实腹式拱桥拱腹轻质填料填筑施工技术应用探析

0.前言

现阶段我国自然资源相对匮乏，建设工程中使用的各项材料均朝着环保、经济方向发展，工程使用的轻质填料粉煤灰是一种火力发电排出的固体废弃物，具有优异的稳定性、坚固性和自硬性等优点，将粉煤灰作为填筑材料运用在拱桥拱腹回填施工中，不但可以避免砂石自然资源的开采带来环境的破坏，而且易保证填筑层密实度，提高强度和稳定性。

1.工程概述

无为市花渡河环城河段防洪治理工程施工标项目新建交通桥 2 座（小安桥、西大街桥），其中西大街桥，起点位于无开路、滨河路交口处，终点位于环城西路、西大街平面交叉，全长 270 米，道路红线宽度 24m；其中桥梁长 159.2m，上部结构为十一孔实腹式圆弧连拱桥，跨径由中孔 14 米到边孔 9 米不等。

2.工艺特点

2.1 材料性能优异

粉煤灰具有优异的稳定性、坚固性和自硬性等优点，作为填筑材料，易于保证填筑层密实度，提高填筑层整体强度和稳定性，轻质填料减轻自重，减少基层沉降。

2.2 废弃物再利用，绿色环保

粉煤灰是发电排出的固体废弃物，将其使用到工程建设，不但减少粉煤灰排放的环境问题，减少粉煤灰堆放场地。

2.3 经济效益突出

粉煤灰较砂石料单价低，显著降低工程造价。

3.适用范围

适用于中小跨径多跨连续实腹式拱桥拱腹填筑的施工，也可适用于小断面受限空间构筑物周边填筑。

4.工艺原理

利用粉煤灰替代砂石填料用于中小跨径多跨连续实腹式拱桥拱腹填筑。利用有限元分析软件 ANSYS 对拱圈网格化区块进行受力分析，确定回填区的最小纵向填筑宽度，根据试验确定粉煤灰最佳含水率及压实时间，且粉煤灰填料后期会有固化强度，提升填筑质量。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程

5.2 主要操作要点

5.2.1 施工准备

①确定拱圈拱腹填筑施工需要的原材料（粉煤灰）应符合设计及规范要求；确定粉煤灰预拌供应商及搅拌设备的性能、生产能力。

②利用 ANSYS 软件对拱圈网格化区块进行受力分析，确定单拱结构起拱线外侧和连拱结构的两端起拱线外侧结构性回填区的最小纵向填筑宽度。

5.2.2 确定轻质填料配合比和闷料时间

①依据室内试验分析不同含水量及闷料时间对压实的影响，确定粉煤灰拌合料最佳含水量及闷料时间。②结合现场试验分析含水量、松铺厚度、压实工艺等工艺参数变化，确定各参数变化对压实的影响，进行相应材料改性措施。

③最终根据实验确定本项目粉煤灰最佳含水率为 17.9% （区间），松铺厚度为 25cm，松铺系数。

5.2.3 拱上、拱肩及拱脚处理

①拱圈混凝土达到规范设计龄期后，对其表面清理处理后进行三油两毡（涂一层液体柏油铺一层沥青油毡 )

②拱脚埋设泄水孔、浇筑 2 米素混凝土、铺设 0.5 米卵石、铺设土工布。

5.2.4 上料及整平

①采用汽车吊、塔吊等运输工具将粉煤灰填料运输至拱圈填筑区域。

② 人工利用铁锹将粉煤灰填料均匀摊铺并整平；每层摊铺松铺厚度控制在 25cm。

5.2.5 小型机械碾压

①采用 4t 压路机从拱圈拱脚结构性回填区外侧向另一拱脚结构性回填区外侧进行碾压，速度 0.8-1.2km/h

②拱脚结构性回填区外侧碾压采取先轻后重,先静后振的压实顺序，其中静压 1 遍，振压 2 遍。

③拱脚结构性回填区内侧区块较小不便于压路机碾压，采用小型振动平板夯进行补强夯实 6 遍。

④当天填筑的粉煤灰必须当天碾压完成。

5.2.6 压实度检测

①拱圈拱脚处粉煤灰填筑按照分层填筑压实后，采用环刀法或者灌砂法进行压实度检测，按照“ 压上检下”原则对下一层压实度检测。

②压实度检测应符合设计及规范要求后方能继续填筑，否则返工处理。

5.2.7 封闭隔离层施工

因粉煤灰自身特点需在填料层侧面及顶部设置封闭隔离层，封闭隔离层 20cm，采用 8%灰土施工。

5.2.8 填筑到拱顶后采用大型压路机碾压

连续拱圈拱脚结构区均填筑完成后超过拱顶 50cm,采用大型压路机按照路基填筑施工工艺进行填筑；振动压实 3 遍，静压 2 遍。

5.2.9 整体压实度检测

待所有拱顶粉煤灰填筑结束后进行整体压实度检测，合格后方可进行下一道工序。

6.结语

经无为市花渡河项目分析，十一连孔拱圈拱腹采用新型轻质填料粉煤灰进行回填，较传统砂土回填方法，轻质填料具有自身重量轻、碾压易密实、排水性好等特点，填筑过程节约成本（见表 6-1），根据该分析对比表，该项目拱桥施工共需填料 7079 方，需填筑粗砂 10264.55t，或粉煤灰 14865.9t，对比可节约 619412.5 元。由于拱桥拱圈弧度的自身特点，传统采用大型压路机无法在拱腹有限空间填筑，配置小型压路机组合进行填筑，有效节约机械设备使用成本。