泡沫轻质土在天津中央大道立交桥台背填筑中的应用

赵辉

摘要：本文介绍了新型材料泡沫轻质土的优势并结合其在中央大道项目台背回填中的具体应用，研究了泡沫轻质土的设计及其施工工艺，并对其效果分析。

Abstract： In this paper， the advantage of the new foamed light soil is introduced， the design and construction technology of the foamed light soil are studied and its effect is analyzed.

关键词：桥头跳车；泡沫轻质土；施工；效果分析

Key words： bridgehead jumping；foamed light soil；construction；effect analysis

中图分类号：U414 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）03-0160-02

0 引言

在软土路基段经常会出现一种病害—桥头跳车，该病害出现的原因是台背回填土与桥面出现了不同程度的沉降，使其桥面和路面连接处开裂而导致的，现在已成为影响公路、市政等工程质量和造价的主要因素。我公司在承建的项目中多次遇到地基承载力不足或沉降变形过大等工程问题，过去解决该问题所采取的措施多是提高地基承载力，该方法忽视了减轻填土荷载的重要性，在这种情况下，泡沫轻质土应运而生，它作为一种新型材料填土可有效解决地基承载力不足或沉降变形过大等工程问题，且具有施工工期短、施工噪音低等优势，是一种全新的解决办法。

1 泡沫轻质土的优势

泡沫轻质土是一种新型建筑节能材料，具有节能、环保、低廉及不燃性等特点。泡沫轻质土是一种多孔材料，其制作过程是先采用机械方法把泡沫剂水溶液制备成泡沫，之后把泡沫加入到料浆中，通常料浆都是由硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等混合经过搅拌、浇筑成型、养护等多道工序形成的。该材料内含有大量封闭的空隙，也正因为如此，使得其具有强度高、抗震性好、重量轻、施工方便、环保性等优势，被广泛应用在多个方面，比如公路护坡、路基、河岸、港口的挡土墙；补偿地基、道路、桥梁、台背回填、隧道、大型构筑物的填充层；泡沫混凝土砌块在框架结构中用作隔热填充墙体或与薄钢板制成复合墙板；建筑物屋面找坡、保温；制成轻质假山、盆景、仿木材料等园林制品。

在台背回填应用中泡沫轻质土的优势主要包括以下方面：

①轻质性。泡沫轻质土最基本的特性就是轻质性，该材料属于气泡状绝热材料，主要特点是在混凝土内部形成封闭的泡沫孔，造成轻质性特性的主要原因是在配置该材料时可以适当增加泡沫量，使其重量与普通气泡状绝热材料低20%左右，在软弱地层上填筑土工结构施工中具有广泛的应用前景。

②重度和强度可调节性。为满足更多工程的需求，泡沫轻质土的重度和强度都能够通过改变其组成成分的比例进行调节，但该材料的可调节性并不是无限的，在一定范围内可以调节，通常无侧限抗压强度可控制在0.3～13MPa；泡沫轻质土的重度可控制在5～12kN/m3。

③良好的施工性。该材料还在未定型前具有较高的流动性，使得其易于移动，且对施工空间要求不高。不仅如此，其能够替代台背回填材料，且施工方便高效，无需其他机械的支持。此外，该材料良好的施工性还体现在施工期间几乎不需要进行特殊的养护，可实现持续性浇筑施工。

④良好的环保特性。泡沫轻质土对原材料的要求不高，粉煤灰等工业废煤都可以制成泡沫轻质土，不仅降低了能源的使用率，促进了资源的循环利用，也有效保护了自然环境，具有良好的社会效益。

⑤其他特性。此外，该材料还与水泥混凝土相似具有良好的耐久性，比如耐水损害、耐油污、耐热等。

2 泡沫轻质土台背回填设计

中央大道二期工程津晋高速互通立交段，北起物流中心段，南接塘沽盐场段，路线全长1176m。本工程位于中央大道与津晋高速的交叉处，工程范围内为塘沽盐场的大面积盐池。路基多处于潮湿、过湿状态，属于软弱地基。该处的软基深度近10m。桥头处软基处理原设计采用薄壁管桩结合碎石垫层及超载预压后，8%石灰土回填。而由于主线桥16#台、B匝道桥台分别上有高压线经过及下有输油管道经过原因，无法采用薄壁管桩施工，结合本工程工期要求，跟设计院业主沟通，改为泡沫轻质土回填施工。

泡沫轻质土的主要优势就是在确保自身材料功能符合施工要求的基础上，极大的降低了材料重度，从而减少了软基附加应力，因此泡沫轻质土对质量的要求是很高的，其各项主要指标应满足表1要求。

