探究泡沫轻质土在路桥衔接处路基处理中的运用分析

2021-02-02严伟忠

建材与装饰 2021年4期

关键词：工后桥头轻质

严伟忠

（华汇工程设计集团股份有限公司广东分公司，广东佛山 528200）

0 引言

路桥衔接处的错台会使车辆在路桥上行驶时出现桥头跳车问题，这不但会影响道路行车舒适性，还会对行车安全造成不利影响，严重危害桥上行人与车辆的生命和财产安全。基于此，围绕泡沫轻质土在路桥衔接处路基处理中的运用进行探究有着重要意义。

1 在路桥衔接处路基中应用泡沫轻质土的优势

当路桥工程项目完工后，桥梁总沉降量很可能会小于道路总沉降量，这种差异性会导致错台出现在路桥衔接处，使车辆在路桥上行驶时出现桥头跳车问题。为尽可能降低路桥沉降差异，通常会采用复合地基法、强夯法、堆载预压法等处理桥头路基；但传统方法存在造价较高、工期较长的问题，还会严重影响工程项目周边环境。近些年，引入新型材料泡沫轻质土，利用该种材料处理桥头路径，具有以下几点优势：①显著降低填土荷载，有助于控制影响深度、地基附加应力，对不均匀沉降问题产生明显的抑制作用，大幅增强路基稳定性；②有效解决台背路基与桥台在完工后出现的刚性突变问题，能够控制甚至消除填料沉降问题；③该种材料在施工进程中，可以省去碾压、振捣作业环节，自动密实，解决台背压实难题；④该种材料造价低、工期短、绿色环保且施工便捷。

2 运用泡沫轻质土的技术要点

2.1 明确处理范围

处理范围包括处理长度、处理宽度、处理深度。处理长度为路桥过渡段长度，具体计算方法为，将允许沉降值与允许纵坡变化率作比，进而得到具体的处理范围。在桥头路基工程中使用泡沫轻质土时，普遍在25～50m 范围内开展设计工作，满足形态设计要求；同时还需确保最小填筑厚度为1m。在确定桥头路基处理宽度时，应确保其可以满足管线敷设要求，处理至道路红线即可；在公路路基填筑工程中应用泡沫轻质土时，应确保其相对于路基顶面，单侧横向富余宽度不小于0.5m。在明确处理深度时，技术人员可依循桥台换填厚度对最大处理深度进行计算。

2.2 桥头路基处理

为确保泡沫轻质土能够充分满足路基桥头纵坡施工要求，设计的时候可在工程项目中设置台阶，适应坡度变化。例如若台阶高度差小于0.5m、平台长度大于2.0m，可采取二灰土填筑作业模式对坡层进行调节，严格依照二灰土材料的体积配比，使用土、粉煤灰、熟石灰配置灰土材料。在开展填筑体作业时，应使用泡沫轻质土，沿纵向每隔20m，将沉降缝设置在填筑体上，确保其贯穿整个填筑体；同时使用夹板设置沉降缝，确保其厚度为2cm。在上述施工作业基础上，技术人员应在填筑体顶部设置金属网。在施工填筑前，要确保路基顶面整平夯实和无积水，以及通过碾压保证基底地基承载力符合设计要求。如果承载力不足，基底应铺设一层碎石垫层以保障地基承载力符合设计要求。在泡沫轻质土施工前要先施工路基两侧预制钢筋混凝土保护壁，技术人员应每隔20m，将贯穿面板的通缝设置在保护壁，保持2cm 的缝宽，用泡沫塑料板将通缝填充满。在完成上述工程的基础上，技术人员还应交错布置泄水孔，确保其间距为2m 左右，采用硬质空心管并使用透水土工布将保护壁背孔包裹，以提高工程项目的施工质量[1]。

桥头台后路段施工顺序为：

桥台桩基→承台及桥台→钢筋混凝土保护壁→碎石垫层→泡沫轻质土路基→架梁

2.3 泡沫轻质土基底应力及工后沉降计算

对于桥头台后路基段，高速公路、一级公路、快速路和主干路工后沉降控制标准为不大于10cm；二级公路、次干路和支路工后沉降控制标准为不大于20cm；工后沉降基准期统一按道路设计使用年限考虑。

沉降计算边界的各项参数为，对于主固结沉降，应采用e-p曲线法计算泡沫轻质土沉降值；对于总沉降问题，应采取经验系数法计算泡沫轻质土沉降值。其中，经验系数法的总沉降修正系数为1.1，压缩层厚度应力比为10%。

