遵余高速湘江大桥气泡混合轻质土挡墙施工方案研究及应用

何则林

摘 要：本文介绍了遵余高速湘江大桥双塔双索面钢混叠合梁斜拉桥索塔平台气泡混合轻质土挡墙施工方案，重点论述了气泡混合轻质土挡墙的设计要点和施工技术要点，克服了山区交通不便、复杂地形不良地质边坡平台防护施工的技术难题，实现了湘江大桥余庆岸高边坡气泡混合轻质土挡墙平台的超前完成，为湘江大桥桩基、承台、索塔等后续各工序开展提供了强有力的施工操作平台。从另外一个层面上讲，为完成2020年12月30日通车的总目标创造了优越条件，是山区交通不便、复杂地形不良地质高边坡墩位平台施工的核心技术。

关键词：大跨度斜拉桥;山区复杂地形;不良地质;高边坡;气泡混合轻质土挡墙

随着西南片区的大开发，特别是贵州近年GDP的高速增长，山区的交通建设将提高到一个新的高度。而山区桥梁建设是交通发展中最重要和最有特点的一个环节，技术复杂性桥梁越来越多，与地形和环境相适应的施工技术日新月异。本项目位于贵州山区峡谷地带，山区交通十分不便，V字形峡谷特点明显，山体自然坡率陡峭，不良地质堆积体数量大，主墩平台形成边坡高、施工机械体型大、荷载重等客观因素影响着大桥基础工程的建设，施工难度大且工期紧，合理施工设计组织理念和技术方案微创新是满足现阶段各PPP项目和本桥梁山区交通不便复杂地形不良地质高边坡墩位平台施工特殊性要求的。气泡混合轻质土挡墙高边坡回填平台结合了实际地质环境，因地制宜，给气泡混合轻质土挡墙的应用领域开创了先例，施工安全，操作简单方便，施工质量好，明显缩短了工期，使用年限长久，遵循了可持续发展理念。

1 工程概况

遵余湘江大桥位于贵州省遵义市播州区与黔南州甕安县交界处，主桥桥型布置为（72+212+560+212+72）双塔双索面叠合梁斜拉桥，主梁采用工字形钢梁，桥面采用预应力混凝土桥面板。主塔为高度288米的薄壁空心菱形索塔。桥型布置如图1所示：

遵余湘江大桥桥位处山谷为“V”字形，桥位岸坡较陡，自然坡度30°～45°。桥梁主墩所处位置十分复杂，交通运输、地质条件、工序衔接等各方面难度均较大。

遵余湘江大桥主塔（余庆岸）施工平台支挡防护工程地处瓮安县珠藏镇河西村，主塔（余庆岸）施工平台中心桩号为K68+908，设计高程为742.670m，平台自然边坡陡峭，填方边坡施工平台高程与地面线垂直最大高度约19m，采用气泡混合轻质土填筑收坡。主塔（余庆岸）填方工程为施工临时工程，施工平台外侧垂直最大填方高度约19m，填方下侧为崩塌堆积体，堆积物由块、碎石土及黏土组成，呈松散状，无法进行放坡填筑，结合地质情况，为使施工平台不对下方堆积体加载，填方边坡采用气泡混合轻质土填筑收坡。

2 气泡混合轻质土挡墙施工设计

2.1 气泡混合轻质土挡墙施工设计理念

气泡混合轻质土是一种先进的轻型填土材料。气泡混合轻质土是通过固化剂（一般用水泥浆）中加入气泡经充分拌和而成，容重较一般填土材料轻得多。根据需要轻质土容重、流动性等可以自由调整。气泡混合轻质土不仅具有轻质性（容重5～13kN/ m3）、良好的流动性（泵送距离最大可达500m）、固化后的自立性等特点，而且它的容重和抗压强度可通过配合比进行相应的调整。采用气泡混合轻质土对其下部载荷小，且形成强度高，对复杂不良地质适用性强，由于使用水泥作为固化剂，通常在浇筑4个小时后就会开始固化自立。因而可进行垂直填筑，固化后对挡土结构物几乎没有推挤力，且形成后的强度大。具有填筑过程不需碾压、对现有交通干扰少、泵送施工对环境适应强、施工噪音低、施工工期短、施工占地少等优点。

