泡沫混凝土在橋涵臺(tái)背回填中的應(yīng)用

高和鳴

（中建華夏建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，江西 南昌 330001）

合（合肥） 寧（南京） 高速改擴(kuò)建路基路面工程，橋涵結(jié)構(gòu)物多；需要邊施工，邊通車，施工工期緊。原老路的部分橋涵需拆除重建，為減少對(duì)老路路基的破壞，縮短工期，保證臺(tái)背回填的質(zhì)量，固采用輕質(zhì)泡沫混凝土進(jìn)行臺(tái)背回填。

在需高填方的橋梁建設(shè)中，在路橋結(jié)合部的橋臺(tái)背部位，常規(guī)采用低壓縮比的土(如碎石或石渣) 來(lái)進(jìn)行填筑。施工時(shí)，每填筑20cm 需進(jìn)行碾壓、夯實(shí)，密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，再進(jìn)行下一層填筑、碾壓、夯實(shí)，填筑達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，需經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的工后沉降期(幾個(gè)月、半年或一年以上) 才能進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層鋪設(shè)。由于工后沉降期較長(zhǎng)，這與橋梁建設(shè)的時(shí)效性、工程的經(jīng)濟(jì)性矛盾。在橋臺(tái)背過(guò)渡段，路面結(jié)構(gòu)層鋪設(shè)完成投入使用后，因填料荷載過(guò)大、雨水滲入，地基的承載力不夠等原因，容易產(chǎn)生不均勻沉降，造成跳車現(xiàn)象。橋梁70%的維修費(fèi)用是花費(fèi)在橋頭跳車的修補(bǔ)上。傳統(tǒng)的處理方法是提高地基的承載力，不但很難從根本上解決問(wèn)題，還存在工期過(guò)長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)性不強(qiáng)等問(wèn)題。

泡沫混凝土材料應(yīng)用于路橋橋臺(tái)背填充，是一項(xiàng)改變常規(guī)常規(guī)橋臺(tái)背填筑工藝方法的革新型技術(shù)。泡沫混凝土材料具有有密度小、質(zhì)量輕、強(qiáng)度大，填筑后形成一個(gè)整體、抗沖擊性能好、無(wú)側(cè)向壓力、對(duì)地基荷載小等優(yōu)勢(shì)。使用泡沫混凝土填筑后，橋臺(tái)背處于超固結(jié)狀態(tài)，由此減少沉降和不均勻沉降、徹底消除臺(tái)背路堤填料本身的工后沉降、避免橋頭跳車病害。采用泡沫混凝土填筑，可大幅減少工后臺(tái)背維修費(fèi)用，且通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)可減少橋梁樁基用量，綜合成本低，具有較高性價(jià)比的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

1 泡沫混凝土的特點(diǎn)

1） 輕質(zhì)性，在泡沫混凝土內(nèi)均勻分布著大量的獨(dú)立閉合膠紙氣泡，氣泡膜是一種具有較強(qiáng)韌性的物質(zhì)，氣泡之間互不通水，從而使材料的容重可以控制在3～18kN/m3；2）強(qiáng)度可調(diào)性，泡沫混凝土通過(guò)調(diào)整水泥的種類、摻量和氣泡含有率，強(qiáng)度可在0.3～5.0MPa 的范圍內(nèi)調(diào)；3） 高流動(dòng)性，泡沫混凝土具有良好的流動(dòng)性，可通過(guò)管道泵送，實(shí)現(xiàn)垂直高度100 米、水平距離500 米的遠(yuǎn)距離輸送；4） 固化后的獨(dú)立性，泡沫混凝土由于使用水泥作為固化劑，通常在水泥初凝后會(huì)開(kāi)始固化自立，固化后對(duì)擋土結(jié)構(gòu)物幾乎沒(méi)有推擠力，因而可進(jìn)行垂直填筑，從而可以簡(jiǎn)化防護(hù)、橋臺(tái)等設(shè)計(jì)；5） 低彈減震性好，泡沫混凝土的多孔性使其具有低的彈性模量，從而使其對(duì)沖擊荷載具有良好的吸收和分散作用；6） 耐久性能好，泡沫混凝土屬水泥類材料，具有與水泥混凝土材料同等的耐久性。

