浅谈液态粉煤灰在桥涵台背回填中的应用

浅谈液态粉煤灰在桥涵台背回填中的应用

毛鑫

宁夏路桥工程股份有限公司宁夏银川750001

摘要：桥头跳车问题一直是困扰桥梁工程技术人员的难题之一，特别是近几年来随着我国高等级公路的迅速发展，桥头跳车现象较为普遍，它直接影响行车速度，也影响了行车的舒适与安全，甚至造成行车事故。利用液态粉煤灰自重轻、密实性好、压缩性小的特点，成型后形成很高的承载能力。大大减小了台背后基底土的附加应力，减少了桥台与路基的不均匀沉降，对减少桥头跳车起到了较好的作用，最大限度的减少质量通病的发生。

关键词：液态粉煤灰；应用；路面病害处理措施

前言

目前在各个等级公路建设中，普遍存在一个问题：路面在台背回填处出现不同程度的沉降断裂，造成车辆大幅度减速，使车辆通过时产生跳跃和冲击，也就是我们所说的桥头跳车现象。桥头跳车是公路工程施工中的质量通病之一，其产生的原因诸多，主要原因有台背回填施工质量差；所采用的原材料和施工压实度达不到规范要求；台背回填土自身后期压缩沉降等。桥头跳车现象不仅使驾驶员和乘客感到不适，甚至可能导致交通事故的发生，而且由于巨大的冲击荷载，还会对构造物和路面造成严重的破坏，直接影响构造物稳定，使耐久性降低。因此，必须解决好桥头跳车现象。

液态粉煤灰是近几年在高速公路桥梁涵洞台背回填施工中推广应用的一项新材料和新工艺，该技术在全国部分高速公路项目中进行了大量应用。取得了良好社会效益和经济效益。

利用液态粉煤灰自重轻、密实性好、压缩性小的特点，成型后形成很高的承载能力。大大减小了台背后基底土的附加应力，减少了桥台与路基的不均匀沉降，对减少桥头跳车起到了较好的作用，最大限度的减少质量通病的发生。正是由于液态粉煤灰具有上述优点，因此，在各等级公路建设中越来越得到广泛的重视和应用。

1绪论

1.1研究的目的及意义

作为一个公路建设者，桥（涵）台背回填处的“跳车”问题，一直是工程技术人员的难题之一，解决桥头跳车问题也是目前施工单位的重要任务。

路面在台背回填处出现不同程度的沉降断裂（沉降值一般为10～30cm，有的甚至超过60cm），使车辆通过时产生跳跃和冲击，从而对桥涵和路面造成附加的冲击荷载。因此，桥头跳车问题已成为高等级公路的工程质量和造价的重要影响因素。

1.2分析桥头跳车原因

（1）理论原因

引起桥头跳车的主要原因有不均匀沉降、刚度突变和车速与车辆本身的抗振性能等。就道路路况而言，主要是柔性道路与刚性结构物之间的连接处发生不均匀沉降，产生错台所致。桥梁与路基、路面的组成材料、刚度、强度、胀缩性等存在差异，且桥头连接处受力时易形成集中应力。在车辆荷载、结构自重、自然因素作用下，桥梁与道路同时发生沉降，但两者的沉降量有很大差异，道路的沉降量远大于桥梁的沉降量，形成错台，导致行车时发生桥头跳车。

（2）地基原因

土质不良，由此产生沉陷是桥头跳车的主要原因。桥涵通常位于沟壑地方，地下水位较高，在南部地区多有湿陷性黄土，一旦受到扰动，天然结构易受破坏，强度便显著降低，桥头路基填筑高度较大，产生基底应力相对较大，在车辆荷载作用下更容易引起地基沉陷。

（3）施工工艺、施工措施原因

台后填料一般存在着多孔隙，加上施工时受施工作业方面影响，压实机具不能过分靠近接触台背，不能将填料颗粒间孔隙完全消除，在车辆荷载和自身重力作用下，填料迅速压缩，孔隙率降低，便在短时间内产生压缩沉降，造成跳车。

当前一些施工队盲目追求高速度，没有严格按施工规程作业，台背填土速度过快，对地基造成扰动和破坏，没有充分时间固结，对台背挡土墙等构造物挤压力大，施工时没有按分层填筑、分层碾压、分层检测“三分法”施工。用料没有把好质量关，排水措施没有做好，压实度没有达到要求。这些人为因素使高填土引道不稳定，工后沉降大，且不均匀，是造成跳车现象主要原因之一。

1.3桥头跳车的影响

桥头跳车的危害主要表现为：影响行车安全、降低行车速度、影响车辆运营费用和加速桥梁及路面的病害，对道路桥梁的运行影响极大，使司机和乘客感到颠簸不适，甚至造成车辆大幅度减速，严重的可导致交通事故（特别是车辆机械事故）

