泡沫輕質土在橋梁工程中的應用研究

摘? 要：近年來，隨著我國經濟的迅速發展，公路運輸需求不斷提升。大量公路不得不建造于不良地基之上。泡沫輕質土因其具有自重輕、環保及可垂直填筑等特點，在公路建設當中得到廣泛應用，尤其是在解決橋頭跳車病害等方面效果顯著。基于此，本文在全面了解泡沫輕質土特點的基礎上，結合具體案例，對泡沫輕質土在橋梁工程中的應用要點進行了分析[1]，以期為相關工程應用提供參考。

關鍵詞：泡沫輕質土;橋梁工程;技術要點

中圖分類號：U445.7+1? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2020）10-0000-00

0引言

軟土在我國分布較廣，受地理條件等因素限制，很多公路工程不得不建造在深厚的軟土地基之上。在上部荷載作用下，軟土地基工后期會有較大沉降，因此會對行車舒適性和安全造成嚴重影響。大量研究表明，在行車荷載和自然因素等長期作用下，路基本身工后沉降是有限的，軟土地基引起的工后沉降決定了路基工后沉降能否滿足規范要求。為了降低工后沉降，目前多采用地基加固或改良方式。但是深厚軟土地基處理難度大、成本高及建設周期長，為了有效提升軟基處理效果，必須重視新材料、新工藝的應用[2]。基于此，泡沫輕質土具有強度高、表觀密度低及施工方便等特點，因此在公路橋梁臺背回填泡沫輕質土可以有效減小差異沉降，緩解及消除橋頭跳車等現象。

1 泡沫輕質土的特點

按照《現澆泡沫輕質土技術規程》相關規定，泡沫輕質土是指在物理方法作用下，將發泡劑水溶液制成泡沫，并按一定比例對水泥基膠凝材料、水等進行均勻拌和，通過一系列物理化學作用，生成一種性能良好的輕質材料。泡沫輕質土可用于填土材料，要求其性能能夠滿足常規填土要求，但并非直接當做混凝土應用[3]。

相比一般土體，泡沫輕質土容重小，強度和變形良好，在軟土路基填筑、臺背填筑及道路加寬等方面得到廣泛應用。通過泡沫輕質土的運用，可減小軟土地基上的附加應力，有效控制地基沉降，解決橋頭跳車病害。泡沫輕質土特點如表1所示。

2 工程概況

某改擴建公路工程，全長9.5km，路基寬26.5m，為雙向四車道。近年來沿線交通量與日俱增，為滿足交通運輸需求，決定進行雙向六車道改擴建施工。根據設計要求，在本施工項目中，包括2座橋梁工程，經地質勘察可知，本路段存在大范圍軟弱地基，為保證施工質量，決定采用泡沫輕質土回填橋臺臺背。

3 泡沫輕質土材料選擇

（1）水泥。在泡沫輕質土材料當中，水泥是最基礎的膠凝材料。通過水泥的水化作用在凝結硬化后，可將水泥基復合材料的全部組分粘結成一個整體。據相關研究顯示，在低密度泡沫輕質土制備當中大部分快硬水泥或早強水泥均可使用。根據工程實際情況，決定采用P.O45.2R普通硅酸鹽水泥，其細度為0.8%，初凝時間為160min，終凝時間為240min。

（2）發泡劑。為減少環境污染，在泡沫輕質土材料選擇時，本工程采用了標準氣泡群密度為50±5kg/m3的界面活性發泡劑。在試驗中，標準氣泡柱靜置1h后，保證氣泡群沉降在5mm以內，泌水量在25mL以內。發泡劑泡沫應細密，消泡試驗時確定的濕密度增大率不宜大于10%，輕質混凝土沉降率不得大于3%。同時，保證在0℃以上環境條件下，發泡劑不會出現材料離析現象[4]。

（3）減水劑。泡沫輕質土配制時，尤其是對低水灰比的泡沫輕質土，應確保漿液的流動性，保證在拌入泡沫時，自由水充足，避免漿液把泡沫液膜表面水吸收掉而導致氣泡破裂。因此，在泡沫輕質土制備時，可適量摻加減水劑。同時，還要保證選用的減水劑能夠和發泡劑相容，不會產生消泡等問題。基于此，本工程采用常見的減水劑甲酸鈣YJ-9010，用量為水泥漿液質量的0.5%。

