高速公路橋臺氣泡輕質土施工工藝研究

張國勛

保利長大工程有限公司，廣東 廣州 510000

近年來，隨著高速公路的快速發展，建設材料的使用選擇也更加多樣化。在高速公路臺背回填過程中，由于各種原因，容易出現填料不均勻、壓實度不足等問題，在高速通車過程中容易發生不均勻沉降，進而導致橋頭跳車的現象。氣泡輕質土具有良好的整體性，與橋臺結合緊密，運用于臺背位置能很好地代替回填土。氣泡輕質土的多孔性使其具有低彈性模量，對沖擊荷載具有良好的吸收及分散作用；并且，只需簡單的機器就可實現自動化作業及遠距離輸送，加快施工進度及減少機械成本，且耐水耐久、經濟環保，是較好的回填材料。因此，在公路擴建項目中，除了要防止路基與橋梁的不均勻沉降，還需考慮新舊橋梁臺背處的不均勻沉降，防止出現縱向裂紋，而采用氣泡輕質土，可增強新舊路基整體性，比其他材料更加適用。

1 工程概況

沈海高速開陽擴建段由雙向四車道擴建為雙向八車道，擴寬橋寬7～7.5m，老橋橋臺主要為薄壁橋臺及樁柱式橋臺。經勘察發現，老橋臺背在通行一定年限后有局部脫空等現象，存在一定安全隱患，且容易產生沉降進而導致橋頭跳車等問題。為防止擴建后發生類似問題，考慮新橋橋臺填料均采用氣泡輕質土，同時老橋臺背采用注漿形式以填充內部空洞，起到密實效果。

2 施工工藝

2.1 施工準備

邊坡開挖前先做好臨時排水系統；在原路基及新建路基處按要求挖好臺階，以加強輕質土與路基的結合，邊坡開挖必要時要做好臨時防護（噴混處理）；在開挖過程中應尤其加強橋臺墩柱、路基的位移、裂縫監測；在進行氣泡混合輕質土施工前，應確保基底無積水、無松軟土；基底土層應進行必要的碾壓處理，壓實度應滿足設計要求；碎石墊層（或相對密度）壓實度≥93%，墻前回填壓實度≥90%。

2.2 相關要求

氣泡混合輕質土容重≤6.5kN/m，無側限抗壓強度≥0.5MPa，防滲土工膜采用M2/PE。起泡劑是氣泡混合輕質土技術的關鍵，應保證發泡質量，即氣泡在氣泡混合輕質土中分布要均勻，且具有穩定性，能確保氣泡在氣泡混合輕質土中的輕質性和流動性。

2.3 施工工序

（1）根據現場實際情況，測量放樣原地面與老橋路面高差，根據臺階比1∶1.5開挖出各級臺階，以加強輕質土與原路基的結合（見圖1）；同時在新建路基側也需挖好臺階以更好結合。臺階處設置通長碎石盲溝，接PE管穿過面板排出路基外（見圖2）。

圖1 輕質土臺階開挖示意圖（單位：cm）

圖2 防排水示意圖（單位：cm）

（2）在基底換填30cm碎石排水層，基底必須高于地面，防止整個輕質土浸泡在水中，使用小型夯實機施打臺階底部，保證壓實度達到90%以上。

（3）因為氣泡輕質土具有一定的流動性，所以施工前需安裝好面板，為防止氣泡輕質土溢出，施工前一定要注意加強對壁板與基礎間縫隙的處理，確保不出現漏漿現象[1]。輕質土面板基礎為C25混凝土，現澆基礎前先放置固定好支柱，確認其位置，支柱采用槽鋼或者角鋼。輕質土面板采用C20混凝土集中預制再運送至現場安裝，面板預留拉桿與角鋼焊接以固定，從而確保模板的強度、穩定性達到施工要求。在邊部和角隅位置存在異型面板，預制時需注意，此時宜適當調整預埋筋的位置，同時需采取措施固定好異型面板，做好面板之間的勾縫處理。在預留沉降縫和伸縮縫處，面板及其基礎亦應斷開，同時需注意面板的寬度和拉桿位置。

