泡沫輕質土在天津中央大道立交橋臺背填筑中的應用

趙輝

摘要：本文介紹了新型材料泡沫輕質土的優勢并結合其在中央大道項目臺背回填中的具體應用，研究了泡沫輕質土的設計及其施工工藝，并對其效果分析。

Abstract： In this paper， the advantage of the new foamed light soil is introduced， the design and construction technology of the foamed light soil are studied and its effect is analyzed.

關鍵詞：橋頭跳車；泡沫輕質土；施工；效果分析

Key words： bridgehead jumping；foamed light soil；construction；effect analysis

中圖分類號：U414 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）03-0160-02

0 引言

在軟土路基段經常會出現一種病害—橋頭跳車，該病害出現的原因是臺背回填土與橋面出現了不同程度的沉降，使其橋面和路面連接處開裂而導致的，現在已成為影響公路、市政等工程質量和造價的主要因素。我公司在承建的項目中多次遇到地基承載力不足或沉降變形過大等工程問題，過去解決該問題所采取的措施多是提高地基承載力，該方法忽視了減輕填土荷載的重要性，在這種情況下，泡沫輕質土應運而生，它作為一種新型材料填土可有效解決地基承載力不足或沉降變形過大等工程問題，且具有施工工期短、施工噪音低等優勢，是一種全新的解決辦法。

1 泡沫輕質土的優勢

泡沫輕質土是一種新型建筑節能材料，具有節能、環保、低廉及不燃性等特點。泡沫輕質土是一種多孔材料，其制作過程是先采用機械方法把泡沫劑水溶液制備成泡沫，之后把泡沫加入到料漿中，通常料漿都是由硅質材料、鈣質材料、水及各種外加劑等混合經過攪拌、澆筑成型、養護等多道工序形成的。該材料內含有大量封閉的空隙，也正因為如此，使得其具有強度高、抗震性好、重量輕、施工方便、環保性等優勢，被廣泛應用在多個方面，比如公路護坡、路基、河岸、港口的擋土墻；補償地基、道路、橋梁、臺背回填、隧道、大型構筑物的填充層；泡沫混凝土砌塊在框架結構中用作隔熱填充墻體或與薄鋼板制成復合墻板；建筑物屋面找坡、保溫；制成輕質假山、盆景、仿木材料等園林制品。

在臺背回填應用中泡沫輕質土的優勢主要包括以下方面：

①輕質性。泡沫輕質土最基本的特性就是輕質性，該材料屬于氣泡狀絕熱材料，主要特點是在混凝土內部形成封閉的泡沫孔，造成輕質性特性的主要原因是在配置該材料時可以適當增加泡沫量，使其重量與普通氣泡狀絕熱材料低20%左右，在軟弱地層上填筑土工結構施工中具有廣泛的應用前景。

②重度和強度可調節性。為滿足更多工程的需求，泡沫輕質土的重度和強度都能夠通過改變其組成成分的比例進行調節，但該材料的可調節性并不是無限的，在一定范圍內可以調節，通常無側限抗壓強度可控制在0.3～13MPa；泡沫輕質土的重度可控制在5～12kN/m3。

③良好的施工性。該材料還在未定型前具有較高的流動性，使得其易于移動，且對施工空間要求不高。不僅如此，其能夠替代臺背回填材料，且施工方便高效，無需其他機械的支持。此外，該材料良好的施工性還體現在施工期間幾乎不需要進行特殊的養護，可實現持續性澆筑施工。

④良好的環保特性。泡沫輕質土對原材料的要求不高，粉煤灰等工業廢煤都可以制成泡沫輕質土，不僅降低了能源的使用率，促進了資源的循環利用，也有效保護了自然環境，具有良好的社會效益。

⑤其他特性。此外，該材料還與水泥混凝土相似具有良好的耐久性，比如耐水損害、耐油污、耐熱等。

2 泡沫輕質土臺背回填設計

中央大道二期工程津晉高速互通立交段，北起物流中心段，南接塘沽鹽場段，路線全長1176m。本工程位于中央大道與津晉高速的交叉處，工程范圍內為塘沽鹽場的大面積鹽池。路基多處于潮濕、過濕狀態，屬于軟弱地基。該處的軟基深度近10m。橋頭處軟基處理原設計采用薄壁管樁結合碎石墊層及超載預壓后，8%石灰土回填。而由于主線橋16#臺、B匝道橋臺分別上有高壓線經過及下有輸油管道經過原因，無法采用薄壁管樁施工，結合本工程工期要求，跟設計院業主溝通，改為泡沫輕質土回填施工。

泡沫輕質土的主要優勢就是在確保自身材料功能符合施工要求的基礎上，極大的降低了材料重度，從而減少了軟基附加應力，因此泡沫輕質土對質量的要求是很高的，其各項主要指標應滿足表1要求。

