气泡混合轻质土在台背处理中的优势

一、问题的提出

台背施工处理是公路工程中一个非常重要的环节，需要精心组织、精心施工。台背处理的好坏，直接关系到路基的稳定及行车的舒适和安全，台背处理得不好，小则使路面下沉产生跳车现象；大则使构扳沉陷、锥坡滑坡。一旦出现这种情况，不仅因返工难度大而且造成经济损失大。本工程是本工程系在原全长0.2km的岗河桥基础上增加一幅桥，如何选取有效的设计方案，保证工程的质量，同时减少新旧路搭接产生的不均匀沉降。本文针对该幅桥南侧的桥梁引路段的台背处理进行方案比选。
二、问题解决方案

因受规划红线宽度控制，引桥放坡施工的方案暂不考虑。为保证工程质量、方便施工、节约整体工程造价，经过研究，只考虑直立挡墙施工方案。依据挡墙内回填处理方式不同，可分为常规回填、二灰土回填和轻质材料回填方式，三种方式的施工工艺及工程量如下：
2.1方案一：常规回填方式
软基处理回填到碎石垫层底标高后，在引桥靠台背位置50m范围作高压旋喷桩对地基进行加固处理，旋喷桩桩长13m，根数为300根。旋喷桩地基加固后，铺50cm厚碎石垫层，碎石垫层上10%灰土分层碾压至路床顶。
主要工程量为：高压旋喷桩3900m，碎石垫层562.5m3，10%灰土回填2250 m3，
2.2方案二：采用二灰土回填
软基处理其他做法同普通做法，碎石垫层上为二灰土分层碾压至路床顶，由于二灰土较灰土比重小，对直立挡墙及台背的侧压力也较小，引路较普通做法的稳定性要好。
   主要工程量为：高压旋喷桩3900m，碎石垫层562.5m3，二灰土回填2250m3，
2.3方案三：采用泡沫轻质土回填
发泡轻质土作为一种新技术，其严格的定义是：“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”。
发泡轻质土具有以下优势：

1、微孔性，泡沫轻质土是一种微孔类轻质材料，其内部含有无数个微细独立均匀气泡，具有良好隔热保温性能；

2、轻质性，作为道路填筑材料，是普通填土材料重度的1/3左右，有效减小了填土对地基的附加应力，因此能够减小高填土的沉降量；

3、可调节性，根据工程需要，通过调整水泥用量、气泡群含量，或掺入可选添加材料，其容重可在2-15kN/m3范围内调节，强度可在0.3-8.0MPa范围内调节。用作路基填筑时，容重常选用4-6kN/m3 ，强度常选用0.5-1.5Mpa；

4、高流动性，可通过管道进行远距离泵送，一级水平泵送距离可达500m，垂直泵送高度可达30m以上；

5、良好的施工性，浇注后可自流平、自硬化、自密实，不需机械摊铺、振捣和碾压。施工效率高，适合于长距离、管道或狭小空洞内充填施工；

6、凝结自立性，泡沫轻质土属水泥类材料，具有与普通混凝土类似的初凝、终凝等特性，硬化后具有良好的自立性，其垂直临空面侧压力为0，可直立填筑，不需放坡施工，且对台背等结构物无侧压力。
由于轻质土本身比重较小，仅为素土比重的1/3～1/2，故软土地基处理后，不需要对地基进行补强，填筑时为流动性液体，固结后为整体结构，对挡墙及台背不存在侧向压力，即软基处理完后，可直接作直立挡墙，碎石垫层、高压旋喷桩可取消不做，轻质土的使用可保证引桥的稳定性及减少不均匀沉降。
该方案主要工程量为：轻质土回填2812.5 m3。

三、方案的经济分析
3.1常规回填方式数据如下：
常规回填处理方式工程量：3900米高压旋喷桩、562立方米级配碎石垫层和2250立方米10%灰土回填，总造价为933478元。
3.2二灰土回填处理方式数据如下：
二灰土回填处理方式工程量：3900米高压旋喷桩、562立方米级配碎石垫层、2250立方米二灰土回填，总造价为1007676元。
3.3发泡轻质土回填处理方式数据如下：
发泡轻质土回填处理方式工程量为2812立方米，单价350元/立方米，总造价为984200元。
上述三方案均能满足工程质量要求，通过经济分析可见，常规回填方式造价最低，采用泡沫轻质土回填的方式位居第二，二灰土回填处理方式造价最高，因此二灰土回填处理方式不可取。
常规回填方式与泡沫轻质土回填方式效果相同，前者较后者费用节省50722元。如果根据费用效果的经济分析方法判断，效果相同的情况下，选择费用最低的方案，据此应选择常规回填方式。不过，费用指标不是经济方案比选时的唯一决定因素，经济比选应从多个角度入手，做到定性分析与定量分析相结合。如果单纯从费用效果角度分析，这就忽略了工期因素和后期维护等因素对项目造价的间接影响。

首先，泡沫轻质土回填方式施工便捷高效，可大幅缩短施工工期。这主要体现在三个方面：一、较常规路基土填筑，泡沫轻质土施工准备期短，常规路基填筑经常需要大量修筑施工便道，而泡沫轻质土填筑施工通过管道泵送实现，可不修或少修施工便道；二、泡沫轻质土施工可每天连续进行，无需因碾压问题而间断路基填筑；三、泡沫轻质土天然地基工法节省了复合地基桩基施工的时间。就一般的工程项目而言，复合地基从施工到检测合格，因龄期问题，一般都需要3～5个月才能完成。本工程若采用常规回填方式，施工周期大约为3个月，而采用现浇泡沫轻质土，施工周期仅为20天，工期节约效果显著。而工期在本工程中是极其重要的因素，岗河拓宽工程是产业区的配套基础设施工程，早日完工意味着招商引资能够更早开展，投资单位希望在雨季到来前，完成桥梁扩宽施工，否则工期很可能会长期拖延，招商工作将受到极大影响。

另外，泡沫轻质土回填方式施工可垂直填筑，避免拆迁了对河边景观的破坏，节省了施工临时占地征地的费用和青苗补偿费用，根据现场实际情况，如采用泡沫轻质土回填方式，可节省青苗补偿13.5万元，节省征地费用32万元，因此，如果把前期费用考虑进去的话，采用泡沫轻质土回填方式较常规回填方式能够节约工程建设投资40.4万元。而且，常规回填工法多为隐蔽工程，施工质量难以保证。而泡沫轻质土工法属非隐蔽工程，施工质量较易控制，可靠度高。泡沫轻质土回填法可显著降低基底应力，有效控制工后沉降，最大限度地避免了桥头跳车现象和无渗水现象，工程质量可保持长期稳定，提高了耐久性，节省了后期使用中的工程维修成本。

四、结论和建议

泡沫轻质土回填方式造价略高，但前期投入较常规回填方式明显减少，而且泡沫轻质土回填方式工期节省效果显著，后期维修成本极低，经综合分析决定，本工程拟采用泡沫轻质土回填的方式。

鉴于泡沫轻质土回填的方式的台背稳定性强，施工简便，该处理方式可在园区其他的桥梁工程的台背处理中推广应用。另外，对于在施工条件差，工期要求紧，或者抢险救灾等工程上，建议考虑应用泡沫轻质土的回填方式。

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