而遵余湘江大桥索塔平台填方下侧为崩塌堆积体，堆积物由块、碎石土及黏土组成，呈松散状，无法进行放坡填筑，结合地质情况，为减少施工平台对下方堆积体载荷，考虑气泡混合轻质土施工性好、密度小、固立性好、强度高、耐久性好、对地质条件适应性强等特点，确定填方边坡采用气泡混合轻质土挡墙施工技术。

纵观气泡混合轻质土挡墙回填技术，在国外并没有相关的工程应用;反观国内，在挡墙平台的回填技术中也是一片空白，有关工程经验很是匮乏。本项目通过考虑挡墙抗压和抗倾覆性、耐久性、安全性、快速施工等技术施工亮点，打破传统，实施气泡混合轻质土挡墙方案。

2.2 气泡混合轻质土挡墙施工设计参数

（1）气泡混合轻质土顶面用防渗土工膜包裹，铺设前应涂刷一层热沥青，填挖交接处设置纵向碎石盲沟，边坡上间距 15m设置碎石盲沟，底部拉通铺设30cm厚碎石垫层，底部设置泄水孔，采用直径7.5cmPVC管，间隔 15m。护栏基座转角位置预埋直径7.5cmPVC管排除路面内部渗水，碎石盲沟及垫层均采用透水士工布包裹，泄水管进水孔用透水土工布扎口。

（2）气泡混合轻质土按水平分层浇筑施工，每层厚度按0.3-0.8m控制。浇筑时，须从软管的前端直接浇注，且出料口要埋入轻质土中。

（3）气泡混合轻质土容重等级为W11，抗压强度等级为F1.0。

（4）每隔10-15m沿气泡混合轻质土、面板及其基础、防撞护栏及底座沿横断面设置伸缩缝，缝宽2cm，全断面填塞聚苯乙烯板或夹板。

（5）气泡混合轻质土路堤基础应嵌入中风化岩层中，若现场地质情况与设计不符，基础高度应根据实际情况进行调整。

（6）墙外排水沟汇集水排入路基排水系统。

3 气泡混合轻质土挡墙施工方案简述

3.1 气泡混合轻质土挡墙总体施工流程

气泡混合轻质土挡墙施工主要分为三个部分：预制面板的后场预制、挡墙基坑开挖、气泡混合轻质土的浇筑。具体工序流程如下：施工准备（混凝土面板预制及拉杆制作）→挡墙基坑放样→基坑开挖及地基承载力检测→面板、支柱基础砼浇筑及支柱安装→面板安装→气泡混合轻质土制作及浇筑气泡混合轻质土挡墙的浇筑施工工序如下图：

3.2 气泡混合轻质土挡墙施工工艺及方法

3.2.1 混凝土面板预制

面板标准板块为90*30*4cm，采用C20砼现场预制，距面板底2cm处设置Φ2粗铁丝网，间距为@20*20，且在铁丝网上埋设四个预埋筋，预制宜采用钢模板，保证面板表面平滑美观。边板和顶板为异形块，安装时可由标准块通过钢锯切割而成。

3.2.2 挡墙基坑放样

在基坑开挖前，应按照施工图上要求进行测量放线，准确定出挡墙的位置及开挖深度。

3.2.3 基坑开挖及地基承载力检测

按照设计图纸要求进行分台阶开挖，基础与各台阶的地基承载力不小于设计值。

3.2.4 面板、支柱基础砼浇筑及支柱安装

主塔轴向台阶地基应该先铺设15cm碎石垫层压实整平后浇筑截面为50*90cm的C20混凝土基础并同时安装支柱（角钢∠70mm*70mm*6mm），在基础浇筑时应预留7*6cm面板安装槽。

