儒乐湖工程金水大桥台背回填泡沫轻质土施工技术--中国期刊网

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儒乐湖工程金水大桥台背回填泡沫轻质土施工技术

发表时间：2021/4/12 来源：《基层建设》2020年第32期作者：汤超

[导读] [摘要] 泡沫轻质土具有自重低、强度高、操作简便等特点，应用于桥梁台背回填、路基加宽等工程领域。

        中国水利水电第十六工程局有限公司福建福州 361000
        [摘要] 泡沫轻质土具有自重低、强度高、操作简便等特点，应用于桥梁台背回填、路基加宽等工程领域。将泡沫轻质土应用于路桥过渡段，克服了台背回填的工后沉降。本文介绍儒乐湖工程金水大桥台背回填中泡沫轻质土施工工艺，供参考。
        [关键词] 路桥过渡段；桥头跳车；台背回填；泡沫轻质土；施工技术；
        1概述
        传统台背回填施工中，常采用透水性较好、强度较大的砂砾或砂砾土作为回填料，但由于此类填料具有容重大、抗冲刷弱、需设置护坡体、工程量大、对地基承载能力和抗变形能力要求高等缺陷，因此投入运营后，在填料自密实期间容易产生较大的工后沉降，同时天然地基土体长期在较大的附加荷载作用下也会产生较大沉降，使台背回填路段与桥涵构筑物之间的差异沉降过大。填料各物理力学性能指标是影响台背回填路段沉降变形的主要因素，在一定程度上决定了该段台背施工质量以及运营阶段的行车舒适度与安全性，为了较好地解决过渡段差异沉降的问题，儒乐湖工程金水大桥台背回填施工中采用泡沫轻质土作为回填材料，以减小台背回填路段的工后沉降。
        金水大桥为金水大道跨越儒乐湖与赣江交汇处的一座桥梁，中心桩号K4+798.375,，跨径布置为2×29.5+44.25+29.5+29.25m，桥梁全长162m。上部结构为五跨预应力砼连续梁，砼强度等级为C50。桥面宽63m，横向共分为3幅桥。主梁采用预应力砼变截面连续箱梁，主梁为单箱双室、单箱四室截面。金水大桥两侧0#、5#台台背采用泡沫轻质土回填，台背填高约12m。泡沫轻质土立面如图1。

                         图1   泡沫轻质土立面图
        2 泡沫轻质土的物理特性
        ( 1) 质量轻和密度高
        泡沫轻质土内部结构中存在数量庞大的微小气泡，所以该材料的密度较之其他的普通土壤材料要小很多，同时还可以利用泡沫的消泡和收缩的变化，改变轻质土的密度参数。通过有效调节气泡、胶凝材料所占的比例，容重可以控制在5 kN/m3～16kN/m3，以达到工程所需要的性能，适应多种施工环境。
        ( 2) 流动性好
        泡沫轻质土最为明显的特点就是具备较强的流动性，通过液压泵等设备可以将材料直接输送到规定的位置上，满足正常施工的需要。由于主要是含水量大小决定了流动性大小，施工中可以根据水灰比参数的调整，来保证其达到施工所需要的流动性要求，确保施工顺利进行。
        ( 3) 透水性
        伴随着胶凝材料的含量比例逐渐上升，泡沫轻质土材料渗透率逐渐降低。此外，随着轻质土的养护时间的增长，水合物所占比例也就会越大，透水系数会呈现出逐渐下降的趋势。因为泡沫轻质土中含有大量的泡沫材料，所以其属于非饱和性的土壤结构，一般来说，其渗透系数为10cm/s。
        3路桥过渡段应用泡沫轻质土的技术优点
        3.1防止桥头跳车
        桥头跳车是由于公路桥头及伸缩缝处的差异沉降或伸缩缝破坏，而使路面纵坡出现台阶，从而引起车辆通过时产生跳跃的现象。造成这类差异沉降主要有以下原因:
        （1）台后地基处理后仍无法达到桥台桩基础的刚度，在台后填料自重的压力下，其工后沉降量仍显著大于桥台的沉降量，从而造成差异沉降；
        （2）台后填料本身由于填方高，其自身沉降相对较大，故也产生差异沉降；
        （3）桥头的防排水处理不合格造成边坡的塌方，致使台后搭板下托空，也会造成差异沉降。
        采用泡沫轻质土作为路桥过渡段填料，利用其轻质、整体性好等特点，有效降低了这类差异沉降，从而可有效避免桥头跳车的情况。
        3.2有效解决了台背回填压实度质量控制难度大的问题
        传统台背回填施工中，常采用透水性较好、强度较大的砂砾或砂砾土作为回填料，无法采用压路机等大型机械进行压实，只能采用人工夯，分层厚度0.2m左右，施工难度大，不易压实，且需设置护坡体，工程量大。采用泡沫混凝土的施工工艺，可利用其整体性好的特点而无需考虑其压实度的问题。
        3.3降低路基承载力需求
        路桥过渡段采用泡沫轻质土作为台背填料，减轻了传统台后回填料的自重问题，从而降低了软土地基路基过渡段承载力要求。同时，解决了台后填方自重越大时因桥台所受的侧压力大而影响桥梁的安全性和耐久性的问题。
        3.4 利于环保
        以往采用的传统台背填料如石灰土、粉煤灰等，施工时，会产生大量的粉尘对周围环境造成污染，大量的粉尘不仅污染了周边空气，同时，还影响了周围农业、畜牧业。采用泡沫轻质土作为台后填料，由于其施工处理的特殊性，有效地减免了这些污染，从而起到了环保作用。
        3.5降低投资成本
        采用泡沫混凝土作为台背填料，可以减少一部分地基处理的投资。同时，其直立填筑并与桥台形成一个整体的方式，不仅大大节约了空间，还可以将放坡桥跨省去，从而也可大大降低桥梁造价。
        4泡沫轻质土施工工艺技术
        4.1施工工艺流程
        施工工艺流程如图2。