2基本概况

液态粉煤灰施工是通过适量的水泥、粉煤灰、水、减水剂等按比例拌合而成，当稠度达到要求时，即可进行现场灌注施工。由于液态粉煤灰自身具有高流动性和自密实性，所以有效的填充了工作面的所有空隙，弥补了其它填筑材料因施工原因而不易压实的缺陷。

另外，粉煤灰是火力发电厂的废渣，其本身属惰性材料，没有黏性，但是当它以粉散的状态与水、水泥混合时会形成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝性化合物，随着凝结时间的增加，逐步转变成纤维状晶体，这些晶体随着数量的增加彼此互相交叉形成连锁结构，很好的填充了混合物的空隙，增加了强度，具有很高的承载能力，最终形成良好的轻质结构层。

3适用范围

液态粉煤灰适用于已压实的路基增设构造物及加宽较窄时构造物的台背回填；软基路段构造物的高台背回填；在山区、半山区施工中，由于土质坚硬或石方开挖基坑较小的台背回填；新建公路原地面以下的基坑、洞穴和构造物基坑超挖部分的填筑；构造物基底承载力不足．也可用适当厚度的液态粉煤灰加以处理。

4施工工艺

4.1施工准备

（1）施工放样

施工前，应量测液态粉煤灰台背施工长度和宽度，用白灰线洒出。在台背范围以外的锥坡和路基连接部做包边土，其填筑高度应比灌注的液态粉煤灰高出50cm。对于填筑高度大于1m的台背应设置台阶（本项目采用长度2m、高度1m），并分层检测压实度指标，使之满足要求。

（2）基底清理：对两侧台背进行彻底清理，保证基坑内无续渣、浮土、积水，并夯实整平。基底压实度应满足设计要求，基底高程测量、回填横断面尺寸应满足基坑及台背回填施工要求。

（3）施工前对所有的原材料进行抽检，原材料质量满足规范要求。

（4）施工前对施工设备进行全面检查、调整，确保设备处于良好状态，确保液态粉煤灰台背回填的连续施工。

（5）准备充足的水源，以能够保证施工拌和，养生所需用水。

（6）洒水车、土工布等准备就绪，能够满足保湿养生需要。

4.2施工机械组合

采用1台60型混凝土拌合站+2辆罐车+1台装载机+1台挖掘机+1幅溜槽，配合刮板整平，即能够满足施工要求。

4.3施混合料的搅拌

拌制混合料前，检查各种计量器具标定情况，保证配料准确，其允许偏差均控制在±1%以内。对粉煤灰含水率更应随时检测，以调整拌和时水的用量。混合料搅拌时间不得低于3min，确保混合料具有良好的工作性能和适宜的稠度，不得出现离析现象。

4.4混合料的运输

根据拌和站的生产能力、运输、施工现场情况，确定混凝土罐车数量，并将拌和好的混合料运至现场。

4.5、混合料的灌注

（1）将已拌和好的混合料用顺溜槽直接放入台背中即可，其灌注速度要与拌和速度相匹配，使之形成连续且不间断的工作面。

（2）混合料应按一定厚度、顺序和方向分层灌注，从高处向基坑内倾倒混合料时，自由倾落高度不超过2m。斜面上灌注混合料时，应从低处开始逐层扩展升高，保持水平分层施工。

（3）当台背中的混合料有明显的结块时，用铁耙等工具搅拌均匀，检出未搅拌均匀的灰块。灌注快要完成时，通过溜槽和人工进行大致整平。

（4）待灌注到距包边土顶面高程50cm左右时，即完成一次灌注任务，养生3d后，再进行下一层包边土施工，重复灌注过程，直至回填至搭板下30cm时，停止施工。

（5）台背两侧应同时施工，当气温低于5℃时应停止灌注。

（6）养护

灌注完成后，应在表层结硬后用适量水进行养生，待水分蒸发吸收完毕后，采用土工布进行覆盖，以保证强度增长，养生期不少于7d，期间禁止车辆、行人通过。

（7）封层

由于液态水泥粉煤灰水稳性差、不耐冲刷等原因，因此需在流态水泥粉煤灰顶层做两层15cm厚的8%石灰土，进行封层处理。

（8）液态粉煤灰浇筑要点

1）必须保证基底及原地面处理压实度大于规范和设计指标要求，否则依然会发生沉降和变形。

2）液态粉煤灰的保水能力较差，比较容易泌水。为了尽可能的获得较高的强度，必须及时将积水清除。并进行2--3d的晾晒，使水分蒸发。

3）台背回填（包括基坑）必须有照片作为质量资料的一部分，照片背景要有表明构造物的桩号、台背位置、具体层位等内容标牌，同时反映本构造物台背浇筑的整体面貌。

（9）工法特点

1）该工法适用范围广、施工方法简单、原材料广泛、质量容易控制、可操作性强。

2）液态粉煤灰所形成的结构层，具有自重轻、沉降小、后期强度高、承载力大等优点，可有效预防质量通病的发生。

3）该工法在保证质量的前提下、减少了人员、机械消耗和废气排放，加快了施工进度，确保了工期。

5材料与设备

5.1材料

正确地选择桥头路堤的填料，能有效地减少公路桥头跳车的病害，尤其是对桥头路堤和软土地段，填料应选择内摩擦角大、透水性良好、易压实、沉降完成快、后期变形小的填料，且其细料含量不宜过大。因此，优先选用物理力学性能比较高的液态水泥粉煤灰作为桥台回填材料为宜。

