泡沫混凝土在桥头路基处理中的应用

泡沫混凝土在桥头路基处理中的应用

【摘要】：桥头跳车是公路施工的通病，而常规的桥头软基处理方式都不能很好的解决这些问题，泡沫混凝土作为一种改善桥头跳车问题的新方法，具有压缩性低、自重轻、施工方便及流动性高的特点。本文通过论证分析泡沫混凝土在实际桥头路基中的应用，其能够满足公路行车的需求与符合规范规定，是一种解决桥头问题的良好办法。

【关键词】：泡沫混凝土；桥头路基；处理；跳车

引言

桥头跳车问题是高等级公路建设中的一大难题，其主要原因是因路基沉降与桥涵结构物不一致造成错台，当行车到该位置时易产生颠簸，影响行车舒适性及安全。目前尚没有有效的根治方法，只能从其形成原因采取预防为主的措施，尽量减少它的发生。采取有效措施保证桥涵结构物与路基之间的良好衔接，避免或减小差异沉降是解决桥头跳车的关键，目前控制差异沉降的技术主要有：（1) 利用各种轻质填料减轻新填路基的自重，减小新增地基附加应力;(2) 采用诸如堆载预压法排水固结法强夯法以及各种桩基处理技术提高软土地基的承载力;(3) 通过提高新填土的压实标准铺设土工合成材料等方法提高路基的强度和整体性。寻求一种新的有效工艺，对以后高等级公路桥头软基的处理具有重要意义。

1.常规处理方法及分析

目前常用的桥头软基处理方法有真空联合堆载预压法、水泥搅拌桩法和预应力管桩法。真空联合堆载预压法造价低廉，施工期间沉降较大，要求路基边缘外20米范围内不应有建筑物存在，以防路基沉降过大影响建筑物安全，该方法处理的桥头早期沉降量较小，但后期沉降较大；水泥搅拌桩法通过将水泥和原位软基进行搅拌混合形成复合地基，达到改善地基、减少沉降的目的，但湿法和干法施工质量难于控制，且处理深度较浅，一般小于15米；预应力管桩法通过在软基中插打高强度的预应力管桩，达到减少沉降的目的。真空联合堆载预压和水泥搅拌桩处理方法由于施工工艺等原因，很难处理这么深的软基，而预应力管桩处理深度虽然可以达到几十米，但造价高昂，实际设计中往往没穿透软基。故当路基填料容重大、附加应力大时，下卧层未加固区沉降会较大。

预应力管桩软基处理方法比较表

2.泡沫混凝土处理桥头路基

2.1泡沫混凝土特性分析

泡沫混凝土具有以下特性：（1）压缩性低。泡沫混凝土压缩模量大，抵抗变形的能力强，因而填料自身有很好的抗压缩性，减少填料压缩变形；（2）自重轻。泡沫混凝土自重一般为6，为普通道路填料的25%左右，可以有效地降低地基的附加应力，减少地基沉降；（3）固化自立性。泡沫混凝土浇筑后可固化自立，对挡土结构物无推挤作用，可垂直填筑；（4）施工简便。作业面小，施工不需振捣和碾压，自密实性好，对地基扰动小，施工扰动引起的地基沉降少。

2.2原理分析

普通桥头路基填料容重大，一般为19~22。路基填筑在桥头软基上时，填料自重应力随高度的增加逐渐加大，并呈线性分布，作用在软基顶面上的自重应力为填料容重与填土高度的乘积，从而就会给软基顶面提供一个附加应力，该附加应力通过软基进行扩散，使得软基产生压缩变形，不同压缩模量的软基产生的压缩变形也不一样，压缩模量越小，其产生的压缩变形越大，对软土地基而言，压缩模量较小，故而产生的压缩变形大，使得路基整体沉降较大，出现桥头跳车现象。