                     图2   施工工艺流程图
        4.2施工准备
        4.2.1场地准备及生产条件
        现场施工便道、施工及机械和材料堆放场地等全部完成，现场通水、通电。
        4.2.2 材料准备
        开工前，确定施工所需的各种材料，满足设计的相关要求，且经工地试验室取样检验合格，进场的数量、质量满足施工要求。施工所需的各种零星材料开工前准备到位，且数量、质量满足施工要求。
        4.2.3试验准备
        （1）施工配合比试验
        根据设计要求，泡沫轻质土设计容重不小于8KN/m3，抗压强度不小于2.0MPa。试配抗压强度应大于设计抗压强度的1.05 倍，流动度应为160mm～180mm。
        根据本工程所采用原材料进行的室内试验结果，现场施工配合比如表1。
                                      表1   施工配合比

最终采用现场所用材料的试配检验结果如表2。
表2 试配结果

        在儒乐湖金水大桥0#、5#桥台台背回填施工过程中，经检测，泡沫混凝土试块28d 的无侧限抗压强度均值为2. 19MPa，流动度为410mm，容重均满足相关设计要求。
        4.3基槽开挖
        由测量人员根据施工图尺寸要求进行放样，做好标记。开挖前在路基基坑四周做好排水措施，采用挖排水沟和集水井的方法进行排水。根据设计的宽度、高度将台背路基开挖成台阶，标准台阶高度为2m /3m，宽1m，开挖过程中注意原路基的稳定性，确保原路基的稳定。
        4.4浇筑场地验收
        泡沫轻质土施工前，应对浇筑场地验收。
        （1）浇筑场地基底无积水、无松软土，场地平整、坚实，压实度达到设计要求。
        （2）浇筑区平面尺寸不小于设计，基底高程与设计值的偏差不超过±10cm。
        （3）浇筑台背地基承载力检测满足设计要求。
        （4）与泡沫轻质土相接的路基已经填筑至本次浇筑标高以上，且按设计要求削成台阶。
        4.5浇筑区与浇筑层划分
        4.5.1夏季高温环境与大体积浇筑的水化热对泡沫轻质土质量影响大；为保证泡沫轻质土施工质量，泡沫轻质土路基分段、分区、全面分层浇筑。
        4.5.2 浇筑区的划分应符合以下要求：
        （1）当路基纵横向尺寸较大时，单个浇筑区顶面面积最大不应超过400m2，以200 m2～300m2为宜。
        （2）施工平面单个浇筑区长轴方向长度按20m为一个浇筑区进行划分。
        4.5.3浇筑层的划分应符合以下要求：
        （1）按每个浇筑区路基高度进行划分，单层厚度宜在0.3m～0.8m范围内按0.5m控制，以保证单层浇筑的正常施工时间在水泥浆初凝前完成。
        （2）路床部位应按2m×0.4m划分浇筑层。
        （3）设计有金属网的位置，应为浇筑层分层界面。
        4.6模板安装
        混凝土外侧采用竹胶板进行支挡，钢管结合方木进行支撑加固。模板强度应符合要求。轻质土分层分块浇筑，每层浇筑控制厚度为0.5m，模板也要分层分块安装。分区模板安装要牢固，浇筑区间采用塑料布进行密封，防止轻质土沿缝渗漏。每层模板安装工序为：模板安装→拆模→当层黏土回填→上层模板安装→上层模板拆模→当层黏土回填。
        每层模板拆除后，及时回填两侧（儒乐湖闸上游翼墙和闸室段）粘性土，压实度不小于90%。回填流程为：表土翻松→摊铺第一层土方→土方夯实→实验检测压实度→上层土方回填。回填土分层进行，每层虚铺厚度不应大于30cm，人工摊平，摊平后距离泡沫轻质土边缘50cm范围，采用打夯机或小型压路机进行分层压实，其它部位可采用大型压路机碾压。压路机碾压采用进退错距法进行碾压，搭接宽度为一半轮径宽度。碾压自边缘向中央进行，先轻后重，先慢后快，均匀一致。碾压速度控制在4km/h之内。先静压，再振动碾压，最后再静压。压实后表面无显著轮迹、翻浆、起皮、波浪等现象。
        4.7泡沫轻质土制作与浇筑
        4.7.1泡沫轻质土制作
        （1）泡沫轻质土土生产工艺流程图如图3。

