气泡混合轻质土在桥梁台背填筑中的应用

唐辉

1、引言
近几年，随着我国公路建设跨越式发展，针对公路软土路基的处理方法也较多，而各个地区又根据本地区的地质环境采取了不同的方法。江南沿海地区水网发达，土层多为淤泥、淤泥质粘土等，具有含水量高、压缩性大、渗透系数小、强度低和厚度不均等特点。传统的各种软基处理法只是单纯地从提高地基的承载力的角度上下工夫，而忽视了减轻填土荷载的研究，特别是结构物和路基衔接地段，由于不均匀沉降，易产生错台，造成桥头跳车的现象发生。而在桥梁台背后采用气泡混合轻质土填筑，由于其材质轻，强度高，填筑可以减轻路基自重，有效降低地基附加应力，大大减少整体沉降与差异沉降，并且可以利用其固化后自立性，有效减小土压力，改善桥台受力状态。
在浙江省，气泡混合轻质土用于公路项目路基的处理工作目前较为普遍，而将气泡混合轻质土用于市政道路路基处理项目较少。怎样将公路软土路基的气泡混合轻质土处理工艺引入到市政道路的软土路基上来是一个难点，因为，在所有的台州市市政道路的路基处理中没有使用过这一新工艺和新材料的先例。下面结合笔者具体参与的一个案例进行有关气泡混合轻质土施工方面的说明。
2、气泡混合轻质土的具体应用
2.1、工程概况
为了借鉴公路项目中气泡混合轻质土处理软基的措施，经业主及有关单位共同协商，决定在浙江省台州市经济开发区滨海工业区启动区块东二路项目工程的七-4桥东桥头路基段作为气泡混合轻质土试验段，换填长度20m，换填宽度56.75m，换填厚度约3m，两个桥头换填工程量约6800m3。
浙江台州市为沿海地区，试验段桥头路基为水田，属于靠海滩涂，软基深厚，桥下有现状河流流过，水质较好，可解决施工用水的问题。
2.2、气泡轻质土施工
㈠ 施工准备
在浇筑气泡混合轻质土之前应首先做好防、排水等准备工作。
气泡混合轻质土因为内部有气泡，吸水时其湿润度密度便会增加，从而有损其轻质性，引起强度下降。为此，重视轻质性与强度，阻断从外吸水，不让已填筑的轻质土两侧等表面滞水，必须依靠适当的出水孔向外排水。一般在气泡混合轻质土的上下底面铺设土工布，可以有效地起到防水作用。
为了让气泡混合轻质土与地面很好地结合，还必须对地基、边坡进行整平、夯实加固。并要求填土应具有稳定的边坡(根据设计要求)以减少既有填土对其产生土压力。
㈡ 安装面板
根据设计轻质土两侧挡板采用樱花红大理石，挡板需边安装边固定，砌筑时错缝安装，保证横缝和竖缝顺直，外表面平整。为保证砌缝平顺美观，应特别注意底部第一层挡板的安装。
预制面板时要严格控制尺寸，以免给安装带来困难。对于边部和顶部存在一些异型板，施工时需注意根据实际情况作出尺寸调整。面板之间的接缝、面板与地基之间要填充密实，避免漏浆；立柱和面板要牢靠，避免垮塌。面板之间设置的沉降缝处应用沥青木板填塞满，沉降缝表面作勾凹缝美化处理。
㈢ 气泡混合轻质土拌和和浇筑
⑴ 施工工艺流程
气泡混合轻质土施工工艺框图
⑵ 气泡混合轻质土拌和
配合比要通过试验进行选择，试验工作要提前进行，以保证施工时能提供设计所需要的配合比。必要时要做出28d强度与7d强度的关系，以便施工质量管理中用7d的抗压强度来判断28d的抗压强度。
气泡混合轻质土拌和即在水泥、水充分混合成浆状之后，通过发泡装置产生的气泡加入其中而成。保证浆泡混合均匀，并尽量做到迅速混合，杜绝使用超过发泡时间的气泡群。
⑶ 气泡混合轻质土输送
搅拌完成后的气泡混合轻质土一般采用泵送。在确保材料不离析、气泡稳定的前提下，一级泵送的最大距离为500m。如果输送距离超过上述范围，应设置中继泵送装置或把气泡的混合移到泵送管的出口附近。
⑷ 气泡混合轻质土浇注
气泡混合轻质土中气泡既有独立细微的特点，也具有分散性。因此施工过程中要避免过度振动。浇筑过程应从软管的前端直接浇筑，且出料口要埋入气泡混合轻质土中或尽量靠近气泡混合轻质土的表面。
考虑到气泡的消解及材料分离的限度，其浇筑方法如下图所示。

气泡混合轻质土的浇注方法
由于气泡遇雨会消解，因此要避免在大雨天施工。填筑气泡混合轻质土时，由于其自身重量的影响，会压缩气泡和消泡。因此，填筑后的气泡混合轻质土有时会出现紧缩而导致湿容重增加的情况，浇注厚度一般控制在 0.3～1.0m。
整个填筑体水平分层进行浇筑，每层浇筑的间隔时间至少24小时。
⑸ 养生保护
填筑气泡混合轻质土时，要对填筑的每一层采取特别的保护措施。为防止填筑好以后由于急速干燥而产生的裂缝，必须加盖薄板或粘布加以保护。此外，固化前的气泡混合轻质土如果受雨会导致消泡效果不佳，因此有必要采取粘布等加以防护，避免雨淋。
⑹ 脱模
充当保护壁的模子没必要拆卸。
3、效果分析
为了检验采用气泡混合轻质土的效果，对七四桥桥台和台后路基进行了监测。
最后经过观测，桥台和台后路基比较稳定，同时与其它几座桥的桥台背采用砂砾回填的进行了比较，台后路基的沉降比常规的砂砾回填路基沉降小，桥台和台后路基都比较稳定。轻质土对桥台的土压力基本保持一个大致不变的状态，土压力并不是随桥台墙面深度而有较明显的增加。随着时间的延长，土压力逐渐减少，且大部分都减少到零状态。这说明轻质土固化后能够自立，不再对桥台产生侧压力。
这表明台州市经济开发区滨海工业区启动区块东二路项目工程的七-4桥东桥头路基气泡混合轻质土试验段的施工是成功的，为在全台州市市政道路路基软基处理的推广提供了很好的参考依据。
4、结论与展望
⑴ 实践证明，气泡混合轻质土在桥台背填筑中，可大幅度地降低填土荷载，减少软基的附加应力，抑制软基的沉降和侧移，提高路堤的稳定性，缓解桥台与路基结合部的材料的刚性突变，消除填料自身的工后沉降，施工工期短。
⑵ 气泡混合轻质土具有良好的流动性，输送距离远，不干扰交通，无需振捣、压实等施工特点，适合于施工场地狭小的地段施工。
⑶ 气泡混合轻质土除了用于台背填筑，还可以用于软基上路堤填筑，扩幅加宽填土，挡土墙背的填土等。总之，气泡混合轻质土有着十分广阔的运用前景。

参考文献：  
陈忠平，气泡混合轻质填土新技术，人民交通出版社，2004-10。
广州大学，现浇泡沫轻质土技术规程（CECS 249-2008），中国计划出版社，2008-12。
广东冠生土木工程技术有限公司，气泡混合轻质土填筑工程技术规程（广东省地方标准，GD DBJ15－58－2008），广东省建设厅，2008-3。