如某城市主干路项目，设计使用年限为15 年，台后路基填高6.8m、路面厚度0.8m，其桥头台后的工程地质钻孔资料及其地层概化主要性能指标如表1 所示。

按上述地层及边界条件，通过计算对应于工后沉降5cm，临界基底应力超过60kPa，轻质土路基基底可按自然地面标高下挖1m 深度控制置换。

通过计算，该项目轻质土路基工后沉降较小为0.032m，小于5cm。

表1 地层概化参数

2.4 泡沫轻质土质量控制关键技术

结合泡沫轻质土制备工艺、结构特性，可以发现泡沫轻质土密度的均匀性、稳定性是实现质量把控的关键。泡沫轻质土制备工艺结构特性与质量控制间的联系在于轻质土密度的稳定性、均匀性直接关系到材料的结构特点。发泡剂技术、混合技术、发泡技术在技术层面决定了轻质土密度是否具有较强的稳定性、均匀性。在实际的工程施工进程中，若不能均匀控制泡沫轻质土密度，很可能导致粉状夹心层出现在轻质土中，大幅降低路基施工质量；其根本原因在于，施工技术人员未能掌握合格的混合技术、发泡技术。同时，若工程不具备合格的发泡剂技术，则完成浇筑作业的泡沫轻质土在终凝前很可能产生问题。此外，基于材料的凝结特点，泡沫轻质土的质量均匀性会受到不同场合的显著影响；比如，若施工设备不具备充足产能，会导致后续浇筑泡沫作业对已完成初凝作业步骤的泡沫轻质土产生挤压、流动影响，破坏路基内部结构，产生剪切裂缝；为解决上述问题，施工团队的设备技术需要具备极高标准[2]。

2.5 泡沫轻质土施工

泡沫轻质土的应用目标包括：①填充狭小空间、空洞；②为降低土压荷载，用于替换传统建筑材料。为实现上述目标，泡沫轻质土应满足以下技术标准：在浇筑路床时，泡沫轻质土距离路面结构底面的实际距离应控制在0～0.8m 范围内，抗压强度大于或等于0.8MPa；在填筑路堤部位时，泡沫轻质土距离路面结构的底面实际距离应大于0.8m，抗压强度应大于或等于0.6MPa。与此同时，技术人员还应确保泡沫轻质土的湿密度为550～650kg/m3，泡沫轻质土在消泡实验中的湿密度增加率小于10%。防渗土工膜施工技术应满足以下标准：厚度不小于0.5mm，宽度不小于6.0m，拉伸强度不小于17MPa，断裂伸长率不小于450%，直角撕裂强度不小于80N/mm，搭接宽度不小于5.0cm，搭接方式为热焊。

3 施工质量控制与检测

在工程项目开工前，技术人员应围绕发泡剂、水、粉煤灰、水泥，开展消泡试验，确定材料与发泡剂是否能够相互适应。在实际的工程施工进程中，若不能均匀控制泡沫轻质土密度，很可能导致粉状夹心层出现在轻质土中，大幅降低路基施工质量；其根本原因在于技术人员未能掌握合格的混合技术、发泡技术；同时未能依照湿密度、流动值、气泡密度等控制指标，严格把控施工过程质量。在泡沫轻质土固化后，技术人员应依循以下步骤开展检测工作：①使用抗压强度指标，对固化后的泡沫轻质土开展常规试验检测；②每浇筑200m3的泡沫轻质土，开展一次强度抽样检测；使用塑料袋密封样品单件并将其放到指定温度环境下进行养护，将温度设置到20～25℃区间内；③技术人员应在出料口制备检测试件两个，记录湿密度，以三个为一组，对过程控制指标进行计量检测[3]。

4 施工注意事项

围绕路桥衔接处的路基开展的工程项目中应用泡沫轻质土时，施工技术人员应注意以下几点：①需要保障保护壁强度与路基的基础强度达到80%的设计值时，方可开始浇筑泡沫轻质土；②在施工进程中，应确保临时加固措施能够有效固定保护壁，避免保护壁出现偏移或倾斜问题；③若浇筑作业使泡沫轻质土高度与原地面平行，应注意开展回填土作业，确保保护壁外侧的覆土厚度超过0.5m；④在回填路基土与填筑路面结构层的施工进程中，应确保大型机械设备不会在轻质土顶部直接运行，应严格依照边卸料、边推平的作业方式，开展碾压与摊铺作业，确保在推平机械完成推平作业后，卸料车方可在其后端开展卸料作业。