泡沫混凝土在橋涵臺背回填中的應用

高和鳴

（中建華夏建設集團股份有限公司，江西 南昌 330001）

合（合肥） 寧（南京） 高速改擴建路基路面工程，橋涵結構物多；需要邊施工，邊通車，施工工期緊。原老路的部分橋涵需拆除重建，為減少對老路路基的破壞，縮短工期，保證臺背回填的質量，固采用輕質泡沫混凝土進行臺背回填。

在需高填方的橋梁建設中，在路橋結合部的橋臺背部位，常規采用低壓縮比的土(如碎石或石渣) 來進行填筑。施工時，每填筑20cm 需進行碾壓、夯實，密實度達到設計要求后，再進行下一層填筑、碾壓、夯實，填筑達到設計標高后，需經過較長時間的工后沉降期(幾個月、半年或一年以上) 才能進行路面結構層鋪設。由于工后沉降期較長，這與橋梁建設的時效性、工程的經濟性矛盾。在橋臺背過渡段，路面結構層鋪設完成投入使用后，因填料荷載過大、雨水滲入，地基的承載力不夠等原因，容易產生不均勻沉降，造成跳車現象。橋梁70%的維修費用是花費在橋頭跳車的修補上。傳統的處理方法是提高地基的承載力，不但很難從根本上解決問題，還存在工期過長、經濟性不強等問題。

泡沫混凝土材料應用于路橋橋臺背填充，是一項改變常規常規橋臺背填筑工藝方法的革新型技術。泡沫混凝土材料具有有密度小、質量輕、強度大，填筑后形成一個整體、抗沖擊性能好、無側向壓力、對地基荷載小等優勢。使用泡沫混凝土填筑后，橋臺背處于超固結狀態，由此減少沉降和不均勻沉降、徹底消除臺背路堤填料本身的工后沉降、避免橋頭跳車病害。采用泡沫混凝土填筑，可大幅減少工后臺背維修費用，且通過優化設計可減少橋梁樁基用量，綜合成本低，具有較高性價比的經濟優勢。

1 泡沫混凝土的特點

1） 輕質性，在泡沫混凝土內均勻分布著大量的獨立閉合膠紙氣泡，氣泡膜是一種具有較強韌性的物質，氣泡之間互不通水，從而使材料的容重可以控制在3～18kN/m3；2）強度可調性，泡沫混凝土通過調整水泥的種類、摻量和氣泡含有率，強度可在0.3～5.0MPa 的范圍內調；3） 高流動性，泡沫混凝土具有良好的流動性，可通過管道泵送，實現垂直高度100 米、水平距離500 米的遠距離輸送；4） 固化后的獨立性，泡沫混凝土由于使用水泥作為固化劑，通常在水泥初凝后會開始固化自立，固化后對擋土結構物幾乎沒有推擠力，因而可進行垂直填筑，從而可以簡化防護、橋臺等設計；5） 低彈減震性好，泡沫混凝土的多孔性使其具有低的彈性模量，從而使其對沖擊荷載具有良好的吸收和分散作用；6） 耐久性能好，泡沫混凝土屬水泥類材料，具有與水泥混凝土材料同等的耐久性。

2 泡沫混凝土對泡沫的技術要求

泡沫是形成泡沫混凝土氣孔的基礎，要獲得符合技術要求的氣孔結構，就必須得先有符合技術要求的泡沫。對泡沫的基本技術要求有：

1） 泡沫穩定性越高越好，穩泡時間越長越好，穩定性好的泡沫，其液膜堅韌，機械強度好，另外，它有自我保水性，可長時間保持泡沫液膜的厚度和完整性；2） 泡沫越均勻越好，泡徑盈大小一致，最大泡徑和最小泡徑之間相差不能太大，可以避免壓應力在大泡孔處集中而降低抗壓強度；3） 泡徑越小越好，應以0.1～1mm 為主，相同的原料和配方，相同的設備和工藝，1mm 泡徑的泡沫混凝土的抗壓強度，要比3mm 泡徑的泡沫混凝土，至少高20%；4） 泡沫泌水率越低越好，避免使用乳狀泡沫，主要是保證泡沫中的氣泡數量和泡沫混凝土的氣孔率，也就是保證泡沫混凝土的密度；5）泡沫對膠凝材料沒有負作用，膠凝材料是泡沫混凝土強度的主要來源，泡沫的加入不能影響其膠凝性，也就是不產生膠凝負作用。

3 影響泡沫混凝土生產質量的主要因素

發泡劑、發泡機、攪拌機和膠凝材料這四個要素是決定泡沫混凝土生產質量的只要因素。

1） 發泡劑，發泡劑就是能使其水溶液在機械作用力引入空氣的情況，產生大量泡沫的一種物質，發泡劑是影響泡沫混凝土澆筑穩定性的第一因素，主要決定了泡沫量（發泡倍數）、泡沫的穩定性和發泡機共同決定泡沫的泌水率；2）發泡機，發泡機決定了發泡劑能否制成泡沫，制成的泡沫泡徑的大小和泡沫的均勻性；3） 攪拌機，攪拌機是水泥漿與泡沫混合成泡沫混凝土的場所，他決定了施工過程中混泡和均勻性，影響泡沫的穩定性和泡沫的存留率。4） 膠凝材料；膠凝材料決定了泡沫混凝土的強度，當然和泡沫的摻量也有很大關系，同時也影響穩定性，快凝膠凝材料的澆筑穩定性好。

4 采用泡沫混凝土技術可緩解橋頭跳車的問題

在橋頭和路基的結合部之間填充的楔形泡沫混凝土體則可達到使橋臺與路基結合部附近沉降曲線的梯度變化緩慢化、均勻化。其優點主要體現在以下方面：

1） 可大幅度的降低填土荷載，減少軟基的附加應力，抑制軟基的沉降和側移，提高橋臺路基的穩定性；2） 緩解橋臺與路基結合部材料的剛性突變；3） 徹底消除填料自身的工后沉降；4） 能自身獨立，對橋臺結構物幾乎沒有推擠作用；5） 施工工期短。

5 結語

橋頭跳車是現存比較復雜的技術問題，采用泡沫混凝土材料用于路橋橋臺背填充，是一項改變常規常規橋臺背填筑工藝方法的革新型技術，從根本上解決了質量問題，創造一個良好的行車條件，為社會帶來更好的經濟效益。