遵余高速湘江大橋氣泡混合輕質土擋墻施工方案研究及應用

何則林

摘 要：本文介紹了遵余高速湘江大橋雙塔雙索面鋼混疊合梁斜拉橋索塔平臺氣泡混合輕質土擋墻施工方案，重點論述了氣泡混合輕質土擋墻的設計要點和施工技術要點，克服了山區(qū)交通不便、復雜地形不良地質邊坡平臺防護施工的技術難題，實現了湘江大橋余慶岸高邊坡氣泡混合輕質土擋墻平臺的超前完成，為湘江大橋樁基、承臺、索塔等后續(xù)各工序開展提供了強有力的施工操作平臺。從另外一個層面上講，為完成2020年12月30日通車的總目標創(chuàng)造了優(yōu)越條件，是山區(qū)交通不便、復雜地形不良地質高邊坡墩位平臺施工的核心技術。

關鍵詞：大跨度斜拉橋;山區(qū)復雜地形;不良地質;高邊坡;氣泡混合輕質土擋墻

隨著西南片區(qū)的大開發(fā)，特別是貴州近年GDP的高速增長，山區(qū)的交通建設將提高到一個新的高度。而山區(qū)橋梁建設是交通發(fā)展中最重要和最有特點的一個環(huán)節(jié)，技術復雜性橋梁越來越多，與地形和環(huán)境相適應的施工技術日新月異。本項目位于貴州山區(qū)峽谷地帶，山區(qū)交通十分不便，V字形峽谷特點明顯，山體自然坡率陡峭，不良地質堆積體數量大，主墩平臺形成邊坡高、施工機械體型大、荷載重等客觀因素影響著大橋基礎工程的建設，施工難度大且工期緊，合理施工設計組織理念和技術方案微創(chuàng)新是滿足現階段各PPP項目和本橋梁山區(qū)交通不便復雜地形不良地質高邊坡墩位平臺施工特殊性要求的。氣泡混合輕質土擋墻高邊坡回填平臺結合了實際地質環(huán)境，因地制宜，給氣泡混合輕質土擋墻的應用領域開創(chuàng)了先例，施工安全，操作簡單方便，施工質量好，明顯縮短了工期，使用年限長久，遵循了可持續(xù)發(fā)展理念。

1 工程概況

遵余湘江大橋位于貴州省遵義市播州區(qū)與黔南州甕安縣交界處，主橋橋型布置為（72+212+560+212+72）雙塔雙索面疊合梁斜拉橋，主梁采用工字形鋼梁，橋面采用預應力混凝土橋面板。主塔為高度288米的薄壁空心菱形索塔。橋型布置如圖1所示：

遵余湘江大橋橋位處山谷為“V”字形，橋位岸坡較陡，自然坡度30°～45°。橋梁主墩所處位置十分復雜，交通運輸、地質條件、工序銜接等各方面難度均較大。

遵余湘江大橋主塔（余慶岸）施工平臺支擋防護工程地處甕安縣珠藏鎮(zhèn)河西村，主塔（余慶岸）施工平臺中心樁號為K68+908，設計高程為742.670m，平臺自然邊坡陡峭，填方邊坡施工平臺高程與地面線垂直最大高度約19m，采用氣泡混合輕質土填筑收坡。主塔（余慶岸）填方工程為施工臨時工程，施工平臺外側垂直最大填方高度約19m，填方下側為崩塌堆積體，堆積物由塊、碎石土及黏土組成，呈松散狀，無法進行放坡填筑，結合地質情況，為使施工平臺不對下方堆積體加載，填方邊坡采用氣泡混合輕質土填筑收坡。

2 氣泡混合輕質土擋墻施工設計

2.1 氣泡混合輕質土擋墻施工設計理念

氣泡混合輕質土是一種先進的輕型填土材料。氣泡混合輕質土是通過固化劑（一般用水泥漿）中加入氣泡經充分拌和而成，容重較一般填土材料輕得多。根據需要輕質土容重、流動性等可以自由調整。氣泡混合輕質土不僅具有輕質性（容重5～13kN/ m3）、良好的流動性（泵送距離最大可達500m）、固化后的自立性等特點，而且它的容重和抗壓強度可通過配合比進行相應的調整。采用氣泡混合輕質土對其下部載荷小，且形成強度高，對復雜不良地質適用性強，由于使用水泥作為固化劑，通常在澆筑4個小時后就會開始固化自立。因而可進行垂直填筑，固化后對擋土結構物幾乎沒有推擠力，且形成后的強度大。具有填筑過程不需碾壓、對現有交通干擾少、泵送施工對環(huán)境適應強、施工噪音低、施工工期短、施工占地少等優(yōu)點。