（1）粉煤灰

粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3的总含量大于70%，烧失量小于20%，比表面积大于2500cm2/g，满足规范要求。干粉煤灰和湿粉煤灰均可使用。干粉煤灰应堆放于空地上，并采取洒水覆盖措施防止飞扬造成环境污染。湿粉煤灰含水率不宜超过35%，若有已凝固的粉煤灰块应打碎过筛，同时清除杂质。

（2）水泥

水泥强度等级不宜低于32.5级，所购置水泥应符合现行国家标准，并附有厂家的试验报告等合格证明资料。水泥如受潮或存放时间超过3个月，应重新取样试验，合格后方可使用。现场水泥应堆放覆盖，并应采取防雨、防潮等措施。

（3）水

采用普通饮用水。

5.2配合比设计

当原材料试验合格后，方可进行配合比设计，本项目最终得出水泥：水泥：粉煤灰：水：外加剂=69：181：483：1.38作为最终施工配合比，后续施工过程中严格按照以上配合比执行，并加强控制液态粉煤灰的稠度。

5.3机械设备

5.4资源节约

全国电厂年燃煤约3.6亿吨，20世纪末的年排灰量高达1.4亿吨，排灰量已居世界第三位，数量之大十分惊人。如此巨大的灰渣储存，不仅需要占用大量的耕地，同时也是一种资源浪费。我国对粉煤灰的研究开发利用始于20世纪50年代，主要集中在水泥和混凝土应用开发试验研究上，并已在工程建设中广为应用。特别是近年来，在我国高等级公路建设中，粉煤灰不仅被用于液态粉煤灰台背回填、路基填筑材料，还大规模用于软弱地层处理，充分发挥了粉煤灰在改良路基方面的特性，成为路基填筑材料中不可缺少的部分。该工法最大的特点是可以充分利用工业废渣，节约我们珍贵的土地资源，减少了对环境的污染，同时有效降低机械费用，延长路面和结构物寿命，减少人员消耗，加快工程进度。

6应用体会

6.1液态粉煤灰应用优点

液态粉煤灰台背能有效解决桥头跳车的质量通病，提高行车的安全性和舒适性，最大限度的延长了路面和结构物的使用寿命。是青银高速公路改扩建项目工程应用优点：

（1）流态水泥粉煤灰台背施工不仅加快了施工进度，而且节省了人工、机械投入，提高了工程质量。

（2）由于该工艺操作简单，所以减少了机械设备的使用和CO2的排放，改善了空气质量。

（3）青银高速公路改扩建项目第4合同段地处宁东工业园区，附近有几家规模较大的火力发电站，而粉煤灰又是火力发电站的弃物，合理利用粉煤灰能有效减少污染，做到变废为宝。

通过上述项目应用的分析，不仅延长了路面和结构物的使用寿命，降低了养护和维修成本。而且，明显减少了机械设备的消耗，从而改善了环境质量，节约了人工费用。本工法操作简单，易于施工，且能有效地预防质量通病的产生，并降低工程造价，因此说该工法的应用起到了一举多得的效果。

6.2液态粉煤灰应用缺点

（1）粉煤灰养生初期由于混合料的收缩作用，表面会产生较大的裂缝，在浇筑下一层之前一定要进行裂缝灌浆。

（2）粉煤灰浇筑宜采用溜槽浇筑，直接使用罐车浇筑会影响粉煤灰面层平整度，会形成浅坑槽。

7结束语

随着我区公路建设领域的快速发展，采用液态粉煤灰进行台背填筑的施工技术，将会在全区得到更广泛的应用。在一定的条件下，利用液态粉煤灰回填台背，取得了回填密实、工艺简单、强度均匀、工期缩短的良好效果。通过其它类似项目及本项目的实践证明，利用液态粉煤灰台背回填技术，控制好施工质量，以此来解决因台背压实问题而产生桥头跳车现象，将是一个科学、高效、节约、环保、可行的施工技术方案。

参考文献

[1]郑义坤.流态水泥粉煤灰台背回填施工工法.（GGGA1001-2009）

[2]李杰周.液态粉煤灰在桥涵台背回填中的应用.桥梁隧道，（2010）

[3]青银高速宁东至银川段改扩建工程施工设计图纸.

[4]《公路桥涵施工技术规范》.（JTG/TF50-2011）

[5]百度文献.