河流冲刷段桩承式泡沫混凝土轻质路堤施工技术

崔登云，温李彬，杨 光，张志斌

(中交三公局第一工程有限公司，北京 100009)

0 引 言

近年来，随着公路交通事业迅速发展，行业内对泡沫混凝土轻质路堤施工技术的研究也不断深入。张磊蕾等[1]简述了泡沫混凝土独特的结构特性赋予其的优异物理力学性能和使用功能。李大鹏[2]结合工程实例，对泡沫混凝土材料用于轻质路基填料的软土路基处理方案进行分析和论述。徐建坤等[3]介绍了泡沫混凝土在公路工程建设中的各类应用。周扬等[4]对泡沫混凝土在市政道路工程中的应用进行了分析探讨。陈晓[5]对泡沫混凝土的施工工艺及其在软基处理中的应用进行了分析。

针对桥台、路基基础护坡和桥头过渡段施工中存在的各种不足，本文依托实际工程对河流冲刷段路堤施工进行了技术创新，采取桩承式泡沫混凝土轻质路堤和生态护岸施工，有效解决河流冲刷段桥台、路堤基础冲刷和桥头跳车问题，从而提高整个生产过程的施工工效，降低工程成本。

1 工程背景

依托路段位于温州绕城高速公路西南线工程第六标段江山大桥与陶山服务区1#桥之间(K29+522～K29+559)，其右幅边坡位于河道滩涂内且侵占大部分河道，路基软基处理形式为预应力管桩，在管桩施工过程中位于右幅边坡内的预应力管桩无法施工。另外，陶山服务区1#桥桥台部分位于河道，台前冲刷严重，据现场实际测量，该处河道最低点的标高约为-1.5 m，而陶山服务区1#桥台、0#桥台承台下部标高均为1.0 m，3#桥台承台下部标高为0.5 m，按照设计图纸施工后，承台下部会出现河水冲刷脱空问题。

2 关键施工技术

2.1 工艺原理

基坑采用先预压后开挖方法，在路基软基打设素混凝土桩，素混凝土桩上部设置桩帽，桩帽与承台连接，承台下部铺设碎石垫层，承台上部设置高强钢丝格栅，钢筋混凝土护面板钢筋锚入承台，承台中埋设支柱预埋件[6-9]。混凝土面板直立式路基现浇面板的支模体系，利用已浇筑承台或预制承台实现双侧面滑移式支撑体系，钢筋混凝土护面板设置支柱连接件与支柱连接，护栏基座底部设置抗滑钢筋。处理段泡沫混凝土槽、过渡段泡沫混凝土槽、衔接段泡沫混凝土槽依次衔接进行泡沫混凝土浇筑施工，待全部浇筑完成后及时洒水养护，再进行面层施工。防冲刷护岸采用充沙管袋褥垫沉排形成褥垫层，防冲刷护坡中梅花形均匀布置水生植物生态袋，生态袋先点穴布置，后浇筑植生混凝土，最后种植芦苇。桩承式泡沫混凝土轻质路堤断面如图1所示。

图1 河流冲刷段桩承式泡沫混凝土轻质路堤断面

2.2 施工工艺及操作要点

2.2.1 施工工艺

施工工艺如图2所示。

图2 施工工艺流程

2.2.2 操作要点

(1)施工准备。施工前现场所有障碍物要拆除完毕；根据设计要求试配泡沫混凝土，确定水泥、发泡剂、水、集料及外加剂等的掺量；做好施工废水、工程废料的清运措施，确保整个施工满足环保要求[10-12]。

(2)素混凝土桩施工。素混凝土桩施工流程依次为：桩位放线、机械进场及组装、护筒埋设、成孔、清孔、混凝土浇筑。

(3)开挖阶梯槽。基坑采用先预压后开挖的方法，分别开挖处理段泡沫混凝土槽、过渡段泡沫混凝土槽、衔接段泡沫混凝土槽。

(4)碎石垫层施工。碎石垫层采应用质地坚硬、耐磨、具有一定级配、透水性良好的材料，遇水不易崩解和水解，如卵石、片石或块石等。运到工地的碎石排平后，使大小颗粒分布均匀，然后摊铺、碾压。

(5)承台施工。素混凝土桩凿桩头，安装桩帽；加工、安装承台钢筋；安装模板，埋设支柱预埋件，然后进行混凝土浇筑，以及拆模及养护。

(6)现浇钢筋混凝土护面板施工。现浇钢筋混凝土护面板钢筋与承台钢筋连接，在钢筋混凝土护面板中预埋钢筋环。整体升降式滑移钢模板铺设在现浇承台上，由模板、操作平台、定型三脚架、升降式滑轮、滑轨等组成；整体式模板由钢板、槽钢拼接而成，形成标准单元；定型三角架由槽钢拼接而成，升降式钢制滑轮组固定于型钢反力梁上，型钢反力梁固定于定型三角架水平槽钢上并将其连为整体[13-15]。钢制滑轮上设置钢板、千斤顶，用于顶升钢模板，调节钢模板的位置。调整好两侧整体升降式滑移钢模后，转动活动模板(端模)，通过对拉螺栓使两侧模板连成一个整体。模板完成后浇筑混凝土，混凝土达到强度后，模板整体滑移，进行下一施工段施工。滑移钢模板断面如图3所示。

