1、1气泡混合轻质土在桥梁台背填筑中的应用摘要: 气泡混合轻质土是一种新型的轻质材料，由水泥（需要时亦加入原料土） 、水和气泡群按一定的配比进行混合搅拌最终凝固成型，具有高流动性、轻质性、防水性、固化后的自立性、强度的可调节性等特点，利用轻质土的这一系列特点，目前该技术已广泛应用于桥台台背填土工程之中。 关键词: 气泡混合轻质土特点桥梁台背填筑应用 中图分类号： TU4 文献标识码： A 文章编号： 引言：目前，轻质材料种类繁多，根据其容重大致可分为准轻质材料、轻质材料和超轻质材料这三类。最早的轻质土是使用矿渣、粉煤灰等材料制作而成。本文结合气泡混合轻质土的特点、制作原料，详细分析了气泡混合轻质土
2、的特点及制作原料，最后再例举了气泡混合轻质土在桥梁台背填筑中的实际应用。 1.气泡混合轻质土的特点及制作原料 1.1 气泡混合轻质土用于工程建设上，主要有以下优点: （1）轻质性 气泡混合轻质土内分布着大量而均匀的独立闭合胶质气泡，气泡膜韧性较强，气泡与气泡之间互不通水，因此材料的整体容重较常规土而言要小得多。 （2）可调节性 2根据工程的需要，通过适当调整轻质土中各成分的比例，可将其强度控制在 0.25MPa4.5MPa 范围内，容重控制在 512KN/m3 的范围内。 （3）高流动性 气泡混合轻质土具有良好的流动性，可通过管道泵送，其最大水平泵送距离为 1500 米，为防止泄漏，在进行气泡
3、混合轻质土的浇筑施工时，通常在四周要设置挡板。 （4）固化后的自立性 由于使用水泥作为固化剂，通常在浇筑 5 个小时后就会开始固化，且固化后可以自立，可进行垂直填土，对挡土结构物几乎没有推挤力。 （5）耐久性 具有水泥材料同等的耐久性。 （6）施工性好 气泡混合轻质土施工时不需振捣，不需机械碾压作业，振动小、噪音低。常规路基填筑耗时大，需要较长的工期，而气泡混合轻质在施工的准备期间不需要太多的时间，例如在常规的路基填筑过程中经常会遇到大量的施工便道需要修筑，而气泡混合轻质土填筑施工则可以避免这些问题，它完全可以通过管道泵送来解决此类问题，可减少或避免修筑施工便道。常规的复合地基工法多为隐蔽性工
4、程，施工质量难以得到保障。而气泡混合轻质工法却是非隐蔽工程，施工质量能轻松地得到控制，且有较高的可靠性。 1.2 气泡混合轻质土就是在原料土中按照一定的比例添加固化剂（一般采用水泥） 、水和气泡群，进行充分的混合、搅拌后经固结所形成的轻3型填土材料。 （1）原料土 所谓原料土并不一定要很特别的土料，既可以是细砂，也可以用施工过程中产生的废土，为了使用原料土、气泡以及固化剂三者之间能充分的混合在一起，并保证气泡混合轻质土具有一定的流动性，采用的原料土直径不可大于 5mm。 （2）固化材料 固化材料主要包括主剂和辅剂，主剂是主要起加强、固定土体主要骨架的作用，而辅剂的作用主要是催化、早凝土体，相对
5、主剂而言是一种辅助型的固化材料；主剂种类繁多，目前多以水泥类居多。辅剂是指硅粉、石膏粉等等材料，这些材料的加入主要是为了适当减少主剂的使用量，从而在一定程度上降低工程造价。 （3）起泡剂与气泡群 起泡剂主要有树脂类材料、界面活性类、蛋白类等，而目前常用的是界面活性类。通过将适量的经过稀释的起泡剂送到对应的发泡装置，使其与空气压缩混合充分后就会产生气泡群。在这里，通过空压机加压来对空气进行压缩，用减压阀来调整输气的压力，以稳定的气量和压力向泡装置供气形成；气泡是由致密的气泡群体组成，要求气泡具有一定的稳定性，与土混合后可在土中形成大量的微小空隙。 2.气泡混合轻质土在桥梁台背填筑中的应用 2.1
6、 桥梁台背的填土 通过软基地段的桥（涵）台跳车问题是一直未能很好解决的技术难4题，其主要原因可归结为以下几点： （1）由于在填土过程中，时常会所产生许多相关的附加应力，使得部分地基在附加应力长期作用下产生逐步沉降。 （2）一些台背填料自身的问题也会引起压缩沉降。 （3）路基与桥头之间的突变。 因为桥梁是一种刚性结构，一般不会发生沉降现象，而路基则是建在软基上的柔性体，稳定时间较久，因而时间一长就会产生沉降，两者连接在一起产生差异沉降也就不可避免。多年来，人们只注重于软基的处理，而忽略了减轻填土重量这一重要环节，使此类问题一直无法解决。但是采用了气泡混合轻质填土技术就可以很轻松的地解决这些困难。