3 工程实施

3.1 配合比强度试验

①采用10cm×10cm×10cm试块。其抗压强度试验方法与普通混凝土强度试验方法几乎一致，不同点在于其要求压力机采用小量程砂浆压力机，且保持强度结果不变。

②试验以6块试块为一组，共做2组分别测定7d和28d龄期抗压强度。7d龄期抗压强度≥0.3MPa时，说明该配合比符合施工要求。

3.2 泡沫轻质土施工

3.2.1 施工准备

①设备的安装与调试.将拌和机和水泥罐的基础用山皮土和混凝土进行处理，然后安装拌和机，检查线路和各元件是否正常，调试完毕后，聘请专业机构进行标定。②水电、管件安装：在正式开始安装前应先了解和掌握需安装配件的性能，然后依据水电的需求情况，选择合适的配件，要求安装过程严格遵守相关操作规范。③设备调试：通过手动加负荷试验，检查各电机、空压机工作是否异常；通过砝码标定各计量器，检查其是否异常；通过采用手动按钮起动各电机，检查电机是否异常。④对地基进行整平夯实、加固，防止发生松垮崩溃。必须采取有效措施整平夯实地基，使泡沫轻质土与地面充分融合，必要的情况下应设置防止滑溜的加固柱。⑤为防止水对施工造成不利影响，应在泡沫轻质土的上下底面铺设土工布。此外，若施工停止时，应用遮水板或是柏油乳剂遮挡气泡混合轻质土，从而实现防水的目的。⑥背面填土处的涌水较多时，在水容易汇集之处，采取地下排水。

3.2.2 工艺流程

泡沫轻质土主要包括两个部分，一是水泥浆；二是气泡，在出料系统中混合最终形成泡沫轻质土，见图1。

3.2.3 施工重点

①正式施工前应先在碎石垫层表面浇筑一层30cm左右厚的泡沫轻质土。②应分层浇筑泡沫轻质土，确保其浇筑厚度在0.5～1.0m之间。③只有上层浇筑层终凝后，才能开始进行下一层浇筑施工；要求单个浇筑区浇筑层的施工时间不能超过水泥（砂）浆初凝时间。④应尽可能沿浇筑区长轴方向自一端向另一端浇筑。⑤浇筑过程中，当需要移动浇筑管时，最好不要左右移动浇筑管，尽量前后移动。⑥当进行扫平表面操作时最好保持浇筑口水平，同时尽量缩短浇筑轻质土表面和浇筑口之间的距离。⑦最好不要在已浇完尚未固化的轻质土里移动。⑧应在泡沫轻质土填筑体顶部0.5～1.0m的位置设置2层准2mm不锈钢丝网，网眼规格不得超过10cm。⑨为防止雨水对泡沫轻质土造成不利影响，当遇到暴雨等恶劣天气时，应采取必要的遮雨措施。

4 效果分析

为了检验采用泡沫轻质土的效果，对16#及B0#桥台进行了监测，并与普通填土桥台（其他桥台）进行了比较，结果为：

①普通填土桥台下的土体沉降量明显大于轻质填土桥台下土体沉降量。

前期现场经过对比普通填土桥台下的土体沉降要比泡沫轻质土沉降大7cm-10cm。

②泡沫轻质土力学型能比普通土更稳定。

泡沫轻质土与普通填土在对桥台的土压力方面存在很大差距，具体表现在普通填土与深度之间存在一定的线性关系，也就是说土压力会随着深度的增加而逐渐增加，且土压力也会随着时间的增加而增大；但泡沫轻质土不同，该材料对桥台的土压力更加稳定，随着深度的增加和时间的累计，土压力并不是出现明显的增加。

③泡沫轻质土填筑比普通填土施工更方便。

普通填土桥台处由于桥台附近地方狭窄，无法拉近压实机和台背之间的距离，使得填料颗粒间孔隙难以完全消除，因此压实度往往差强人意。而泡沫轻质土不同，它无需振捣和碾压工序，能够远距离施工，有效解决了上述问题。结果表明，采用这种方法不但能抑制地基的沉降和侧移，从而缓解桥头跳车，而且能够减少桥台的土压力及桥台桩基所承受的弯矩，抑制桥台及桩基侧移，延长桥台结构物的使用寿命。

④加快了施工工期，节省劳动力。

普通填土台背，需要每15cm-30cm分层碾压，每一层往往需要碾压3-4便，才能满足压实度，而靠近台背的地方，机械往往不能靠近，需要人工用夯机，一便又一便的夯实，还需要现场试验人员每层测压实度，大大浪费了时间和劳动力。泡沫轻质土就不需要这么繁琐的工序，只需浇筑完毕等待凝固就行。

5 结束语

实践证明，泡沫轻质土在桥台背填筑中，可大大的减轻路堤自重，降低地基应力，抑制软基的沉降，从根本上消除了桥头跳车问题，天津中央大道项目采用泡沫轻质土施工完成后，经固化后的试验检测得出，泡沫轻质土施工质量良好，满足设计及施工要求，取得了显著的经济效益。由此我们不难看出，泡沫轻质土回填必然是以后台背回填施工方法的一种趋势。

参考文献：

[1]陈忠平，等.气泡混合轻质土的关键技术开发及其在高等级公路上的应用[R].广东省科技厅科研课题立项报告，2003.

[2]CECS249：2008，现浇泡沫轻质土技术规程[S].主编单位：广州大学.

[3]陈忠平.气泡混合轻质土填土新技术[M].北京：人民交通出版社，2004.