氣泡輕質土在城市道路中的應用

張濤，邱遠林，解天寶，高彬彬

（1重慶城建控股(集團)有限責任公司，重慶400010；2重慶建工新型建材有限公司，重慶401122)

氣泡輕質土在城市道路中的應用

張濤1，邱遠林1，解天寶1，高彬彬2

（1重慶城建控股(集團)有限責任公司，重慶400010；2重慶建工新型建材有限公司，重慶401122)

氣泡輕質土是一種水泥混合輕質材料，具有輕質、強度可調、自立及良好的施工性等特點，有較強的適用性。閬中嘉陵江四橋及新區濱江路項目實施過程中，應用氣泡輕質土替代常規路基填筑及設計的樁基承臺擋土墻結構，解決了天燃氣管道影響路基的問題，天燃管道在未遷移的情況下，得到了保護，道路建設順利實施。在地下管線眾多的城市道路建設中，氣泡輕質土這一新型材料會有廣闊的使用前景。

關建詞：輕質土；城市道路；發泡劑；環保材料

0　引言

氣泡輕質土是采用水泥、水和發泡劑(氣泡群)等材料，按一定比例混合攪拌，在水泥的固化下凝固而成的氣泡類輕質填筑材料。輕質性、自立性、容重和強度可調節性、保溫隔熱性是其的獨特優點，能有效地減小荷重和土壓力，解決加寬征地拆遷、高陡路堤施工放坡難題，避免寒區路堤出現凍脹翻漿等病害。此外，還可用于廢礦空洞、結構物背面空洞、水下空洞、采空區和巖溶區空洞等填充，及房屋的內外墻保溫、樓頂隔熱和樓板隔音等填筑工程。

1　氣泡輕質土的特性

1.1微孔性

氣泡輕質土是一種微孔類輕質材料，其內部含有無數個微細獨立均勻氣泡，氣泡直徑30～60μm，氣泡群含有率20%～90%。

1.2輕質性

由于內部均勻分布有大量氣泡，其容重比一般土建材料小很多(見表1)，可減少填筑自重。

表1　常見路基材料的容重比較表(kN/m3)[1]

1.3強度可調節

根據工程需要，通過調整水泥用量、氣泡群含量，或摻入可選添加材料，其容重可在4～15kN/m3范圍內調節，強度可在0.5～35.0MPa范圍內調節。

1.4施工性能良好

由于不含骨料，其流動性高，可通過管道進行遠距離泵送，水平泵送距離達500m以上(增加中繼可輸送更遠)，垂直泵送高度達30m以上。

采用管道泵送，使拌和場與澆筑點分離，作業面小。澆筑后可自流平和自硬化，自密實性好，不需要機械攤鋪、振搗和碾壓。施工對附近建筑物無影響，對居民干擾小，適合于長距離管道或狹小空洞內充填施工。

1.5自立性

氣泡輕質土屬水泥類材料，具有與普通混凝土類似的初凝、終凝等特性，硬化后具有良好的自立性，其垂直臨空面側壓力為零，可垂直填筑，對結構物無側壓力[2]。

2　使用原因

閬中濱江南路為城市主干道，沿七里新區嘉陵江河岸布設，道路臨江一側受不能占用嘉陵江河道限制，常規路堤放坡填筑不能采用，而采用樁基承臺基礎，混凝土路基擋墻結構見圖1。

道路K0+895～K0+967段，有一根天然氣管道橫向穿越道路，穿過嘉陵江連接兩岸城區，為城市主供氣管，埋置較深且時間久遠，若進行遷移，勢必造成城市天燃氣供應中斷，影響居民生產生活，資金投入較大，綜上因素，天燃氣管道不能進行遷移。

城市天燃氣主管道橫向穿越道路且與部分樁基、承臺交叉，在不能遷移的情況下，只能變更樁基、承臺擋土墻結構型式，氣泡輕質土具有眾多優良特性，適合此種情況下建設環境，采用氣泡輕質土是一種理想的選擇，見圖2。

