近年来,我国基础设施建设速度极快,截止年底,全国公路通车总里程达.81万公里,其中高速公路通车里程16.10万公里,桥梁规模达万座。在桥台背或主桥与引桥软连接或桥头等过渡段,路面结构层铺设完成投入使用后,因填料荷载过大、雨水渗入、地基承载力不足等原因,容易产生不均匀沉降,造成跳车现象。桥梁70%的维修费用是花费在桥头跳车的修补上。
针对桥梁建设的时效性、工程的经济性矛盾以及“桥头跳车病害”等难点,新型泡沫混凝土路桥填筑技术应用而生。解决了施工复杂、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、主桥与引桥间软连接、道路加宽等基础设施建设领域得以发展运用。
在路桥结合部的填筑、在需高填方的桥梁建设中、在路桥结合部的桥台背、主桥与引桥间搭板下软连接等部位,传统的处理方法是提高地基的承载力,加强水稳性材料的选择及分层碾压,不但很难从根本上解决问颜,还存在工期过长、经济性不强等问题。
现浇泡沫混凝土是用物理方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫,再将泡沫加入到由水泥基胶凝材料、集料、外加剂和水制成的料浆中,经混合搅拌、浇筑成型、自然养护而成的一种多孔轻质现浇混凝土。
轻质泡沫混凝土含有大量气泡,较一般的土建材料要轻,其容重范图可在5~13kN/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。传统填充材料经常为覆土及混凝土,其自重较大;轻质的泡沫混凝土材料质量轻,荷载小,对工程其他结构层扰动小,使用泡沫混凝土可达到结构减荷的目的。
泡沫混凝土具有高流动性、填充压力小。由于泡沫混凝土不含水泥混凝土的粗集料,其流动性远较水泥混凝土高(当水灰比为0.5时,流值为mm左右),施工中具有自流平的特性;实际施工时可通过软管泵送:最大水平泵送距离可达m。填充密实,由于泡沫混凝土的制作点与现场施工浇筑点可分离,且浇注点占的施工空间极小,可在狭小空同内施工;结合泡沫混凝土自流平的特性,填充自密实,无须振捣碾压,施工便捷高效。是狭窄空间及地下空洞填筑的极好材料。
泡沫混凝土密度和强度可调节性。通过调整泡沫混凝土中气泡的含有率,可控制泡沫混凝土干密度在~kg/m3之间,控制强度在0.3~5Mpa范围内调节(工程上强度主要应用范围为0.3~1.5Mpa)。
泡沫混凝土固化后的自立性。泡沫混凝土采用水泥为固化剂,故在水泥初凝后形成超固结状态,固化后具有自立的特性,对其他结构物没有侧压力。
泡沫混凝土属水泥类材料,使用寿命与水泥混凝土同等,具备极好的耐久性。泡沫混凝土对土壤、水、空气等自然环境均无污染作用;同时泡沫混凝土应用于填充工程施工中,可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,环保优势明显。
泡沫混凝土在公路桥梁建设过程中应用于立式路基、路提、减荷换填、软土层换填、桥台填充、桥背填充、桥面减荷填充等领域,可有效降低高填方段、隧道、地下连续通道等的回填荷载,降低地基应力,减小地基差异沉降,吸收路面冲击能量,有效解决软基路堤的桥头跳车、道路拓宽以及高寒地区路堤隔热保温等问题,增大道路工程的稳定与安全系数。同时还可以降低工程造价,减少维修费用。
泡沫混凝土施工关键技术控制点:
①在浆料中加入适当的外加剂,以提高浆体的凝结速度,保证在较短的时间内促成泡沫混凝土微观结构状态固化;
②采用软管泵泡沫混凝土浆料泵送设备及新一代路桥泡沫混凝土填充专用设备,以提高填筑速度;
③提高发泡剂的稳定性,填筑用发泡剂要求有极高的稳定性,使其在一次性填筑高度较大时,不会出现受压变形和破灭现象。
泡沫混凝土材料应用于路桥填筑,是一项改变常规填筑工艺方法的新型技术。泡沫混凝土材料具有有密度小、质量轻、强度大于常规回填土、填筑后形成一个整体、抗冲击性能好、无侧向压力、对地基荷载小等优势。使用泡沫混凝土填筑后,桥台背处于超固结状态,由此减少沉降和不均匀沉降、彻底消除台背路堤、路基填料本身的工后沉降、避免跳车病害,具有明显的技术优势。采用泡沫混凝土填筑,可大幅减少工后台背维修费用,且通过优化设计可减少桥梁桩基用量,综合成本低,具有较高性价比的经济优势。
泡沫混凝土是一种利废、环保、节能、低碳的新型建筑材料,泡沫混凝土可大量利用粉煤灰、矿渣、石粉等工业废料,减少了废物排放,可有效改善生态条件,保护生态环境,不仅节约能源,而且促进资源的再生利用,有利于环保,对保护自然生态环境意义重大。
使用新型泡沫混凝土路桥填筑技术后,路基、桥梁由于不易出现塌陷、桥头跳车等现象,减少了因道路原因发生交通事故的几率,加强了广大人民群众的出行安全。