压缩沉陷主要取决于填料性质、施工条件及台前台背的防护排水工程的设置等情况。为了减少台背自身的工后沉降，一般采用多孔隙的渗透性填料，但由于桥台附近地方狭窄，施工时压实机具不能紧靠台背，填料颗粒间孔隙无法完全消除，或填料质量差，达不到设计要求和规范标准等，在公路自重及车辆的垂直与振动荷载作用下，填料会不可避免地产生压缩沉陷，造成跳车。根据有关资料调查研究：当路堤压实度为96%时，每米填土高度的工后沉降约为1cm。泡沫混凝土自重轻，则作用在软基上的附加应力小，由分层总和法知，软基沉降小；且泡沫混凝土压缩模量大，抗压缩变形能力强，自身压缩变形小。

2.3泡沫混凝土存在的问题

泡沫混凝土常见的问题有表面粗糙、酥软、开裂，内部有空鼓、窜孔，整体疏松或上下抗压强度差异显著以及总体抗压强度较低等问题。第一个原因是泡沫混凝土发泡剂的产品质量有问题；第二个原因是发泡机存在问题。开裂的根本原因在于泡沫混凝土浆料收缩比基材大得多；其次是泡沫混凝土浆料本身材质不均匀和自身抗拉强度太低。解决的基本方法是选用高质量泡沫混凝土发泡剂，实用新型泡沫混凝土发泡机，添加聚丙烯等有机短纤维。

2.4泡沫混凝土施工质量控制

2.4.1材料控制

水泥及外加剂的各项指标除应符合其产品标准外，还应满足泡沫混凝土的抗压强度、流动度及气泡稳定性等对原材料的要求。（2）发泡剂应满足如下要求a.产生的气泡应均匀、细微；b.稀释倍率不小于40，发泡倍率不小于20；c.产生的气泡泌水率低，稳定性好，且互不连通。（3）施工用水应符合《混凝土用水标准》（JGJ63-2006）的规定。（4）原材料的计量精度应满足下表要求。

（5）当填筑体长度超过15 m 时，按5~15 m 间距设置变形缝，在断面突变处加设变形缝，变形缝材料可采用20 mm 厚聚苯乙烯板或10~20 mm厚木板。

（6）泡沫混凝土性能要求：路面底面以下0~80cm，湿容重为 6.5，泡沫混凝土28 d抗压强度大于等于0.8；路面底面以下80 cm 以下，湿容重为 6 ，泡沫混凝土28 d 抗压强度大于等于0.6 ；流动度为18020 mm。流动度检测采用圆筒法，其空心圆筒尺寸为高80 mm、内径80 mm。

（7）在地下水位以下填筑时，可掺入防水剂材料。

（8）应严格根据设计要求，试配泡沫混凝土，确定其水泥、发泡剂、水、集料及外加剂等的掺量。

2.4.2施工工艺控制

（1）配管泵送方式泡沫混凝土浇注施工时，要控制以下各点：a.单层浇注厚度,初狭小面积可按大于等于1 m控制外，其它按0.3~0.8 m 控制；b.浇注管出料口应与浇筑面保持水平，扫平表面时，尽量减少喷射方式浇注；c.当遇到大雨或长时间持续的小雨天气时，对未固化的表层应采取遮雨措施，重新浇注上层前，应对已被雨水浸泡的表层进行铲除清理；d.单块浇注面积应根据设备能力、浇注厚度确定，确保浇注工作在泡沫混凝土初凝以前完成，上浇注层浇注应待下浇注层终凝后方可进行；e.采用往后直拉的方式拖移浇注管，在固化前，应避免对泡沫混凝土的扰动；f.在浇筑完填筑体的顶层时,应及时覆盖塑料薄膜或土工布，养生时间为3d。

（2）模板安装时，水平及倾斜误差应逐层调整，同时要求模板光洁、平顺垂直、板缝均匀，线形顺适，断面尺寸符合设计要求。

（3）气泡混合轻质土浇注过程中的湿容重、流动度及固化后的抗压强度（28 d）等指标应符合设计要求。

（4）填方应分层碾压，每层厚度不大于30 cm，压实度应不小于设计值。

结语