泡沫混凝土在城市软土地基路桥过渡段处理中的应用

高 玉 柱

(陕西省土地工程建设集团有限责任公司黄河西岸土地整治分公司，陕西 西安 710075)

0 引言

我国沿海软土地区城市道路及桥梁等构筑物所面临的地基沉降问题十分普遍。路桥过渡段的差异沉降引起的桥头跳车现象，对行车的舒适性及安全性产生很大影响，并且会对桥梁和道路造成附加冲击荷载，加速桥梁构件的损坏，因此对软土地区路桥过渡段路基进行处理有重要意义。

1 路桥过渡段差异沉降产生的原因

路桥过渡段差异沉降产生的原因可以概括为以下几个方面[1]。

1.1 地基土质

沿海地区的路桥地基土以软土为主的地段，而软土承载力低，一旦受到扰动，天然结构受到破坏，强度显著降低。软土天然含水量高、压缩性高，受到荷载后产生的压缩变形量大。

1.2 台后填料

台后填料的压缩沉降主要与填料自身性质、防排水设施及施工质量等因素有关。在台后填料压实度不高、排水不畅的情况下，受到路面车辆振动荷载作用，填料会挤密、压缩，产生路基沉降。

1.3 刚度差异

路桥过渡段是桥梁桥台与路基的衔接部位，两者的刚度差异很大。软土地区桥梁一般采用桩基础，刚度很大，桥台处沉降几乎可以忽略；而路基填土具有松散、多相性，刚度比桥梁小，属于柔性基础，在相同荷载作用下产生的变形量很大。

1.4 其他

其他原因如：在前期勘察工作不到位导致设计不当、施工期间台后填土碾压不密实，通车后车辆超载等，加速桥头路基沉降，从而引起桥头跳车现象[2]。

2 路桥过渡段的常规处治方法

目前国内的桥头跳车处治的主要措施如下[1]:

1)增大路基的密实度，减小软土路基的压缩变形:如堆载预压法、塑料板排水法、强夯法等加速软基固结。该方法施工阶段会产生较大沉降，路基边缘一定范围内建筑物会受到沉降影响，所以在市政道路桥头处理中应用受到限制。

2)增加地基整体承载力及刚度:可以采用各种复合地基处理的方法。如水泥搅拌桩、高压旋喷桩、灰土挤密桩等方法处理软弱地基，来增强地基整体的承载能力及刚度。路基经过处治后，可以迅速提高竖向承载力及水平向抗变形能力。但施工质量难以控制，基础处理深度较浅，一般小于15 m。

3)路桥间刚度沉降均匀过渡：如设置桥头搭板、柔性桥台等。在软土地区路桥过渡段设置桥头搭板是常见做法，钢筋混凝土搭板连接刚性桥台及柔性路基，起到刚柔过渡的作用，对于减少不均匀沉降可以起到一定作用。但当台后填土路基处理不当时，路基沉降会导致搭板脱空，甚至引起搭板断裂。

4)直接对路桥过渡段路面进行处治，如设置特殊的过渡段路面等。

5)减小地基附加应力，降低路基附加沉降：用轻质高强材料进行台后回填，替换一般台后填土，如泡沫混凝土换填、EPS块体换填等。

3 泡沫混凝土处理路桥过渡段

泡沫混凝土是流动性强、重度小、强度可调节、稳定性好的轻质高强材料，在建筑物的补偿地基中有较多的工程运用[3]。

泡沫混凝土重度一般为6 kN/m3，为普通路基填料1/4，可以有效减小作用在软弱路基上的附加应力，从而降低软土地基的沉降。其次，泡沫混凝土压缩模量大，抵抗变形的能力强，自身具有很好的抗压缩性，可以减少路基填料本身的压缩变形。泡沫混凝土整体性好，对挡土结构物无侧向作用力，可垂直填筑，因而会减少对桥台的土压力作用[4]。自密性好，施工不需要振捣和碾压，施工扰动引起的地基沉降小[5]。

4 案例分析

浙南地区某市政桥梁，路桥过渡段地层分别为杂填土、粘土、淤泥、粘土、杂填土，且淤泥层厚度较大。为减小过渡段软弱下卧层沉降，拟采用泡沫混凝土作为路基填料，配合预制方桩进行软基处理的方案。路桥过渡段10 m路段进行处理，处理方案见图1。

由于泡沫混凝土弹性模量可达250 MPa,较路基填土压缩模量大很多，其抗压缩变形能力强，受到荷载后产生的压缩变形很小，相较于桩土复合地基及软弱下卧层的变形基本可以忽略。

因此，桥头过渡段处理后的沉降量主要由复合地基沉降量s1及软弱下卧层沉降量s2两部分构成，即：

s=s1+s2

(1)

桩土复合地基沉降量计算可采用复合模量法[1]，将复合地基加固区中桩体和软弱土体两部分视为复合地基，采用压缩模量Ecs来评价复合地基的压缩性，通过分层总和法对加固后的复合地基沉降量进行计算。假设将复合地基分为n层，各层复合土体的复合压缩模量为Ecsi，加固后土层压缩量s1，则复合地基总沉降量为:

(2)

其中，Δpi为第i层复合地基上附加应力；Hi为第i层复合地基的厚度。

软弱下卧层沉降量s2可采用分层总和法，即：

(3)

其中，Esi为第i层软弱下卧层的压缩模量。

由此可见，在路桥过渡段软土路基中打入预制方桩形成复合地基，提高了地基的承载力及压缩模量，可以有效地减少路基持力层的压缩变形；采用泡沫混凝土作为台后填料，较小的容重可以降低传递到路基软弱下卧层未加固区的附加应力，可以有效地解决桩基复合路基处理深度不够的问题，达到减小路基软弱下卧层沉降的目的，从而保证路桥过渡段在荷载作用下不产生较大变形，避免产生桥头跳车现象。

通过现场长期监测数据显示，项目建成通车540 d后，桥头软基处理段沉降最大为2.0 cm,道路中心线纵坡坡度变化值为0.1%，符合桥头沉降控制标准。

5 结语

在软土地基市政桥梁桥头处理中应用泡沫混凝土填筑可以控制路桥过渡段路基填筑层的固结沉降，同时减小传递到路基软弱下卧层的附加应力，降低软弱下卧层的沉降量。配合其他软弱路基处理方法使用，能够有效解决软土地区路桥过渡段差异沉降引起的桥头跳车问题。