泡沫土在市政城市橋梁既有線的施工研究

張志艮

摘要：結(jié)合現(xiàn)有城市橋梁線路基礎(chǔ)邊坡的加寬，闡述了泡沫土能在狹窄范圍區(qū)域進(jìn)行作業(yè)，不受地形地貌的影響，泡沫土是近年來發(fā)展起來的一種新型工程材料。具有重量輕、施工好、環(huán)保、成本低、生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。詳細(xì)介紹了其生產(chǎn)過程和施工質(zhì)量控制方法。有利于指導(dǎo)施工一線生產(chǎn)，供同行工程技術(shù)人員參考借鑒成功經(jīng)驗(yàn)。

Abstract： Combined with the widening of the existing city bridge line foundation slope， it is stated that foamed soil can be operated in a narrow area without being affected by terrain and landforms. Foamed soil is a new engineering material developed in recent years. It has the characteristics of light weight， good construction， environmental protection， low cost and simple production operation. The production process and construction quality control method are introduced in detail. It is beneficial to guide the construction of front-line production for reference by peer engineering and technical personnel for successful experience.

關(guān)鍵詞：泡沫土;既有線路基加寬;工藝流程;生產(chǎn)質(zhì)量

Key words： foamed soil;widening of existing line foundation;process flow;production quality

中圖分類號(hào)：[TU997] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）08-0110-03

1 ?工程簡(jiǎn)介

三金潭立交改擴(kuò)建工程位于漢口江岸區(qū)，南與金橋大道高架橋相連，沿線跨越張公堤防洪區(qū)、東西湖堤防洪區(qū)、金潭小路相交，北至袋黃高速公路，全長(zhǎng)2676m，道路寬度24m。修建內(nèi)容包括：路基拓寬工程和橋梁工程。設(shè)計(jì)單位是武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限公司。三金潭立交改造工程要進(jìn)行泡沫土施工的部位包含主線左右幅路基16#、18#橋臺(tái)錐坡、張公堤蓄洪區(qū)路基加寬、東西湖堤府河郊野公園路基加寬改造、東西湖堤半橋、半路回填、橋梁范圍主線左右幅橋頭臺(tái)背回填、張公堤橋頭臺(tái)背回填的修筑和改建，是改善出城、進(jìn)城便利的重要工程。為了預(yù)防通車后柔性路面和剛性路面沉降不一致，減少橋臺(tái)搭板沉降產(chǎn)生跳車，橋臺(tái)兩端采用泡沫土灌注。

2 ?泡沫土

泡沫土指的是由發(fā)泡劑、水泥等物質(zhì)元素形成的建筑輔助土壤，普遍被應(yīng)用在道路橋梁等領(lǐng)域。泡沫土的應(yīng)用十分普遍，所涉及的材料也十分常見，大多為金屬網(wǎng)片、泡沫板等。在其填充材料的規(guī)格上，應(yīng)該選用Φ1～2mm@5cm×5cm冷鍍鋅絲網(wǎng)，同時(shí)應(yīng)確保其材料特性的健全、無腐蝕、網(wǎng)眼無斷裂。

2.1 發(fā)泡劑

發(fā)泡劑的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：

發(fā)泡劑作為一種重要的填充材料，它能夠使對(duì)象物質(zhì)形成大分子空洞，其勻質(zhì)性指標(biāo)應(yīng)符合表1的相關(guān)規(guī)定。在建筑施工的過程中，發(fā)泡劑的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為50噸檢驗(yàn)批次。

2.2 水泥

水泥應(yīng)符合GB175-2007的要求。試驗(yàn)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，選取袋裝水泥檢驗(yàn)頻次為每200噸1個(gè)檢驗(yàn)批，針對(duì)不同的項(xiàng)目元素，設(shè)定相應(yīng)的試驗(yàn)方法。（表2）

2.3 水

采用府河水進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)應(yīng)確保所取樣水的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合“混凝土水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”（JGJ63）的要求，從嚴(yán)保障樣品水的安全和清澈，防止因摻入雜質(zhì)形成不良反應(yīng)，以此確保發(fā)泡劑的發(fā)泡性能和泡沫土壤的質(zhì)量穩(wěn)定性。

3 ?施工前準(zhǔn)備

3.1 泡沫土技術(shù)指標(biāo)

