跳车病害防治中的应用 作者：郑鹏飞 《交通世界（运输.车辆）》2011年11期