轻质固化粉煤灰分析及在大桥台背回填中的应用

赵联芳

(山西路桥集团阳泉分公司)

在现代公路建设中，桥头跳车问题频频出现，大幅降低行车舒适度，缩减道路的通行能力，存在安全隐患。借助于轻质固化粉煤灰作为大桥台背回填材料，不仅有效降低了工程成本，缓减了跳车现象，车辆的行驶速度以及行驶舒适度得到了保障。

1 不均匀沉降

从实践情况来看，不均匀沉降主要包括由以下4 个主因造成。

1.1 构造方面

桥涵构造物通常是由刚性较大的钢筋混凝土浇注而成，由于其刚性大，而路面以及台后路基呈柔性或者半刚性，桥台与道路之间具有刚度突变。随时间推移，台后填土会形成固结形变，同时构造物的形变要小得多，从而形成了不均匀沉降。

1.2 地基与台背填料沉降

台背回填材料属于渗透性较好的多孔隙材料，在施工过程中，不可能将孔隙完全清除。同时，桥头处的路基是采用高填土路基形式，在填料自重以及车辆荷载长时间作用下，填料因孔隙率减少而快速压缩，从而造成“跳车”现象。

1.3 排水不畅

在路堤和桥涵的连接段，有一定的缝隙，自然降雨的雨水沿缝隙渗透进去，从而对路堤以及路面结构形成一定的冲刷与浸蚀，从而使路堤与路面的各结构层的含水量大幅上升，使细粒土逐渐流失。随着时间的推移，路堤与路面的各结构层逐渐被破坏，在车辆荷载的不断冲击下，路堤沉陷，造成“跳车”现象。

1.4 其他因素

除上述各因素外，在方案设计、施工工艺等都有可能对桥头“跳车”现象产生一定的影响。

2 轻质固化粉煤灰的适用性

轻质固化粉煤灰其容量小，在工程施工中极其方便。本文结合阳泉地区轻质固化粉煤灰资源丰富特征，将其作为大桥台背回填材料。该地区的轻质固化粉煤灰的主要特征如下:

2.1 干密度低

轻质固化粉煤灰的颗粒，相对来讲，属于均匀单一类型。而颗粒的均匀性决定了其结构组织较松散、较大的孔隙率，同时，轻质固化粉煤灰颗料自身就是由一系列的空心微粒构成的混合体。因而，轻质固化粉煤灰的干密度低，通常处于0.71 ～1.21 g/cm3范围，较一般的素土干密度约低30%。

2.2 透水性大

轻质固化粉煤灰的空隙率一般较大，从而使得其拥有较大的透水性能，同时在饱水情况下，其强度会大幅下滑，而压缩性急剧提升。

2.3 粘结性小

轻质固化粉煤灰通常是由颗粒直径大小不一的粉质颗粒构成，其颗粒直径大都小于0.003 mm，颗粒含量极其微小。而轻质固化粉煤灰的液限通常较大，根据资料数据发现，轻质固化粉煤灰颗粒越大，其相应的液限值也越大。其原因跟轻质固化粉煤灰中空心颗粒含量相关性很大，一般而言，颗粒越大，空心颗粒含量也越多，从而使得液限值越大，轻质固化粉煤灰的这种属性跟土的性质恰好相反。

2.4 活性高

通常情况下，轻质固化粉煤灰的粘结力极小，在压实以后的力学强度会有显著的增长，然后由于其松散体材料的原因，其抗剪强度仍然较小，稳定性能也较差，严重时，还存在振动液化的危险性。在碱性条件下，例如在轻质固化粉煤灰中加入一些石灰，则轻质固化粉煤灰可发生硬化或者水化反应。伴随着时间的推移，这样的混合材料的强度也会得到提升，从而使回填材料拥有较高的强度、水稳定性、以及温度稳定性。

3 应 用

3.1 应用方案

本文的应用方案为:在山西阳泉杨树庄至白泉出省公路项目中桑沟大桥台背回填采用阳泉二电厂轻质固化粉煤灰作为回填材料，在不同压实度下，进行强度测试。其目的在于轻质固化粉煤灰在较低压实度下，其呈现的强度特征，从而判别其是否符合技术要求，从而对材料配比进行优化。桑沟大桥肋板式桥台，高度8 ～10 m。

3.2 试验结果与分析

依据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》与标准JTJ057－94 的相关规定，确定了轻质固化粉煤灰作为大桥台背回填材料中的最佳含水量以及最大干密度的测试数据结果。轻质固化粉煤灰的重型击实试验测试数据结果见表1。

表1 试验数据结果一览表

对比而言，通常砂土以及粘土的最大干密度在1.59 ～1.81 g/cm3范围，而砾石土的最大干密度约为1.91 g/cm3。可见以轻质固化粉煤灰作为大桥台背回填材料，较一般的素土使地基生成的附加沉降降低了大约1/3，因而其地基沉降幅度会小得多。

3.3 无侧限抗压强度测试

以相关的规范标准为依据，测试在不同的压实度下，轻质固化粉煤灰在龄期不同情况下的无侧限抗压强度。是测试结果显示，见图1。

图1 不同配比下的无侧限抗压强度

轻质固化粉煤灰在台背回填材料所占配比相同的情况下，随着压实度的变化，其相应的无侧限抗压强度也存在一定的变化。大体趋势为:随着试验结果表明粉煤灰混合料同一配合比随着压实度的不同，无侧限抗压强度值显著不同，随着压实压实度的提升，其无侧限抗压强度值呈单调递增趋势。在不同的配比时，其8%的配比度的无侧限抗压强度最大。台背回填还受到工艺以及施工条件等约束，在桥头部位的压实度通常是不能满足要求的，这就需要在轻质固化粉煤灰材料施工过程中，严格遵守施工流程，分层碾压，施工完成，待压实度检测合格后方可进行下一步施工。

［1］ 王照宇，沈正.桥台后回填固化粉煤灰路面的沉降研究［J］.路基工程，2010，(10):163－165.

［2］ 王大伟，付金. 高活性粉煤灰在台背回填工程中的应用分析［J］.科技传播，2011，(1):152－155.