高速公路桥台气泡轻质土施工工艺研究

张国勋

保利长大工程有限公司，广东 广州 510000

近年来，随着高速公路的快速发展，建设材料的使用选择也更加多样化。在高速公路台背回填过程中，由于各种原因，容易出现填料不均匀、压实度不足等问题，在高速通车过程中容易发生不均匀沉降，进而导致桥头跳车的现象。气泡轻质土具有良好的整体性，与桥台结合紧密，运用于台背位置能很好地代替回填土。气泡轻质土的多孔性使其具有低弹性模量，对冲击荷载具有良好的吸收及分散作用；并且，只需简单的机器就可实现自动化作业及远距离输送，加快施工进度及减少机械成本，且耐水耐久、经济环保，是较好的回填材料。因此，在公路扩建项目中，除了要防止路基与桥梁的不均匀沉降，还需考虑新旧桥梁台背处的不均匀沉降，防止出现纵向裂纹，而采用气泡轻质土，可增强新旧路基整体性，比其他材料更加适用。

1 工程概况

沈海高速开阳扩建段由双向四车道扩建为双向八车道，扩宽桥宽7～7.5m，老桥桥台主要为薄壁桥台及桩柱式桥台。经勘察发现，老桥台背在通行一定年限后有局部脱空等现象，存在一定安全隐患，且容易产生沉降进而导致桥头跳车等问题。为防止扩建后发生类似问题，考虑新桥桥台填料均采用气泡轻质土，同时老桥台背采用注浆形式以填充内部空洞，起到密实效果。

2 施工工艺

2.1 施工准备

边坡开挖前先做好临时排水系统；在原路基及新建路基处按要求挖好台阶，以加强轻质土与路基的结合，边坡开挖必要时要做好临时防护（喷混处理）；在开挖过程中应尤其加强桥台墩柱、路基的位移、裂缝监测；在进行气泡混合轻质土施工前，应确保基底无积水、无松软土；基底土层应进行必要的碾压处理，压实度应满足设计要求；碎石垫层（或相对密度）压实度≥93%，墙前回填压实度≥90%。

2.2 相关要求

气泡混合轻质土容重≤6.5kN/m，无侧限抗压强度≥0.5MPa，防渗土工膜采用M2/PE。起泡剂是气泡混合轻质土技术的关键，应保证发泡质量，即气泡在气泡混合轻质土中分布要均匀，且具有稳定性，能确保气泡在气泡混合轻质土中的轻质性和流动性。

2.3 施工工序

（1）根据现场实际情况，测量放样原地面与老桥路面高差，根据台阶比1∶1.5开挖出各级台阶，以加强轻质土与原路基的结合（见图1）；同时在新建路基侧也需挖好台阶以更好结合。台阶处设置通长碎石盲沟，接PE管穿过面板排出路基外（见图2）。

图1 轻质土台阶开挖示意图（单位：cm）

图2 防排水示意图（单位：cm）

（2）在基底换填30cm碎石排水层，基底必须高于地面，防止整个轻质土浸泡在水中，使用小型夯实机施打台阶底部，保证压实度达到90%以上。

（3）因为气泡轻质土具有一定的流动性，所以施工前需安装好面板，为防止气泡轻质土溢出，施工前一定要注意加强对壁板与基础间缝隙的处理，确保不出现漏浆现象[1]。轻质土面板基础为C25混凝土，现浇基础前先放置固定好支柱，确认其位置，支柱采用槽钢或者角钢。轻质土面板采用C20混凝土集中预制再运送至现场安装，面板预留拉杆与角钢焊接以固定，从而确保模板的强度、稳定性达到施工要求。在边部和角隅位置存在异型面板，预制时需注意，此时宜适当调整预埋筋的位置，同时需采取措施固定好异型面板，做好面板之间的勾缝处理。在预留沉降缝和伸缩缝处，面板及其基础亦应断开，同时需注意面板的宽度和拉杆位置。