3.2 配合比

3.2.1 試驗(yàn)室配合比

試驗(yàn)室的配料是根據(jù)合格的原材料進(jìn)行的，這些原料需要一定的外在條件來實(shí)施：

①在消泡試驗(yàn)中，對(duì)于濕密度的增加應(yīng)該保持在10%以下;

②濕密度的調(diào)試應(yīng)該遵循圖紙?jiān)O(shè)定的初始需求;

③流值要和圖紙?jiān)O(shè)定的數(shù)值相適應(yīng);

④28d抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于1.0兆帕;

⑤泡沫土的標(biāo)準(zhǔn)沉降率不超越3%。

3.2.2 施工配合比

施工組合應(yīng)按以下方式進(jìn)行：

①原材料測(cè)試必須進(jìn)行并確保測(cè)試的合理性。

②在施工攪拌的過程中，應(yīng)該嚴(yán)格遵循相應(yīng)的元素配比，進(jìn)行調(diào)和攪拌。

③施工中對(duì)泡沫土濕密度和流量值的調(diào)試應(yīng)該保持在最佳狀態(tài)。

④泡沫土在建筑中應(yīng)該遵循科學(xué)的配合比。

⑤實(shí)驗(yàn)過程中，泡沫土濕密度增加率不超過10%。

施工配合比試配驗(yàn)證由施工方試驗(yàn)室實(shí)施，業(yè)主代表、監(jiān)理單位見證。

4 ?路基加寬設(shè)計(jì)

原府河大橋，不能滿足現(xiàn)在車流量的通行能力，需要對(duì)原府河橋進(jìn)行加寬改造修建。經(jīng)防洪設(shè)計(jì)院、市政設(shè)計(jì)院現(xiàn)場(chǎng)踏勘同意采用氣泡土回填施工。主橋路基雙向加寬24m，想到泡沫土澆筑與原路基有側(cè)壓力及2.8m高的回填土自重力，改性地基的承載力將增加。

4.1 地基處理

原橋梁錐坡基礎(chǔ)采用CFG樁處理。最外側(cè)的GFG樁距路基底部3.5m。需要加寬的路基遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個(gè)距離。為保證沉降安全和邊坡穩(wěn)定，對(duì)新建加寬路基里程部位要進(jìn)行加固處理。結(jié)合張公堤蓄洪實(shí)際情況，采用水泥攪拌樁加固處理。

4.2 路基加寬段設(shè)計(jì)

①?gòu)埞搪返烫钪诘睦锍虨镵1+468.345—K1+559.612，填筑的寬度為12m為了減小開挖對(duì)堤防影響采用“半橋、半路型式”。

②張公堤路面填筑控制。考慮到路面沖洗及雨季排水通暢，在張公堤堤頂預(yù)留一定標(biāo)高。減掉張公堤路基邊線位置的路面高度，在進(jìn)行泡沫土施工澆筑時(shí)厚度控制好標(biāo)高。在這里，測(cè)量技術(shù)人員被要求在施工前測(cè)量新路面的實(shí)際高度。

③泡沫土參數(shù)的確定。濕密度γ≤950kg/m3，抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于或等于1.0MPa。

④泡沫土與原橋臺(tái)相結(jié)合位置采用開挖臺(tái)階狀的連接進(jìn)行了處理，泡沫土的面層和地面層都加設(shè)了鋼筋網(wǎng)片加強(qiáng)連接力。

5 ?加寬段泡沫土路基施工工藝

5.1 換填開挖：泡沫土施工前，驗(yàn)收和澆筑現(xiàn)場(chǎng)的基礎(chǔ)應(yīng)不含水和軟土，場(chǎng)地應(yīng)平整，壓實(shí)度符合設(shè)計(jì)要求。開挖過程中觀察原橋臺(tái)的穩(wěn)定性，確保原橋臺(tái)的整體穩(wěn)定。

5.2碎石墊層、中粗砂隔離層施工完畢，要達(dá)到驗(yàn)收要求

5.3 泡沫土的配置步驟如圖1所示，即在水泥和水完全混合成泥漿后，加入泡沫裝置產(chǎn)生的氣泡。

5.4 保護(hù)壁或者模板

泡沫土在一定程度上是可移動(dòng)的，因此必須在施工前架設(shè)模板或防護(hù)墻，如圖2所示。為了有效地防止泡沫土的滲漏現(xiàn)象，在施工前必須注意加固墻板與地基之間的間隙，以保證漿體不發(fā)生滲漏。另外，必須對(duì)模板和擋土墻進(jìn)行有效加固，確保模板和擋土墻的強(qiáng)度和穩(wěn)定性滿足施工要求。