        图3   泡沫轻质土土生产工艺流程图
        （2）发泡装置应满足下列要求：
        1）采用压缩空气与发泡剂溶液混合的方式生成泡沫，严禁搅拌发泡生成泡沫；
        2）应能设置稳定的发泡倍率，并生成标准泡沫密度的泡沫。
        （3）泡沫轻质土水泥浆的拌合制作与泡沫轻质土的拌合制作应分开进行。其中，为确保泡沫轻质土的浇筑在水泥浆的初凝时间内完成，应设置现场专用搅拌站搅拌制作水泥浆。
        （4）泡沫轻质土制作设备应具有原材料自动化计量数显功能，在拌合制作泡沫轻质土时，应能调节水泥浆或泡沫流量。
        （5）拌合制作成型过程中，搅拌时间应确保各组分混合均匀。水泥浆或泡沫轻质土在出料装置中的停止时间不应超过2h。
        4.7.2 泡沫轻质土的输送
        （1）泡沫轻质土浇筑施工采用配管泵送方式。
        （2）轻质土配管泵送距离受配合比及落差影响，泵送距离按表3控制。
                                      表3   泵送距离表

        4.7.3 泡沫轻质土的浇筑
        （1）在地下水位以下施工时，应采取临时降水措施确保在基底无积水的情况下浇筑。临时降水措施应在泡沫轻质土养护龄期不少于3天且施工满足抗浮要求的条件下方能撤除；
        （2）泡沫轻质土单层浇筑厚度控制在0.3m～0.8m范围内，宜按0.5m进行浇筑；
        （3）泡沫轻质土单个浇筑区浇筑层的浇筑施工时间应控制在水泥浆初凝时间内。单个浇筑层宜一次性浇筑完毕；
        （4）同一区段上下相邻浇筑层，当施工期气温不低于15℃，最短浇筑间隔时间可按8h～12h控制；否则，浇筑间隔时间应不低于2天。
        （5）应沿浇筑区长轴方向自一端向另一端浇筑；
        （6）浇筑过程中，当需要移动浇筑管时，应沿浇筑管放置的方向前后移动，而不宜左右移动浇筑管；如确实需要左右移动浇筑管，则应将浇筑管尽可能提出当前已浇筑轻质土表面后再移动。
        （7）浇筑时出料口宜埋入泡沫轻质土内。进行扫平表面时，应尽量使浇筑口保持水平，并使浇筑口离当前浇筑轻质土表面尽可能低。
        （8）出料口在浇筑过程中，不宜悬空。在移动浇筑管、自出料口取样、扫平表面或需要冲散浇筑区内多余的泡沫时，出料口离当前泡沫轻质土流动表面的高差宜控制在1m以内。现场泡沫混凝土浇筑如图4。

        图4   现场泡沫混凝土浇筑
        4.8 金属网施工
        （1）金属铺设前，应检查其外观，有明显锈迹的金属网，不能采用。
        （2）金属网按照设计要求位置铺设。铺设时，应展开铺平，避免出现卷起现象，并采用U形钉进行锚固，纵向锚固间距2m，横向锚固间距1.0m。
        （3）相邻幅的金属网平面位置应重叠搭接，搭接宽度不少于10cm，搭接处用铁丝绑扎连接并U形钉锚固，相邻绑扎点间距不应超过10倍网眼边长。
        （4）在变形缝位置，金属网应断开铺设。
        （5）现场金属网施工如图5。

        图5   现场金属网施工
        4.9 防渗土工膜施工
        （1）泡沫轻质土路基顶部浇筑完毕7天内应进行覆盖养护，其后方可铺设防渗土工膜。
        （2）铺设前，应清除下承层的尖锐物，避免刺破，必要时，应先铺设一层无纺针刺土工布作为垫护。
        （3）相邻幅的土工膜，重叠搭接宽度不宜小于20cm。
        5结语
        将泡沫轻质土应用于路桥过渡段不仅克服了台背回填本身的固有的通病，同时还是先进这环保材料应用的一项重要举措。儒乐湖工程金水大桥两侧台背回填施工中采用泡沫轻质土作为回填材料，可望较好地解决台背回填路段的工后沉降问题，可供参考。