7、主要表现有： （1）在桥（涵）背部们设置适当的楔形轻质土体，可大大缓减桥（涵）与路基之间的沉降差异，在一定程度上可以均匀的减缓桥台与路基间差异沉降，从根本上解决软基地段桥（涵）台与路基间的跳车等现象； （2）虽然气泡混合轻质土的强度比混凝土的小，但比优质土的强度大得多，采用这种填料可在一定程度上缓解桥（涵）台与路基间材料的刚性突变； （3）彻底消除了填料自身的工后沉降问题； （4）对原有地基可控制在几乎没有另外附加的土压力作用，可适度地简化结构物的挡土结构，提高结构物的使用寿命。 2.2 工后沉降 5采用气泡混合轻质土换填台原路基土后，可最大限度控制工后沉降。与水泥搅拌桩、预应力管桩等方法相比
8、，其施工不是隐蔽施工，具有很强的质量可靠度，且适度向原地面以下换填，可确保地基土在工程改造后处于超固结状态，以尽可能避免工后沉降的发生。 2.3 桥台所承受的土压 气泡混合轻质土因固化后可直立，其对桥台的侧向土压力几乎为 0，这对于桥台的受力是极其有利的。采用气泡混合轻质土后，桥台及桥台桩基可进行简化，由此节省了造价。 土压接近为 0 的另一个有利因素是，施工时，扩建段的桥台桩基和桥台可先行施工，由此大幅节省工期。如采用水泥搅拌桩、预应力管桩等方法处理台背，则不仅桥台桩基和桥台必须待水泥搅拌桩、预应力管桩等施工完毕才能施工，否则水泥搅拌桩、预应力管桩等施工导致的侧向挤出压力会严重威胁原有桥台的
9、安全，很可能会导致原有桥台的侧移甚至破坏。这一点，是水泥搅拌桩等其他软基处理方案无法克服的缺陷。3. 气泡混合轻质土在台背填筑中的应用实例 3.1 工程概况 头陀一号小桥位于浙江省台州市黄岩区境内的一省道上，该路段属于软土路基，软基深度达 15m 左右，河道宽度约为 20m，而设计桥跨径只有 13m，两桥台均位于河水中，桥头填土高度达到 3.2m。因各种原因桥梁先于路基施工，后按设计对桥头进行台后挡土墙施工，基础采用 6m 长松木桩加混凝土的复合地基进行处理。按此施工后，过了将近两个月发6现一桥头由于挡土墙基础位移，桥台盖梁产生了错位，左右幅最大相对错位约为 1.5cm，挡墙基础已经推挤桥台桩
10、基现象，已严重影响结构的安全。根据现场调查，挡土墙的混凝土基础呈向河心移动的趋势，而墙身上部略有后仰的痕迹。经分析主要原因是本路段挡土墙基础以下为深度约 15m 的软土层，虽然基础已经采用松木桩进行处理，但由于松木桩桩长只有 6m，没有穿过滑动面，起不到抗剪作用。 桥头台后软土路基处理可采用增强地基承载力法和减少路基荷载法。结合该桥的实际情况，经业主及有关单位共同协商，决定采用减少路基荷载法中的换填气泡混合轻质土填筑处理。因在本地区还是首次采用该种新工艺和新材料，拟定该桥桥头路基段作为气泡混合轻质土试验段，换填长度两桥头各计 20m，换填宽度为 21m，深度约为 3.2m，两个桥头换填工程量约
11、为 2500m3。 3.2 施工过程 施工时首先做好排水及对基底的整平夯实等准备工作，并按设计要求在气泡轻质土临水面及临空面均设置了挡板，挡板采用混凝土预制面板，以阻断气泡混合轻质土从外吸水。浇筑时做到分块水平分层施工，每层厚度控制在 0.5m 左右，每层浇筑的间隔时间大于 24 小时。在顶面以下 30cm 位置设置了钢丝网，以增强顶面的整体性。在气泡混合轻质土与普通路基交接处设置台阶形过渡段，过渡段（气泡混合轻质土顶面台阶）长为 3m，高度为 1.5m，以减缓气泡混合轻质土处理路段与普通路基间的明显差异沉降。 3.3 效果分析 7施工完成后，为了检验气泡混合轻质土的处理效果，对该桥台后路基进
12、行了长期监测。该道路建成通车距今已有 3 年多，经检查现在该座小桥的桥台和台后路基都比较稳定，无明显沉降。而相反其它相邻几座桥台后按常规采用深埋搭板及砂砾回填的，则沉降明显，由此说明气泡混合轻质土在桥梁台背填筑中的良好效果。 结束语： 实践证明，气泡混合轻质土在桥台台背填筑中，可大幅度地降低填土荷载，抑制软基的沉降和侧移，提高了路基的稳定性及结构的安全性。随着经济的发展、城市车流量的极具增加，许多正在运营的桥梁也不得不进行部分改造，这也使得气泡混合轻质土技术的应用前景十分光明，但由于该技术在国内的开发研究时间较短，从关键技术专利的保护等因素影响，当前的气泡混合轻质土的推广还是十分有限。相信在不久的将来，随着广大建设人员的不懈努力，气泡混合轻质土施工技术的应用将会越来越广泛。 【参考文献】： 1 陈忠平,王树林. 气泡混合轻质土及其应用综述J. 中外公路, 2008,23(05):117-120. 2 何国杰,丁振洲,郑颖人. 气泡混合轻质土的研制及其性能J. 地下空间与工程学报, 2009,5(01):18-22. 3 广东省标准，气泡混合轻质土填筑工程技术规程，DBJ15-58-2008.