圖1　濱江南路樁基承臺擋土墻

圖2　氣泡輕質土路基

此段路基地基承載力為200kPa，地基地質情況良好，強度較高，可以起到擴散荷載和協調變形的作用，可直接填筑氣泡輕質土。氣泡輕質土具有自立性，可垂直填筑，大大減少用地，滿足道路臨江一側不放坡而不影響河道要求；具有的輕質性、強度可調性可減小路基荷載，基本消除路基的沉降，能保持好路基底下的結構物的完好狀況，滿足不遷移天燃氣管道的情況下，保證天燃氣管道完好；其良好的施工性，可減少施工工期，提高工作效率。

3　氣泡輕質土實施

3.1設計要求

斷面設計：氣泡輕質土填筑與原路基截面相同。

容重設計：容重等級為W6～W12。

強度設計：路床下80cm范圍內抗壓強度不小于1.5MPa，其他區域抗壓強度小于1.0MPa。

其他：側面采用水泥面板防護，面板為預制板，由角鋼焊接固定。

3.2質量控制

質量控制首先從源頭抓起，原材料的質量決定最終質量，在氣泡輕質土中主要原材料有水泥、發泡劑，要嚴格控制進貨關、檢驗關。

固化材料:水泥作為固化材料，因地制宜擇優選擇，嚴格檢查其質量及其與發泡劑等其他材料的適應性。

水:氣泡輕質土用水未有明確標準，但應使用潔靜的達到飲用標準的江水，不能含有油污等有害物質。

發泡劑:發泡劑是氣泡輕質土技術的關鍵[3]，現有的分界面活性類、蛋白類或樹脂類，都以增強分子活性為本質。發泡劑要達到使氣泡群在氣泡輕質土中分布均勻并具有穩定性，能確保氣泡群在氣泡輕質土的均勻性、輕質性和流動性，見表2。

表2　氣泡輕質土的發泡劑性能要求

3.3施工過程質量管理

和混凝土一樣，氣泡輕質土在攪拌時的質量管理要求高，因為在攪拌時的質量管理中要確保氣泡輕質土的流動性、均勻性和輕質性，所以原材料計量要準確，必須按照濕容重、氣泡群密度、流動值的標準進行控制[4]。

3.3.1材料的計量精度

由于材料的計量精度直接影響到氣泡輕質土的強度、均勻性、輕質性、流動性，因此在計量水泥、發泡劑、水、添加材料等材料時必須盡量做到準確，計量設備的精確度應達到表3要求。

表3　原材料的計量精度

3.3.2濕容重

濕容重在以減輕對結構物土壓為目的填土中特別重要，它是根據選定的水泥[8]、水、氣泡群經過混合攪拌而得到的，施工期間按規定檢測[5]。

測定時，按以下頻驟進行：

從出料口取試料→先測定空容器的容積V和質量m1→將試料裝在容器中水平放置，試料的表面與容器的上沿齊平(用直尺刮平)，然后測定其質量m2→求濕密度∶濕容重=10(m2-m1)/V (kN/m3)。

3.3.3流動度

流動度是用來確認是否達到了規定流動性的參數。暫定配合比流動度一般為180mm。取此值時，可確保材料不發生離析、泵送距離可達500m、澆筑時具有良好的操作性。流動度不足，會造成流動性低，影響正常作業，給質量穩定帶來影響。可以說流動性試驗是能準確把握氣泡輕質土品質的最簡單的方法。施工時需按規定進行檢測。

試驗按下述方法進行：

由出料口取料→準備一個內徑80mm、高80mm的玻璃空心圓筒→將空心圓筒水平靜置于平穩的鋼板或硬質塑料板的平面上→將試料緩慢平穩地注滿圓筒即可→輕敲圓筒的外表面，使試料的表面與圓筒的上端齊平→慢慢將圓筒垂直提升，并靜置1min→試料停止流動后，用尺量出最大的直徑以及與其垂直方向的直徑，取兩者的平均值作為流動值[6]。

攪拌時質量管理標準見表4。

表4　攪拌時質理管理標準

3.3.4抗壓強度

試驗方法：每天澆筑時取樣，制作2組10cm×10cm×10cm的試樣共六個，檢驗試樣7d的抗壓強度及28d的抗壓強度，試驗結果取3個試樣的平均值。

3.4固化后的質量管理

氣泡輕質土固化后的管理，要看抗壓強度是否達到規定強度。但因為該抗壓強度的試驗結果需要28d后才能得到，要確認其強度需等待的時間比較長，因此一般認為7d強度達到28d設計強度的50%以上就認為滿足施工要求，可以進行下一步施工，但最終強度的確定還是以28d抗壓強度為準。

