推广气泡轻质土施工桥梁台背的意义

孙静

摘 要 文章对气泡轻质土和碎石土两种不同施工工艺的桥梁台背，以工程实例，通过监控、对比、分析、研究，总结了气泡轻质土施工桥梁台背的优、缺点，以及对控制桥梁台背施工质量，改善桥头跳车的作用；提出了推广气泡轻质土施工桥梁台背的积极意义。

关键词 气泡轻质土 桥梁台背 桥头跳车 意义

Significance of the promotion of bubble light soil construction of bridge abutment back

Sun Jing

（China railway 20 bureau group corporation，Shanxi Xi'an，710000）

Abstract Articles on two different construction technology bubble light soil and gravel soil bridge abutment back to engineering example， by monitoring， comparison， analysis， research， summarized the bubble light soil construction of bridge abutment back of advantages and disadvantages， as well as bridge Abutment construction quality control， improve the role of bridge jumping； put a positive significance to promote the bubble light soil construction of bridge machine back.

Keywords Foamed mixture lightweight soil； Bridge machine back； Vehicle bumping at bridge head； Significance

1 引言

桥头跳车现象做为公路桥梁的一大质量通病，不但在车辆高速驶过桥头时，影响驾驶员和乘客的舒适感，严重时还会导致车辆失控造成交通事故。而且，桥头跳车时，车辆不断冲击桥面，致使桥面及伸缩缝等过早破坏，危害桥梁的使用寿命，增加了桥梁的维修与养护费用。桥头跳车产生的原因很多，为了解决这个问题，工程行业涌现了很多解决措施，文章针对近几年提出采用气泡轻质土施工桥梁台背，以工程实例介绍了气泡轻质土的施工成效，提出推广的积极意义。

2 基本原理

气泡混合轻质土[1]2即将制备的气泡群按一定比例加入到由水泥、水及可选添加材料制成的浆料中，经混合搅拌、现浇成型的一种微孔类型轻质环保材料。气泡群是由发泡剂稀释后的发泡液产生的气泡群体；添加材料包括细集料、外加剂及掺合料如粉煤灰、矿粉、石粉等。气泡混合轻质土具有轻质性、自密性、自立性、容重和强度可调节性、施工便捷性、保温隔热性等特点。

3 实例分析

3.1 基本情况

某高速公路項目，某桥梁0#台背填筑平均高度6m，填筑平均底宽6m，填筑平均顶宽16m，台阶高度3m，台阶宽度4m，路基设计宽度26m，桥梁台背设计为气泡混合轻质土，共1712m3。总体设计图详见如下图1：

图1 某高速公路项目桥梁台背总体设计图

3.2 计算与分析

3.2.1施工质量

3.2.1.1沉降观测数据对比

我们对两种不同施工工艺的桥梁台背进行了沉降观测，观测数据见表1。

表1 沉降观测数据对比

气泡轻质土 序号 工程名称 测点1 测点2 测点3 测点4

1 桥梁台背顶面高程 172.863 172.875 172.863 172.875

2 一个月后 172.862 172.873 172.861 172.872

3 三个月后 172.860 172.871 172.861 172.870

4 半年后 172.859 172.870 172.860 172.869

5 九个月后 172.857 172.868 172.857 172.868

6 一年后 172.855 172.865 172.854 172.867

7 总沉降量 8mm 1cm 9mm 8mm

碎石土 1 桥梁台背顶面高程 175.672 175.684 175.672 175.684

2 一个月后 175.677 175.688 175.676 175.689

3 三个月后 175.687 175.698 175.686 175.697

4 半年后 175.697 175.710 175.696 175.709

5 九个月后 175.710 175.723 175.712 175.725

6 一年后 175.724 175.735 175.722 175.738

7 总沉降量 5.2cm 5.1cm 5.0cm 5.4cm

3.2.1.1数据分析

从表1可以看出，桥梁台背采用碎石土回填自然沉降量是采用气泡轻质土的5倍多，采用碎石土填筑桥梁台背，要求分层厚度15cm，填筑压实度≥96%，实际施工厚度和压实度都比较难控制，尤其是边角压路机碾压不到的位置，采用小型夯机，人工夯实，往往很难达到标准，后期边坡防护、排水、绿化跟进不及时，往往会造成边坡位置松垮，对整个台背的稳定性造成影响。

采用气泡混合轻质土施工的桥梁台背，桥台和台后路基都比较稳定。轻质土对桥台的土压力基本保持一个大致不变的状态，土压力没有随桥台墙面深度而增加。随着时间的延长，土压力逐渐减少，且大部分都减少到零状态。这说明轻质土固化后能够自立，不再对桥台产生侧压力。

3.2.2施工工期

由于气泡轻质土是先将发泡剂稀释后制成气泡群，再将制备的气泡群按一定比例加入到由水泥、水制成的浆料中，经混合搅拌，然后泵送现浇至由面板转及支架制作好的施工模具范围内成型。施工的速度，取决于搅拌设备的产量，可根据施工工程量的大小选取合适的搅拌设备，通常工作量为150～300m3/工作日，施工效率高，人员需求少。

