橋梁引道路基填筑氣泡混合輕質(zhì)土施工技術(shù)

林 曉 旭， 鐘 波

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

天保灣大橋位于成都市天府新區(qū)成都直管區(qū)沈陽路西段，是錦江西片區(qū)接入天府大道的重要通道。洗瓦堰中橋位于天保灣大橋東側(cè)引道上，洗瓦堰中橋上跨洗瓦堰河道，且與洗瓦堰河道斜交60°，設(shè)計(jì)為斜交正做，采用1×25 m跨簡支小箱梁一跨跨越洗瓦堰河道，橋梁全寬175 m，全長33.767 m。引橋段道路紅線寬度為62 m，標(biāo)準(zhǔn)路幅劃分為6 m(人行道)+13 m(底層輔道)+24 m(雙向六車道)+13 m(底層輔道)+6 m(人行道)=62 m。為減小洗瓦堰中橋上的永久荷載，對洗瓦堰中橋橋面之上的引道路基填筑采用氣泡混合輕質(zhì)土。

2 氣泡混合輕質(zhì)土的制備

(1)拌和站的設(shè)置。天保灣大橋項(xiàng)目在洗瓦堰河道靠老成仁路一側(cè)設(shè)立了一座占地約150 m2的氣泡混合輕質(zhì)土拌和站(采用兩個(gè)水泥罐，自重為6 t，最大存儲(chǔ)量為60 t水泥，出料口高度為1.5 m，水泥罐總高度為12 m)，設(shè)備擺放的地面為路床壓實(shí)土，路基穩(wěn)定，承載力滿足要求。

(2)原材料的選擇和計(jì)量。水泥采用強(qiáng)度為42.5R的普通硅酸鹽水泥。拌和水采用一般生活用水，參照普通水泥混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)，本工程用水就近采用污水處理廠經(jīng)處理后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)且檢測合格的水。發(fā)泡劑選用的稀釋倍率為40～100倍，發(fā)泡倍率為20～25倍，符合國家相關(guān)環(huán)保要求，室內(nèi)容濕重試驗(yàn)允許誤差為±0.8 kN/m3。原材料計(jì)量采用先進(jìn)的全自動(dòng)壓力式電子傳感器方式稱量，精確度為±2%。

(3)主要技術(shù)指標(biāo)。氣泡混合輕質(zhì)土設(shè)計(jì)參數(shù)。容重：路槽下80 cm范圍內(nèi)不大于5.5 kN/m3，其余區(qū)域不大于5 kN/m3；設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度：路槽下80 cm范圍內(nèi)不小于0.8 MPa，其余區(qū)域不小于0.6 MPa[1]。

(4)配合比選擇。氣泡混合輕質(zhì)土的配合比需根據(jù)強(qiáng)度、濕容重、流動(dòng)性等要求進(jìn)行選擇，針對該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求，對所采用的水泥等原材料進(jìn)行了多次配合比試配工作，經(jīng)過篩選，最終選用的配合比見表1。

3 氣泡混合輕質(zhì)土施工工藝

3.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→發(fā)泡、混合攪拌→氣泡混合輕質(zhì)土輸送→氣泡混合輕質(zhì)土澆筑→養(yǎng)護(hù)、脫模。

表1 原材料配合比表

3.2 施工準(zhǔn)備

(1)臨時(shí)設(shè)施準(zhǔn)備。氣泡混合輕質(zhì)土拌和站、貯水池、料場、照明等。

(2)消防設(shè)施。倉庫、攪拌場地等均按規(guī)定配備足夠的滅火器材；按規(guī)定設(shè)置消防水池；場地內(nèi)至少設(shè)有三條通道，可作為應(yīng)急消防通道使用。

(3)試驗(yàn)室建設(shè)。為滿足現(xiàn)場施工質(zhì)量控制和檢測需要設(shè)置工地試驗(yàn)室并進(jìn)行各種試驗(yàn)，確定施工配合比，為工程施工提供指導(dǎo)以保證工程質(zhì)量。試驗(yàn)室的整體布局考慮了生產(chǎn)配合比的試配、強(qiáng)度、流動(dòng)值及容重的檢測所需用的試驗(yàn)儀器。

(4)場地準(zhǔn)備。在澆筑氣泡混合輕質(zhì)土之前，應(yīng)首先做好施工現(xiàn)場的防、排水工程等施工準(zhǔn)備工作。

(5)設(shè)備準(zhǔn)備。本工程氣泡混合輕質(zhì)土施工主要采用30 L/min的發(fā)泡裝置、90 m3/h的輕質(zhì)土拌和設(shè)備和60 m3/h的泵送設(shè)備各一套，0.6 m3空壓機(jī)3臺(tái)，3 in(1 in=2.54 cm)的泵送管長度為600 m。

