淺談泡沫輕質(zhì)土在橋頭軟基處理的運(yùn)用

李星星（中國(guó)公路工程咨詢集團(tuán)有限公司，北京市100097）

淺談泡沫輕質(zhì)土在橋頭軟基處理的運(yùn)用

李星星（中國(guó)公路工程咨詢集團(tuán)有限公司，北京市100097）

近些年來(lái)，隨著公路橋梁建設(shè)工程的增多，公路工程中橋頭路基沉降造成的橋頭跳車(chē)問(wèn)題普遍存在。隨著泡沫輕質(zhì)土技術(shù)在土木工程領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，對(duì)橋頭跳車(chē)現(xiàn)象有效的進(jìn)行了緩解。本文主要結(jié)合濱海地區(qū)軟土地基特點(diǎn)，對(duì)橋頭跳車(chē)的原因及危害進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際案例，對(duì)泡沫輕質(zhì)土在橋頭軟基處理中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

軟土地基；橋頭跳車(chē)；泡沫輕質(zhì)土；沉降

在橋梁建設(shè)中，如果地基處理不當(dāng)，在橋梁與路堤銜接部位容易出現(xiàn)沉降問(wèn)題，導(dǎo)致路面出現(xiàn)明顯的剛度變化與縱坡變化，出現(xiàn)橋頭跳車(chē)現(xiàn)象，此類(lèi)現(xiàn)象在軟土地基中發(fā)生概率非常高。出現(xiàn)橋頭跳車(chē)問(wèn)題后，輕者在車(chē)輛通過(guò)是出現(xiàn)沖擊和跳動(dòng)，顛簸感明顯，車(chē)內(nèi)人員感到不適，重者可導(dǎo)致車(chē)輛失控，引發(fā)交通事故。

1 橋頭跳車(chē)產(chǎn)生的原因分析

1.1 路橋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致不均勻沉降

橋梁建設(shè)基礎(chǔ)非常穩(wěn)固，多采用鉆孔灌注樁，剛度比較大，并且深入到土質(zhì)硬度較高的持力層中，所以產(chǎn)生的沉降量非常小。而與橋梁連接的道路部分，由于處于河道邊，土質(zhì)松軟，而且地下水位也比較高，地基孔隙比大、含水率高、抗剪強(qiáng)度低、壓縮性高、滲透系數(shù)小等，在車(chē)輛荷載作用下，強(qiáng)度顯著降低，天然結(jié)構(gòu)易受到破壞，更容易出現(xiàn)不均勻沉降，導(dǎo)致橋頭跳車(chē)問(wèn)題的出現(xiàn)。

1.2 臺(tái)背填料壓縮

通常情況下，粉煤灰、中粗砂、塘渣是臺(tái)背填料的組成成分，都屬于滲透性材料，具有較大的孔隙率，加之受施工面影響較大，無(wú)法完全消除顆粒間的孔隙。在車(chē)輛荷載作用及自重作用下，臺(tái)背填料逐漸壓縮，孔隙率縮小，一定時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)沉降問(wèn)題。

1.3 施工控制、工藝應(yīng)用不當(dāng)

由于橋梁臺(tái)背及橋臺(tái)的施工工藝不同，且施工過(guò)程中質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)也不同，具有局限性，這也是出現(xiàn)橋頭跳車(chē)的原因。對(duì)橋臺(tái)施工時(shí)主要采用拼裝砌筑、分段澆筑的方法，具有較好的整體性，外界條件對(duì)其組裝與形態(tài)影響較小。而臺(tái)后填土施工工藝要求填料盡可能采用灰土、石渣、砂礫等，并且分層填筑，逐層夯實(shí)，保證密實(shí)度符合標(biāo)準(zhǔn)，但是施工中受橋臺(tái)的影響較大，壓路機(jī)無(wú)法對(duì)臺(tái)后高填土進(jìn)行碾壓，或是碾壓不到位，加之施工控制不到位，導(dǎo)致臺(tái)后高填土自身發(fā)生壓縮變形或?qū)浕a(chǎn)生壓縮變形，促使路面發(fā)生沉降。

1.4 超載、養(yǎng)護(hù)管理不到位

超載對(duì)道路的破壞非常嚴(yán)重，大量的超載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞力，在輕微病害出現(xiàn)后，如果不及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，會(huì)加劇橋頭跳車(chē)問(wèn)題的出現(xiàn)。

2 泡沫輕質(zhì)工程特性

（1）輕質(zhì)性。對(duì)于現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土而言，其最主要的特征就是輕質(zhì)性，和常用的幾種土建材料對(duì)比，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土的容重是最低的，如表1所示。

表1 常用土建材料容重對(duì)比（kN/m3）

（2）容重及強(qiáng)度的可調(diào)節(jié)性?，F(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土的強(qiáng)度與容重在一定范圍內(nèi)能夠自由進(jìn)行調(diào)節(jié)，可調(diào)整現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土的組成成分比例。在實(shí)際施工中，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土的容重通常在3～12kN/m3之間，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度在0.3～1.2MPa之間。用于道路回填料時(shí)，其容重與無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度可取6kN/m3、0.8MPa，其附加應(yīng)力較小。

