泡沫轻质土在桥梁台背回填的应用

胡家盛

（平潭综合实验区先行实业有限公司，福建平潭 350400）

0 引言

桥梁台背是桥梁工程中最重要的组成部分，在工程实践中，桥梁台背填土不均匀沉降是引起路面下沉、开裂、破坏的重要原因。如果在桥梁施工过程中不能有效处理台背填土，会导致发生桥头跳车等一系列问题。为保证桥梁台背和路基之间的连接处处于良好状态，减少沉降差，达到更好的受力效果，兼顾工程造价和工期，在桥梁施工过程中通常通过采用轻质材料、增加结构层厚度和控制桥梁台背填土沉降差等措施解决桥头跳车问题。泡沫轻质土是一种轻质多孔材料，其容重为4～15 kN/m3，具有较高的强度和良好的变形模量。 该材料具有轻质、保温、隔音、抗冲击等特性，施工工艺简单，无需大型机械设备，造价低，施工过程对环境无污染，是一种绿色环保新型材料，在工程中的应用越来广。

1 泡沫轻质土在桥梁台背回填的施工工艺

1.1 场地准备与材料制备

1.1.1 场地准备在泡沫轻质土施工前须保证基坑平整无积水，填注前应进行碾压，保证基底地基密实。在浇筑泡沫轻质土前需挖好排水口， 以避免槽中出现积水。同时，对施工现场的基坑底进行清扫，确保在浇筑过程中，基坑底没有油渍、浮泥、灰烬和其他杂物，保证在浇筑过程中不受任何阻碍。在施工前，做好标高复核工作。 在施工过程中，不允许有其他工种在场内穿插进行施工。

1.1.2 泡沫轻质土制备

首先基于工程实际情况确定泡沫轻质各材料配比。 其次将水泥、水、外加剂按照一定的配比，在搅拌机内进行混合，制成均匀的浆液。 然后将发泡剂与水按照一定的比例混合成稀释液，在装置发泡系统中，将发泡液与压缩空气进行混合，在压缩空气的影响下，充分吹制出具有高稳定性、极强的立体张力和特殊韧性的发泡囊。 在生产的过程中，要特别关注泡沫囊的大小、韧伸性等，这些都会对泡沫轻质土的强度、绝热性能产生影响。 最后将发好的泡沫囊经发泡机挤压到水泥浆中， 使其充分搅拌。 制备流程如图1 所示。

图1 泡沫轻质土生产制备工艺流程

1.2 施工工艺

1.2.1 泵送浇筑

泡沫轻质土浆体在制成后需通过泵送系统直接输送至施工区域，这样可以最大限度保障泡沫轻质土浆体质量。 在实际泵送过程中，泵送高度要和工作区域保持一致，以保证泡沫轻质土浆体能准确泵送至施工区域，同时根据不同工作区域要实时调整喷送系统压力，最大程度上提高施工便捷性，确保泡沫轻质土浆体能准确、顺利地输送至需求区域，降低泡沫破裂风险。在浇筑时，需从软管的前端直接浇筑，出料口埋入轻质土中。在填筑施工过程中要避免过度振动，避免发生消泡和材料离析现象。

1.2.2 分层、分段浇筑

泡沫轻质土按水平分层浇筑施工，单层浇筑厚度应小于1.0 m。 泡沫轻质土分段不宜太长，应保障区段内浇筑施工时间控制在水泥初凝时间内。但在浇筑面积过大时，应采取分区段浇筑，区段与区段之间设置变形缝， 变形缝宽2 cm 采用全断面填塞沥青木板或夹板。

1.2.3 铺设钢丝网

在泡沫轻质土底部与顶部0.5 m 处，以及在泡沫轻质土厚1.0 m 处各设置一层φ4@100×100 mm钢丝网，用于加强泡沫轻质土的整体性和表面的抗裂性能。 通过在其内部嵌入钢丝网，可显著提高其抗拉强度和抗剪强度。钢丝网的高强度和刚性可有效承担和分散外部应力，从而增加泡沫轻质土的整体强度。 同时钢丝网可防止裂缝的扩展和传播，增强泡沫轻质土的整体连续性。

1.2.4 设置过渡段

为减小路基不同填料所造成的沉降不均匀，在泡沫轻质土路段与普通路基衔接处设置台阶过渡段。 台阶总长7 m，宽度不小于2 m，并在距台阶底50 cm 处加铺2 层钢塑复合土工格栅，增强两者间的连接性和整体性，实现泡沫轻质土路段与普通路基之间的平稳过渡。 过渡段搭接断面如图2 所示。

