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泡沫混凝土在处治桥头搭板脱空中的应用

发表时间：2020/12/11 来源：《基层建设》2020年第24期作者：何博

[导读] 摘要：泡沫混凝土具有自重轻、防水性能好等特点，是一种处治桥头搭板脱空良好的注浆材料。

        重庆交通大学土木工程学院重庆 400074
        摘要：泡沫混凝土具有自重轻、防水性能好等特点，是一种处治桥头搭板脱空良好的注浆材料。结合G15沈海高速公路温州段大修项目桥头跳车专项处治工程，本文主要介绍了明挖、非开挖两种处治方案及泡沫混凝土的注浆施工工艺。
        关键词：泡沫混凝土；注浆材料；软基处治；道路
        0前言
        我国沿海地区高速公路要穿越大量深厚的软土地基，在长期的运营中桥台台背回填处出现不同程度的路基沉降，以至于与桥台搭板脱离，使车辆通过时产生跳跃和冲击，影响行车舒适度，严重的甚至导致交通事故。路基沉降是导致桥头跳车的主要因素之一。
        泡沫混凝土是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡并将泡沫加入到由水泥、骨料、掺合料、外加剂和水制成的浆料中，经混合搅拌然后经过泵送系统进行现浇施工或模具成型，经养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型多孔轻质材料，与普通混凝土相比，泡沫混凝土的物理、力学性能和功能特性具有一定的优异性 [1-3]。
        1工程概况
        G15沈海高速瓯南段：（施工图桩号）K17+100～K40+782.145（南白象至瑞安）+K37+258.237～K91+713.112（瑞安至分水关）=（现场桩号）K1756+272～K1830+885 全长74.613km，设计标准为双向四车道高速公路，设计车120公里/小时。该公路于2003年竣工通车。该路段部分桥梁桥台台背回填处出现不同程度得路基沉降（沉降值一般为10-30cm，有的甚至超过100cm），使车辆通过时产生明显的跳跃和冲击，从而对桥涵和路面造成附加的冲击荷载，使司机和乘客感到颠簸不适，甚至造成车辆大幅度减速，严重的可导致交通事故。因此，急需对脱空较为严重的搭板进行应急处治。
        2处治方案设计
        根据本项目的项目概况及运营条件，本次病害处治设计根据设计原则及目的提出两个方案：
        方案一：
        非开挖施工：由于本路段处于交通要道，在不中断交通的条件下，采用在搭板下路肩处开窗的方式进行塑料导管注浆+预埋横向袖阀管。采用塑料导管注浆方法，然后进行横向袖阀管注浆，后期若桥头路基沉降可二次注浆；为减小地基的附加应力，防止注浆材料引起路基沉降，注浆材料采用泡沫混凝土。此方案适用于搭板完好且未从牛腿脱落的情况。
        方案二：
        明挖施工：采用半幅施工，对路面进行Ⅱ类封道，路基中间用拉森钢板桩围护，刨除路面后切割桥台搭板；对台背填料进行分台阶开挖置换，用泡沫混凝土进行回填，重新浇筑桥台搭板，铺路面层。然后再对另外一幅进行施工，最后拔出拉森钢板桩。
        此方案适用于搭板脱空且搭板从牛腿滑落方案一无法实施的情况，施工前须先开窗检测搭板是否从牛腿滑落，同时对已经破损老化的锥坡进行修复，部分损坏较严重的锥坡进行重新修筑。
        3泡沫混凝土混合料性能要求
        干容重：泡沫混凝土干容重等级采用A06级，干容重的变化范围5.5<γd≤6.5（kN/m3），标准值6.0（kN/m3）。
        抗压强度：泡沫混凝土的抗压强度等级采用符号CF表示，按 100mm×100mm×100mm立方体单轴抗压强度标准值进行划分；本项目泡沫混凝土抗压强度等级采用CF1.0级，抗压强度标准值1.00Mpa，样本最小值不小于0.9Mpa。
        流动度：泡沫混凝土通过管道泵送，流动度应为180mm±20mm。
        微（表）观特性：泡沫混凝土要求材质气孔大小均匀、细密，试块表观气孔直径应小于1.0mm。