（4）穩泡劑。泡沫是氣體分散在液態中的醋分散體系，由于體系內存在大量氣—液界面，在熱力學上，被認定為不穩定體系，且泡沫還會趨于破壞。因此，可將具有穩泡作用的表面活性物質和膠狀物等摻入發泡劑內，以此改善泡沫穩定性。在本工程當中，穩泡劑采用明膠，其用量為發泡劑水溶液質量的0.1%。

（5）粉煤灰材料。按照相關規定要求，泡沫輕質土粉煤灰材料以F類I級粉煤灰材料為主，保證其各項性能滿足規范規定[5]。

（6）水。采用無污染，無雜質的飲用水即可。

4 泡沫輕質土施工工藝

4.1 泡沫輕質土拌和

采用專門的泡沫輕質土制備設備進行施工，且保證其具有智能計量功能，可隨時對拌和過程中的各類材料用量進行調整，確保原材料配合比及用量符合施工規定。在整個拌和施工當中，必須確保拌和的均勻性，避免影響后期施工效果[6]。

4.2 澆筑和鋪設

根據工程實際情況，需分層、分塊進行泡沫輕質土澆筑。結合現場澆筑施工量，明確及合理劃分澆筑區并繪制成圖。澆筑過程中，確保與澆筑面水平，不允許產生振動過度情況。同時，還要合理控制每層澆筑厚度，一般為0.3～0.8m，并保證澆筑間隔時間充足。一般情況下，應在下一層澆注終凝前完成上一層澆注作業。整個澆筑過程中，按照工程需求，不宜采用噴射法。若遇到不良天氣，比如下雨天，需及時覆蓋未硬化的澆注體。每天施工后，要及時清理干凈澆筑設備內存留的殘存物，防止堵塞管道，或對設備運行造成不利情況。

4.3 養護

泡沫輕質土澆筑硬化成型后，若強度依舊不能達到設計要求，需及時采取措施進行處理。特殊情況下，若需使用，必須鋪設臨時保護層，且在50cm以內控制其厚度。正常情況下，當泡沫輕質土澆筑高度滿足設計標高時，能進行保濕養護。在泡沫輕質土抗壓強度超過0.5Mpa的情況下，可進行下一階段施工。

4.4 質量控制

為提高工程施工質量。在整個施工中必須做好質量控制工作，詳細記錄各項施工事宜，做好現場質量和安全管控。按照相應質量標準，對泡沫輕質土施工情況進行合理控制，保證質量滿足規范要求，從而提高施工質量[7]。

4.5 工后沉降檢測分析

本工程完工2年后，跟蹤檢測了橋臺臺背回填泡沫輕質土的施工情況，經檢測結果可見，工后總沉降量為11cm，1.0mm為日最大沉降速率，滿足技術規定（<5mm/d）要求。總體來講，泡沫輕質土回填橋臺臺背工后沉降量不大，整體狀況良好，泡沫輕質土應用效果顯著。

5 結語

綜上所述，作為一種性能良好的新型材料，泡沫輕質土具有高流動性、自重輕等特點，其應用可改善工程使用性能。將泡沫輕質土用于橋臺臺背回填施工，能夠有效減小差異沉降，提高施工質量，延長工程使用壽命，推進我國橋梁事業健康持續發展。

參考文獻

[1]李曉亮.泡沫輕質土疲勞性能影響因素研究[J].合成材料老化與應用，2020，49（3）：82-85.

[2]鐘少杰.泡沫輕質土在高速公路橋頭路基填筑中的應用及效益[J].廣東土木與建筑，2020，27（6）：109-112.

[3]延倫.泡沫輕質土在公路橋梁臺背回填中的應用[J].交通世界，2020（14）：155-156.

[4]臧衛平.泡沫輕質土在臺背回填中的應用及優勢[J].上海建設科技，2020（2）：86-88.

[5] 劉剛，劉莉.現澆輕質泡沫混凝土在屋面工程中的應用[J].山西建筑，2017，43（12）：79-80.

[6] 鄧飛.泡沫輕質土在杭州東站軟土路基地基處理中的應用[J].鐵道標準設計，2018，62（3）：31-35.

[7] 黃小波，陳忠平.泡沫輕質土在高速公路路基高填方的應用[J].低溫建筑技術，2017，39（9）：119-121.

收稿日期：2020-09-05

作者簡介：俞向軍（1973—），男，山西永濟人，本科，工程師，研究方向：道路與橋梁。