采用透水性材料如碎石土施工台背对机械和作业面要求高，大型机械碾压不到的边角位置，需要小型机具配合。施工必须分层填筑，每层厚度要求不大于15cm，施工工序有挖、装、运输填料，推平，大型机械碾压，小型机具夯实边角，压实度检测≥96%，施工下一层，平均每天3层，每层3小时。施工机械组合要求高，碾压空间小、难度大，机械作业效率低，人员需求多、配合要求高。

相对来说，采用气泡轻质土施工桥梁台背，工期可控，施工效率高。

3.2.3工程造价

对气泡轻质土与碎石土两种材料施工桥梁台背的工程造价进行对比，对比结果见表2。

表2 桥梁台背两种施工工艺造价对比

气泡轻质土 序号 工程名称 工程 数量 单位 单价/元 费用/元

1 气泡轻质土 1712 m3 268.38 459467

2 挡板混凝土 13 m3 1868.79 24294

3 基础混凝土 16 m3 375.43 6007

4 基础碎石垫层 10 m3 84.77 848

5 钢筋网 2088 kg 5.8 12110

6 锚筋 1224 kg 6.4 7834

7 建造费用合计 510560

碎石土 1 碎石土 1738 m3 135 234630

2 M7.5拱形浆砌片石护坡 11.7 m3 254.88 2982

3 拦水块 0.5 m3 897.73 449

4 三维网植草 148 m2 27.69 4098

5 后期注浆密实 16 m3 254 4064

6 后期维护 不可估计

7 交通受影响 收费减少 不可估计

8 建造费用合计 246223

从表2可以看出，采用气泡轻质土施工桥梁台背，建造费用较碎石土高，但后期养护费用基本没有；采用碎石土施工桥梁台背，后期病害多，车辆跳跃和冲击对桥梁和道路产生附加荷载，造成公路路面、伸缩缝、桥头搭板、支座及桥台桩基（或台身）的损害甚至破坏，后期维护费用高，维修期间对交通造成影响，车流量减少造成的收费损失根据交通量的大小而不同，不可预见费用高；综合比较，采用气泡轻质土施工桥梁台背，综合费用小，可以一次投入，长期收效。

3.2.4工艺可操作性

3.2.4.1气泡轻质土施工工艺及施工要点

（1）首先在浇筑气泡混合轻质土之前做好防、排水等准备工作；

气泡混合轻质土因为内部有气泡，吸水时其湿润度密度便会增加，从而有损其轻质性，引起强度下降。因此在气泡轻质土顶面设计有防水土工膜，在与路基衔接处设计有横向盲沟；坡面上设有纵向盲沟；底部设有碎石垫层；面板设有排水孔。使顶面水沿着横向、纵向盲沟通过排水管排至桥梁台背以外。

设计为了让气泡混合轻质土与地面很好的结合，底部地基进行平整、夯实加固，与其相接的路基边坡按照设计要求留有台阶和坡面坡率，坡面稳定后才施工气泡轻质土，减少路基填土对其产生的压力。

（2）预制、安装面板

面板采用砂浆进行砌筑，并与预埋进基础混凝土内的角钢立柱采用拉杆进行连接、固定，防止浇筑气泡轻质土时面板移位或倾倒。

（3）气泡轻质土的拌合和浇筑

拌合前要进行配合比试验，确定好配合比后方可施工。在水泥、水充分混合成浆状之后，通过发泡装置将发泡剂用机械方式充分发泡，再与水泥浆充分混合均匀。通过泵送的形式现浇成型，浇筑时注意软管的出料口要埋入轻质土中。由于气泡混合轻质土中的气泡既具有独立细微的特点，又具有分散性，施工过程中避免过度振捣。

由于气泡遇雨会消解，因此要避免在大雨天施工。填筑气泡混合轻质土时，由于其自身重量的影响，会压缩气泡和消泡。因此，填筑后的气泡混合轻质土有时会出现紧缩而导致湿容重增加的情况，浇注厚度一般控制在0.3～1.0m。整个填筑体水平分层进行浇筑，每层浇筑的间隔时间至少24小时。

（4）养护

填筑气泡混合轻质土时，要对填筑的每一层采取特别的保护措施。为防止填筑好以后由于急速干燥而产生裂缝，可加盖薄板或粘布加以保护。此外，固化前的气泡混合轻质土如果受雨会导致消泡效果不佳，因此要采取粘布等加以防护，避免雨淋。

3.2.4.2 气泡轻质土施工桥梁台背可操作性

（1）可调节性

气泡混合轻质土可通过调整土体中的气泡和固化剂的含量，按照需要对气泡混合轻质土的容重在5～16kN/m?内进行调整。和容重调节原理一样，通过改变各种成分的配合比，气泡混合轻质土的强度可以在0.3MPa～1.5MPa范围内调整。

