浅谈气泡轻质土在公路桥梁设计中的应用

浅谈气泡轻质土在公路桥梁设计中的应用

王海燕

重庆市万州路桥总公司，重庆 404100

摘要：通过分析气泡轻质土的概念及实际应用方法，探讨气泡轻质土在高速公路桥梁优化设计中的应用，说明了在采用气泡轻质土减少跨径后桥头路基沉降情况，简要阐述了气泡轻质土关键性技术。希望给相关工程项目提供一些有价值的参考。

关键词：气泡轻质土；公路；桥梁设计；应用

近几年，随着社会经济的快速发展，国家逐渐加大对公路基础设施的投入，这使得高速公路的里程数逐年上升。高速公路建设中，受地理环境的影响，在施工过程中经常利用桥梁来实现山体、耕地、河流跨越等。高速公路桥梁建设中，桥梁质量是设计中关注的重点，为了提高桥梁承载力及强度，在实际的施工建设中，常常应用到气泡轻质土，为保证材料应用的合理性，实际应用过程需要进行合理的设计。

1气泡轻质土概述

1.1气泡轻质土定义将制备的气泡群按照一定比例加入到由水泥、水及可选添加材料制成的浆料中，经混合搅拌、现浇成型的一种微孔类轻质材料即为气泡轻质土。

1.2气泡轻质土的特点

气泡轻质土是一种介于普通土与混凝土之间，具有轻质性、可调节性、高流动性、凝结自立性、良好施工性及耐久性等特点的优质人工土，其容重可根据工程需要在4～15kN/m3范围内调整，其强度可在0.5～35.0MPa范围内调节，工程上一般常用容重4～6kN/m3，强度0.5～1.5MPa。其容重仅为普通土的1/4~1/5，换算强度可达普通土的2倍以上。

2气泡轻质土的应用优势

我国国土面积辽阔，地形地貌复杂，为此在高速公路建设中，常常需要设计桥梁来跨越普通道路、桥梁等。高速公路桥梁如果设计得比较高，在施工设计过程中就需要处理高桥台台前锥坡放坡长度问题，以此保证桥梁的稳定性。桥跨的数量以及长度一般以两个台前锥坡的距离为参照标准，使得实际设计的桥梁总体长度常常要大于跨建筑物的宽度。在桥台的设计上，如果采用常规薄壁式桥台，常常会因为后台填土高、土承受压力大使得桥台经常出现质量风险。但是如果利用气泡轻质土进行垂直填筑，在土质固化后不但对结构物侧压力作用小，同时还能够解决土压力过大问题，减少因为锥坡放坡增加桥跨，节约工地及桥梁施工成本。

3气泡混合轻质土施工

3.1路基反开挖依据

施工需求进行现场放样，同时做好防排水等施工前期的准备工作，然后进行路基反开挖作业。轻质土施工的路堤底部台阶面的放坡开挖规程需要尽量保证施工精细化。在开挖过程中，每开挖一级均要对放坡面进行平整。在开挖完成后，需要对轻质土的施工区域的基底进行充分的碾压，碾压的要求是要确保基底路基土的压实度不能低于90%，为后续轻质土的施工奠定坚实基础。

3.2发泡及混合搅拌依据

施工场地的实际情况，气泡混合轻质土拌和站应设立在本次桥梁的台旁路基位置。将拌和站设备安放在经过压实的路床上，同时保证路基的稳定，监测压实路基的承载力需要符合相关要求。在水泥及水充分混合并且呈现浆状以后，借助发泡装置产生的气泡，使得气泡加入轻质土中转变成气泡混合轻质土。

3.3气泡混合轻质土材料供给

制成的轻质土施工材料借助管道、泵管进行输送，在这些管道输送过程，轻质土材料损耗及消解量是比较小的。然而，如果使用预拌混凝土车、翻斗车进行输送，常常会因为振动使得气泡消解，同时还极易导致混合料的湿润度、空气含量出现大的变化，且混合材料的流动性也会明显降低。为此，依据本工程特点，轻质土材料采用管道泵送的方式，同时泵送点还需距离最远施工点150m，避免泵送材料对主体桥梁的施工产生影响。在具体的材料输送过程中，为了保证材料稳定性，应该尽可能减少材料离析情况，针对输送距离比较远的，需要设置中继泵送装置来保证材料稳定性。

3 .4气泡混合轻质土浇筑与铺设材料浇筑

采取水平分层浇筑的方式，分层浇筑过程中，各层浇筑时间间隔要大于1d。气泡混合轻质土施工路段路堤需要每隔10m设置一处沉降缝，缝的宽度控制在1cm左右，缝间隙主要采用沥青木板进行填充[5]。混合材料中的气泡具有独立细微及分散性的特点，在浇筑过程中为了避免气泡消解、离析等问题，在实际施工过程中一定要避免过度振动操作的发生，同时还需要控制好浇筑的厚度。通过长期施工经验积累可得出，一次浇筑最大厚度应该控制在1m的范围，但是最小不能小于0.25m。此外，浇筑施工应该避免在雨天进行，主要是避免雨天降雨影响材料的质量。

3.5养护气泡混合轻质土浇筑

施工到设计所需的标高以后，可以在表面覆盖防渗土工膜进行保湿，使得土质能够达到所需的要求。同时，在材料的强度还未达到设计所需强度时，应禁止车辆进入，保证养护质量。3.6纵横坡调整及路基沉降观测

气泡混合轻质土具有比较强的流动性，在浇筑过程中并不能完全实现路面坡度需求。因此在浇筑完成并且到达一定的强度，可以使用底部基层材料做纵向、横向坡度的调整。同时在桥梁施工完成并正式投入运营后，为了避免路基压实不合格导致后续路基沉降差异大问题，需要进行路基沉降观测，主要通过连续多年的监测观测台背路基沉降情况，以此评估气泡轻质土的施工质量，降低后续运营中桥头跳车问题，提高行车的舒适度。此外，通过持续的路基沉降观测，还可以为后续相关项目的施工提供有价值的参考，进一步提升桥梁的稳定性，同时使气泡轻质土在桥梁施工中得到进一步推广及应用。

结语：

气泡轻质土是工程领域开发出的一种新型的轻质材料，在现代高速公路施工中应用越来越广泛。相比常规的施工材料，气泡轻质土通常具有土体小、强度可调整、抗震性能好等优势，这样可提高桥梁承载能力。为了充分发挥气泡轻质土的作用，在桥梁施工中，相关施工单位应严格按照合适的施工流程进行施工操作，以期提高桥梁整体施工质量。

参考文献：

[1]何国杰,丁振洲,郑颖人.气泡混合轻质土的研制及其性[J].地下空间与工程学报,2019(01).

[2]陈选军.气泡轻质土在解决桥头跳车中的应用探讨.交通与路建,2018(05):193.

[3]刘泮森.泡沫轻质土在台背回填中应用.山西建筑,2015,7:140~141.

[4]李相成.高速公路桥台轻质路堤施工——气泡轻质土应用[J].建筑工程技术与设计,2016,23(4).