泡沫轻质土在深厚软基桥台台背回填的应用

泡沫轻质土在深厚软基桥台台背回填的应用

吴胜恩张友

中交四航局第一工程有限公司广东广州510310

摘要:桥台台背回填处理是重点与难点,台背处理的效果，直接关系到行车的舒适性和安全性，台背处理得不好，容易出现路面下沉产生跳车现象，从而产生的冲击力会导致路面、路基和桥梁结构的进一步损坏，不仅返工难度大而且增加后期养护管理费用。本文根据泡沫轻质土在濠江路工程中的实践，介绍了桥台台背泡沫轻质土的设计与施工控制要点，为新型轻质土在桥涵台背回填中的推广，提供一定的借鉴。

关键词：深厚软基；台背；泡沫轻质土

1引言

珠海市横琴区市政道路工程濠江路位于珠海横琴新区大、小横琴山之间，天沐河北侧，西起环岛西路，东至环岛东路，全长6.7km，沿线共设15座桥梁。道路软基淤泥层厚度13.50～33.50m,平均厚度达22.82m,具有高含水量、高孔隙比、高压缩性、低强度低渗透性等特点。在该地质情况下道路桥台跳车为常见现象，同时考虑建设工期和工程造价等因素,因此濠江路全线15座桥梁台背回填全部采用泡沫轻质土技术。

但是，桥涵台背采用泡沫轻质土回填，其对台背下部地质有一定要求，一般是填筑在厚度2m～10m不等的素填土或粉砂硬壳层上，该层地基承载力要达到80Kpa以上。

本文结合濠江路桥梁台背回填处理工程实例，介绍了桥台台背在无硬壳层深厚软基条件下，采用泡沫轻质土工艺的相关技术及施工控制要点。

2无硬壳层深厚软基泡沫轻质土桥台设计

根据濠江路地质勘查资料，地质表层全部为淤泥层，为了给桥梁桩基础及承台施工创造条件，采用吹填砂与塑料插板，上覆预压土形式进行堆载预压处理。堆载预压处理完成后，桥梁桩基础及承台采用反开挖形式施工。

采用堆载预压的形式进行软基处理，一方面给桥梁桩基础施工创造条件，另一方面给台背回填施工形成一个持力层。堆载预压的时间不必像常规软基处理工艺一样长达12个月甚至更长，可缩短工期。根据台背回填处理方式不同，可分为常规回填和轻质材料回填方式，以濠江路10号桥为例，两种方式的对比如下：

方案一（常规回填）：台背软基经过真空联合堆载预压处理之后，桥台两侧过渡段按2.2m×2.2m布置6排φ400mmPHC管桩，管桩按2.5m渐变桩长布置，最短管桩须打穿淤泥层，进入粘土层不少于2m；桩顶做桩帽、铺设土工格栅及回填砂砾。

主要工程量为：φ400mmPHC管桩12555m，桩帽186m3，砂砾回填8201m3。

方案二（泡沫轻质土回填）：台背通过塑料插板排水固结软基处理后，完成了大部分沉降。回填施工时，挖除预压土方及吹填砂，填筑纵向阶段状泡沫轻质土，实现减载换填效果，达到控制沉降的目的。台背泡沫轻质土回填设计如图1所示。为了实现减载换填，控制沉降，本项目泡沫轻质土设计容重5.5KN/m3≤0～1m≤6.5KN/m3，抗压强度≥0.6Mpa；5KN/m3≤1m以下≤6KN/m3，抗压强度≥0.4Mpa。

图1桥台台背泡沫轻质土设计图

主要工程量为：泡沫轻质土8201m3。

方案的经济性比较：方案一（常规回填）总造价为349万元，方案二（泡沫轻质土回填）总造价为210万元。通过经济分析可见，采用泡沫轻质土回填方式可节省造价139万元。因此本项目采用泡沫轻质土作为桥台台背回填具有更好的经济性。

3泡沫轻质土施工工艺流程

泡沫轻质土，是通过气泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质材料,泡沫轻质土的施工工艺流程如图2所示。

图2泡沫轻质土施工工艺流程

4泡沫轻质土施工质量控制

4.1事前控制

（1）、开工前，应对桥台台背回填的泡沫轻质土所采用的水泥、粉煤灰、施工用水及发泡剂进行有见证的消泡试验和施工配合比强度试验，以确定发泡剂与其它材料的适应性。其合格标准为泡沫轻质土湿密度增加率不超过10%，试块7天抗压强度不小于0.3Mpa，28天抗压强度不小于0.6Mpa。