3 工程實施

3.1 配合比強度試驗

①采用10cm×10cm×10cm試塊。其抗壓強度試驗方法與普通混凝土強度試驗方法幾乎一致，不同點在于其要求壓力機采用小量程砂漿壓力機，且保持強度結果不變。

②試驗以6塊試塊為一組，共做2組分別測定7d和28d齡期抗壓強度。7d齡期抗壓強度≥0.3MPa時，說明該配合比符合施工要求。

3.2 泡沫輕質土施工

3.2.1 施工準備

①設備的安裝與調試.將拌和機和水泥罐的基礎用山皮土和混凝土進行處理，然后安裝拌和機，檢查線路和各元件是否正常，調試完畢后，聘請專業機構進行標定。②水電、管件安裝：在正式開始安裝前應先了解和掌握需安裝配件的性能，然后依據水電的需求情況，選擇合適的配件，要求安裝過程嚴格遵守相關操作規范。③設備調試：通過手動加負荷試驗，檢查各電機、空壓機工作是否異常；通過砝碼標定各計量器，檢查其是否異常；通過采用手動按鈕起動各電機，檢查電機是否異常。④對地基進行整平夯實、加固，防止發生松垮崩潰。必須采取有效措施整平夯實地基，使泡沫輕質土與地面充分融合，必要的情況下應設置防止滑溜的加固柱。⑤為防止水對施工造成不利影響，應在泡沫輕質土的上下底面鋪設土工布。此外，若施工停止時，應用遮水板或是柏油乳劑遮擋氣泡混合輕質土，從而實現防水的目的。⑥背面填土處的涌水較多時，在水容易匯集之處，采取地下排水。

3.2.2 工藝流程

泡沫輕質土主要包括兩個部分，一是水泥漿；二是氣泡，在出料系統中混合最終形成泡沫輕質土，見圖1。

3.2.3 施工重點

①正式施工前應先在碎石墊層表面澆筑一層30cm左右厚的泡沫輕質土。②應分層澆筑泡沫輕質土，確保其澆筑厚度在0.5～1.0m之間。③只有上層澆筑層終凝后，才能開始進行下一層澆筑施工；要求單個澆筑區澆筑層的施工時間不能超過水泥（砂）漿初凝時間。④應盡可能沿澆筑區長軸方向自一端向另一端澆筑。⑤澆筑過程中，當需要移動澆筑管時，最好不要左右移動澆筑管，盡量前后移動。⑥當進行掃平表面操作時最好保持澆筑口水平，同時盡量縮短澆筑輕質土表面和澆筑口之間的距離。⑦最好不要在已澆完尚未固化的輕質土里移動。⑧應在泡沫輕質土填筑體頂部0.5～1.0m的位置設置2層準2mm不銹鋼絲網，網眼規格不得超過10cm。⑨為防止雨水對泡沫輕質土造成不利影響，當遇到暴雨等惡劣天氣時，應采取必要的遮雨措施。

4 效果分析

為了檢驗采用泡沫輕質土的效果，對16#及B0#橋臺進行了監測，并與普通填土橋臺（其他橋臺）進行了比較，結果為：

①普通填土橋臺下的土體沉降量明顯大于輕質填土橋臺下土體沉降量。

前期現場經過對比普通填土橋臺下的土體沉降要比泡沫輕質土沉降大7cm-10cm。

②泡沫輕質土力學型能比普通土更穩定。

泡沫輕質土與普通填土在對橋臺的土壓力方面存在很大差距，具體表現在普通填土與深度之間存在一定的線性關系，也就是說土壓力會隨著深度的增加而逐漸增加，且土壓力也會隨著時間的增加而增大；但泡沫輕質土不同，該材料對橋臺的土壓力更加穩定，隨著深度的增加和時間的累計，土壓力并不是出現明顯的增加。

③泡沫輕質土填筑比普通填土施工更方便。

普通填土橋臺處由于橋臺附近地方狹窄，無法拉近壓實機和臺背之間的距離，使得填料顆粒間孔隙難以完全消除，因此壓實度往往差強人意。而泡沫輕質土不同，它無需振搗和碾壓工序，能夠遠距離施工，有效解決了上述問題。結果表明，采用這種方法不但能抑制地基的沉降和側移，從而緩解橋頭跳車，而且能夠減少橋臺的土壓力及橋臺樁基所承受的彎矩，抑制橋臺及樁基側移，延長橋臺結構物的使用壽命。

④加快了施工工期，節省勞動力。

普通填土臺背，需要每15cm-30cm分層碾壓，每一層往往需要碾壓3-4便，才能滿足壓實度，而靠近臺背的地方，機械往往不能靠近，需要人工用夯機，一便又一便的夯實，還需要現場試驗人員每層測壓實度，大大浪費了時間和勞動力。泡沫輕質土就不需要這么繁瑣的工序，只需澆筑完畢等待凝固就行。

5 結束語

實踐證明，泡沫輕質土在橋臺背填筑中，可大大的減輕路堤自重，降低地基應力，抑制軟基的沉降，從根本上消除了橋頭跳車問題，天津中央大道項目采用泡沫輕質土施工完成后，經固化后的試驗檢測得出，泡沫輕質土施工質量良好，滿足設計及施工要求，取得了顯著的經濟效益。由此我們不難看出，泡沫輕質土回填必然是以后臺背回填施工方法的一種趨勢。

參考文獻：

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