3.5施工要點及注意事項

3.5.1澆筑方法

為確保氣泡輕質土中氣泡獨立而均勻分布，氣泡的消泡及材料的離析控制到最小程度，施工過程中應避免過度振動；澆筑過程應從軟管的前端直接澆筑，且出料口要埋入氣泡輕質土中或盡量靠近氣泡輕質土的表面[7]。

整個填筑體水平分層進行澆筑，上層澆筑應待下一層終凝固化后進行，一次的最大施工厚度不超過1m，最小施工厚度不小于0.25m。

3.5.2養護

氣泡輕質土澆筑完成后，為了防止由于急速干燥而產生裂縫，固化后需要加蓋塑料薄膜或麻袋等進行保護，此外，如果施工中下雨，對固化前的氣泡輕質土要進行遮蓋，避免雨淋[8]。對于大體積氣泡輕質土，更應注意加強過程養護或采取泡沫板間隔，并防止因養護不夠導致裂縫產生。

3.5.3施工縫的設置

氣泡輕質土應注意每隔一定間距沿全斷面設置施工縫，縫寬1～2cm，用瀝青木板或夾板填塞滿，施工縫設置位置應與面板及面板基礎的沉降縫一一對應。

3.5.4施工順序

開挖需澆筑氣泡輕質土范圍的基坑→修筑設置面板的基礎，填筑碎石墊層→安裝預制面板→澆筑氣泡輕質土→安裝氣泡輕質土頂的防撞欄→排水設施的完善。

4　應用的結果及意義

氣泡輕質土替代樁基承臺擋土墻，保證了橫穿道路的城市天燃氣主管道不遷移的情況下繼續正常使用，道路能順利實施。同時，省掉了鉆孔灌注水下混凝土樁、擋土墻及承臺鋼筋混凝土，減少了材料、人力的投入，實現綠色節能，保護環境，節省了資金。氣泡輕質土作為一種新型綠色環保材料，其良好的施工性易于推廣，輕質性、自立性使其在工程建設，特別是空間狹窄、地下管道縱橫交錯的城市道路建設中具有廣闊的應用前景。

[1]張子達.氣泡混合輕質填土技術在道路加寬工程中的應用[J].廣東公路交通，2013(2):5-7.

[2]祝新念，胡衛東，肖四喜，等.氣泡混合輕質土的特殊性能及工程應用[J].大眾科技，2010(8):70-71.

[3]羅楓.氣泡混合輕質土工程的施工質量管理與檢測[J].建材技術與應用，2009(7):11-13.

[4]朱旭華.氣泡混合輕質土處理路橋過渡段技術研究[D].華南理工大學博碩論文，2005.

[5]吳代坤.氣泡混合輕質土在橋臺填筑中的質量控制研究[J].廣東科技，2013(8)：114-116.

[6]朱彤.氣泡混合輕質土在防治高速公路軟弱地基橋頭跳車的應用[J].交通科技，2010(4):49-52.

[7]譚少華，黃正昌.氣泡混合輕質土技術在廣佛高速公路擴建工程中的應用[J].廣東公路交通，2007(1)：1-5.

[8]常浩.氣泡混合輕質土在路基加寬中的應用[J].公路與汽運，2010(4)：133-136.

責任編輯：孫蘇，李紅

Application of Bubble Light Soil in City Road

Bubble light soil is a kind of light cement mixed material,with light intensity,adjustable strength,independent and good workability and wide applicability.In the No.4 bridge project of Jialingjiang River and Binjiang Road project in Langzhong,the application of bubble light soil instead of ordinary road bed filling and the designed retaining wall resolves the problem of natural gas pipes blocking road bed,and the natural gas pipes are protected with no need of being removed and road construction goes smoothly.Bubble light soil,a new material,will have a bright prospect in urban road construction with numerous underground pipes.

light soil;urban roads;foaming agent;environment-friendly material

TU997

A

1671-9107（2015）07-0055-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2015.07.055

2015-05-14

張濤(1978-)，男，重慶人，本科，高級工程師，主要從事道路工程、橋涵工程及建筑結構的施工及技術工藝創新。

邱遠林(1963-)，男，重慶人，專科，高級工程師，主要從事大型市政工程、公路工程的組織實施。