氣泡混合輕質(zhì)土在橋頭跳車(chē)問(wèn)題處理中的應(yīng)用*

史 志 樓

(江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院無(wú)錫交通分院,江蘇 無(wú)錫 214151)

0 引言

在道路橋梁施工結(jié)束后，投入運(yùn)行初期，將會(huì)在橋臺(tái)臺(tái)背回填部位產(chǎn)生不規(guī)則沉降及斷裂現(xiàn)象，導(dǎo)致車(chē)輛通過(guò)時(shí)出現(xiàn)跳躍或者沖擊，不僅會(huì)使車(chē)輛內(nèi)部人員產(chǎn)生不適，還會(huì)對(duì)橋涵及路面造成附加的沖擊荷載，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)引發(fā)交通事故。這一問(wèn)題被稱(chēng)作橋頭跳車(chē)，普遍存在于道路橋梁工程中。

1 橋頭跳車(chē)問(wèn)題及氣泡混合輕質(zhì)土技術(shù)分析

1.1 橋頭跳車(chē)問(wèn)題分析

橋頭跳車(chē)問(wèn)題是指在臺(tái)背回填土以及橋面不規(guī)則沉降雙重作用下，出現(xiàn)路面和橋面連接部位開(kāi)裂現(xiàn)象，導(dǎo)致車(chē)輛在橋頭部位出現(xiàn)顛簸或者減速問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)引發(fā)交通事故。就目前的道路橋梁工程中，橋頭跳車(chē)問(wèn)題主要出現(xiàn)于軟土路基段，是施工中難以解決的問(wèn)題。在傳統(tǒng)的道路橋梁質(zhì)量通病治理中，施工單位將重點(diǎn)放在了軟土路基的處理方面，缺少對(duì)填土重量降低的重視，導(dǎo)致橋頭跳車(chē)問(wèn)題難以解決，而氣泡混合輕質(zhì)土技術(shù)妥善解決該問(wèn)題。

1.2 氣泡混合輕質(zhì)土技術(shù)分析

氣泡混合輕質(zhì)土主要是指按照科學(xué)合理的比例在漿料(由水泥、水與相應(yīng)添加材料組成)中添加制備的氣泡群，通過(guò)混合攪拌以及現(xiàn)澆成型操作，制造而成的一種微孔類(lèi)輕質(zhì)材料。在臺(tái)背回填施工中，應(yīng)用的氣泡混合輕質(zhì)土具備一定的可調(diào)節(jié)性及施工性，可以充分發(fā)揮其輕質(zhì)性及流動(dòng)性?xún)?yōu)勢(shì)。在實(shí)際施工過(guò)程中，氣泡混合輕質(zhì)土的容重在5 kN/m3～13 kN/m3之間，其泵送距離約為1 500 m，支持垂直填土模式，不需要應(yīng)用振搗或者機(jī)械碾壓操作。因此，在臺(tái)背回填施工中，將氣泡混合輕質(zhì)土作為填料，不會(huì)出現(xiàn)壓縮或者沉降等問(wèn)題，能夠在很大程度上降低軟土路堤的填土荷載，避免軟土路基出現(xiàn)沉降或者側(cè)移等問(wèn)題。具體而言，施工單位主要在橋臺(tái)背部進(jìn)行相應(yīng)形狀氣泡混合輕質(zhì)土體的填充，避免橋臺(tái)和軟土路基連接部位出現(xiàn)沉降問(wèn)題，從而解決軟土路基段橋頭跳車(chē)問(wèn)題。與此同時(shí)，臺(tái)背回填施工中的氣泡混合輕質(zhì)土技術(shù)可以有效縮短施工工期，提升橋梁的使用壽命[1]。

2 氣泡混合輕質(zhì)土技術(shù)在解決軟基路段橋頭跳車(chē)問(wèn)題中的應(yīng)用

為了進(jìn)一步分析氣泡混合輕質(zhì)土技術(shù)在軟土路基橋頭跳車(chē)問(wèn)題解決中的應(yīng)用，本文將某項(xiàng)目中的橋梁臺(tái)背回填作為研究對(duì)象，在臺(tái)背回填施工中應(yīng)用氣泡混合輕質(zhì)土技術(shù)，并將其與普通填土橋臺(tái)進(jìn)行對(duì)比，分析其是否能夠解決橋頭跳車(chē)問(wèn)題。

