泡沫轻质土在桥梁工程中的应用研究

2020-09-10俞向军

智能建筑与工程机械 2020年10期

摘要：近年来，随着我国经济的迅速发展，公路运输需求不断提升。大量公路不得不建造于不良地基之上。泡沫轻质土因其具有自重轻、环保及可垂直填筑等特点，在公路建设当中得到广泛应用，尤其是在解决桥头跳车病害等方面效果显著。基于此，本文在全面了解泡沫轻质土特点的基础上，结合具体案例，对泡沫轻质土在桥梁工程中的应用要点进行了分析[1]，以期为相关工程应用提供参考。

关键词：泡沫轻质土;桥梁工程;技术要点

中图分类号：U445.7+1 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2020）10-0000-00

0引言

软土在我国分布较广，受地理条件等因素限制，很多公路工程不得不建造在深厚的软土地基之上。在上部荷载作用下，软土地基工后期会有较大沉降，因此会对行车舒适性和安全造成严重影响。大量研究表明，在行车荷载和自然因素等长期作用下，路基本身工后沉降是有限的，软土地基引起的工后沉降决定了路基工后沉降能否满足规范要求。为了降低工后沉降，目前多采用地基加固或改良方式。但是深厚软土地基处理难度大、成本高及建设周期长，为了有效提升软基处理效果，必须重视新材料、新工艺的应用[2]。基于此，泡沫轻质土具有强度高、表观密度低及施工方便等特点，因此在公路桥梁台背回填泡沫轻质土可以有效减小差异沉降，缓解及消除桥头跳车等现象。

1 泡沫轻质土的特点

按照《现浇泡沫轻质土技术规程》相关规定，泡沫轻质土是指在物理方法作用下，将发泡剂水溶液制成泡沫，并按一定比例对水泥基胶凝材料、水等进行均匀拌和，通过一系列物理化学作用，生成一种性能良好的轻质材料。泡沫轻质土可用于填土材料，要求其性能能够满足常规填土要求，但并非直接当做混凝土应用[3]。

相比一般土体，泡沫轻质土容重小，强度和变形良好，在软土路基填筑、台背填筑及道路加宽等方面得到广泛应用。通过泡沫轻质土的运用，可减小软土地基上的附加应力，有效控制地基沉降，解决桥头跳车病害。泡沫轻质土特点如表1所示。

2 工程概况

某改扩建公路工程，全长9.5km，路基宽26.5m，为双向四车道。近年来沿线交通量与日俱增，为满足交通运输需求，决定进行双向六车道改扩建施工。根据设计要求，在本施工项目中，包括2座桥梁工程，经地质勘察可知，本路段存在大范围软弱地基，为保证施工质量，决定采用泡沫轻质土回填桥台台背。

3 泡沫轻质土材料选择

（1）水泥。在泡沫轻质土材料当中，水泥是最基础的胶凝材料。通过水泥的水化作用在凝结硬化后，可将水泥基复合材料的全部组分粘结成一个整体。据相关研究显示，在低密度泡沫轻质土制备当中大部分快硬水泥或早强水泥均可使用。根据工程实际情况，决定采用P.O45.2R普通硅酸盐水泥，其细度为0.8%，初凝时间为160min，终凝时间为240min。

（2）发泡剂。为减少环境污染，在泡沫轻质土材料选择时，本工程采用了标准气泡群密度为50±5kg/m³的界面活性发泡剂。在试验中，标准气泡柱静置1h后，保证气泡群沉降在5mm以内，泌水量在25mL以内。发泡剂泡沫应细密，消泡试验时确定的湿密度增大率不宜大于10%，轻质混凝土沉降率不得大于3%。同时，保证在0℃以上环境条件下，发泡剂不会出现材料离析现象[4]。

