气泡轻质土在解决桥头跳车中的应用探讨

【摘 要】本文将通过在某高速公路的实际应用说明气泡轻质土在解决桥头跳车问题上发挥的作用。

【关键词】软土地基；桥头跳车；气泡轻质土；施工质量管理

1.气泡轻质土的发展

气泡轻质土，最早是1972年挪威率先在公路填涂中使用的，20世纪90年代，日本又相继将废弃的泡沫塑料制成一定大小的颗粒，并按照一定的比例与工程废土混合，制成了容重可自由调整的轻质土。现今的气泡轻质土就是向原料土中，按照一定比例添加固化剂、水和发泡剂，经过充分混合、搅拌后从而制成容重和强度都可以自由调整的气泡轻质土。

2.气泡土的制作

气泡轻质土主要有原料土、固化剂和发泡剂。按照一定的比例混合制作而成的。

2.1原料土

原料土可以是工程废弃土或粉煤灰，也可以是细沙，单为了达到与固化剂及气泡的充分混合，并确保气泡轻质土的流动性，原料土的粒径宜小于5mm，对于不满足要求的应先期进行分解及必要的筛分处理。

2.2固化材料

固化材料分为主剂和辅剂两种，主剂主要是起固结、加强土体骨架的作用，辅剂是起催化早凝为目的的固化材料。主剂以水泥类为主，常用的有火山灰水泥、普通硅酸盐水泥、高炉硅酸盐水泥等，这些材料加入土中后与水发生水化反应，产生Ca(OH)2产物。与黏土颗粒发生粒子交换形成固化物，达到加固土体骨架的作用。辅剂是指石膏粉、硅粉等辅助材料，加入这些材料的目的在于减少主剂的用量，达到降低造价的目的。

2.3发泡剂

发泡剂主要有界面活性类、蛋白类、树脂类材料等，通过将适量赔率的发泡剂，定量的泵送到发泡装置，与压缩空气充分混合而产生大量的微小气泡群。(在这里压缩空气是通过空压机加压，用减压阀控制输气压力，以稳定的压力和气量向发泡装置供气)气泡是由致密、直径为30-300μm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多量的微小孔隙。

3.气泡轻质土的性能

它是一种新型的人工制作的土工材料，具有水泥混凝土同等的耐久性，其容重比一般的土体小得多，而其强度和变形特性可以达到甚至超多良好的土体且便于施工等优点，作为软土地基上的路堤填料大有作为，特别是桥台台背填料，因为它含有大量的气泡能有效的减轻软土地基负荷，提高路基的稳定，在治理桥台台背冻胀、桥头跳车危害，已崭露头角。具体性能可体现在以下几个方面。

3.1容重和强度可调性

气泡轻质土内含有大量的微小气泡群，气泡体积含有率达40%~70%，容重不但比一般土体要小得多，而且可以按照需要，通过调整土体中的气泡和固化剂的含量，制作出容重在3~13KN/m3内的轻质填料。与容重可调节性原理一样，通过改变各种成分的配比，气泡轻质土的强度可以在0.3~5Mpa的范围内调整。

3.2高流动性

气泡轻质土具有良好的流动性，可以通过逛到泵送，最大输送距离可达1500m，醉倒泵送高度可达30m，为防止泄露，在进行气泡轻质土的浇筑施工时，通常不得不砌一些必要的支挡模板或安装预制混凝土面板。

3.3固化后自立性

由于轻质土中使用水泥作为固化剂，通常在浇筑5h后就会开始固化，且固化后可以自立，可进行垂直填土，且对支挡结构物几乎没有什么推挤力。

3.4良好施工性

气泡轻质土具有良好的流动性，而且固化后的能够自立，且不需振捣和碾压作业，可进行远距离活在小空间内施工。此外，气泡轻质土中混有大量的气泡群，成品的体积可达到材料体积的3倍以上。

