浅谈泡沫轻质土在桥头软基处理的运用

李星星（中国公路工程咨询集团有限公司，北京市100097）

浅谈泡沫轻质土在桥头软基处理的运用

李星星（中国公路工程咨询集团有限公司，北京市100097）

近些年来，随着公路桥梁建设工程的增多，公路工程中桥头路基沉降造成的桥头跳车问题普遍存在。随着泡沫轻质土技术在土木工程领域内的应用，对桥头跳车现象有效的进行了缓解。本文主要结合滨海地区软土地基特点，对桥头跳车的原因及危害进行分析，结合实际案例，对泡沫轻质土在桥头软基处理中的应用进行分析。

软土地基；桥头跳车；泡沫轻质土；沉降

在桥梁建设中，如果地基处理不当，在桥梁与路堤衔接部位容易出现沉降问题，导致路面出现明显的刚度变化与纵坡变化，出现桥头跳车现象，此类现象在软土地基中发生概率非常高。出现桥头跳车问题后，轻者在车辆通过是出现冲击和跳动，颠簸感明显，车内人员感到不适，重者可导致车辆失控，引发交通事故。

1 桥头跳车产生的原因分析

1.1 路桥基础结构差异导致不均匀沉降

桥梁建设基础非常稳固，多采用钻孔灌注桩，刚度比较大，并且深入到土质硬度较高的持力层中，所以产生的沉降量非常小。而与桥梁连接的道路部分，由于处于河道边，土质松软，而且地下水位也比较高，地基孔隙比大、含水率高、抗剪强度低、压缩性高、渗透系数小等，在车辆荷载作用下，强度显著降低，天然结构易受到破坏，更容易出现不均匀沉降，导致桥头跳车问题的出现。

1.2 台背填料压缩

通常情况下，粉煤灰、中粗砂、塘渣是台背填料的组成成分，都属于渗透性材料，具有较大的孔隙率，加之受施工面影响较大，无法完全消除颗粒间的孔隙。在车辆荷载作用及自重作用下，台背填料逐渐压缩，孔隙率缩小，一定时期内出现沉降问题。

1.3 施工控制、工艺应用不当

由于桥梁台背及桥台的施工工艺不同，且施工过程中质量控制标准也不同，具有局限性，这也是出现桥头跳车的原因。对桥台施工时主要采用拼装砌筑、分段浇筑的方法，具有较好的整体性，外界条件对其组装与形态影响较小。而台后填土施工工艺要求填料尽可能采用灰土、石渣、砂砾等，并且分层填筑，逐层夯实，保证密实度符合标准，但是施工中受桥台的影响较大，压路机无法对台后高填土进行碾压，或是碾压不到位，加之施工控制不到位，导致台后高填土自身发生压缩变形或对软基产生压缩变形，促使路面发生沉降。

1.4 超载、养护管理不到位

超载对道路的破坏非常严重，大量的超载对结构产生破坏力，在轻微病害出现后，如果不及时进行养护，会加剧桥头跳车问题的出现。

2 泡沫轻质工程特性

（1）轻质性。对于现浇泡沫轻质土而言，其最主要的特征就是轻质性，和常用的几种土建材料对比，现浇泡沫轻质土的容重是最低的，如表1所示。

表1 常用土建材料容重对比（kN/m3）

（2）容重及强度的可调节性。现浇泡沫轻质土的强度与容重在一定范围内能够自由进行调节，可调整现浇泡沫轻质土的组成成分比例。在实际施工中，现浇泡沫轻质土的容重通常在3～12kN/m3之间，无侧限抗压强度在0.3～1.2MPa之间。用于道路回填料时，其容重与无侧限抗压强度可取6kN/m3、0.8MPa，其附加应力较小。

（3）具有良好的施工性。由于该材料的流动性能较高，采用软管泵送即可，因为材料制作点与施工浇筑点是分开的，因此在浇筑点占用的空间是非常小的，所以适用于狭小空间的施工。按照泡沫轻质土的特点，在桥头地基填筑中应用该材料，属于轻路堤法，该方法控制沉降的原理是降低附加应力；在旧路改造中应用，可向原地面以下适当延伸换填厚度，能够使软土层附加应力降低，处于固结状态，保证施工结束后沉降量趋近于0。

3 某改造工程案例

3.1 工程概况

某工程中有一座桥梁为三跨正交无梁板，施工桥头地基处理设计采用水泥搅拌桩+二级搭板对地基进行处理。桥梁南侧接坡段填土高度2.31～3.23m，北侧为3.09～3.49m，搭板范围内沉降均比较小，而北侧二级搭板已经受到破坏，通车5年后，南侧沉降量为0～0.59m，北侧沉降量为0～0.90m，对行车的舒适性与安全性带来严重影响，交通安全隐患较大。

3.2 泡沫轻质土处理范围

改造方案中，桥头地基处理设计采用泡沫轻质土+二级搭板。泡沫轻质土厚度1.91～1.88m，将原有填土厚度降低了1.33m。为了对泡沫轻质土的处理效果进行验证，在处理范围内设定1个沉降观测断面，通过对该沉降观测板对断面沉降量进行观察。

3.3 泡沫轻质土沉降观测与分析

自采用泡沫轻质土施工日开始，15d后施工完成，之后35d对桥头段路面结构进行施工，施工期间轻质泡沫沉降曲线如图1所示。改造施工完成竣工通车以后，进行为期半年的桥头地基处理段泡沫轻质土沉降观测，沉降曲线如图2所示。

图1 工期内观测点沉降曲线图

图2 工期结束后观测点沉降曲线图

从图1可知，在施工过程中，泡沫轻质土沉降量在1.9～2.2cm间，主要出现在施工开始阶段，主要是由于泡沫轻质土在浇筑期间处于流体状态，在泡沫轻质土自重作用下出现沉降。随着其强度逐渐增加，形成一个整体，提高了分担荷载的能力，沉降值在短时期内趋于稳定。从图2可知，累计沉降量在1.2～1.4cm间，在通车一个半月以内，沉降量逐渐增大，而一个半月后，沉降趋于稳定。

4 结论

造成桥头跳车的原因是不均匀沉降，而不均匀沉降出现的主要原因是路桥基础刚度不同，差异过大及路基高填筑土附加应力作用造成沉降发生；同时台背填料、施工质量控制、施工工艺等因素，也会导致沉降发生。在桥头地基填筑中应用泡沫轻质土，从施工过程、竣工通车后的沉降观测结果看，泡沫轻质土沉降量主要发生在施工前期及通车前期两个阶段，出现沉降的原因是由于泡沫轻质土自重及路面结构层动荷载下进一步压实造成；这两个时间段以后沉降非常稳定。从实际工程应用结果可知，对于滨海地区高填方桥头软土地基处理采用泡沫轻质土非常适用。

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U416.1

A

2095-2066（2016）24-0217-02

2016-8-10

李星星（1983-），男，湖北广水人，工程师，本科，研究方向为路桥设计。