基于泡沫輕質(zhì)土的橋梁橋頭路基施工技術(shù)分析

摘 要：為探討基于泡沫輕質(zhì)土的橋梁橋頭路基施工技術(shù)，采用實(shí)際案例結(jié)合理論實(shí)踐的方法，立足泡沫輕質(zhì)土的特性，分析了泡沫輕質(zhì)土在橋梁橋頭路基施工中應(yīng)用的重難點(diǎn)和解決方法，并提出相應(yīng)的質(zhì)量控制措施。分析結(jié)果表明，在橋梁橋頭路基施工中合理應(yīng)用泡沫輕質(zhì)土，可有效減小橋臺(tái)和道路連接位置出現(xiàn)的沉降差異，降低出現(xiàn)橋頭跳車問題造成的影響，提升車輛行駛的舒適性和安全性，而且泡沫輕質(zhì)土在實(shí)際施工中質(zhì)量可控，易于施工，可在類工程中得到大范圍推廣和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：泡沫輕質(zhì)土；橋梁橋頭；路基；養(yǎng)護(hù)文章編號(hào)：2095-4085（2024）03-0109-03

1 工程概述

京港澳高速公路湖北省豫鄂界至軍山段改擴(kuò)建工程第JGATJ-3標(biāo)段，起迄樁號(hào)為K1080+000～K1111+600，全長(zhǎng)31.6km。對(duì)拼寬路段的橋頭臺(tái)背、涵洞通道升級(jí)改造（增大孔徑）的涵洞臺(tái)背、高橋臺(tái)（臺(tái)背高度＞6m）、路基改橋，采用泡沫輕質(zhì)土填筑，填筑寬度按照2m底寬、1∶1坡率范圍，拼寬臺(tái)背應(yīng)前設(shè)鋼板樁或支護(hù)樁等措施。

2 泡沫輕質(zhì)土的特性

泡沫輕質(zhì)土，是通過氣泡機(jī)的發(fā)泡系統(tǒng)將發(fā)泡劑用機(jī)械方式充分發(fā)泡，并將泡沫與水泥漿均勻混合，然后經(jīng)過發(fā)泡機(jī)的泵送系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)澆施工，經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)所形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質(zhì)填筑材料，和傳統(tǒng)路基填土材料相比，泡沫輕質(zhì)土主要具有以下幾方面特性：

（1）輕質(zhì)：這是泡沫輕質(zhì)土最主要的特性，其干體積密度為300～1 600kg/m3，相當(dāng)于普通水泥混凝土的1/5～1/8左右，因此可大幅度減輕建筑物整體荷載。根據(jù)不同的工程需要，其重度可在4～12kN/m3的范圍選擇。

（2）整體性：可現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工，與主體結(jié)合緊密，不需留界隔縫和透氣管。

（3）低彈減震性：泡沫輕質(zhì)土的多孔性使其具有低的彈性模量，從而使其對(duì)沖擊載荷具有良好的吸收和分散作用。

（4）密度和強(qiáng)度的可調(diào)節(jié)性：根據(jù)不同的材料組成用量、不同的氣泡率，可以調(diào)整其密度和強(qiáng)度。調(diào)整現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土的組成成份比例，即調(diào)整配合比，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土的容重和強(qiáng)度可根據(jù)需要在一定范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)。

（5）耐水性：現(xiàn)澆氣泡混合輕質(zhì)土吸水性較小，相對(duì)獨(dú)立的封閉氣泡及良好的整體性，使其具有一定的防水性能。

（6）良好的施工性能：只需使用簡(jiǎn)單的機(jī)器可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)800m的遠(yuǎn)距離輸送，由于泡沫輕質(zhì)土具有良好的流動(dòng)性，所以在施工過程中不需要通過碾壓和振搗，能夠?qū)崿F(xiàn)狹小空間的操作。

3 應(yīng)用泡沫輕質(zhì)土的重難點(diǎn)分析

重難點(diǎn)一：泡沫輕質(zhì)土對(duì)施工的連續(xù)性、施工工藝參數(shù)和指標(biāo)有較為嚴(yán)格的要求，由于本項(xiàng)目施工中施工單位首次使用了泡沫輕質(zhì)土，如何保證泡沫輕質(zhì)土供應(yīng)的連續(xù)性，以及選擇好有針對(duì)性的施工參數(shù)是本工程施工的主要難點(diǎn)。

重難點(diǎn)二：本工程泡沫泡沫土底部為碎石墊層頂鋪設(shè)，下路床頂部鋪設(shè)一層防滲土工膜，以免出現(xiàn)滲漏情況，但在實(shí)際施工中，由于現(xiàn)場(chǎng)施工空間有限，很多大型機(jī)械設(shè)備難以達(dá)到制定位置，大大提升了土工膜、金屬網(wǎng)鋪設(shè)施工的難度。

重難點(diǎn)三：輕質(zhì)泡沫土屬于是一種新型的填料回填，在實(shí)際施工中缺乏成功的經(jīng)驗(yàn)，再加上本工程現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜，施工工序多，施工范圍大。使得如何保證各道工序能夠?qū)崿F(xiàn)無縫對(duì)接，促使泡沫輕質(zhì)土 施工能夠連續(xù)不間斷的開展，就成為了本工程施工的重難點(diǎn)。