3.5耐久性和隔热性

气泡轻质土属水泥类材料，与高分子材料比，其耐久性、耐热性及抗油污能力强，具有水泥材料同等的耐久性，而气泡轻质土中的大量气泡群又具有良好的隔热性。

4.气泡轻质土的应用性能

4.1用作桥(涵)台背填料

气泡轻质土用作桥(涵)台背填料，消除了填料自身的工后沉降问题，有效地解决了桥头与路基间的刚柔突变难题，避免了桥头跳车病害的发生。

4.2用作低填方路堤中软基换填

对于低填土路堤，通过适当的荷载计算，确定出气泡轻质土的容重、强度及软基的换填厚度，是换填过后的软基在各种荷载作用下均能保持超固结状态。

4.3用作旧路基加宽改造材料

随着经济的发展、车流量的不断增加，往往对已有道路通过加宽，以提高道路的通行能力。此时，使用气泡轻质土可以垂直填筑，既可避免新老路基沉降差异，又可节省昂贵的用地和拆迁费用。

5.气泡轻质土在解决桥头跳车中的应用

5.1桥头跳车成因及防治措施

桥头跳车是世界性的公路工程病害，一直困扰着公路工程的建设和使用。主要集中在以下三个方面：(1)桥头跳车病害形成原因；(2)桥头引道或路桥过渡段的沉降控制标准研究；(3)关于预防或治理桥头跳车技术措施研究。

5.2桥头跳车危害成因研究

桥头跳车病害的成因，比较普遍的认为是由于桥台、引道沉降差异引起的。引起这种差异因素，归结为桥梁台背填料压实不够、水对台背填料的流蚀等因素。为了解决这个问题，从消除和减少这个差异着手，设计上采用纵坡变化，施工上采取控制引道沉降量，大致控制工后沉降量为10cm。试图达到期望的目的。关于纵坡变化的控制值，包含三个方面：

(1)搭板容许纵坡变化值：搭板纵坡变化值有资料显示，对于连续桥跨应取1/250，简支跨应取用1/200。高速公路调查中指出：如果当车辆以60km/h的速度通过桥头，当纵坡达到(1/200)时，没有跳车的感觉。

(2)如果桥台与搭板之间容许坡差：当引道搭板长6.1~9.1m时，引道与桥台沉降差接近2.54cm时，不会造成桥头跳车，折合容许坡差为0.28%~0.42%范围内。

(3)桥面与引道面之间的容许台阶高度：桥面与引道面之间台阶越高，行车越不舒服，台阶过高车轮会跳离路面，容易导致行车事故，当台阶高达1.2cm时就需要进行修补。

5.3桥头跳车防治处理措施

(1)改善台背填料：改善台背填料性能，包括回填土种类和施工技术。在一般地基上，台背填料选用优质填料，同时铺设土工加筋带，增强填料整体性能。

(2)台背地基治理，换填轻质填料：对于位于软土地基上的桥涵，首先对台背地基进行技术处理，构筑复合型地基，增强地基的强度。对路堤提前进行堆载鱼呀，换填轻质填料，减轻地基附加应力，使桥台台背工后沉降控制在容许范围内。

6.结语

由于气泡轻质土的容重可调、高流动性、固化后自立性以及良好的施工性能。轻质材料能良好的解决软土地基填筑方面遇到的问题，特别是桥台台背填料，提高路基的稳定，在治理桥台台背冻胀、桥头跳车危害已崭露头角。气泡轻质土对于解决桥头跳车病害，提供了一个成功成功的方向。

【参考文献】

［１］王晓玉.珠三角地区公路常用软基处理方式的质量控制.广东交通职业技术学院学报,2010,(01):1-5,9.

［２］Hands over the second road reconnaissance design research institute.Highway subgrade design standard(JTG D30-2004).Beijing.People"s transportation publishing house, 2004,11.

［３］Li Jia.The highway design hundred asked. Beijing.People"s transportation publishing house,2003,8.

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