（3）减水剂。泡沫轻质土配制时，尤其是对低水灰比的泡沫轻质土，应确保浆液的流动性，保证在拌入泡沫時，自由水充足，避免浆液把泡沫液膜表面水吸收掉而导致气泡破裂。因此，在泡沫轻质土制备时，可适量掺加减水剂。同时，还要保证选用的减水剂能够和发泡剂相容，不会产生消泡等问题。基于此，本工程采用常见的减水剂甲酸钙YJ-9010，用量为水泥浆液质量的0.5%。

（4）稳泡剂。泡沫是气体分散在液态中的醋分散体系，由于体系内存在大量气—液界面，在热力学上，被认定为不稳定体系，且泡沫还会趋于破坏。因此，可将具有稳泡作用的表面活性物质和胶状物等掺入发泡剂内，以此改善泡沫稳定性。在本工程当中，稳泡剂采用明胶，其用量为发泡剂水溶液质量的0.1%。

（5）粉煤灰材料。按照相关规定要求，泡沫轻质土粉煤灰材料以F类I级粉煤灰材料为主，保证其各项性能满足规范规定[5]。

（6）水。采用无污染，无杂质的饮用水即可。

4 泡沫轻质土施工工艺

4.1 泡沫轻质土拌和

采用专门的泡沫轻质土制备设备进行施工，且保证其具有智能计量功能，可随时对拌和过程中的各类材料用量进行调整，确保原材料配合比及用量符合施工规定。在整个拌和施工当中，必须确保拌和的均匀性，避免影响后期施工效果[6]。

4.2 浇筑和铺设

根据工程实际情况，需分层、分块进行泡沫轻质土浇筑。结合现场浇筑施工量，明确及合理划分浇筑区并绘制成图。浇筑过程中，确保与浇筑面水平，不允许产生振动过度情况。同时，还要合理控制每层浇筑厚度，一般为0.3～0.8m，并保证浇筑间隔时间充足。一般情况下，应在下一层浇注终凝前完成上一层浇注作业。整个浇筑过程中，按照工程需求，不宜采用喷射法。若遇到不良天气，比如下雨天，需及时覆盖未硬化的浇注体。每天施工后，要及时清理干净浇筑设备内存留的残存物，防止堵塞管道，或对设备运行造成不利情况。

4.3 养护

泡沫轻质土浇筑硬化成型后，若强度依旧不能达到设计要求，需及时采取措施进行处理。特殊情况下，若需使用，必须铺设临时保护层，且在50cm以内控制其厚度。正常情况下，当泡沫轻质土浇筑高度满足设计标高时，能进行保湿养护。在泡沫轻质土抗压强度超过0.5Mpa的情况下，可进行下一阶段施工。

4.4 质量控制

为提高工程施工质量。在整个施工中必须做好质量控制工作，详细记录各项施工事宜，做好现场质量和安全管控。按照相应质量标准，对泡沫轻质土施工情况进行合理控制，保证质量满足规范要求，从而提高施工质量[7]。

4.5 工后沉降检测分析

本工程完工2年后，跟踪检测了桥台台背回填泡沫轻质土的施工情况，经检测结果可见，工后总沉降量为11cm，1.0mm为日最大沉降速率，满足技术规定（<5mm/d）要求。总体来讲，泡沫轻质土回填桥台台背工后沉降量不大，整体状况良好，泡沫轻质土应用效果显著。

5 结语

综上所述，作为一种性能良好的新型材料，泡沫轻质土具有高流动性、自重轻等特点，其应用可改善工程使用性能。将泡沫轻质土用于桥台台背回填施工，能够有效减小差异沉降，提高施工质量，延长工程使用寿命，推进我国桥梁事业健康持续发展。

参考文献

[1]李晓亮.泡沫轻质土疲劳性能影响因素研究[J].合成材料老化与应用，2020，49（3）：82-85.

[2]钟少杰.泡沫轻质土在高速公路桥头路基填筑中的应用及效益[J].广东土木与建筑，2020，27（6）：109-112.

[3]延伦.泡沫轻质土在公路桥梁台背回填中的应用[J].交通世界，2020（14）：155-156.