浅谈泡沫轻质土在桥头软基处理的运用_建筑科学论

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1、浅谈泡沫轻质土在桥头软基处理的运用_建筑科学论文　　摘要:近年来，我国公路桥梁建设不断蓬勃发展，沿海地区交通建设亦紧锣密鼓地展开。沿海地区河涌密集，软土地基分布广泛，桥头路基沉降引起的桥头跳车成了普遍性的公路工程病害。针对桥头跳车问题，国内已进行了很多研究并形成的许多常用的处理方法，但仍然不能达到很理想的效果。近年来，作为新技术的泡沫轻质土技术逐渐应用于土木工程各领域的建设中，而引入泡沫轻质土进行桥头路基处理，成了缓解桥头跳车现象的一个新方向，本文拟对此进行一些有益的探讨。　　关键词：公路桥梁桥头跳车泡沫轻质土　　

2、泡沫轻质土是“用物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，与必须组分水泥基胶凝材料、水及可选组分集料、掺和料、外加剂按照一定的比例混合搅拌，并经物理化学作用硬化形成的一种轻质材料”。类似的材料有日本的“气泡轻量土”，国内的”泡沫混凝土”等。就硬化成型的过程而言，泡沫轻质土、气泡混合轻质土与泡沫混凝土并无本质区别。但泡沫轻质土的原材料(如集料及掺和料)可用范围更广，力学性能介于土与混凝土之间，使用功能更侧重于替代常规土或砂（不是作为混凝土）用于各种填充或充填。　　泡沫轻质土具有如下工程特性：　　①轻质性　　轻质性是现浇泡沫轻

3、质土最显著的特性，与几种常规土建材料相比，现浇泡沫轻质土的容重相对要低。（见下表）。　　几种主要土建材料的容重比较(单位：kN/m3)　　水泥混凝土路面底基层路基填土粉煤灰中粗砂泡沫轻质土　　2521～2219～2012～1618～203～12　　　　②容重和强度可调节性　　调整现浇泡沫轻质土的组成成份比例，即调整配合比，现浇泡沫轻质土的容重和强度可根据需要在一定范围内自由调节。工程上，现浇泡沫轻质土的容重一般可在3~12kN/m3之间调节；而无侧限抗压强度的调节范围为0.3~5.0MPa。作为土工填筑材料，现浇泡

4、沫轻质土的无侧限抗压强度通常控制在0.3~1.2MPa。　　③良好的施工性　　现浇泡沫轻质土的流动性高，可通过软管泵送，现场施工浇注点与制作点可分离，且浇注点占的施工空间极小，可在狭小空间内施工。当作为路基填筑的替代材料时，现浇泡沫轻质土浇注施工无须振捣碾压，施工便捷高效。良好施工性还体现在现浇泡沫轻质土基本可连续浇注施工，无须在施工过程中进行特别的养生处理。　　④良好的环保特性　　可大量利用粉煤灰等工业废渣做原材料，促进资源的再生利用，有利于环保；与土工泡沫塑料相比，现浇泡沫轻质土属无机质材料，无论用于地上，地下

5、工程，其对环境均无污染作用，环保优势明显；当用于道路扩建、山区陡峭路段等道路工程中，可节省土地资源，避免高填高挖等对环境的破坏，对保护自然生态环境意义重大。　　泡沫轻质土用于软基路桥过渡段的设计，主要围绕工后沉降满足规范要求，解决泡沫轻质土的换填厚度和换填范围的问题。这里，从软基变形的理论来说明换填厚度；关于换填长度，则结合规范和相关研究文献来论证。　　沿海地区的软基一般由饱和软土组成，通常为高压缩性、高孔隙比和高含水量的淤泥或淤泥质土。这类饱和软土，其沉降变形的本质可用有效应力原理来说明：在附加应力的作用下，超孔

6、隙水压力不断消散、有效应力不断增长；与此同时，随超孔压的消散，软土中的自由水不断排出，由此，其体积压缩，表现为沉降的发生。　　在这个过程当中，对工程起决定作用的主要是三个方面：　　1、附加应力　　附加应力的大小决定了软土层最终总沉降量的大小：当附加应力全部转化为有效应力时，总沉降完成；故附加应力越大，总沉降越大。　　2、固结度　　固结度Ut可用下式表达:　　(2-1)　　式中St当前t时刻已完成沉降；　　S∞最终总沉降；　　软土层有效应力；　　软土层附加应力。　　固结度的意义在于表征了当前时刻已完成沉降占总沉降的比

7、例。　　3、工后沉降　　设工后沉降为，可用下式表达：　　(3-1)　　可见，工后沉降其实就是扣除完工时已完成沉降后的剩余沉降量。工后沉降通常是软基路段重点控制的指标；从设计到施工，软基路段的一个重要任务就是尽可能降低工后沉降，以确保公路工后的正常使用，并减少工后维修费用。　　当然，这里的工后沉降系指工后总沉降；工程上，更多使用的概念是基准期内的工后残余沉降。显然，工后总沉降越小，基准期内的残余沉降越小。　　由式2-1及式3-1可知，可通过两种途径来降低工后沉降：　　1、通过提高St来提高竣工时的固结度，以此控制工后

8、沉降。　　具体的实现方法为排水预压法：通过设置竖向排水体如袋装砂井或塑料排水板，通过堆载预压或真空预压的方式来加快软土层的固结速率，使竣工时的固结度达到足够大，确保工后沉降满足要求。该法的主要特点是具有较好的经济性，缺陷是需要足够的预压时间，且工后沉降大，这通常与项目的工期要求矛盾突出。　　2、降低软土层的附加应力以降低总沉降，以此控制工后沉降。　　实现方法