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        4施工工艺及注意事项
        4.1方案一：开窗泡沫混凝土注浆
        施工工艺流程：
        清理场地——开窗检测——锥坡填缝——预埋导管——开窗口填缝——注浆——预埋袖阀管——二次注浆——修筑护肩
        4.1.1 泡沫混凝土注浆
        施工前先清理场地，注意现场安全文明施工，做好桥下通道的交通组织；检查桥台四周裂缝，用浆砌片石进行填缝，避免浆液外漏；一般在桥台搭板侧路肩进行开窗，可根据现场情况在中分带位置开窗，清理搭板下的杂物；插入直径10cm 塑料导管；泵送车从桥上硬路肩位置连接导管，进行注浆，注意观察、记录注浆量和压力表的变化。注浆时应注意观察桥台四周是否有漏浆现象，随着注浆量的增多，逐渐上拔注浆管，直至浆液外漏不能继续注浆为止，做好注浆记录，结束注浆，预埋袖阀管；修补护肩。注浆完毕后，立即用清水冲洗注浆泵和管路，以防管内浆液凝固，保证管路通畅。注意当出现以下情况之一即停止注浆：a.桥台四周有漏浆现象；b.压力持续过大，注浆量不增加或者增加很少；c.注浆时间已接近浆液初凝；
        4.1.2 袖阀管注浆
        由于泡沫混凝土注浆不能完全填满缝隙，待泡沫混凝土注浆完成后且泡沫混凝土强度达到90%及以上，再进行袖阀管注浆，袖阀管从搭板下位置打入至中分带位置。注浆材料采用双浆液注浆材料水泥采用42.5R 普通硅酸盐水泥，水灰比为1：1~2：1，外加水玻璃2%，采取分段式注浆，每段注浆长度成为注浆步距。开口钢管长度为注浆步距长度。注浆步距一般选取0.6~1m，由里往外分步注浆过程中，每段注浆完成后，向外移动一个步距的芯管长度。宜采用拉拔设备移动，或人工采用2个管钳对称夹住芯管，两侧同时均匀用力，将芯管移动。每完成3~4m 注浆长度，要拆掉一节注浆芯管。注浆结束后，在注浆管上口盖上闷盖，以便于复注施工。注意注浆过程中要采取相应的措施来防止堵管，如多做试验选定合理的凝结时间，注意压力的变化，如压力升高要及时提升芯管。
        4.2 方案二：明挖法施工
        施工工艺流程：
        清理场地——开窗检测——封道——刨除路面——切割搭板——风镐机打碎运出——插入拉森钢板桩——开挖——填缝——浇筑泡沫混凝土——重新浇筑混凝土搭板——铺装路面层——另一幅施工。
        （1）桥台台后开挖顺序先进行慢车道侧开挖，在进行快车道侧开挖，开挖前应先进行搭板的切割，然后用风镐将切割成块的搭板进行破碎处理，破碎完的碎石渣清理完毕即可插打钢板桩。
        （2）基坑开挖前应先确定开挖范围进行分层开挖，每层开挖深度为0.8 米，开挖边界做成80cm*80cm 的台阶，共计开挖三层台阶，开挖的土方直接装车，减少土方对原有路面的占用，并避免土方堆压要成基坑塌方。开挖过程中及时支护，随时注意基坑四周的土质情况，尤其是行车道边的拉森钢板桩边线位置，当基坑沿顶面裂缝时或者支护变形明显时，立即停止开挖，并采取有效措施进行加固支护。同时应防止地面水流入基坑。
        （3）轻质填料回填前应先处理坑底，采用小型夯实机进行夯实，同时应进行填缝处理，避免轻质混凝土外漏；由于基坑高度较高，混凝土浇筑采用溜槽的方式输送坑底严禁采用直接倾倒入坑的方式进行浇筑；采取分层进行浇筑的方式，每层的浇筑厚度不大于80cm。
        5结论
        由于水泥砼搭板抗压强度较高而抗折强度较低，加上对超载敏感，一旦板底脱空，致使路基形成不均匀支撑，从而改变了砼搭板与路基密贴的实际机理，使弹性地基上弹性薄板受力模式变成悬臂薄板受力模式，泡沫混凝土用于地基沉降导致的桥头搭板下的空洞区域回填，可以很好地吸收和分散外来负荷产生的应力，有效减缓地基沉降。本文通过介绍泡沫混凝土注浆非开挖、明挖两种处治方案及注意事项，对后面同类工程提供借鉴。
        参考文献：
        [1]闫振甲，何艳君.泡沫混凝土实用生产技术（第一版）[M]北京：化学工业出版社，2006.
        [2]崔琪，姚燕.新型墙体材料[M].北京：化学工业出版社，2003：26.
        [3]潘晓冰，李静.泡沫混凝土的特性和应用及未来发展趋势.混凝土与水泥制品[J].2020.（6）：98-102.