（3）具有良好的施工性。由于該材料的流動(dòng)性能較高，采用軟管泵送即可，因?yàn)椴牧现谱鼽c(diǎn)與施工澆筑點(diǎn)是分開(kāi)的，因此在澆筑點(diǎn)占用的空間是非常小的，所以適用于狹小空間的施工。按照泡沫輕質(zhì)土的特點(diǎn)，在橋頭地基填筑中應(yīng)用該材料，屬于輕路堤法，該方法控制沉降的原理是降低附加應(yīng)力；在舊路改造中應(yīng)用，可向原地面以下適當(dāng)延伸換填厚度，能夠使軟土層附加應(yīng)力降低，處于固結(jié)狀態(tài)，保證施工結(jié)束后沉降量趨近于0。

3 某改造工程案例

3.1 工程概況

某工程中有一座橋梁為三跨正交無(wú)梁板，施工橋頭地基處理設(shè)計(jì)采用水泥攪拌樁+二級(jí)搭板對(duì)地基進(jìn)行處理。橋梁南側(cè)接坡段填土高度2.31～3.23m，北側(cè)為3.09～3.49m，搭板范圍內(nèi)沉降均比較小，而北側(cè)二級(jí)搭板已經(jīng)受到破壞，通車(chē)5年后，南側(cè)沉降量為0～0.59m，北側(cè)沉降量為0～0.90m，對(duì)行車(chē)的舒適性與安全性帶來(lái)嚴(yán)重影響，交通安全隱患較大。

3.2 泡沫輕質(zhì)土處理范圍

改造方案中，橋頭地基處理設(shè)計(jì)采用泡沫輕質(zhì)土+二級(jí)搭板。泡沫輕質(zhì)土厚度1.91～1.88m，將原有填土厚度降低了1.33m。為了對(duì)泡沫輕質(zhì)土的處理效果進(jìn)行驗(yàn)證，在處理范圍內(nèi)設(shè)定1個(gè)沉降觀測(cè)斷面，通過(guò)對(duì)該沉降觀測(cè)板對(duì)斷面沉降量進(jìn)行觀察。

3.3 泡沫輕質(zhì)土沉降觀測(cè)與分析

自采用泡沫輕質(zhì)土施工日開(kāi)始，15d后施工完成，之后35d對(duì)橋頭段路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，施工期間輕質(zhì)泡沫沉降曲線如圖1所示。改造施工完成竣工通車(chē)以后，進(jìn)行為期半年的橋頭地基處理段泡沫輕質(zhì)土沉降觀測(cè)，沉降曲線如圖2所示。

圖1 工期內(nèi)觀測(cè)點(diǎn)沉降曲線圖

圖2 工期結(jié)束后觀測(cè)點(diǎn)沉降曲線圖

從圖1可知，在施工過(guò)程中，泡沫輕質(zhì)土沉降量在1.9～2.2cm間，主要出現(xiàn)在施工開(kāi)始階段，主要是由于泡沫輕質(zhì)土在澆筑期間處于流體狀態(tài)，在泡沫輕質(zhì)土自重作用下出現(xiàn)沉降。隨著其強(qiáng)度逐漸增加，形成一個(gè)整體，提高了分擔(dān)荷載的能力，沉降值在短時(shí)期內(nèi)趨于穩(wěn)定。從圖2可知，累計(jì)沉降量在1.2～1.4cm間，在通車(chē)一個(gè)半月以內(nèi)，沉降量逐漸增大，而一個(gè)半月后，沉降趨于穩(wěn)定。

4 結(jié)論

造成橋頭跳車(chē)的原因是不均勻沉降，而不均勻沉降出現(xiàn)的主要原因是路橋基礎(chǔ)剛度不同，差異過(guò)大及路基高填筑土附加應(yīng)力作用造成沉降發(fā)生；同時(shí)臺(tái)背填料、施工質(zhì)量控制、施工工藝等因素，也會(huì)導(dǎo)致沉降發(fā)生。在橋頭地基填筑中應(yīng)用泡沫輕質(zhì)土，從施工過(guò)程、竣工通車(chē)后的沉降觀測(cè)結(jié)果看，泡沫輕質(zhì)土沉降量主要發(fā)生在施工前期及通車(chē)前期兩個(gè)階段，出現(xiàn)沉降的原因是由于泡沫輕質(zhì)土自重及路面結(jié)構(gòu)層動(dòng)荷載下進(jìn)一步壓實(shí)造成；這兩個(gè)時(shí)間段以后沉降非常穩(wěn)定。從實(shí)際工程應(yīng)用結(jié)果可知，對(duì)于濱海地區(qū)高填方橋頭軟土地基處理采用泡沫輕質(zhì)土非常適用。

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U416.1

A

2095-2066（2016）24-0217-02

2016-8-10

李星星（1983-），男，湖北廣水人，工程師，本科，研究方向?yàn)槁窐蛟O(shè)計(jì)。