(6)材料準(zhǔn)備。強(qiáng)度為42.5R的普通硅酸鹽散裝水泥3 300 t，發(fā)泡劑6 000 L。

(7)人員準(zhǔn)備。管理人員5人，生產(chǎn)工人12人。

3.3 發(fā)泡與混合攪拌

氣泡混合輕質(zhì)土的配置步驟如圖1所示，即在水泥、水充分混合成漿狀之后，將通過發(fā)泡裝置產(chǎn)生的氣泡加入其中而成。

圖1 氣泡混合輕質(zhì)土制作方法框圖

3.4 氣泡混合輕質(zhì)土的輸送

氣泡混合輕質(zhì)土中的氣泡在由管道或泵管輸送的過程中消解量極小。但如果使用預(yù)拌混凝土車和翻斗車進(jìn)行輸送的話，由于振動(dòng)使氣泡消解，濕潤度、空氣含量將發(fā)生變化，流動(dòng)性亦降低。因此，針對該工程的特點(diǎn)采用管道進(jìn)行泵送。為保證氣泡混合輕質(zhì)土的穩(wěn)定性，減少材料離析，將攪拌場所設(shè)在距最遠(yuǎn)施工點(diǎn)500 m以內(nèi)處。如果輸送距離超限則必須采取設(shè)置中繼泵送裝置等措施。

3.5 氣泡混合輕質(zhì)土的澆筑

氣泡混合輕質(zhì)土路堤每隔15 m設(shè)置沉降縫，縫寬1 cm，縫間采用木板填充。基坑底面沿縱向橫向均為水平狀，以便于施工。

氣泡混合輕質(zhì)土中的氣泡既有獨(dú)立細(xì)微的特點(diǎn)，也具有分散性。為減少氣泡的消解及材料分離現(xiàn)象，施工過程中要避免過度振動(dòng)(澆筑方法見圖2)，并且要控制好澆筑厚度，根據(jù)已有的施工經(jīng)驗(yàn)，一次澆筑的最大厚度不能超過1 m，最小不小于0.3 m。同時(shí)，需避免雨天施工。

由于氣泡混合輕質(zhì)土填筑采用自流平施工，其成型面是水平的，因此，當(dāng)填筑體頂面有坡度要求時(shí)，則需要在填筑體頂層通過設(shè)置臺(tái)階予以實(shí)現(xiàn)。該臺(tái)階按圖2設(shè)置，臺(tái)階部位采用路面基層或底基層材料調(diào)平(圖3)。

圖2 氣泡混合輕質(zhì)土澆筑方法框圖

圖3 坡度調(diào)平設(shè)計(jì)參考圖

根據(jù)該工程的實(shí)際情況，輕質(zhì)土施工可分為三個(gè)施工區(qū)域。該工程計(jì)劃先施工區(qū)域3，待擋墻施工完成后再施工區(qū)域1和區(qū)域2。現(xiàn)根據(jù)每個(gè)施工區(qū)域的實(shí)際情況及規(guī)范要求對施工區(qū)域進(jìn)行輕質(zhì)土澆筑的分倉：輕質(zhì)土澆筑區(qū)1分為8個(gè)倉進(jìn)行澆筑，澆筑區(qū)2分為6個(gè)倉進(jìn)行澆筑，澆筑區(qū)3分為8個(gè)倉進(jìn)行澆筑(圖4、5、6)。因澆筑區(qū)3的輕質(zhì)土施工與兩側(cè)擋墻的施工需同時(shí)進(jìn)行，為不影響工期，在區(qū)域3擋墻內(nèi)側(cè)預(yù)留3 m的空間并用模板隔開，以保證擋墻的正常施工，同時(shí)澆筑氣泡混合輕質(zhì)土，待擋墻施工完成之后再對該區(qū)域進(jìn)行輕質(zhì)土澆筑。

圖4 輕質(zhì)土澆筑區(qū)1分倉平面圖

圖5 輕質(zhì)土澆筑區(qū)2分倉平面圖

圖6 輕質(zhì)土澆筑區(qū)3分倉平面圖

氣泡混合輕質(zhì)土按水平分層進(jìn)行澆筑施工，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，每層的澆筑厚度不小于1 m，整體填筑厚度較小時(shí)，每層的澆筑厚度不小于30 cm。