而遵余湘江大橋索塔平臺填方下側為崩塌堆積體，堆積物由塊、碎石土及黏土組成，呈松散狀，無法進行放坡填筑，結合地質情況，為減少施工平臺對下方堆積體載荷，考慮氣泡混合輕質土施工性好、密度小、固立性好、強度高、耐久性好、對地質條件適應性強等特點，確定填方邊坡采用氣泡混合輕質土擋墻施工技術。

縱觀氣泡混合輕質土擋墻回填技術，在國外并沒有相關的工程應用;反觀國內，在擋墻平臺的回填技術中也是一片空白，有關工程經驗很是匱乏。本項目通過考慮擋墻抗壓和抗傾覆性、耐久性、安全性、快速施工等技術施工亮點，打破傳統(tǒng)，實施氣泡混合輕質土擋墻方案。

2.2 氣泡混合輕質土擋墻施工設計參數

（1）氣泡混合輕質土頂面用防滲土工膜包裹，鋪設前應涂刷一層熱瀝青，填挖交接處設置縱向碎石盲溝，邊坡上間距 15m設置碎石盲溝，底部拉通鋪設30cm厚碎石墊層，底部設置泄水孔，采用直徑7.5cmPVC管，間隔 15m。護欄基座轉角位置預埋直徑7.5cmPVC管排除路面內部滲水，碎石盲溝及墊層均采用透水士工布包裹，泄水管進水孔用透水土工布扎口。

（2）氣泡混合輕質土按水平分層澆筑施工，每層厚度按0.3-0.8m控制。澆筑時，須從軟管的前端直接澆注，且出料口要埋入輕質土中。

（3）氣泡混合輕質土容重等級為W11，抗壓強度等級為F1.0。

（4）每隔10-15m沿氣泡混合輕質土、面板及其基礎、防撞護欄及底座沿橫斷面設置伸縮縫，縫寬2cm，全斷面填塞聚苯乙烯板或夾板。

（5）氣泡混合輕質土路堤基礎應嵌入中風化巖層中，若現場地質情況與設計不符，基礎高度應根據實際情況進行調整。

（6）墻外排水溝匯集水排入路基排水系統(tǒng)。

3 氣泡混合輕質土擋墻施工方案簡述

3.1 氣泡混合輕質土擋墻總體施工流程

氣泡混合輕質土擋墻施工主要分為三個部分：預制面板的后場預制、擋墻基坑開挖、氣泡混合輕質土的澆筑。具體工序流程如下：施工準備（混凝土面板預制及拉桿制作）→擋墻基坑放樣→基坑開挖及地基承載力檢測→面板、支柱基礎砼澆筑及支柱安裝→面板安裝→氣泡混合輕質土制作及澆筑氣泡混合輕質土擋墻的澆筑施工工序如下圖：

3.2 氣泡混合輕質土擋墻施工工藝及方法

3.2.1 混凝土面板預制

面板標準板塊為90*30*4cm，采用C20砼現場預制，距面板底2cm處設置Φ2粗鐵絲網，間距為@20*20，且在鐵絲網上埋設四個預埋筋，預制宜采用鋼模板，保證面板表面平滑美觀。邊板和頂板為異形塊，安裝時可由標準塊通過鋼鋸切割而成。

3.2.2 擋墻基坑放樣

在基坑開挖前，應按照施工圖上要求進行測量放線，準確定出擋墻的位置及開挖深度。

3.2.3 基坑開挖及地基承載力檢測

按照設計圖紙要求進行分臺階開挖，基礎與各臺階的地基承載力不小于設計值。

3.2.4 面板、支柱基礎砼澆筑及支柱安裝

主塔軸向臺階地基應該先鋪設15cm碎石墊層壓實整平后澆筑截面為50*90cm的C20混凝土基礎并同時安裝支柱（角鋼∠70mm*70mm*6mm），在基礎澆筑時應預留7*6cm面板安裝槽。

