淺談泡沫輕質土在橋頭軟基處理的運用

李星星（中國公路工程咨詢集團有限公司，北京市100097）

淺談泡沫輕質土在橋頭軟基處理的運用

李星星（中國公路工程咨詢集團有限公司，北京市100097）

近些年來，隨著公路橋梁建設工程的增多，公路工程中橋頭路基沉降造成的橋頭跳車問題普遍存在。隨著泡沫輕質土技術在土木工程領域內的應用，對橋頭跳車現象有效的進行了緩解。本文主要結合濱海地區軟土地基特點，對橋頭跳車的原因及危害進行分析，結合實際案例，對泡沫輕質土在橋頭軟基處理中的應用進行分析。

軟土地基；橋頭跳車；泡沫輕質土；沉降

在橋梁建設中，如果地基處理不當，在橋梁與路堤銜接部位容易出現沉降問題，導致路面出現明顯的剛度變化與縱坡變化，出現橋頭跳車現象，此類現象在軟土地基中發生概率非常高。出現橋頭跳車問題后，輕者在車輛通過是出現沖擊和跳動，顛簸感明顯，車內人員感到不適，重者可導致車輛失控，引發交通事故。

1 橋頭跳車產生的原因分析

1.1 路橋基礎結構差異導致不均勻沉降

橋梁建設基礎非常穩固，多采用鉆孔灌注樁，剛度比較大，并且深入到土質硬度較高的持力層中，所以產生的沉降量非常小。而與橋梁連接的道路部分，由于處于河道邊，土質松軟，而且地下水位也比較高，地基孔隙比大、含水率高、抗剪強度低、壓縮性高、滲透系數小等，在車輛荷載作用下，強度顯著降低，天然結構易受到破壞，更容易出現不均勻沉降，導致橋頭跳車問題的出現。

1.2 臺背填料壓縮

通常情況下，粉煤灰、中粗砂、塘渣是臺背填料的組成成分，都屬于滲透性材料，具有較大的孔隙率，加之受施工面影響較大，無法完全消除顆粒間的孔隙。在車輛荷載作用及自重作用下，臺背填料逐漸壓縮，孔隙率縮小，一定時期內出現沉降問題。

1.3 施工控制、工藝應用不當

由于橋梁臺背及橋臺的施工工藝不同，且施工過程中質量控制標準也不同，具有局限性，這也是出現橋頭跳車的原因。對橋臺施工時主要采用拼裝砌筑、分段澆筑的方法，具有較好的整體性，外界條件對其組裝與形態影響較小。而臺后填土施工工藝要求填料盡可能采用灰土、石渣、砂礫等，并且分層填筑，逐層夯實，保證密實度符合標準，但是施工中受橋臺的影響較大，壓路機無法對臺后高填土進行碾壓，或是碾壓不到位，加之施工控制不到位，導致臺后高填土自身發生壓縮變形或對軟基產生壓縮變形，促使路面發生沉降。

1.4 超載、養護管理不到位

超載對道路的破壞非常嚴重，大量的超載對結構產生破壞力，在輕微病害出現后，如果不及時進行養護，會加劇橋頭跳車問題的出現。

2 泡沫輕質工程特性

（1）輕質性。對于現澆泡沫輕質土而言，其最主要的特征就是輕質性，和常用的幾種土建材料對比，現澆泡沫輕質土的容重是最低的，如表1所示。

表1 常用土建材料容重對比（kN/m3）

（2）容重及強度的可調節性。現澆泡沫輕質土的強度與容重在一定范圍內能夠自由進行調節，可調整現澆泡沫輕質土的組成成分比例。在實際施工中，現澆泡沫輕質土的容重通常在3～12kN/m3之間，無側限抗壓強度在0.3～1.2MPa之間。用于道路回填料時，其容重與無側限抗壓強度可取6kN/m3、0.8MPa，其附加應力較小。

（3）具有良好的施工性。由于該材料的流動性能較高，采用軟管泵送即可，因為材料制作點與施工澆筑點是分開的，因此在澆筑點占用的空間是非常小的，所以適用于狹小空間的施工。按照泡沫輕質土的特點，在橋頭地基填筑中應用該材料，屬于輕路堤法，該方法控制沉降的原理是降低附加應力；在舊路改造中應用，可向原地面以下適當延伸換填厚度，能夠使軟土層附加應力降低，處于固結狀態，保證施工結束后沉降量趨近于0。

3 某改造工程案例

3.1 工程概況

某工程中有一座橋梁為三跨正交無梁板，施工橋頭地基處理設計采用水泥攪拌樁+二級搭板對地基進行處理。橋梁南側接坡段填土高度2.31～3.23m，北側為3.09～3.49m，搭板范圍內沉降均比較小，而北側二級搭板已經受到破壞，通車5年后，南側沉降量為0～0.59m，北側沉降量為0～0.90m，對行車的舒適性與安全性帶來嚴重影響，交通安全隱患較大。

3.2 泡沫輕質土處理范圍

改造方案中，橋頭地基處理設計采用泡沫輕質土+二級搭板。泡沫輕質土厚度1.91～1.88m，將原有填土厚度降低了1.33m。為了對泡沫輕質土的處理效果進行驗證，在處理范圍內設定1個沉降觀測斷面，通過對該沉降觀測板對斷面沉降量進行觀察。

3.3 泡沫輕質土沉降觀測與分析

自采用泡沫輕質土施工日開始，15d后施工完成，之后35d對橋頭段路面結構進行施工，施工期間輕質泡沫沉降曲線如圖1所示。改造施工完成竣工通車以后，進行為期半年的橋頭地基處理段泡沫輕質土沉降觀測，沉降曲線如圖2所示。

圖1 工期內觀測點沉降曲線圖

圖2 工期結束后觀測點沉降曲線圖

從圖1可知，在施工過程中，泡沫輕質土沉降量在1.9～2.2cm間，主要出現在施工開始階段，主要是由于泡沫輕質土在澆筑期間處于流體狀態，在泡沫輕質土自重作用下出現沉降。隨著其強度逐漸增加，形成一個整體，提高了分擔荷載的能力，沉降值在短時期內趨于穩定。從圖2可知，累計沉降量在1.2～1.4cm間，在通車一個半月以內，沉降量逐漸增大，而一個半月后，沉降趨于穩定。

4 結論

造成橋頭跳車的原因是不均勻沉降，而不均勻沉降出現的主要原因是路橋基礎剛度不同，差異過大及路基高填筑土附加應力作用造成沉降發生；同時臺背填料、施工質量控制、施工工藝等因素，也會導致沉降發生。在橋頭地基填筑中應用泡沫輕質土，從施工過程、竣工通車后的沉降觀測結果看，泡沫輕質土沉降量主要發生在施工前期及通車前期兩個階段，出現沉降的原因是由于泡沫輕質土自重及路面結構層動荷載下進一步壓實造成；這兩個時間段以后沉降非常穩定。從實際工程應用結果可知，對于濱海地區高填方橋頭軟土地基處理采用泡沫輕質土非常適用。

[1]吳 蔚，齊 甦.泡沫輕質土替換軟土地基的對比應用研究[J].山西建筑，2016（04）：68～69.

[2]銀彥鵬.泡沫水泥輕質土在軟土路基處理中的應用[J].山西交通科技，2016（01）：7～9+16.

[3]張怡偉，封棟杰，王新岐.泡沫輕質土處治軟基性能研究[J].筑路機械與施工機械化，2015（06）：57～60+65.

U416.1

A

2095-2066（2016）24-0217-02

2016-8-10

李星星（1983-），男，湖北廣水人，工程師，本科，研究方向為路橋設計。