泡沫輕質(zhì)土在橋梁臺背回填的應(yīng)用

胡家盛

（平潭綜合實驗區(qū)先行實業(yè)有限公司，福建平潭 350400）

0 引言

橋梁臺背是橋梁工程中最重要的組成部分，在工程實踐中，橋梁臺背填土不均勻沉降是引起路面下沉、開裂、破壞的重要原因。如果在橋梁施工過程中不能有效處理臺背填土，會導(dǎo)致發(fā)生橋頭跳車等一系列問題。為保證橋梁臺背和路基之間的連接處處于良好狀態(tài)，減少沉降差，達到更好的受力效果，兼顧工程造價和工期，在橋梁施工過程中通常通過采用輕質(zhì)材料、增加結(jié)構(gòu)層厚度和控制橋梁臺背填土沉降差等措施解決橋頭跳車問題。泡沫輕質(zhì)土是一種輕質(zhì)多孔材料，其容重為4～15 kN/m3，具有較高的強度和良好的變形模量。 該材料具有輕質(zhì)、保溫、隔音、抗沖擊等特性，施工工藝簡單，無需大型機械設(shè)備，造價低，施工過程對環(huán)境無污染，是一種綠色環(huán)保新型材料，在工程中的應(yīng)用越來廣。

1 泡沫輕質(zhì)土在橋梁臺背回填的施工工藝

1.1 場地準備與材料制備

1.1.1 場地準備在泡沫輕質(zhì)土施工前須保證基坑平整無積水，填注前應(yīng)進行碾壓，保證基底地基密實。在澆筑泡沫輕質(zhì)土前需挖好排水口， 以避免槽中出現(xiàn)積水。同時，對施工現(xiàn)場的基坑底進行清掃，確保在澆筑過程中，基坑底沒有油漬、浮泥、灰燼和其他雜物，保證在澆筑過程中不受任何阻礙。在施工前，做好標高復(fù)核工作。 在施工過程中，不允許有其他工種在場內(nèi)穿插進行施工。

1.1.2 泡沫輕質(zhì)土制備

首先基于工程實際情況確定泡沫輕質(zhì)各材料配比。 其次將水泥、水、外加劑按照一定的配比，在攪拌機內(nèi)進行混合，制成均勻的漿液。 然后將發(fā)泡劑與水按照一定的比例混合成稀釋液，在裝置發(fā)泡系統(tǒng)中，將發(fā)泡液與壓縮空氣進行混合，在壓縮空氣的影響下，充分吹制出具有高穩(wěn)定性、極強的立體張力和特殊韌性的發(fā)泡囊。 在生產(chǎn)的過程中，要特別關(guān)注泡沫囊的大小、韌伸性等，這些都會對泡沫輕質(zhì)土的強度、絕熱性能產(chǎn)生影響。 最后將發(fā)好的泡沫囊經(jīng)發(fā)泡機擠壓到水泥漿中， 使其充分攪拌。 制備流程如圖1 所示。

圖1 泡沫輕質(zhì)土生產(chǎn)制備工藝流程

1.2 施工工藝

1.2.1 泵送澆筑

泡沫輕質(zhì)土漿體在制成后需通過泵送系統(tǒng)直接輸送至施工區(qū)域，這樣可以最大限度保障泡沫輕質(zhì)土漿體質(zhì)量。 在實際泵送過程中，泵送高度要和工作區(qū)域保持一致，以保證泡沫輕質(zhì)土漿體能準確泵送至施工區(qū)域，同時根據(jù)不同工作區(qū)域要實時調(diào)整噴送系統(tǒng)壓力，最大程度上提高施工便捷性，確保泡沫輕質(zhì)土漿體能準確、順利地輸送至需求區(qū)域，降低泡沫破裂風(fēng)險。在澆筑時，需從軟管的前端直接澆筑，出料口埋入輕質(zhì)土中。在填筑施工過程中要避免過度振動，避免發(fā)生消泡和材料離析現(xiàn)象。

1.2.2 分層、分段澆筑

泡沫輕質(zhì)土按水平分層澆筑施工，單層澆筑厚度應(yīng)小于1.0 m。 泡沫輕質(zhì)土分段不宜太長，應(yīng)保障區(qū)段內(nèi)澆筑施工時間控制在水泥初凝時間內(nèi)。但在澆筑面積過大時，應(yīng)采取分區(qū)段澆筑，區(qū)段與區(qū)段之間設(shè)置變形縫， 變形縫寬2 cm 采用全斷面填塞瀝青木板或夾板。

1.2.3 鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)

在泡沫輕質(zhì)土底部與頂部0.5 m 處，以及在泡沫輕質(zhì)土厚1.0 m 處各設(shè)置一層φ4@100×100 mm鋼絲網(wǎng)，用于加強泡沫輕質(zhì)土的整體性和表面的抗裂性能。 通過在其內(nèi)部嵌入鋼絲網(wǎng)，可顯著提高其抗拉強度和抗剪強度。鋼絲網(wǎng)的高強度和剛性可有效承擔(dān)和分散外部應(yīng)力，從而增加泡沫輕質(zhì)土的整體強度。 同時鋼絲網(wǎng)可防止裂縫的擴展和傳播，增強泡沫輕質(zhì)土的整體連續(xù)性。

1.2.4 設(shè)置過渡段

為減小路基不同填料所造成的沉降不均勻，在泡沫輕質(zhì)土路段與普通路基銜接處設(shè)置臺階過渡段。 臺階總長7 m，寬度不小于2 m，并在距臺階底50 cm 處加鋪2 層鋼塑復(fù)合土工格柵，增強兩者間的連接性和整體性，實現(xiàn)泡沫輕質(zhì)土路段與普通路基之間的平穩(wěn)過渡。 過渡段搭接斷面如圖2 所示。

