輕質(zhì)固化粉煤灰分析及在大橋臺背回填中的應用

趙聯(lián)芳

(山西路橋集團陽泉分公司)

在現(xiàn)代公路建設(shè)中，橋頭跳車問題頻頻出現(xiàn)，大幅降低行車舒適度，縮減道路的通行能力，存在安全隱患。借助于輕質(zhì)固化粉煤灰作為大橋臺背回填材料，不僅有效降低了工程成本，緩減了跳車現(xiàn)象，車輛的行駛速度以及行駛舒適度得到了保障。

1 不均勻沉降

從實踐情況來看，不均勻沉降主要包括由以下4 個主因造成。

1.1 構(gòu)造方面

橋涵構(gòu)造物通常是由剛性較大的鋼筋混凝土澆注而成，由于其剛性大，而路面以及臺后路基呈柔性或者半剛性，橋臺與道路之間具有剛度突變。隨時間推移，臺后填土會形成固結(jié)形變，同時構(gòu)造物的形變要小得多，從而形成了不均勻沉降。

1.2 地基與臺背填料沉降

臺背回填材料屬于滲透性較好的多孔隙材料，在施工過程中，不可能將孔隙完全清除。同時，橋頭處的路基是采用高填土路基形式，在填料自重以及車輛荷載長時間作用下，填料因孔隙率減少而快速壓縮，從而造成“跳車”現(xiàn)象。

1.3 排水不暢

在路堤和橋涵的連接段，有一定的縫隙，自然降雨的雨水沿縫隙滲透進去，從而對路堤以及路面結(jié)構(gòu)形成一定的沖刷與浸蝕，從而使路堤與路面的各結(jié)構(gòu)層的含水量大幅上升，使細粒土逐漸流失。隨著時間的推移，路堤與路面的各結(jié)構(gòu)層逐漸被破壞，在車輛荷載的不斷沖擊下，路堤沉陷，造成“跳車”現(xiàn)象。

1.4 其他因素

除上述各因素外，在方案設(shè)計、施工工藝等都有可能對橋頭“跳車”現(xiàn)象產(chǎn)生一定的影響。

2 輕質(zhì)固化粉煤灰的適用性

輕質(zhì)固化粉煤灰其容量小，在工程施工中極其方便。本文結(jié)合陽泉地區(qū)輕質(zhì)固化粉煤灰資源豐富特征，將其作為大橋臺背回填材料。該地區(qū)的輕質(zhì)固化粉煤灰的主要特征如下:

2.1 干密度低

輕質(zhì)固化粉煤灰的顆粒，相對來講，屬于均勻單一類型。而顆粒的均勻性決定了其結(jié)構(gòu)組織較松散、較大的孔隙率，同時，輕質(zhì)固化粉煤灰顆料自身就是由一系列的空心微粒構(gòu)成的混合體。因而，輕質(zhì)固化粉煤灰的干密度低，通常處于0.71 ～1.21 g/cm3范圍，較一般的素土干密度約低30%。

2.2 透水性大

輕質(zhì)固化粉煤灰的空隙率一般較大，從而使得其擁有較大的透水性能，同時在飽水情況下，其強度會大幅下滑，而壓縮性急劇提升。

2.3 粘結(jié)性小

輕質(zhì)固化粉煤灰通常是由顆粒直徑大小不一的粉質(zhì)顆粒構(gòu)成，其顆粒直徑大都小于0.003 mm，顆粒含量極其微小。而輕質(zhì)固化粉煤灰的液限通常較大，根據(jù)資料數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，輕質(zhì)固化粉煤灰顆粒越大，其相應的液限值也越大。其原因跟輕質(zhì)固化粉煤灰中空心顆粒含量相關(guān)性很大，一般而言，顆粒越大，空心顆粒含量也越多，從而使得液限值越大，輕質(zhì)固化粉煤灰的這種屬性跟土的性質(zhì)恰好相反。

2.4 活性高

通常情況下，輕質(zhì)固化粉煤灰的粘結(jié)力極小，在壓實以后的力學強度會有顯著的增長，然后由于其松散體材料的原因，其抗剪強度仍然較小，穩(wěn)定性能也較差，嚴重時，還存在振動液化的危險性。在堿性條件下，例如在輕質(zhì)固化粉煤灰中加入一些石灰，則輕質(zhì)固化粉煤灰可發(fā)生硬化或者水化反應。伴隨著時間的推移，這樣的混合材料的強度也會得到提升，從而使回填材料擁有較高的強度、水穩(wěn)定性、以及溫度穩(wěn)定性。

3 應 用

3.1 應用方案

本文的應用方案為:在山西陽泉楊樹莊至白泉出省公路項目中桑溝大橋臺背回填采用陽泉二電廠輕質(zhì)固化粉煤灰作為回填材料，在不同壓實度下，進行強度測試。其目的在于輕質(zhì)固化粉煤灰在較低壓實度下，其呈現(xiàn)的強度特征，從而判別其是否符合技術(shù)要求，從而對材料配比進行優(yōu)化。桑溝大橋肋板式橋臺，高度8 ～10 m。

3.2 試驗結(jié)果與分析

依據(jù)《公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》與標準JTJ057－94 的相關(guān)規(guī)定，確定了輕質(zhì)固化粉煤灰作為大橋臺背回填材料中的最佳含水量以及最大干密度的測試數(shù)據(jù)結(jié)果。輕質(zhì)固化粉煤灰的重型擊實試驗測試數(shù)據(jù)結(jié)果見表1。

表1 試驗數(shù)據(jù)結(jié)果一覽表

對比而言，通常砂土以及粘土的最大干密度在1.59 ～1.81 g/cm3范圍，而礫石土的最大干密度約為1.91 g/cm3。可見以輕質(zhì)固化粉煤灰作為大橋臺背回填材料，較一般的素土使地基生成的附加沉降降低了大約1/3，因而其地基沉降幅度會小得多。

3.3 無側(cè)限抗壓強度測試

以相關(guān)的規(guī)范標準為依據(jù)，測試在不同的壓實度下，輕質(zhì)固化粉煤灰在齡期不同情況下的無側(cè)限抗壓強度。是測試結(jié)果顯示，見圖1。

圖1 不同配比下的無側(cè)限抗壓強度

輕質(zhì)固化粉煤灰在臺背回填材料所占配比相同的情況下，隨著壓實度的變化，其相應的無側(cè)限抗壓強度也存在一定的變化。大體趨勢為:隨著試驗結(jié)果表明粉煤灰混合料同一配合比隨著壓實度的不同，無側(cè)限抗壓強度值顯著不同，隨著壓實壓實度的提升，其無側(cè)限抗壓強度值呈單調(diào)遞增趨勢。在不同的配比時，其8%的配比度的無側(cè)限抗壓強度最大。臺背回填還受到工藝以及施工條件等約束，在橋頭部位的壓實度通常是不能滿足要求的，這就需要在輕質(zhì)固化粉煤灰材料施工過程中，嚴格遵守施工流程，分層碾壓，施工完成，待壓實度檢測合格后方可進行下一步施工。

［1］ 王照宇，沈正.橋臺后回填固化粉煤灰路面的沉降研究［J］.路基工程，2010，(10):163－165.

［2］ 王大偉，付金. 高活性粉煤灰在臺背回填工程中的應用分析［J］.科技傳播，2011，(1):152－155.