图2 路基搭接断面

1.2.5 养护

在将泡沫轻质土浇注到设计标高后，用尺杆将其刮平， 如果12～14 h 后未开展下道工序的施工，则应进行覆盖和保湿养护，并且养护的时间不少于7 d。需要注意的是，泡沫轻质土在浇铸成型前不得直接投入工作。

1.2.6 在特殊情况下进行施工

应该避免在下雨时进行填筑， 当遇到大雨、暴雨或持续时间较长的小雨天气时，应该立即停止施工，并做好遮雨和排水的准备，以防止雨水的消泡。在泡沫轻质土尚未凝结硬化时，降雨将引起强烈的“消泡x”现象，并引起浆液的大量损失，使其容重、抗压强度的调控变得困难。 同时，在浆体凝结硬化后，要进行防渗处理，不能在泡沫轻质土的填筑体内产生大量的积水和过水通道。宜避免在温度较低的条件下进行施工， 如果一定要在此条件下进行，则要添加更多的固化剂。 此外，要对填筑体内温度容易流失的部位做好保温工作，如顶表面等不能做保温工作的部位，可采用热风机、热辐射等加热方式。为避免出现消泡现象，应限制早强剂、防冻剂等外加剂，如果一定要使用这类外加剂，应提前进行实验，对外加剂的种类和配合比进行测试，将湿密度、消泡、流值、抗压强度的测试都包含在内。

2 应用效果分析

（1）泡沫轻质土容量较小，与普通填土相比，容量只有普通填土的1/3～1/2， 在实际使用时不会增加附加应力，有效减少填土荷载的同时，减少对地基的附加应力，大幅度降低填土荷载，减少地基的附加应力，特别是在软土地区，可有效减少软基的破坏和工后沉降，增加了道路的稳定性和安全性。

（2）泡沫轻质土强度可以根据项目需要在0.5～35 MPa 范围内调节，相较于传统的路基填筑材料，采用高强泡沫轻质土作为基础材料，利用其高强的轻质土，有效提升其承载力，防止因长期承受外力而引起土体变形， 抑制路堤衔接部位的沉降差异，减缓桥台与路基间的刚柔突变，减少或消除桥头跳车现象[1]。

（3）由于泡沫轻质土采用水泥作为固化剂，浇筑后可固化自立，对周围结构物无推挤作用[2]。 泡沫轻质土固化后对桥梁台背几乎没有侧向土压力作用，从而提供了桥梁台背的稳定性，同时还能能简化桥梁台背结构设计。

（4）泡沫轻质土采用高压软管泵送施工，无需使用大型机械设备，仅需一台电控自动化轻质土生产设备即可完成50～100 m3/h 泡沫轻质土的生产。生产效率高，操作工人需求少，采用数字自动化控制，施工操作简单，质量易于控制。

（5）泡沫轻质土单价相较于传统混凝土约为后者的1/2。 同时泡沫轻质土受施工环境影响小，不需要使用重型设备，相较之下，传统混凝土需要更多的人力、机械和模板等资源。另外，泡沫轻质土施工相对快速，可减少施工时间和劳动力成本。 且随着近年来的发展，呈现出使用范围越来越广，用量越大，单价越低的趋势。

（6）泡沫轻质土更加环保，符合现今项目建设基本要求，原因在于泡沫轻质土的主要原材料是水泥、发泡剂和水，这些原材料均不是有害物质，在使用时不会破坏生态环境。

3 结语

综上所述，泡沫轻质土在桥梁台背回填应用中具有许多优点和潜在的应用价值。其质轻性使得桥梁结构能够承受较轻的荷载，减轻对地基的附加应力，降低地基沉降和变形的风险。其次，泡沫轻质土固化后形成的土体具有较好的自立性，几乎没有侧向土压力作用，有利于提高桥梁台背结构的稳定性和安全性。此外，泡沫轻质土施工操作简单，质量易于控制，能够提高施工效率并降低成本。 其还具有较高的强度，能够满足桥梁台背的承载需求。 在实际应用中进行充分的工程设计和施工质量控制，结合具体情况合理选择材料、 调整配合比和施工工艺，可确保泡沫轻质土在桥梁台背回填应用中发挥最佳效果， 可以为桥梁台背提供可靠的填土材料，提高工程的安全性和经济性。