（4）为防止车辆撞击对轻质土的质量产生影响，在前墙位置采用C25现浇混凝土浇筑，高约1.5m。

（5）为加强气泡混合轻质填土的稳定性，在路基底部、路基顶部等应力集中部位分别设计2～3层Φ10mm钢筋网。

（6）要做好搅拌过程中的质量管理，对于材料计量精度、湿密度、空气量、流动度等，要严格按设计要求计量、检测，以控制施工质量。气泡轻质土的运输采取泵送方式，输送距离在确保材料不离析、气泡稳定的前提下为500m，如果输送距离超过500m，则将气泡轻质土移动到靠近输送出口的位置，或者在中间设置中继泵送装置。轻质土浇筑前，检查基底是否有积水或松土。为确保气泡混合轻质土中气泡独立而均匀分布，应将气泡的消泡及材料的离析程度控制到最小，施工过程中应避免过度振动[2]。浇筑时应从输送管的前端直接浇筑，浇筑方向为沿长轴中间向两侧浇筑，且出料口不宜悬空，要埋入气泡混合轻质土中或尽量靠近气泡混合轻质土的表面。整个填筑体采取水平分层方式进行浇筑，单层浇筑厚度控制在0.25～1m，上下层浇筑的间隔时间不宜＜8h。

（7）待完成气泡混合轻质土浇筑，且其固化后，覆盖湿润土工布进行养生防护，防止由于干燥收缩而产生裂缝，养生时间不宜＜7d。养护前应查看天气，尽量避免养护过程中下雨，如果下雨，要用彩条布等防雨材料对固化前的气泡混合轻质土进行遮盖，避免其被雨淋[3]。对于大体积气泡混合轻质土，更应注意加强过程养护，确保其不因养护不够而导致裂缝产生。气泡混合轻质土的终凝时间约在6h内，在终凝后表面可站立施工人员时进行下一层的气泡混合轻质土的浇筑。在填筑体达到设计抗压强度后，方可在填筑体顶面进行机械或车辆作业。作业前，应先铺一层覆盖层，厚度不宜＜20cm。

（8）浇筑气泡混合轻质土前及最终完成后，都需按要求铺设防渗土工膜，对气泡轻质土进行全包裹，浇筑前要沿台阶铺设，浇筑后应及时在轻质土顶部铺设。防渗土工膜应尽可能少接头，必须存在时则应进行密封处理。

（9）对于沉降缝的设置，应注意在台背后侧且每隔10～20m沿气泡轻质土、面板及其基础设置沉降缝，缝宽1cm，全断面填塞泡沫塑料板。

3 总结与思考

气泡轻质土是近年开发出来的一种工程领域新材料，具有质量轻、流动性强、耐久性好、造价低、施工简便等特点[4]，其能减轻荷载或土压，有效解决软基路段预压不充分遗留的工程沉降问题。在扩建路基施工中，因为老路基沉降已基本到位，而新路基有较大的沉降空间，所以使用气泡轻质土能减轻自重，减小变形差异，解决新旧路基不均匀沉降问题；在征地或地形受限的情况下，使用轻质土作为填料不用放坡，能减少土地占用面积；在山区路段使用轻质土填料，能避免高挖高填带来的施工技术难题。因此，气泡轻质土在高速公路中的应用前景十分广阔。

根据施工过程中总结的经验，在桥台气泡轻质土施工中需特别注意以下几点。

（1）做好防护排水措施。因为气泡轻质土质量较轻、气泡较多，能漂浮在水中，所以排水措施必须到位，排水碎石垫层高度不得小于地面；排水盲沟及PE管必须埋设，用防渗土工膜全覆盖包裹，且接头位置要处理好。

（2）做好浇筑施工质量控制。为保证气泡轻质土中气泡的均匀性，需控制好振捣时间，严禁振捣过度；同时一定要分层浇筑，控制好分层厚度；浇筑出料口需埋入轻质土中或表面，且雨天不能进行浇筑作业。

（3）做好防裂缝控制。浇筑完成后，为了防止由于急速干燥而产生裂缝，固化后需要加盖麻袋等进行保护；为防止沉降缝，应每隔一定间距沿全断面设置沉降缝，缝宽1cm，用沥青木板或夹板填塞满。