2 泡沫混凝土對(duì)泡沫的技術(shù)要求

泡沫是形成泡沫混凝土氣孔的基礎(chǔ)，要獲得符合技術(shù)要求的氣孔結(jié)構(gòu)，就必須得先有符合技術(shù)要求的泡沫。對(duì)泡沫的基本技術(shù)要求有：

1） 泡沫穩(wěn)定性越高越好，穩(wěn)泡時(shí)間越長(zhǎng)越好，穩(wěn)定性好的泡沫，其液膜堅(jiān)韌，機(jī)械強(qiáng)度好，另外，它有自我保水性，可長(zhǎng)時(shí)間保持泡沫液膜的厚度和完整性；2） 泡沫越均勻越好，泡徑盈大小一致，最大泡徑和最小泡徑之間相差不能太大，可以避免壓應(yīng)力在大泡孔處集中而降低抗壓強(qiáng)度；3） 泡徑越小越好，應(yīng)以0.1～1mm 為主，相同的原料和配方，相同的設(shè)備和工藝，1mm 泡徑的泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度，要比3mm 泡徑的泡沫混凝土，至少高20%；4） 泡沫泌水率越低越好，避免使用乳狀泡沫，主要是保證泡沫中的氣泡數(shù)量和泡沫混凝土的氣孔率，也就是保證泡沫混凝土的密度；5）泡沫對(duì)膠凝材料沒(méi)有負(fù)作用，膠凝材料是泡沫混凝土強(qiáng)度的主要來(lái)源，泡沫的加入不能影響其膠凝性，也就是不產(chǎn)生膠凝負(fù)作用。

3 影響泡沫混凝土生產(chǎn)質(zhì)量的主要因素

發(fā)泡劑、發(fā)泡機(jī)、攪拌機(jī)和膠凝材料這四個(gè)要素是決定泡沫混凝土生產(chǎn)質(zhì)量的只要因素。

1） 發(fā)泡劑，發(fā)泡劑就是能使其水溶液在機(jī)械作用力引入空氣的情況，產(chǎn)生大量泡沫的一種物質(zhì)，發(fā)泡劑是影響泡沫混凝土澆筑穩(wěn)定性的第一因素，主要決定了泡沫量（發(fā)泡倍數(shù)）、泡沫的穩(wěn)定性和發(fā)泡機(jī)共同決定泡沫的泌水率；2）發(fā)泡機(jī)，發(fā)泡機(jī)決定了發(fā)泡劑能否制成泡沫，制成的泡沫泡徑的大小和泡沫的均勻性；3） 攪拌機(jī)，攪拌機(jī)是水泥漿與泡沫混合成泡沫混凝土的場(chǎng)所，他決定了施工過(guò)程中混泡和均勻性，影響泡沫的穩(wěn)定性和泡沫的存留率。4） 膠凝材料；膠凝材料決定了泡沫混凝土的強(qiáng)度，當(dāng)然和泡沫的摻量也有很大關(guān)系，同時(shí)也影響穩(wěn)定性，快凝膠凝材料的澆筑穩(wěn)定性好。

4 采用泡沫混凝土技術(shù)可緩解橋頭跳車的問(wèn)題

在橋頭和路基的結(jié)合部之間填充的楔形泡沫混凝土體則可達(dá)到使橋臺(tái)與路基結(jié)合部附近沉降曲線的梯度變化緩慢化、均勻化。其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面：

1） 可大幅度的降低填土荷載，減少軟基的附加應(yīng)力，抑制軟基的沉降和側(cè)移，提高橋臺(tái)路基的穩(wěn)定性；2） 緩解橋臺(tái)與路基結(jié)合部材料的剛性突變；3） 徹底消除填料自身的工后沉降；4） 能自身獨(dú)立，對(duì)橋臺(tái)結(jié)構(gòu)物幾乎沒(méi)有推擠作用；5） 施工工期短。

5 結(jié)語(yǔ)

橋頭跳車是現(xiàn)存比較復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題，采用泡沫混凝土材料用于路橋橋臺(tái)背填充，是一項(xiàng)改變常規(guī)常規(guī)橋臺(tái)背填筑工藝方法的革新型技術(shù)，從根本上解決了質(zhì)量問(wèn)題，創(chuàng)造一個(gè)良好的行車條件，為社會(huì)帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)效益。