泡沫轻质土在解决桥头跳车问题中的应用

泡沫轻质土在解决桥头跳车问题中的应用

郑浩

信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司,,610000,四川成都

摘要：桥头跳车是道路中普遍存在的现象，其不仅仅影响行车的舒适度，而且对于高速行驶的汽车，其为一个重大的安全隐患。

关键词：泡沫轻质土；桥头跳车；问题；应用；对策；

引言

桥头跳车是指由于桥梁等构造物两侧与路堤填土衔接处产生较大的差异沉降，使得路面局部出现显著的纵坡变化，从而导致高速行驶的车辆在该处产生颠簸跳跃现象。桥台前部为水泥结构，沉陷较少；台背多为土地基，台背人工填土变形或天然土基沉陷主要是由于地基本身的刚性相对较低，自重相对较大，在长期的行车荷载、土体的自重等因素的影响下，会造成较大的不均匀沉陷。泡沫轻质土刚性比普通地基高，因此，它是一种较好的缓冲层，可以减轻地基与地基的不均匀沉降；合理采用泡沫轻质土进行台背回填就可以很好地克服桥头跳车的问题。

1.泡沫轻质土的形成原理

1.1泡沫轻质土定义

泡沫轻质粘土是一种以物理方式将发泡剂水溶液制成泡沫塑料，它与胶凝材料、水和掺和料、外加剂按照一定的比例进行混合、搅拌、物理化学作用而制成的轻质材料。

1.2固化材料

固化物质有两类：主料和辅助料，主料起固结、强化土体骨架，辅助剂为催化、早餐物质；主要成分是水泥，在土中与水进行水化反应，生成钙产品，钙与粘土粒子进行离子交换，从而实现对土壤骨架的强化；辅助剂指的是石膏粉、硅粉等辅助性物质，其作用是为了减少主剂的使用，从而降低成本。

1.3基料、外加剂

选用的泡沫轻质粘土，视项目需求而定。原材料土壤的基本条件：为使其与固化材料和泡沫塑料完全混和，同时保证其流动性，原材料土壤的粒径应在5毫米以下；必须事先进行脱砂和筛选。掺入物与水泥混合料相似。

1.4泡沫的形成

泡沫是一种由微小的气泡构成的分散系统，这些气泡之间有一层微小的液膜。由于液体表面具有一定的表面张力，所以在搅拌后，液体表面会出现自发收缩的超势，因此，在搅拌后，不会产生大量的气泡。在纯粹的静止状态下，两个气泡接触时，会毫无阻碍地相互粘合，最终所有的气泡都会破碎。但若将一种物质溶于一种能减少气液间的张力，使之与其它液体不同，并具有某种机械强度的临界层，则当两个气泡发生碰撞时；这些关键层可以起到“缓冲”的作用，阻止气泡的破碎，因为在高压的作用下，泡沫会产生大量的气泡。

1.5泡沫轻质土结构

将所制备的泡沫与水泥、水等混合料混合，形成泡沫混凝土，泡沫形成相互分离的气泡。泡壁是由粉煤灰中的颗粒与水分组成，在毛细管的作用下，一定程度上会发生变形，从而形成多面体。在混凝土中，微孔的分布越均匀，粒径越小，泡沫混凝土的强度越高。

1.6泡沫轻质土的主要特点

1、重量轻：重度可在0.25~1.65吨/方，可依据工程需要调节。

2、抗压性好：立方体抗压强度可在0.3~8MPa之间依据工程需要调节。

3、耐久性好：性能属于轻质水泥类材料，耐久性与水泥砼类似。

4、保温性好：泡沫轻质土内具有大量气泡，导热系数小，具有较好的保温性能。

5、自稳性好：作为水泥类材料，泡沫轻质土在硬化后具有良好的自立性，可节约大量土地资源。

6、施作便捷：可实现长距离输送浇灌，在工期紧张的工程中具有独到优点。

7、环保性好：泡沫轻质土属无机质材料，发泡剂不含苯、甲醛等有害物质，对环境没有污染。

8、经济性好：泡沫轻质土在国内的合理工程综合价相对较低，并呈现用量越大，单价越低的特点。

2.桥头跳车产生的原因及影响

2.1桥头跳车产生的原因

(1)台后施工区域小，由于工作面的约束，压实设备存在盲区，尤其是在结构物附近，如果不能达到要求的压实度，很容易发生塌方。

(2)对台后填料进行压缩。台背填充物由于含有水分，无论采取什么方法都不能完全消除，由于空气中水分的挥发和迁移，在道路自重和汽车竖向载荷下随着填充物的不断压缩，气孔的孔隙率逐渐减小，密实度逐渐增加，在一定的范围内就会发生台背的沉降；通过对相关数据的调研，发现在土基压实95%的情况下，每米高的填筑土体工后沉降量为1 cm左右。