2.1 氣泡混合輕質(zhì)土技術(shù)的應(yīng)用流程

1)臺(tái)階開(kāi)挖施工，施工單位需要參照施工方案中尺寸要求進(jìn)行放樣，首先進(jìn)行橋頭部位近10 m距離的開(kāi)挖施工。在橋頭澆筑結(jié)束后，再進(jìn)行遠(yuǎn)離橋頭10 m部位的開(kāi)挖施工。如果施工部位存在陡坡段，施工單位需要確保開(kāi)挖施工的寬度超過(guò)2 m。與此同時(shí)，為了保障排水的流暢性，施工單位需要在臺(tái)階部位設(shè)置相應(yīng)的排水橫坡，避免氣泡混合輕質(zhì)土沿著陡坡出現(xiàn)滑移現(xiàn)象，影響其施工效果。排水橫坡傾斜需要控制在1%以?xún)?nèi)。在機(jī)械開(kāi)挖施工結(jié)束之后，施工人員需要對(duì)松散基底進(jìn)行全面的清潔，避免氣泡混合輕質(zhì)土在澆筑過(guò)程中出現(xiàn)下沉問(wèn)題，保障軟土路基的穩(wěn)定技術(shù)施工的安全。

2)預(yù)制面板的支立，施工人員需要根據(jù)放樣邊線(xiàn)控制樁點(diǎn)的位置，利用角鋼作為豎向支撐的連接部位，按照6 cm的厚度進(jìn)行水泥預(yù)制塊砌筑豎向側(cè)墻的施工，應(yīng)用預(yù)制塊中的預(yù)埋鋼筋和角鋼進(jìn)行連接，并利用水泥凈漿將相鄰預(yù)制塊間的縫隙進(jìn)行填充，確保預(yù)制面板側(cè)模作用的充分發(fā)揮，在實(shí)際施工過(guò)程中，側(cè)墻的高度會(huì)在氣泡混合輕質(zhì)土的澆筑過(guò)程中不斷增加，施工人員需要確保過(guò)程中不出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)或者漏漿問(wèn)題，以此提升預(yù)制面板的平整度及整潔度。

3)鋪筑碎石底層及土工布，在臺(tái)階開(kāi)挖及預(yù)制面板支立施工結(jié)束后，施工單位需要鋪筑厚度為30 cm的碎石墊層，采取人工攤鋪的方式，保障碎石墊層的平整度。在該項(xiàng)目中，施工單位選擇的碎石規(guī)格在1 cm～3 cm之間，含泥量也符合施工標(biāo)準(zhǔn)要求。在碎石底層鋪筑完成后，需要在其頂?shù)住?cè)面和斜坡面進(jìn)行土工布的鋪設(shè)，要求相鄰?fù)凉げ奸g的搭接寬度超過(guò)10 cm，并在氣泡混合輕質(zhì)土的頂層進(jìn)行1 m左右的反包處理，保障施工的質(zhì)量。

4)拌合并運(yùn)輸氣泡混合輕質(zhì)土，施工人員需要嚴(yán)格按照氣泡混合輕質(zhì)土的配合比進(jìn)行氣泡混合輕質(zhì)土的拌合，利用發(fā)泡槍進(jìn)行壓縮空氣、稀釋水以及發(fā)泡劑的混合，形成施工所需的氣泡；利用攪拌機(jī)將水泥、水以及外加劑拌合為水泥漿；最后將氣泡和水泥漿進(jìn)行混合，形成氣泡混合輕質(zhì)土，由高壓泵進(jìn)行輸送，進(jìn)行下一步的澆筑施工。在拌合過(guò)程中，施工人員主要通過(guò)容重的控制，來(lái)保障氣泡混合輕質(zhì)土的強(qiáng)度。通常來(lái)說(shuō)，用于臺(tái)背回填施工的氣泡混合輕質(zhì)土容重在5 kN/m3左右，設(shè)計(jì)強(qiáng)度在0.8 MPa左右。在上述工程施工中，施工單位采用蛇形泵及承壓膠管完成氣泡混合輕質(zhì)土的運(yùn)輸，泵送距離最高可達(dá)500 m。但是根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況，氣泡混合輕質(zhì)土的泵送距離在200 m以?xún)?nèi)。

5)氣泡混合輕質(zhì)土的澆筑，在澆筑過(guò)程中，氣泡混合輕質(zhì)土需要在路堤縱向10 m的位置，進(jìn)行橫向沉降縫的設(shè)置，沉降縫的寬度為2 cm，通過(guò)夾板進(jìn)行沉降縫的填充。在路堤底面縱向部位，施工單位需要采用分段施工方法，將施工部位進(jìn)行臺(tái)階狀連接，臺(tái)階具體的位置和高度由設(shè)計(jì)圖決定。路堤底面橫向部位需要設(shè)計(jì)為水平狀，提高施工的便捷性。與此同時(shí)，由于氣泡混合輕質(zhì)土具有良好的流動(dòng)性，在施工結(jié)束后可以固化，不需要采取振搗或者機(jī)械碾壓處理，也不需要進(jìn)行維護(hù)。大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，氣泡混合輕質(zhì)土需要采取分層澆筑施工方式，每一層的澆筑厚度需要控制在0.25 m～0.8 m之間，并且要在天氣晴朗的情況下進(jìn)行氣泡混合輕質(zhì)土的澆筑，避免雨天施工，保障氣泡混合輕質(zhì)土的質(zhì)量。

