泡沫轻质混凝土在台背填筑施工中的应用

泡沫轻质混凝土在桥台背填筑施工的应用一、前言一般在桥台背、主桥与引桥软连接等过渡段，因地基承载力不够，填料载荷过大等原因产生不均匀沉降，甚至由于施工过快，造成对桥台基础的破坏。也由此导致了桥头跳车等世界级通病问题的出现。而传统的处理方法是提高了地基的承载力，但很难从根本上解决问题，还存在工期过长、造价过高等问题。泡沫轻质混凝土土具有轻质、密度与强度可调、良好的施工性和环保性等特点，其性能偏重于替代常规填土，加快施工工期，减少工后沉降，成功突破了施工复杂、填筑速度慢、工期长、密度高、强度低、工后沉降大、桥头跳车病害等技术难点，且综合成本较低，在路桥桥台背回填等方面具有应用优势。S228安庆至枞阳改扩建工程（潜江路段）长枫港中桥桥台背填充泡沫轻质混凝土，01#和4#桥头换填长度分别为18米和16米。在具体实施过程中仅用一个月的时间就完成了施工任务，减小了工后沉降，所有施工均一次通过验收，无质量、安全问题，达到了项目预期的成本和效益要求。二、工艺原理泡沫轻质混凝土是一种微孔类轻质材料，其容重范围可在3~15KN/m3之间调节，轻质性的应用核心在于减轻荷载，降低工后沉降和不均匀沉降，改变了传统填土和混凝土填筑自重大的状况，对工程的其他结构层搅动小，达到结构减载的目的。同时泡沫混凝土具有较好的流动填充自密实性，可避免常规填料冲填不饱满的缺陷。三、施工方法及操作要点1、泡沫轻质混凝土的施工工艺流程主要包括四大步骤：1)泡沫的生成；2)水泥（砂）浆的制备；3)泡沫轻质混凝土的生成，即泡沫与水泥(砂)浆的混合；4)现场浇筑施工。生产工艺流程图2、制作（1）发泡装置应满足下列要求：①采用压缩空气与发泡剂溶液混合的方式生成泡沫，严禁搅拌发泡生成泡沫；②应能设置稳定的发泡倍率，并生成标准泡沫密度的泡沫。（2）水泥浆的拌合制作与泡沫轻质混凝土的拌合制作应分开进行。为确保泡沫轻质混凝土的浇注在水泥浆的初凝时间内完成，现场应设置专用搅拌站搅拌制作水泥浆。（3）制作设备应具有原材料自动化计量数显功能。在拌合制作时，应能调节水泥浆或泡沫流量。（4）拌合制作成型过程中，搅拌时间应确保各组分混合均匀。水泥浆或泡沫轻质混凝土在出料装置中的停留时间不宜超过2小时。3、运输（1）泡沫轻质混凝土浇筑施工采用直接泵送或配管泵送方式。（2）泡沫轻质混凝土配管泵送距离受配合比及落差影响，无落差水平单级泵送距离宜按表5-1控制。表5-1泵送设备S/C泵送距离（m）泵送设备S/C泵送距离（m）软管泵0400螺杆泵柱塞泵0500112200～3002300～40033450～1004100～20055说明：S/C为泡沫轻质混凝土中砂与水泥的质量比值。4、浇筑4.1浇筑场地验收泡沫轻质混凝土施工前，应对浇筑场地验收。（1）浇筑场地基底无积水、无松软土，场地平整、坚实，压实度达到设计要求。（2）垫层施工完毕，且已达到验收要求。（3）浇注区平面尺寸不小于设计，基底高程与设计值的偏差不超过±250px。（4）地基承载力检测满足设计要求。（5）与泡沫轻质混凝土相接的路基已经填筑至本次浇筑标高以上，且按设计要求削成台阶。4.2浇注区与浇注层划分（1）夏季高温环境与大体积浇注的水化热对泡沫轻质混凝土质量影响大；为保证施工质量，泡沫轻质混凝土路基应分段、分区、全面分层浇注。根据施工现场情况绘制浇注区划分及施工顺序平面图。