5.5 泡沫土澆筑施工質(zhì)量控措施

5.5.1 澆筑方法的確定

澆注、鋪設(shè)：泡沫土沿4m縱向布置橫向沉降縫，寬度1cm，間隙用夾板填充。將路堤縱向底部分段，形成臺(tái)階連接，并根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定臺(tái)階的位置和高度。路堤底部沿縱向水平，便于施工。泡沫土壤中的氣泡既獨(dú)立又分散。因?yàn)榫邆淞己玫牧鲃?dòng)性和固化后的自立性，澆筑時(shí)不需振搗和碾壓作業(yè)。為了減少氣泡的溶解和材料的分離，在施工過程中必須使用正確的澆注法（澆注法如圖3所示），并控制澆注的厚度。根據(jù)大量的試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，一個(gè)構(gòu)件的最大厚度一般不超過1m，最小不小于0.25m。同時(shí)，施工時(shí)要避免雨天。泡沫土的澆筑施工工序如圖3。

為了有效地保證泡沫土中氣泡的均勻性，在施工過程中有必要對(duì)原路面行駛車輛帶來的振動(dòng)進(jìn)行控制。泡沫土澆筑從軟管前端開始，出口插入泡沫土中，以消除氣泡，防止離析（見圖4）。針對(duì)不可避免的需要，采用槽式澆注，并采取適當(dāng)措施，防止泡沫土的施工質(zhì)量。此外，雨天停止施工作業(yè)。

5.5.2 分層澆筑厚度的設(shè)置

在進(jìn)行泡沫土鋪設(shè)的過程中，受土質(zhì)自身特性的影響，在澆筑的過程中不可避免的出現(xiàn)壓縮氣泡的現(xiàn)象。正因?yàn)槿绱耍跐仓菽梁螅蚨嗷蛏贂?huì)出現(xiàn)一定的沉降問題。將泡沫土壤逐層澆注。建筑施工人員每次澆注一層泡沫土?xí)r，氣泡的數(shù)量會(huì)隨之增多，影響澆筑效果。為了將這一問題控制在低發(fā)階段，施工人員應(yīng)該注重泡沫土澆筑的厚度。既不能太厚，防止其不易干爽且氣泡增多，也不能太薄，雖然減少氣泡但是施工質(zhì)量不過硬。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出，泡沫土的分層澆筑的厚度應(yīng)該保持在0.3～0.7m范圍之間。

但是需要特別注意的是，當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)較為狹窄且封閉的時(shí)候，假定為0.9m的澆注厚度并不會(huì)影響施工效果。當(dāng)施工量為2654.2m3時(shí)，工程所需的時(shí)間為16天。

6 ?養(yǎng)護(hù)

泡沫土充填后，為了防止因快速干燥而產(chǎn)生的裂縫，固化后必須將麻袋蓋好。此外，假如施工中下雨，對(duì)固化前的泡沫土要進(jìn)行遮蔽，防止雨淋。對(duì)于大方量泡沫土，應(yīng)注意加強(qiáng)工藝維護(hù)，以確保由于維護(hù)不足，造成裂痕。

7 ?去除模具

施工過程中，泡沫土所需的模板、防護(hù)墻不能去除，當(dāng)其防護(hù)模具可以去除后，必須要經(jīng)過相應(yīng)的論證和檢測(cè)，確定泡沫土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度才能拆除。

8 ?結(jié)語(yǔ)

根據(jù)本文所述內(nèi)容，泡沫土在市政城市橋梁既有線的施工中具有重要的作用。在現(xiàn)代城市建設(shè)中，泡沫土的應(yīng)用范圍隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展得以不斷延伸。尤其是在土地資源匱乏、征地難度較大的地區(qū)，泡沫土的施工技術(shù)也在進(jìn)行更新優(yōu)化。本項(xiàng)目中，通過對(duì)泡沫土和路基、路面及防撞結(jié)構(gòu)的有效銜接，通過提高泡沫土的成本效益，確保橋梁工程的施工過程更加規(guī)范。充分發(fā)揮泡沫土重量輕、施工好、成本低、技術(shù)操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，使橋梁路基沉降被限定在穩(wěn)定的范圍內(nèi)，為城市橋梁既有線的施工建設(shè)提供先進(jìn)的技術(shù)支撐，在推廣泡沫土應(yīng)用上做出積極的探索。

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