4 橋梁橋頭路基泡沫輕質(zhì)土施工要點(diǎn)

4.1 施工準(zhǔn)備和技術(shù)指標(biāo)

結(jié)合本工程現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件和工程特點(diǎn)，在泡沫輕質(zhì)土施工中，為最大限度上保證水泥漿液質(zhì)量，并充分考慮避免材料分離、泵管壓力損耗等情況，確定最大管道輸送距離為500m，這就要求攪拌站應(yīng)布置在距離施工現(xiàn)場(chǎng)500m的范圍內(nèi)。若輸送的距離超過了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，需要增加中轉(zhuǎn)站或者重新建站［1］。本工程選擇在劉家嘴中橋大里程K1082+400～K1082+480右幅路基位置布設(shè)泡沫輕質(zhì)土拌和站，拌和站占地面積320m2（長(zhǎng)40m×寬8m），場(chǎng)地采用20cm厚C20混凝土進(jìn)行硬化處理，并配置一臺(tái)全自動(dòng)泡沫輕質(zhì)土設(shè)備，產(chǎn)能100m3/h，并配置2個(gè)35t臥式粉料罐，有效滿足了泡沫輕質(zhì)土連續(xù)施工的要求。

在泡沫輕質(zhì)土施工中技指標(biāo)的選擇是否科學(xué)合理直接關(guān)系到整個(gè)工程的施工質(zhì)量和效果，本工程施工中涉及到的技術(shù)指標(biāo)比較多，濕密度、抗壓強(qiáng)度、發(fā)泡劑性能、配合比等。

泡沫輕質(zhì)土在橋梁橋頭路基施工中應(yīng)用時(shí)要確保最佳濕密度和滿足要求的抗壓強(qiáng)度。

發(fā)泡劑是組成泡沫輕質(zhì)土的主要原材料，發(fā)泡劑的性能直接關(guān)系到泡沫輕質(zhì)的質(zhì)量，因此在應(yīng)用發(fā)泡劑時(shí)，所選擇發(fā)泡劑的性能應(yīng)滿足表1中的要求。

在泡沫輕質(zhì)土路基施工中為最大限度上發(fā)揮出此種路基填料的優(yōu)勢(shì)和性能，泡沫輕質(zhì)土的配合比流值應(yīng)控制在170～190mm范圍，可按照表2所示的配合比來配制泡沫輕質(zhì)土。

在實(shí)際施工中，為最大限度上提升施工質(zhì)量和效率，降低施工難度，在泡沫輕質(zhì)土配制施工中，可在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，加入適量的粉煤灰和礦粉，改善泡沫輕質(zhì)土的性能。

4.2 防滲土工膜及鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)

該工程在碎石基層上鋪設(shè)了防滲土工膜和鋼筋網(wǎng)。土工膜采用了GH-1型聚乙烯土工膜，具有特定性能要求。防滲土工膜鋪設(shè)時(shí)，底部需要在泡沫輕質(zhì)土四周沿著保護(hù)壁向上包裹1m，通過壓條密封安裝。將泡沫輕質(zhì)土路基頂部的防滲土工膜鋪設(shè)在金屬網(wǎng)的上方，通過熱焊法連接成一體，搭接寬度控制為不小于5cm。實(shí)際鋪設(shè)操作中，盡量拉近平展，以免局部卷起，必要時(shí)，可借助U型釘進(jìn)行錨固。金屬網(wǎng)采用規(guī)格為φ1.5mm@2.5cm×2.5cm冷鍍鋅鐵絲網(wǎng)，于泡沫輕質(zhì)底面以上約0.5m和中部各鋪設(shè)一層鋼筋網(wǎng)抓經(jīng)3.2mm@10cm×10cm，于下路床底面和頂面各鋪設(shè)一層鍍鋅金屬網(wǎng)φ1.5mm@2.5cm×2.5cm。通過U形釘將金屬網(wǎng)牢牢錨固，縱向錨固間距控制為2m左右，橫向錨固間距為1m左右，相臨兩片鋼筋網(wǎng)需重疊搭接，且確保搭接寬度不小于2.5cm。

4.3 泡沫輕質(zhì)土施工

在本工程施工中為有效應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜，泡沫輕質(zhì)土施工工藝要求嚴(yán)格的問題，需嚴(yán)格按照工藝流程圖進(jìn)行施工。由于本工程泡沫輕質(zhì)土施工范圍較大，需要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件和邊界條件，選擇分區(qū)澆筑方法，澆筑區(qū)域劃分時(shí)應(yīng)同時(shí)滿足以下要求：其一是單個(gè)澆注區(qū)頂面面積最大不應(yīng)超過400m2；其二是單個(gè)澆注區(qū)長(zhǎng)軸方向長(zhǎng)度不宜超過30m；其三是泡沫輕質(zhì)土縱向上每大約10～15m設(shè)置一道沉降縫，沉降縫采用膠合板，膠合板厚度1.8cm［4］。