2.2 氣泡混合輕質(zhì)土技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

在應(yīng)用氣泡混合輕質(zhì)土技術(shù)開(kāi)展臺(tái)背回填施工時(shí)，施工單位需要注意如下要點(diǎn)，保障臺(tái)背回填施工的質(zhì)量，從根本上杜絕橋頭跳車(chē)問(wèn)題的出現(xiàn)。

1)在氣泡混合輕質(zhì)土的澆筑過(guò)程中，采用分層澆筑方法，并將分層的厚度控制在0.3 m～0.8 m之間，合理控制澆筑的速度，確保氣泡混合輕質(zhì)土可以在規(guī)定時(shí)間內(nèi)凝固結(jié)硬，在一層輕質(zhì)土凝結(jié)后再進(jìn)行下一層的澆筑；

2)施工單位需要在氣泡混合輕質(zhì)土的頂層設(shè)置鋼筋網(wǎng)，以此提升氣泡混合輕質(zhì)土的抗裂性能；

3)在氣泡混合輕質(zhì)土的施工完成后，施工單位對(duì)其進(jìn)行覆蓋處理，覆蓋超過(guò)20 cm的覆蓋層后，才可以允許車(chē)輛或者施工機(jī)械通過(guò)[2]。

最為重要的是，施工單位需要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況，進(jìn)行氣泡混合輕質(zhì)配合比的設(shè)計(jì)。在臺(tái)背回填施工開(kāi)展之前，施工單位需要安排試驗(yàn)人員進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，確保氣泡混合輕質(zhì)土符合施工的要求。基于本文分析的臺(tái)背回填，施工單位采用的氣泡混合輕質(zhì)土配合比如下：設(shè)計(jì)強(qiáng)度超過(guò)0.8 MPa、水泥采用350 kg/m3、水采用215 kg/m3、氣泡體積為672.1 L/m3、濕密度為598.6 kg/m3。

2.3 輕質(zhì)填土橋臺(tái)和普通填土橋臺(tái)的對(duì)比

為了明確氣泡混合輕質(zhì)土的優(yōu)勢(shì)，筆者將工程中施工的輕質(zhì)填土橋臺(tái)和普通填土橋臺(tái)進(jìn)行了對(duì)比分析。兩處橋臺(tái)與路基連接處附近的軟基深度接近，橋臺(tái)兩側(cè)的地質(zhì)情況和填土高度基本相同。筆者在普通填土橋臺(tái)和輕質(zhì)填土橋臺(tái)中分別選擇了三個(gè)代表性的觀測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行沉降量及土壓力的檢測(cè)。施工后三個(gè)多月的時(shí)間里累計(jì)沉降量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，普通填土橋臺(tái)的沉降量為252 mm，248 mm，250 mm，其平均沉降量為250 mm，且有繼續(xù)沉降的趨勢(shì)；輕質(zhì)填土橋臺(tái)的沉降量為32 mm，32 mm，31 mm，其平均沉降量為32 mm,且基本處于沉降穩(wěn)定狀態(tài)。普通填土橋臺(tái)的土壓力為0.035 MPa，0.036 MPa，0.036 MPa，其平均沉降量為0.036 MPa；由于氣泡混合輕質(zhì)土固化后能夠自立，輕質(zhì)填土橋臺(tái)在靜態(tài)荷載作用下的土壓力基本趨近于0。由此可以看出，輕質(zhì)填土橋臺(tái)的性能更為突出。

另外，在傳統(tǒng)的施工工藝中，普通填土橋臺(tái)需要對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，還需要分層填筑，碾壓，檢測(cè)等，施工流程較為復(fù)雜，整個(gè)施工工期約為45 d～50 d；輕質(zhì)填土橋臺(tái)的施工原料為粉煤灰等工業(yè)廢渣，只需要對(duì)地基進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，施工工期僅為15 d左右，大幅度節(jié)約了施工工期。采用輕質(zhì)填土橋臺(tái)比普通填土橋臺(tái)的直接工程費(fèi)用稍微高一些，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，可降低軟基路段由于工后沉降帶來(lái)的高昂維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)可降低車(chē)輛的磨損，提高行車(chē)的舒適性和安全性等。由此可以看出，氣泡混合輕質(zhì)土技術(shù)值得推廣應(yīng)用。

3 結(jié)語(yǔ)

在道路橋梁軟土路基段施工中，和普通填土橋臺(tái)相比，輕質(zhì)填土橋臺(tái)在沉降量及土壓力方面存在顯著優(yōu)勢(shì)。通過(guò)本文的分析可知，在橋梁臺(tái)背回填施工中，施工單位需要注重氣泡混合輕質(zhì)土的應(yīng)用，按照規(guī)范流程進(jìn)行氣泡混合輕質(zhì)土的施工，并確保氣泡混合輕質(zhì)土配合比的科學(xué)性及合理性，切實(shí)發(fā)揮出氣泡混合輕質(zhì)土在解決橋頭跳車(chē)問(wèn)題方面的優(yōu)勢(shì)。