因區(qū)域1和區(qū)域2的整體填筑高度較小，故將每層的澆筑厚度控制為不小于30 cm。澆筑區(qū)域3的部分位置整體填筑高度超過3 m，但考慮到實(shí)際施工時(shí)兩側(cè)擋墻尚未施工完成，兩側(cè)需要用模板充當(dāng)臨時(shí)擋墻，當(dāng)單層輕質(zhì)土澆筑厚度為1 m時(shí)，模板兩側(cè)的側(cè)壓力較大，存在爆模的風(fēng)險(xiǎn)，故在區(qū)域3輕質(zhì)土整體填筑高度超過3 m時(shí)將單層輕質(zhì)土澆筑厚度控制在60 cm以上。

3.6 養(yǎng) 護(hù)

氣泡混合輕質(zhì)土澆筑施工完畢，應(yīng)及時(shí)將塑料薄膜鋪設(shè)在路基頂部，保持水分以達(dá)到養(yǎng)護(hù)的目的。由于氣泡混合輕質(zhì)土基本上可以連續(xù)施工，故在施工過程中無須養(yǎng)護(hù)。

4 氣泡混合輕質(zhì)土的施工質(zhì)量控制

為確保氣泡混合輕質(zhì)填土的工程質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求及有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，項(xiàng)目部實(shí)施了過程控制為主，工后檢測為輔的方法，從人員、設(shè)備、材料、施工前的準(zhǔn)備、工程施工過程等方面對工程質(zhì)量進(jìn)行了預(yù)控。

(1)人員。實(shí)行崗位責(zé)任制，做到定機(jī)、定人、定崗、定責(zé)。每處施工現(xiàn)場確定一名項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，制定詳細(xì)的操作手、自檢人員崗位責(zé)任制。對現(xiàn)場施工和質(zhì)檢人員進(jìn)行培訓(xùn)，從管理人員到工人均強(qiáng)化質(zhì)量意識(shí)。凡參加氣泡混合輕質(zhì)土施工的人員上崗前首先要了解、掌握、重溫有關(guān)施工技術(shù)規(guī)范，明確崗位責(zé)任，做到未經(jīng)培訓(xùn)不得上崗。

(2)設(shè)備控制。設(shè)備是保證施工質(zhì)量的前提，進(jìn)場的輕質(zhì)土拌和機(jī)必須滿足設(shè)備性能狀態(tài)良好、配備有足夠的易損件、配備先進(jìn)的稱量工具和能自動(dòng)打印生產(chǎn)記錄等設(shè)備要求。

(3)原材料控制。只有合格的材料才能保證合格的工程，在施工過程中建立了健全的材料管理臺(tái)帳。施工中使用的水泥應(yīng)經(jīng)過自檢并合格后方可進(jìn)場，進(jìn)場后的水泥應(yīng)按批進(jìn)行報(bào)檢，報(bào)請監(jiān)理工程師抽檢合格后方可投入使用。

(4)施工過程控制。施工過程中安排專人檢驗(yàn)氣泡混合輕質(zhì)土的濕容重和流動(dòng)度，并按要求填寫檢驗(yàn)記錄，對成型后的輕質(zhì)土需每天進(jìn)行沉降觀測并做好觀測記錄。

(5)成品保護(hù)。原則上，在輕質(zhì)土路基與常規(guī)路基交界面處，應(yīng)在輕質(zhì)土路堤施工結(jié)束后立即按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行錐坡施工；錐坡施工前，為避免雨水沖刷、保護(hù)面板基礎(chǔ)周邊土層導(dǎo)致其失穩(wěn)，可敷設(shè)水泥砂漿于面板和常規(guī)路堤填土交界面處起臨時(shí)防護(hù)作用。路面施工前，為避免輕質(zhì)土因強(qiáng)度不夠可能引起的破壞，在輕質(zhì)土強(qiáng)度尚未達(dá)設(shè)計(jì)要求時(shí)，嚴(yán)禁在輕質(zhì)土頂面行駛車輛或其它施工機(jī)械。

5 結(jié) 語

筆者通過對氣泡混合輕質(zhì)土的原材料選用、配合比選擇、施工方法和工藝及質(zhì)量控制要點(diǎn)進(jìn)行分析，總結(jié)了天保灣大橋引橋橋面路基填筑施工采用的氣泡混合輕質(zhì)土對減小橋面永久荷載起到的重要作用，可供類似工程參考。