（2）、施工前，施工工作面基底应符合设计图纸上的要求，保证桥台台背基底标高的正确及满足承载力要求。

（3）、发泡装置应采用压缩空气与发泡剂水溶液混合的方式生成泡沫，确保泡沫体积大小均匀。泡沫轻质土制作设备应具有原材料自动化计量功能，在拌和制作泡沫轻质土时，控制调节水泥浆或泡沫流量，材料计量精度须满足规范要求。设备单台泵送能力不小于90m3/h，以满足大面积、大体积施工，达到水泥初凝前浇注成块。施工前，须对施工设备进行调试，确保生成的泡沫及泡沫轻质土各组分比例计量的准确性。

4.2事中控制

（1）、与一般填料相比，泡沫轻质土桥台台背在施工时的质量控制要求更高。一次浇注厚度较大时，由于泡沫轻质土自身容重的影响，下部泡沫轻质土中的泡沫被压碎，泡沫轻质土容重增加，造成质量不稳定。采用分层分块的方式进行浇注，单层浇注厚度宜控制在30～80cm之间。由于要确保现浇泡沫轻质土的流动性和轻质性，因而投料要准确、搅拌要均匀，必须按照湿密度、流值、泡沫密度的标准进行控制。

（2）、湿密度是决定泡沫轻质土轻质性的关键因素，该工程的标准湿密度为500～650kg/m3，只相当于土重量的1/3，确保泡沫轻质土的轻质性。现场通过设备调制及检测数据控制泡沫轻质土湿密度。

（3）、流值是确认泡沫轻质土是否达到规定的流动性的参数。流值应控制在160～200mm，可确保材料不发生离析，泵送距离可达到500m，浇注时具有良好的操作性。若流值过大，则有可能出现材料离析现象;若流值过小，则会因流动性明显降低而影响正常作业，严重时则会发生堵管现象。可以说流值是准确把握泡沫轻质土施工性的最简便的方法，现场通过设备调制及检测数据控制泡沫轻质土的流值。

（4）、泡沫密度是确保泡沫轻质土轻质性的重要因素，同时也会影响泡沫轻质土的流动性。该工程的泡沫标准密度为50kg/m3。现场通过发泡系统设备调制及实地检测数据控制泡沫密度的准确性。

（5）、单个浇注区的面积应结合设备产能进行划分，应以浇注区内单个浇注层可在初凝时间内浇注完毕，且单个浇注层浇注方量不超过200m3为控制标准，最大浇注面积不应超过400m2。

（6）、每一浇注层应在水泥浆初凝时间内浇注完毕，浇注时间不宜超过3h；水泥浆制备完成到开始制备泡沫轻质土的间隔时间最大不应超过3h。

（7）、同一区段上下相邻浇注层，浇注间隔时间应以下层浇注层已经硬化为控制标准，不宜少于6h。

（8）、浇注过程中，浇注管出料口离当前浇注面的高差最大不应超过2m；同时已应尽量减少在浇注层中的走动扰动。

（9）、泡沫轻质土浇注过程中，对泡沫密度、水泥浆密度、泡沫轻质土湿密度进行实时监测，过程中控制指标见表2。

表2泡沫轻质土过程控制指标

4.3事后控制

（1）、强度及准干密度检验

泡沫轻质土抗压强度及准干密度的自检频率为每工作日每400m3检验1次，当不够400m3按400m3考虑；28天抗压强度不低于设计值，准干密度的合格标准不超过湿密度的设计值。

（2）、成品保护

1)、当遇大雨、暴雨或持续时间较长的小雨天气时，未固化的泡沫轻质土表面应采取遮雨措施，防止雨水消泡。

2)、泡沫轻质土浇注硬化成型后，在强度未达到设计强度前，不宜直接进入使用状态。

3)、泡沫轻质土浇注至设计标高后，宜在表面覆盖塑料薄膜进行保湿养护。

4)、为避免泡沫轻质土表面可能引起的破坏，在泡沫轻质土顶面铺设25cm厚以上的土或基层材料，严禁直接在泡沫轻质土顶面行驶车辆或其他施工机械。

5结语

本文通过珠海市横琴区市政工程濠江路的工程实例，介绍了泡沫轻质土在无硬壳层深厚软基情况下桥台台背回填的设计及应用。通过实践，证明采用简化的堆载预压软基处理方式之后，再用泡沫轻质土减载换填，可以达到很好的台背回填效果：控制工后沉降，消除桥头跳车现象。经过理论对比和实践验证，发现使用泡沫轻质土填筑桥台台背比常规的台背处理方法更具经济效益，且从施工技术角度来讲，前者也更为简便快捷。总而言之，泡沫轻质土工法具有很大的技术经济效益，且能有效解决桥头跳车现象，可在相关工程中大力推广应用。

参考文献：

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