（4）為防止車輛撞擊對輕質土的質量產生影響，在前墻位置采用C25現澆混凝土澆筑，高約1.5m。

（5）為加強氣泡混合輕質填土的穩定性，在路基底部、路基頂部等應力集中部位分別設計2～3層Φ10mm鋼筋網。

（6）要做好攪拌過程中的質量管理，對于材料計量精度、濕密度、空氣量、流動度等，要嚴格按設計要求計量、檢測，以控制施工質量。氣泡輕質土的運輸采取泵送方式，輸送距離在確保材料不離析、氣泡穩定的前提下為500m，如果輸送距離超過500m，則將氣泡輕質土移動到靠近輸送出口的位置，或者在中間設置中繼泵送裝置。輕質土澆筑前，檢查基底是否有積水或松土。為確保氣泡混合輕質土中氣泡獨立而均勻分布，應將氣泡的消泡及材料的離析程度控制到最小，施工過程中應避免過度振動[2]。澆筑時應從輸送管的前端直接澆筑，澆筑方向為沿長軸中間向兩側澆筑，且出料口不宜懸空，要埋入氣泡混合輕質土中或盡量靠近氣泡混合輕質土的表面。整個填筑體采取水平分層方式進行澆筑，單層澆筑厚度控制在0.25～1m，上下層澆筑的間隔時間不宜＜8h。

（7）待完成氣泡混合輕質土澆筑，且其固化后，覆蓋濕潤土工布進行養生防護，防止由于干燥收縮而產生裂縫，養生時間不宜＜7d。養護前應查看天氣，盡量避免養護過程中下雨，如果下雨，要用彩條布等防雨材料對固化前的氣泡混合輕質土進行遮蓋，避免其被雨淋[3]。對于大體積氣泡混合輕質土，更應注意加強過程養護，確保其不因養護不夠而導致裂縫產生。氣泡混合輕質土的終凝時間約在6h內，在終凝后表面可站立施工人員時進行下一層的氣泡混合輕質土的澆筑。在填筑體達到設計抗壓強度后，方可在填筑體頂面進行機械或車輛作業。作業前，應先鋪一層覆蓋層，厚度不宜＜20cm。

（8）澆筑氣泡混合輕質土前及最終完成后，都需按要求鋪設防滲土工膜，對氣泡輕質土進行全包裹，澆筑前要沿臺階鋪設，澆筑后應及時在輕質土頂部鋪設。防滲土工膜應盡可能少接頭，必須存在時則應進行密封處理。

（9）對于沉降縫的設置，應注意在臺背后側且每隔10～20m沿氣泡輕質土、面板及其基礎設置沉降縫，縫寬1cm，全斷面填塞泡沫塑料板。

3 總結與思考

氣泡輕質土是近年開發出來的一種工程領域新材料，具有質量輕、流動性強、耐久性好、造價低、施工簡便等特點[4]，其能減輕荷載或土壓，有效解決軟基路段預壓不充分遺留的工程沉降問題。在擴建路基施工中，因為老路基沉降已基本到位，而新路基有較大的沉降空間，所以使用氣泡輕質土能減輕自重，減小變形差異，解決新舊路基不均勻沉降問題；在征地或地形受限的情況下，使用輕質土作為填料不用放坡，能減少土地占用面積；在山區路段使用輕質土填料，能避免高挖高填帶來的施工技術難題。因此，氣泡輕質土在高速公路中的應用前景十分廣闊。

根據施工過程中總結的經驗，在橋臺氣泡輕質土施工中需特別注意以下幾點。

（1）做好防護排水措施。因為氣泡輕質土質量較輕、氣泡較多，能漂浮在水中，所以排水措施必須到位，排水碎石墊層高度不得小于地面；排水盲溝及PE管必須埋設，用防滲土工膜全覆蓋包裹，且接頭位置要處理好。

（2）做好澆筑施工質量控制。為保證氣泡輕質土中氣泡的均勻性，需控制好振搗時間，嚴禁振搗過度；同時一定要分層澆筑，控制好分層厚度；澆筑出料口需埋入輕質土中或表面，且雨天不能進行澆筑作業。

（3）做好防裂縫控制。澆筑完成后，為了防止由于急速干燥而產生裂縫，固化后需要加蓋麻袋等進行保護；為防止沉降縫，應每隔一定間距沿全斷面設置沉降縫，縫寬1cm，用瀝青木板或夾板填塞滿。