(3)基础沉陷：一般在深谷地带，高地下水位和软弱土壤。其自然含水量大、孔隙比大、压缩性高、剪切强度小等原因，同时由于桥头路基的填筑高度比其他路段大，会产生较大的基础应力，容易造成基础塌方，尤其是工后沉降。

(4)由于工地土地资源有限，施工单位出于经济考虑，常常将台后用作桥墩等建筑材料的生产和堆放，无法及时与路基同步填土，从而人为的减少了台后填土的自然沉降期。

(5)施工单位对工程质量管理不到位，路基填筑材料没有按照设计进行，桥墩立柱的施工次序安排不合理，施工进度缓慢，造成填土时间过长。

2.2桥头跳车对行车速度和安全的影响

在现场观测及相关数据的调研中发现，在桥梁顶部阶梯达到1.5 cm时，对车速产生了较大的冲击，并对车辆产生了较大的震动，台阶的每提高1.0 cm的速度就会减慢3 km/h，而在5 cm以上的时候，其减慢幅度平均达到9~13 km/h，对行车产生了严重的影响，抗振性能不同的车辆以同一速度在同一路面上行驶其振动的效果也不一样，一般来说汽车遇到桥头台阶要提前150~180 m实施减速，驶达台阶之后还要大约相同的距离进行加速以恢复正常速度行驶。当然，驾驶员对路面状况的了解，也会在一定的时间内，对车速的减慢产生一定的作用。尤其是在高速上，如操作不当，极易发生追尾、翻车及车辆自身损坏及旅客人身伤害。

3.桥头跳车的处治措施

3.1设计时考虑设置合理

在设计时，要考虑到台后的填筑高度、填筑材料、结构物的密度等因素，并合理安排结构物的密度，以防止重复设计，如果结构物过多，桥头发生翻车的可能性就会增加。

3.2台背原材料控制

桥涵台背的填料，宜采用天然砂砾、二灰土、水泥稳定土或或粉煤灰等轻质材料，不得采用含有泥草、腐植物或冻土块的土。同时在桥头路堤任一高度的平面内不应采用不同填料填筑。

3.3 排水隔水设计

台背填土在填土之前，应在填土后加设排水或排水沟，并严格控制各层的碾压质量，并按设计要求采用具有良好渗透性的填料。在每一层的填筑过程中，都要考虑到路拱的存在，以免在雨季施工时产生的雨水聚集在填充物中。

3.4加筋土路基

在台后路基中分层埋设加筋材料。加土工网不仅可以减少路基的沉降，而且能使沉降呈线性连续发生。

3.5桥头搭板的设计

为避免桥头因工后沉降而造成的跳车，在桥头上增设桥头撑板，是防止桥两端连接部位沉降的一种有效措施。在施工中，搭板下台后填土的填充物应采用透水物料，分层填筑压实。台后基础若为软士，则应按照要求进行基础处理，台后填土的预压工作应在搭板施工之前进行。

4．泡沫轻质土在解决桥头跳车问题中的应用

在我国南方，由于地基含水率高、压缩性高、强度低、渗透性差等特点，属于软粘土基础。泡沫轻质土在桥头软粘土地基上的应用，具有如下优点：

(1)能有效地减小充填荷载、减小附加应力、抑制不均匀沉降、侧向位移、改善路基的稳定性；

(2)能减轻台背地基和桥墩刚度的突然变化；

(3)对填料本身的工后沉淀进行了有效的消除；

(4)由于泡沫轻质土的自立特性，其对桥墩结构的推动作用很小；

(5)在施工过程中，不需要振动、碾压，实现了自动致密，可以有效地解决压实机后的压实度问题。泡沫轻质土在软弱地基上的应用，可以有效地解决由于桥墩之间的差异沉降而造成的桥头跳车问题，并可减少工程成本15%~25%。

5.结束语

总而言之，泡沫轻质土优势众多，在工程施工中，一旦发现有必要使用泡沫轻质土，就要积极的利用泡沫轻质土的效用，将其使用到工程施工中，从而提高工程施工的质量。

参考文献

【1】王永成.泡沫轻质土在道路工程中的应用【J】.天津建设科技2011.03：49-51.

【2】蒋小军.泡沫轻质土在地铁保护区工程中的应用【J】.科技创新与应用.2012.23：205.

【3】张小平，包承纲，李进军.泡沫轻质材料在岩土工程中的应用【J】.岩土工程技术，2011，01：58-62.