3.2.5 面板安装

面板基础水平，采用M15砂浆错缝水平安装，装配面板时，预留槽口坐浆需饱满，面板之间应结合紧密，墙面需平整、美观，拉杆及支柱均需要进行防锈、防腐措施。在边部和角偶位置存在异性面板，预制时须注意，此时宜适当调整预埋筋的位置，同时需采取措施注意固定好异性面板。面板之间勾凹缝，也可以勾平缝，勾缝应光滑、圆顺、美观。在浇筑面板基础时，应预留渗水盲沟的出水空间。

3.2.6 气泡混合轻质土施工

（1）发泡、混合搅拌气泡混合轻质土的配置步骤如下图所示，即在水泥、水充分混合成浆状之后，通过发泡装置产生的气泡加入其中而成。

（2）气泡混合轻质土输送：气泡混合轻质土直接采用输送管进行泵送，泵送水平距离长，高度大，且泵送过程基本不对轻质土的质量产生影响，且根据现场的实际情况，泵送的最大距离不超过200m，最大高度不超过50m，施工起来十分方便。

（3）浇筑、铺设：气泡混合轻质土路堤沿纵向在10～15m设置横向沉降缝，缝宽1～2cm，全断面填塞聚苯乙烯或夹板。挡墙底面纵向应分段做成台阶状连接，台阶位置和高度按設计图确定。挡墙底面沿纵向横向均为水平状以便于施工。气泡混合轻质土中气泡既有独立细微的特点，也具有分散性。由于其具有良好的流动性和固化后的自立性，浇筑时不需振捣和碾压作业。为减少气泡的消解及材料分离现象，施工过程中要采用正确的浇筑方法进行浇筑，并且要控制好浇筑厚度，根据大量的试验和施工经验，一次浇筑厚度在0.3～0.8m之间，同时，要避免雨天施工。

（4）浇筑完成后应覆盖塑料薄膜加土工布养护，养护时间不少于7d。轻质混凝土的特点是水泥用量大，有利于水化热温升，保温性能好，浇筑后12-18h内部温升比普通混凝土高10度。早期强度增长较快，可防止受冻，但温升过大易产生网状、龟状裂缝，因此要做好养护工作，确保养护时间。冬施养护不宜浇水。

（5）施工中预埋桩基钢护筒，为后续桩基工序的开展奠定基础。

3.2.7 气泡混合轻质土性能

（1）容重等级按湿容重大小划分，采用符号W与湿容重标准值表示

（2）强度等级按抗压强度大小划分，采用符号CF与抗压强度标准值表示，抗压强度的单组平均值和单块最小值应大于表2规定值。

4 结论

本项目施工设计的气泡混合轻质土挡墙与混凝土挡墙及片石混凝土挡墙相比，它的轻质性很突出，对地基的载荷压力小，它的密度仅为普通水泥混凝土的1/5～1/8左右;其次，气泡混合轻质土不需要复杂的机械设备，操作生产起来简单快捷，施工速度快，尤其在山区交通不便利、地质条件差的地方，气泡混合轻质土可以发挥它显著的作用，可以工厂化式的施工，这种新型材料固化后抗压性、耐水性、耐久性特点都很明显。

气泡混合轻质土应用在高边坡的收坡填筑挡墙土替代了传统的复杂笨重的机械施工，节省了机具设备的投入，减少了工序的周转，降低了造价，加快了施工速度，自身载荷小、强度高等特点使其特别适用于山区交通不便、复杂地形不良地质的挡墙回填，且适用性很强，增加了此类恶劣施工环境下施工安全性和快速性，使得原本计划的5个月工期，缩短至1.5个月，增创了项目管理效益，为今后类似山区环境下技术复杂性桥梁基础工程施工，特别是交通不便、不良地质条件、高填高挖的平台基础工程施工提供了宝贵的经验，可以大范围地推广应用。

参考文献：

[1]中铁广州工程局集团有限公司.遵余高速湘江大桥实时性施工组织设计.2018.

[2]中铁广州工程局集团有限公司. 遵余高速湘江大桥主墩平台开挖及防护专项施工方案.2017.

[3]中铁广州工程局集团有限公司.气泡混合轻质土挡墙施工工法.2019.

[4]气泡混合轻质土填筑工程技术规程.CJJ/T 177-2012.