（2）高流动性

气泡混合轻质土具有良好的流动性，可以通过管道泵送，最大运距可达1500m，最大泵送高度可达30m。现场浇筑容易，需要人工少。

（3）自立性

由于使用水泥作為固化剂，气泡混合轻质土通常在浇筑5小时候就会开始固化，且固化后可以自立，可进行垂直浇筑，且对支挡结构几乎没有推挤力。

（4）施工简易性

由于具有良好的流动性，固化后的自立性，且不需要振捣和碾压作业，气泡混合轻质土可进行远距离或在狭小空间内施工。此外，气泡混合轻质土中含有大量的气泡群，成品的体积可达到材料体积的3倍以上，施工效率高。

鉴于以上四个特点，气泡混合轻质土施工桥梁台背，工艺可操作性强，简单便捷，施工效果容易控制，可大众化操作施工，容易推广。相对碎石土填筑桥梁台背，不需要大量的机械、人员，质量监管、检测工作量都大大的减少，施工过程安全隐患和风险也降低了很多。

3.2.5气泡轻质土施工桥梁台背的优缺点

3.2.5.1气泡轻质土施工桥梁台背的优点

气泡轻质土的突出特点是在混凝土内部形成封闭的泡沫孔，使混凝土轻质化，减少对桥台的压力。它具有以下优点[3]70：

（1）轻质性：干体积密度为300-1600kg/m3，相当于普通水泥混凝土的1/5～1/8左右，可减轻对桥台的压力。

（2）整体性：可现场浇筑施工，与主体结合紧密，不需留界隔缝和透气管。

（3）低弹减震性：泡沫轻质土的多孔性使其具有低的弹性模量，从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。

（4）抗压性：桥梁台背一般采用抗压强度为0.6～1.2MPa。

（5）耐水性：现浇气泡混合轻质土吸水性较小，相对独立的封闭气泡及良好的整体性，使其具有一定的防水性能。

（6）耐久性：与主体工程寿命相同。

（7）施工速度快：只需使用简单的机器可实现自动化作业，可实现1500米的远距离输送，工作量为150～300m3/工作日。

（8）环保性：气泡混合轻质土所需原料为水泥和起泡剂，起泡剂为中性，不含苯、甲醛等有害物质，避免了环境污染和消防隐患。

（9）经济性：综合造价低。

2.2.5.2气泡轻质土施工桥梁台背的缺点

（1）前期建造费用较高。

（2）目前采用气泡混合轻质土施工桥梁台背仍在试行，还未得到推广。

2.2.6 气泡轻质土施工桥梁台背对改善桥头跳车的意义分析

造成桥头跳车的主要原因[2]287有以下几点：

（1）地基土质不良，造成桥头路基沉降。

（2）台背填料压缩，引起桥头路基沉降。

（3）刚柔突变，引起沉陷跳车。

（4）施工管理不善，导致工后沉降。

为了控制桥头跳车的弊病，以往采取的防治措施[4]287-288有以下几点：

（1）重视桥头地基处理。采用先进的台后填土施工工艺，选用合适的压实机具，确保台背及时回填，回填压实度达到要求。

（2）改善地基性能，提高地基承载力，减少差异沉降。

（3）有针对性的选择台后填料，提高桥头路基压实度。

（4）做好桥头路堤的排水、防水工程，设置桥头搭板。

（5）后期采用台背注浆技术，加固桥梁台背等。

虽然，这些措施都一定程度地改善了桥头跳车的情况，但是还未能从根本上得到控制。最主要的原因是台后施工空间小，机械操作难，实施性差，有些地区受填料限制，改良的过程监管难度大，施工质量难以达到设计的理想效果。近几年试行的新型材料，气泡混合轻质土，根据桥梁台背的受力情况，沉降情况，病害特点，施工便捷，自动化控制等方面，彻底解决了以往机械在狭小空间填筑存在的各种问题，使得桥梁台背施工质量得到很大提升，很大程度改善了桥头跳车问题。

4 结论

文章从桥梁台背的施工质量、工期、工程造价、工艺可操作性等方面分别进行了研究和分析，总结了气泡轻质土施工桥梁台背的特点，工艺要点，推广的意义。主要有以下几点结论：

（1）泡沫轻质土其核心意义在于代替常规填土或替代常规填充材料。具有很好的轻质性、整体性、低弹减震性、耐水性、耐久性、施工速度快、环保性、综合造价低、施工便捷等诸多综合优势。对于新建公路桥梁台背施工，可有效解决工程沉降问题；对于旧路改造的桥台背，可一次性彻底解决工后沉降引起的桥头跳车问题。

（2）气泡混合轻质土施工桥梁台背，工艺可操作性强，简单便捷，施工效果容易控制，可大众化操作施工，容易推广。

参考文献

[1] 广东冠生土木工程技术有限公司，深圳市市政工程总公司.CJJ/T177-2012 气泡混合轻质土填筑工程技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社， 2012.4：2，17-24

[2] 田立华.桥头跳车原因及防治措施[J]. 山西建筑，2010（3）：287-288.

[3] 祝新念，胡卫东，肖四喜.气泡混合轻质土的特殊性能及工程应用[J]. 大众科技，2010（8）：70.

[4] 吳代坤.气泡混合轻质土在桥台填筑中的质量控制研究[J]. 广东科技，2013（8）：114-115.