图3 整体升降式滑移钢模板断面

(7)钢筋混凝土护面板与支柱连接。钢筋混凝土护面板预埋环与连接环焊接固定，连接钢筋与拉杆焊接固定，拉杆与支柱连接，如图4所示。

图4 支柱与钢筋混凝土护面板连接

(8)泡沫混凝土施工。根据设计的配合比进行水泥浆的拌合，拌合必须采用间歇式搅拌机，确保搅拌均匀。将具有一定压力的压缩空气与稀释的发泡剂水溶液混合，生产标准泡沫密度的泡沫。一定比例的水泥浆和泡沫在泡沫机充分混合，形成符合设计标准的泡沫混凝土。浇筑区与浇筑区之间设置施工缝。浇筑泡沫混凝土时布置上、下层钢丝网，通过竖向连接筋进行连接，浇筑时出料口宜埋入泡沫混凝土内。当无法满足要求时，出料口离浇筑点的高差宜控制在1 m以内[16]。混凝土浇筑完毕后的12 h内对混凝土采用塑料薄膜或草袋覆盖、浇水养护。

(9)生态护岸施工。生态护岸施工包括：松木桩打设、充沙管袋褥垫层沉排、布置生态袋、浇筑混凝土、生态袋内种植芦苇。

松木桩打设时，松木桩的顶部应垂直于桩中心线锯平，并按桩帽和桩箍加工。土层中有坚硬的夹物时，桩的下端应安装铁桩尖。施打圆木桩前，在岸上布设测量控制点并打试桩确定桩长，打桩时用桩船吊钩将圆木桩从运桩船上吊起，紧贴桩架龙口，调整桩架垂直度，然后准确定位，再将桩帽、桩锤轻轻落于桩顶。施打时应控制提锤高度，先轻锤，后重锤，落锤高度不得大于2 m，单动汽锤的落锤高度不宜大于0.60 m，以免损坏桩身。在松木桩桩间抛填片石，片石高度应高过桩预留高度，采用推土机推平。

充沙管袋褥垫层沉排采用土工织物取代传统的铅丝笼和散抛石根石。采用挖掘机或泥浆泵挖槽，管袋褥垫层内充填高浓度的沙土泥浆，沉排上部设置聚酯长纤无纺布沉护褥垫层。排体铺放在护岸前受溜部位，随护岸前冲刷坑的发展逐步下沉，自行调整坡度直至稳定坡面，达到护底、护脚、防止套刷的目的。

(10)场地修复。采取有效的水土保持措施对取土场做全面防护处理，使开挖坡面不裸露，及时进行施工现场清理。

2.3 质量控制措施及手段

(1)钢筋混凝土护面板混凝土采用低水灰比(水灰比为0.3)配方，胶凝材料用量不少于490 kg·m-3。

(2)拌制时使用搅拌效率高、均匀性好的强制式搅拌机，搅拌时间比普通混凝土延长40 s，搅拌中确保混合料(水泥、砂、碎石)的干拌时间不少于30 s，使混合料达到充分均匀，总搅拌时间不少于3.5 min。

(3)平整度应满足图纸设计要求，允许偏差值不超过±3 mm。

(4)面板尺寸应满足图纸设计要求，允许偏差值不超过±5 mm。

(5)在泡沫混凝土顶(底)面以下(上)50～100 cm位置设置一层网眼为5 cm×5 cm的顶(底)钢丝网，钢丝直径为3 mm，钢丝网片纵横向搭接长度为10 cm。钢丝网抗拉强度不小于300 MPa，焊点抗剪力不小于1.5 kN，断裂伸长率不小于2.5%。

(6)松木桩梢径为0.12 m，以0.6 m间距梅花形布置，单根长6 m。

3 结 语

(1)针对河道冲刷段管桩无法施工的问题，改为打设素混凝土桩，素混凝土上部设置桩帽，桩帽与承台连接，承台下部铺设碎石垫层，承台上部设置高强钢丝格栅，钢筋混凝土护面板钢筋锚入承台，承台中埋设支柱预埋件。

(2)利用已浇筑承台实现双侧面支撑滑移式支撑体系，加快了钢筋混凝土护面板的施工速度，缩短了工期，有利于混凝土质量的控制。

(3)路堤阶梯槽采用先预压后开挖的方法，分为处理段泡沫混凝土槽、过渡段泡沫混凝土槽、衔接段泡沫混凝土槽。依次进行泡沫混凝土浇筑施工，待全部浇筑完成后及时洒水养护，再进行面层施工。这样可大幅度降低填土荷载，减少软基的附加应力，抑制软基的沉降和侧移，提高路堤的稳定性。该技术缓解了桥台与路基结合部材料的刚性突变，彻底消除填料自身的压缩沉降，沉降过渡顺适；采用泡沫混凝土填筑，厚度台阶式渐变，使得桥台部位与一般路段的沉降差变化连续。

(4)防冲刷护岸采用充沙管袋褥垫沉排形成褥垫层，防冲刷护坡中均匀梅花形布置水生植物生态袋，生态袋先点穴布置，后浇筑混凝土，最后种植芦苇，有效解决了河流冲刷桥台和路基基础的问题，同时提高了河道景观品质。