（2）浇注区的划分应符合以下要求：1）当路基纵横向尺寸较大时，单个浇注区顶面面积最大不应超过400m2，以200m2～300m2为宜。2）施工平面单个浇注区长轴方向长度按20m为一个浇注区进行划分。（3）浇注层的划分应符合以下要求：1）按每个浇注区路基高度进行划分，单层厚度宜在0.3m～0.8m范围内，按0.5m控制，以保证单层浇注在水泥浆初凝前完成。2）路床部位应按2×0.4m划分浇注层。3）设计有金属网的位置，应为浇注层分层界面。4.3变形缝设置（1）路基总体上除图纸有明确标识外，纵向每隔20m设置一道横向布置的变形缝，缝宽1～50px，缝内用竹胶板或泡沫塑料板填充，贯穿整个泡沫轻质混凝土路基。（2）纵向相邻浇注段之间安装临时模板，模板采用竹胶板，板后敷设1～50px厚泡沫塑料板。在相邻浇注段的后浇段浇注前，拆除模板，留下泡沫塑料板作为变形缝，变形缝必须保证铅垂。4.4保护面板施工面板由基础、挡板、拉筋及立柱组成，基础沉降缝位置与填筑体沉降缝对应。C25混凝土现浇基础，固定立柱和挡板。立柱可采用角钢或槽钢，角钢质量以及几何尺寸不得低于设计要求。保护面板为预制，规格为750px×2250px的C30小石子砼100px厚薄板；安装过程中与内侧的角钢通过焊接形成一个整体；横向安装，竖向上每安装3块。面板施工要求：（1）应采用预制场集中预制施工；（2）预制强度、几何尺寸应符合设计以及相关规范要求；（3）预制应保证成品永久外露面光滑整洁，不变形、不出现弯曲及凹凸不平的现象；（4）安装牢固、线形顺直、接缝严密、相邻面板无错台、平整度符合相关规范标准要求。4.5金属网施工（1）金属网铺设前，应检查其外观，有明显锈迹的，不能用。（2）金属网按照设计要求位置铺设。铺设时，应展开铺平，避免出现卷起现象，并采用U形钉进行锚固，纵向锚固间距2m，横向锚固间距1.0m。（3）相邻幅金属网平面位置应重叠搭接，搭接宽度不少于125px，搭接处用铁丝绑扎连接并用U形钉锚固，相邻绑扎点间距不应超过10倍网眼边长。（4）在变形缝位置，金属网应断开铺设。（5）顶部两层金属网铺设时应按设计预留防撞栏立柱钻孔安装位置。4.6泡沫轻质混凝土的浇注施工控制要点（1）在地下水位以下施工时，采取降水措施确保在基底无积水的情况下浇注。（2）对于纵向与桥梁、通道相连的泡沫轻质混凝土路基，应待桥梁桥面铺装完成后再进行泡沫轻质混凝土的浇注施工，严禁在泡沫轻质混凝土路基两侧修筑上行便道进行路面施工。（3）单层浇注厚度控制在0.3～0.8m范围内，宜按0.5m进行浇注。（4）单个浇注区浇注层的浇注时间应控制在水泥浆初凝时间内，单个浇注层宜一次性浇注完毕。（5）同一区段上下相邻的浇注层，当施工期气温不低于15℃，最短浇注间隔时间可按8～12h控制；否则，浇注间隔时间应不低于2天。（6）应沿浇注区长轴方向自一端向另一端浇注；如采用一条以上浇注管浇注时，则可并排从一端开始浇注，或采用对角的浇注方式。（7）浇注过程中，当需要移动浇注管时，应沿浇注管放置的方向前后移动，而不宜左右移动；如确实需要左右移动浇注管，则应将浇注管尽可能提出当前已浇注的轻质混凝土表面后再移动。（8）浇筑时出料口宜埋入泡沫轻质混凝土内；进行扫平表面时，应尽量使浇注口保持水平，并使浇注口离当前浇筑面尽可能低。（9）出料口在浇注过程中不宜悬空。在移动浇注管、自出料口取样、扫平表面或需要冲散浇注区内多余的泡沫时，出料口离当前泡沫轻质混凝土流动表面的高差宜控制在1m以内。