正式進(jìn)行泡沫輕質(zhì)士澆筑之前，各分區(qū)間隔需要用預(yù)制面板牢固支撐，本工程預(yù)制面板的規(guī)格為0.9m×0.3m×0.04m（長(zhǎng)×寬×厚），由C30小石子混凝土預(yù)制而成，內(nèi)側(cè)采用直徑為6mm的拉桿連接固定。在面板拼裝施工中必須嚴(yán)格按照施工方案、工序工序的規(guī)定進(jìn)行施工，各道面板在固定之前，嚴(yán)禁開展下一道工序施工。且面板拼縫處需采用1cm厚M10砂漿進(jìn)行勾縫處理，以免在澆筑泡沫輕質(zhì)土澆筑時(shí)出現(xiàn)漿液滲漏問題。

為提升最終施工效果，本工程澆筑泡沫輕質(zhì)土?xí)r采用了分層澆筑方法，控制每層澆筑厚度在30～100cm之間，單層澆筑區(qū)澆筑層的澆筑時(shí)間最長(zhǎng)不應(yīng)超過水泥漿的初凝時(shí)間，上下兩層澆筑的時(shí)間間隔不能超過8h。泡沫輕質(zhì)土澆筑時(shí)要從長(zhǎng)軸中間位置開始，逐步向附近兩端澆筑。若采用了兩條及兩條以上的澆筑管道，也可以從兩端開始，向中間進(jìn)行澆筑。尤其是在進(jìn)行出料口位置上澆筑時(shí)，嚴(yán)禁出現(xiàn)懸空情況，特別移動(dòng)澆筑管、自出料口取樣、掃平表面，或者是需要沖散澆筑區(qū)域多余的泡沫時(shí)，出料口離當(dāng)前泡沫輕質(zhì)土流動(dòng)表面的最大高差要控制在1m以內(nèi)［5］。表面掃平施工中應(yīng)盡量保證澆筑口處于水平狀態(tài)，以盡量降低澆筑口到澆筑泡沫輕質(zhì)土表面的距離。每層泡沫輕質(zhì)土要盡量一次性澆筑完成，在一些特殊情況下，也可以分兩次澆筑，但應(yīng)控制在兩次澆筑時(shí)間在6～24h以內(nèi)。當(dāng)泡沫輕質(zhì)土路基頂面澆筑到設(shè)計(jì)標(biāo)高之后，及時(shí)覆蓋上塑料薄膜對(duì)其進(jìn)行覆蓋，定期灑水保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)控制在7d以上。

4.4 施工效果分析

現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土工程完成后，還需對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行系統(tǒng)的檢驗(yàn)。其中現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)項(xiàng)目作為其重要的一環(huán)，即通過現(xiàn)場(chǎng)抽樣的方法，并依照規(guī)定的頻率及計(jì)分方法對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)計(jì)分。在施工過程中，需要按照預(yù)定的檢測(cè)方法和頻率對(duì)現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土的關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，例如濕密度、流動(dòng)度等。如果發(fā)現(xiàn)不符合要求的情況，應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行糾正。評(píng)定階段則根據(jù)評(píng)分值來判斷工程質(zhì)量是否合格。如果評(píng)分值不低于75分，那么該分項(xiàng)工程就被認(rèn)定為合格；反之，如果評(píng)分值低于75分，則該分項(xiàng)工程被認(rèn)定為不合格。評(píng)分得分計(jì)算公式如下：

評(píng)定得分=∑［檢查項(xiàng)目得分×權(quán)值］∑檢查項(xiàng)目權(quán)值

檢查項(xiàng)目得分=檢查項(xiàng)目合格率×100。

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，在案例工程施工中，結(jié)合工程特點(diǎn)和施工工藝的特性，找到施工中存在的重難點(diǎn)，并采取有針對(duì)性的解決方法和措施，可有效保證泡沫輕質(zhì)土施工質(zhì)量，從而降低施工難度，保障施工任務(wù)能夠高效、有序的完成。

5 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合實(shí)際案例，分析了基于泡沫輕質(zhì)土的橋梁橋頭路基施工技術(shù)，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）在應(yīng)用泡沫輕質(zhì)土加固橋梁橋頭路基時(shí)，做好施工準(zhǔn)備，并選擇有針對(duì)性的施工工技術(shù)指標(biāo)，是保證各道工序得順利開展的關(guān)鍵。

（2）基層處理是泡沫輕質(zhì)土施工的前提條件，在基層上鋪設(shè)土工防滲膜和鋼絲網(wǎng)，可為泡沫輕質(zhì)土施工提供良好的工作面，可有效解決滲漏問題和不均勻沉降問題，在施工中值得高度重視。

（3）泡沫輕質(zhì)土填料是一種直接澆筑，無需碾壓的新型路基填筑填料，雖然缺乏成熟可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，但在實(shí)際施工中只要嚴(yán)控每道施工工序，做好配合比設(shè)計(jì)、配制、澆筑、養(yǎng)護(hù)等工作，可有效保證施工質(zhì)量。

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