3.2.5 面板安裝

面板基礎水平，采用M15砂漿錯縫水平安裝，裝配面板時，預留槽口坐漿需飽滿，面板之間應結合緊密，墻面需平整、美觀，拉桿及支柱均需要進行防銹、防腐措施。在邊部和角偶位置存在異性面板，預制時須注意，此時宜適當調整預埋筋的位置，同時需采取措施注意固定好異性面板。面板之間勾凹縫，也可以勾平縫，勾縫應光滑、圓順、美觀。在澆筑面板基礎時，應預留滲水盲溝的出水空間。

3.2.6 氣泡混合輕質土施工

（1）發(fā)泡、混合攪拌氣泡混合輕質土的配置步驟如下圖所示，即在水泥、水充分混合成漿狀之后，通過發(fā)泡裝置產生的氣泡加入其中而成。

（2）氣泡混合輕質土輸送：氣泡混合輕質土直接采用輸送管進行泵送，泵送水平距離長，高度大，且泵送過程基本不對輕質土的質量產生影響，且根據現場的實際情況，泵送的最大距離不超過200m，最大高度不超過50m，施工起來十分方便。

（3）澆筑、鋪設：氣泡混合輕質土路堤沿縱向在10～15m設置橫向沉降縫，縫寬1～2cm，全斷面填塞聚苯乙烯或夾板。擋墻底面縱向應分段做成臺階狀連接，臺階位置和高度按設計圖確定。擋墻底面沿縱向橫向均為水平狀以便于施工。氣泡混合輕質土中氣泡既有獨立細微的特點，也具有分散性。由于其具有良好的流動性和固化后的自立性，澆筑時不需振搗和碾壓作業(yè)。為減少氣泡的消解及材料分離現象，施工過程中要采用正確的澆筑方法進行澆筑，并且要控制好澆筑厚度，根據大量的試驗和施工經驗，一次澆筑厚度在0.3～0.8m之間，同時，要避免雨天施工。

（4）澆筑完成后應覆蓋塑料薄膜加土工布養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于7d。輕質混凝土的特點是水泥用量大，有利于水化熱溫升，保溫性能好，澆筑后12-18h內部溫升比普通混凝土高10度。早期強度增長較快，可防止受凍，但溫升過大易產生網狀、龜狀裂縫，因此要做好養(yǎng)護工作，確保養(yǎng)護時間。冬施養(yǎng)護不宜澆水。

（5）施工中預埋樁基鋼護筒，為后續(xù)樁基工序的開展奠定基礎。

3.2.7 氣泡混合輕質土性能

（1）容重等級按濕容重大小劃分，采用符號W與濕容重標準值表示

（2）強度等級按抗壓強度大小劃分，采用符號CF與抗壓強度標準值表示，抗壓強度的單組平均值和單塊最小值應大于表2規(guī)定值。

4 結論

本項目施工設計的氣泡混合輕質土擋墻與混凝土擋墻及片石混凝土擋墻相比，它的輕質性很突出，對地基的載荷壓力小，它的密度僅為普通水泥混凝土的1/5～1/8左右;其次，氣泡混合輕質土不需要復雜的機械設備，操作生產起來簡單快捷，施工速度快，尤其在山區(qū)交通不便利、地質條件差的地方，氣泡混合輕質土可以發(fā)揮它顯著的作用，可以工廠化式的施工，這種新型材料固化后抗壓性、耐水性、耐久性特點都很明顯。

氣泡混合輕質土應用在高邊坡的收坡填筑擋墻土替代了傳統(tǒng)的復雜笨重的機械施工，節(jié)省了機具設備的投入，減少了工序的周轉，降低了造價，加快了施工速度，自身載荷小、強度高等特點使其特別適用于山區(qū)交通不便、復雜地形不良地質的擋墻回填，且適用性很強，增加了此類惡劣施工環(huán)境下施工安全性和快速性，使得原本計劃的5個月工期，縮短至1.5個月，增創(chuàng)了項目管理效益，為今后類似山區(qū)環(huán)境下技術復雜性橋梁基礎工程施工，特別是交通不便、不良地質條件、高填高挖的平臺基礎工程施工提供了寶貴的經驗，可以大范圍地推廣應用。

參考文獻：

[1]中鐵廣州工程局集團有限公司.遵余高速湘江大橋實時性施工組織設計.2018.

[2]中鐵廣州工程局集團有限公司. 遵余高速湘江大橋主墩平臺開挖及防護專項施工方案.2017.

[3]中鐵廣州工程局集團有限公司.氣泡混合輕質土擋墻施工工法.2019.

[4]氣泡混合輕質土填筑工程技術規(guī)程.CJJ/T 177-2012.