（10）当前浇注层浇注接近结束时，应在浇注层内按规定频率进行湿密度取样检测，当某一测点检测不合格时，应找出测点周围界限，进行局部处理。（11）设计有碎石垫层时，应用泡沫轻质混凝土对垫层表面进行覆盖浇注候再铺设土工织物，避免土工织物被刺穿破坏。（12）尽量减少在已浇完且尚未固化的轻质混凝土里来回走动。（13）对于路床部位的泡沫轻质混凝土，每层浇注完毕后应采用塑料薄膜进行覆盖保湿养护；最后1层浇筑完毕后，养护龄期不低于7天。4.7防渗土工膜施工（1）泡沫轻质混凝土路基顶部浇注完毕7天内应进行覆盖养护，其后方可铺设防渗土工膜。（2）铺设前，应清除下承层的尖锐物，避免刺破，必要时，应先铺设一层无纺针刺土工布作为垫护。（3）相邻幅土工膜搭接宽度不宜小于250px，且应采取胶结方式进行搭接。（4）防渗土工膜铺设在轻质混凝土顶面，铺设时，应注意尽量贴近下承层，路床顶部土工膜铺设在金属网上。4.8施工注意事项（1）当一般路基段软基处理、路基填筑完成后，方能施工另一侧的泡沫轻质混凝土。（2）应收集当地历史气候资料及施工期的天气预报，为异常天气的施工提前制定相关预防保证措施。（3）当遇大雨、暴雨或持续时间较长的小雨天气时，未固化的泡沫轻质混凝土表面应采取遮雨措施，防止雨水消泡。（4）要合理划分施工平面的浇注区，结合设备产能，确保能快速稳定地在水泥浆初凝时间前完成单个区域的浇注，避免后浇注的泡沫轻质混凝土流动对已浇注的轻质混凝土强度形成的扰损。（5）夏季高温施工时水泥凝结速度快，要注意控制并尽量缩短水泥浆从搅拌到混合利用的时间。（6）铺设铁丝网、土工膜及安装模板时，锚固钉及锚固木桩尽可能少用，以保护泡沫轻质混凝土的完整性。（7）防渗土工膜和金属网均应横向铺设。四、施工技术优势1.减小工后沉降采用泡沫轻质混凝土换填软基处理段与台后原路基土，可最大限度的控制工后沉降。与水泥搅拌桩等方法相比，其施工不是隐蔽施工，具有很强的质量可靠度，可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，减少了工后沉降。2.节省工期泡沫轻质土施工一方面便捷高效，在浇筑间隔时间短，与桥台桩基及桥台施工不存在先后顺序等冲突。采用泡沫轻质混凝土方案，其工期其他基础处理等方案节省工期。3.桥台所承受的土压力小泡沫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，这是泡沫轻质混凝土的重要优势。4.综合造价低因为采用泡沫轻质混凝土换填和水泥搅拌桩处理桥台与路基软件处理的形式不同，故比较各方案的造价时，将桥台的的造价亦包含在内。桥台有双排桩变为单排桩，降低台背墙身的厚度，无论钻孔灌注桩，承台，还是台身的施工，工程量都大为减少，施工工序也简单化，故造价也因此减少。5.安全、环保施工采用泡沫轻质混凝土进行桥台背后回填与路基软基处理。安全、不污染环境、节约能源。五、实施效果采用泡沫轻质混凝土进行桥台背后换填与软基处理后，成功的解决了桥头跳车现象与软基处理段工后沉降量大的问题，在施工后，未发现桥头跳车现象与路基沉降不均匀现象。六、应用情况在工程中的整体应用情况良好。施工运用于S228项目长枫港桥台背回填，缩短了工期，仅用一个月的时间就完成了施工任务，减小了工后沉降，所有施工均一次通过验收。七、经济效益长枫港中桥桥台背填充泡沫轻质混凝土的应用不仅加快了施工进度缩短了工期，也减小了工后沉降，同时节省了近30万的成本，总体上达到了项目预期的成本和效益要求。