圖2 路基搭接斷面

1.2.5 養(yǎng)護

在將泡沫輕質(zhì)土澆注到設(shè)計標高后，用尺桿將其刮平， 如果12～14 h 后未開展下道工序的施工，則應(yīng)進行覆蓋和保濕養(yǎng)護，并且養(yǎng)護的時間不少于7 d。需要注意的是，泡沫輕質(zhì)土在澆鑄成型前不得直接投入工作。

1.2.6 在特殊情況下進行施工

應(yīng)該避免在下雨時進行填筑， 當遇到大雨、暴雨或持續(xù)時間較長的小雨天氣時，應(yīng)該立即停止施工，并做好遮雨和排水的準備，以防止雨水的消泡。在泡沫輕質(zhì)土尚未凝結(jié)硬化時，降雨將引起強烈的“消泡x”現(xiàn)象，并引起漿液的大量損失，使其容重、抗壓強度的調(diào)控變得困難。 同時，在漿體凝結(jié)硬化后，要進行防滲處理，不能在泡沫輕質(zhì)土的填筑體內(nèi)產(chǎn)生大量的積水和過水通道。宜避免在溫度較低的條件下進行施工， 如果一定要在此條件下進行，則要添加更多的固化劑。 此外，要對填筑體內(nèi)溫度容易流失的部位做好保溫工作，如頂表面等不能做保溫工作的部位，可采用熱風(fēng)機、熱輻射等加熱方式。為避免出現(xiàn)消泡現(xiàn)象，應(yīng)限制早強劑、防凍劑等外加劑，如果一定要使用這類外加劑，應(yīng)提前進行實驗，對外加劑的種類和配合比進行測試，將濕密度、消泡、流值、抗壓強度的測試都包含在內(nèi)。

2 應(yīng)用效果分析

（1）泡沫輕質(zhì)土容量較小，與普通填土相比，容量只有普通填土的1/3～1/2， 在實際使用時不會增加附加應(yīng)力，有效減少填土荷載的同時，減少對地基的附加應(yīng)力，大幅度降低填土荷載，減少地基的附加應(yīng)力，特別是在軟土地區(qū)，可有效減少軟基的破壞和工后沉降，增加了道路的穩(wěn)定性和安全性。

（2）泡沫輕質(zhì)土強度可以根據(jù)項目需要在0.5～35 MPa 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，相較于傳統(tǒng)的路基填筑材料，采用高強泡沫輕質(zhì)土作為基礎(chǔ)材料，利用其高強的輕質(zhì)土，有效提升其承載力，防止因長期承受外力而引起土體變形， 抑制路堤銜接部位的沉降差異，減緩橋臺與路基間的剛?cè)嵬蛔?，減少或消除橋頭跳車現(xiàn)象[1]。

（3）由于泡沫輕質(zhì)土采用水泥作為固化劑，澆筑后可固化自立，對周圍結(jié)構(gòu)物無推擠作用[2]。 泡沫輕質(zhì)土固化后對橋梁臺背幾乎沒有側(cè)向土壓力作用，從而提供了橋梁臺背的穩(wěn)定性，同時還能能簡化橋梁臺背結(jié)構(gòu)設(shè)計。

（4）泡沫輕質(zhì)土采用高壓軟管泵送施工，無需使用大型機械設(shè)備，僅需一臺電控自動化輕質(zhì)土生產(chǎn)設(shè)備即可完成50～100 m3/h 泡沫輕質(zhì)土的生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，操作工人需求少，采用數(shù)字自動化控制，施工操作簡單，質(zhì)量易于控制。

（5）泡沫輕質(zhì)土單價相較于傳統(tǒng)混凝土約為后者的1/2。 同時泡沫輕質(zhì)土受施工環(huán)境影響小，不需要使用重型設(shè)備，相較之下，傳統(tǒng)混凝土需要更多的人力、機械和模板等資源。另外，泡沫輕質(zhì)土施工相對快速，可減少施工時間和勞動力成本。 且隨著近年來的發(fā)展，呈現(xiàn)出使用范圍越來越廣，用量越大，單價越低的趨勢。

（6）泡沫輕質(zhì)土更加環(huán)保，符合現(xiàn)今項目建設(shè)基本要求，原因在于泡沫輕質(zhì)土的主要原材料是水泥、發(fā)泡劑和水，這些原材料均不是有害物質(zhì)，在使用時不會破壞生態(tài)環(huán)境。

3 結(jié)語

綜上所述，泡沫輕質(zhì)土在橋梁臺背回填應(yīng)用中具有許多優(yōu)點和潛在的應(yīng)用價值。其質(zhì)輕性使得橋梁結(jié)構(gòu)能夠承受較輕的荷載，減輕對地基的附加應(yīng)力，降低地基沉降和變形的風(fēng)險。其次，泡沫輕質(zhì)土固化后形成的土體具有較好的自立性，幾乎沒有側(cè)向土壓力作用，有利于提高橋梁臺背結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。此外，泡沫輕質(zhì)土施工操作簡單，質(zhì)量易于控制，能夠提高施工效率并降低成本。 其還具有較高的強度，能夠滿足橋梁臺背的承載需求。 在實際應(yīng)用中進行充分的工程設(shè)計和施工質(zhì)量控制，結(jié)合具體情況合理選擇材料、 調(diào)整配合比和施工工藝，可確保泡沫輕質(zhì)土在橋梁臺背回填應(yīng)用中發(fā)揮最佳效果， 可以為橋梁臺背提供可靠的填土材料，提高工程的安全性和經(jīng)濟性。