氣泡混合輕質土（FCB）在路基工程中的應用

旃智順

摘 要：近年來氣泡混合輕質土作為一種新型材料在公路工程中得到廣泛推廣，但各項目施工工藝及細節把控還不夠完善?；诖?，以高恩至恩平高速公路某路段氣泡輕質土施工為工程實例，闡述了其材料特性與設計原則，具體分析了其施工過程中工藝流程與質量控制要點，為氣泡輕質土技術進一步完善、標準化施工提供借鑒依據。

關鍵詞：氣泡混合輕質土 路基填料 土工膜

1.工程概況

K3+920-K4+075段氣泡輕質土填筑路堤，為半填半挖路基段，長度155m，最大填高10.5m，最大填筑寬度為25.5m，總方量為19357.6m3。此路段屬于高陡坡路段，坡腳為村落，采用一般路基填筑機械操作困難，土方工作量大，對環境、村莊影響比較大，故而采用垂直墻面的氣泡混合輕質土方案。

2.氣泡混合輕質土特點

氣泡混合輕質土是公路建設領域的一種新型輕質填筑材料，由水泥、水、氣泡群、以及添加材料（粉煤灰、礦粉或細砂等）按一定配合比例混合凝結而成，具有以下工程特性：（1）輕質性。用于路基填料容重一般≤6.5kN/m3；（2）強度可調性。強度可根據設計要求調整，用于路基填料強度范圍為0.8MPa～1.2MPa；（3）固化后的直立性。澆筑4h后就會開始固化自立，可進行垂直填筑，節約用地；（4）良好的施工性。具有良好的流動性，可遠距離泵送，自流平無須振搗碾壓；（5）耐久性。作為水泥基材料，其耐久性、耐熱及抗油污能力強，與混凝土耐久性相同；（6）保溫隔熱。自身含大量封閉氣泡，導熱系數小，隔熱、隔音及抗凍融性能優越。氣泡混合輕質土已大量用于道路加寬、軟基路堤、橋臺臺背、陡坡路堤、地下結構物減荷回填、軟土地基與基礎處理、塌方快速搶險修復、寒區路堤填筑等工程。

3.設計原則

整個氣泡混合輕質土結構由4部分組成，包括排水系統，支撐系統，路面結構及氣泡混合輕質土主體，排水系統包括地表滲水（設置碎石墊層）及路面結構下滲水（設置防滲土工膜），支擋系統相當于氣泡混合輕質土形成過程中的模板，其面板在氣泡混合土強度形成后起裝飾及保護作用，路面結構起應力擴散作用，使氣泡混合輕質土均勻受力；氣泡混合輕質土本身由水泥、水、發泡劑水化反應生成，其設計無側限抗壓強度：路槽下80cm范圍內為1.2MPa，其余區域為0.8MPa。

4.氣泡混合輕質土施工

4.1施工流程（見圖1）

4.2施工準備

（1）基底處理。清除邊坡表面松土，樹根，有機質土等，開挖臺階寬度盡量>3m，可視地形適當調整，臺階面設1%的外傾橫坡，臺階開挖后用輕型壓路機碾壓密實。鋪設≥15cm的碎石墊層與15cm石屑隔離層，碎石墊層起排水作用，石屑起隔離氣泡土作用。墊層用壓路機碾壓密實，可阻值氣泡土漿液浸入碎石層而填充碎石間隙。

（2）支護系統施工。面板基礎埋置于原地面以下，基坑開挖后清除松土浮土。面板用C25砼分塊預制，每塊尺寸為90×30×6cm，面板設置φ2mm@5cm×5cm鋼筋網片，四角預埋φ6mm鋼筋用于安裝時固定。角鋼立柱在基礎澆筑時預埋于砼中，立桿與面板隨氣泡土分層澆筑加高。面板之間的接縫、面板與地基之間要填充密實，避免漏漿；立柱和面板要牢靠，避免垮塌。面板之間的變形縫用夾板填塞滿，變形縫砼氣泡土設置在同一斷面，表面作勾凹縫美化處理。

（3）設備材料準備。水泥采用P.O42.5R水泥，發泡劑采用GSF40B型。氣泡混合輕質土頂面用防滲土工膜包裹，土工膜為M2/PE型號，厚度為2mm，伸長率>50%，縱、橫向拉伸強度≥18kN/m，縱、橫向直角撕裂強度≥100N/mm，CBR頂破強度≥6000N，垂直滲透系數≤5×10cm/s。

氣泡混合輕質土使用前要綜合施工各因素對其的影響，選擇合適的配比方案。由于施工面與坡腳施工便道高差達30m，水平最大距離近200m，機械進入不便，將儲料罐及攪拌設備設置于坑美1#橋8#～9#間，于11#～12#間（與攪拌站高差15m，水平距離90m）設置中轉站及發泡機。采用軟管輸送，設備生產能力100m3/h。

4.3氣泡混合輕質土澆筑

氣泡土頂面1.3m范圍內安裝3層鋼筋網，底部1m范圍內安裝2層鋼筋網進行補強，加強氣泡土的穩定性及整體性，鋼筋網規格為φ4.2mm@10×10cm，層間距50cm，鋼筋網在相應層澆筑前安裝。

水泥漿采用軟管泵送至中轉站，由發泡機加入發泡劑攪拌后進行輸送至工作面，從軟管的前端直接澆筑，出料口要埋入氣泡混合輕質土中且盡量靠近氣泡混合輕質土的表面。水平分層澆筑厚度為0.6m，最大應≤1m；最小為≥0.2m，上一層澆筑作業應在下一層澆筑終凝后進行，每隔10～20m須沿氣泡輕質土、面板及其基礎橫斷面設置通長沉降縫。沉降縫寬1cm，全斷面用夾板填塞。

中間層停留時間較長或者最后一層輕質土澆筑完成后，為了防止由于急速干燥而產生裂縫，固化后需用濕潤土工布進行覆蓋養生，但應避免氣泡土表面形成流水。

頂層氣泡土達到強度后進行土工膜鋪設，土工膜盡量減少接頭，接頭搭接沿路基縱橫坡高側在上，地測在下，土工膜鋪裝完成后填筑路面結構水穩層，填筑從高側向低側進行，采用倒推法施工，第一層壓路機靜壓，防止施工機械等集中荷載直接作用于氣泡輕質土上。

4.4施工關鍵點

（1）由于氣泡混合輕質土質量較輕，為防止結構體上浮，必須保證基底排水層完善有效。施工過程中出現澆筑氣泡土時漿液下滲至碎石透水層，填充碎石間隙，封閉排水通道。在設計及施工時在碎石層上增加細粒的石屑墊層，壓實的石屑能有效隔離氣泡土漿液與透水層，保證排水層有效。

（2）氣泡土由大量氣泡及氣泡外薄壁水泥漿殼構成，在水流作用下極易造成水泥漿殼破壞，造成氣泡土沖刷，所以盡量連續施工，減少中間施工層中暴露時間，減少不利雨水天氣對氣泡土影響。

（3）施工過程中及完成后做好氣泡土保護，避免集中荷載作用，達到強度后立即施作水穩層及路面結構，保證氣泡土均勻受力。

（4）氣泡土中部水化熱無法有效傳導降溫，與頂面形成較大溫差，采取較小分層厚度及減小中間層外露時間方法減小內外溫差。

5.結束語

氣泡混合輕質土作為一種新型材料，在公路施工中得到很大認可和運用，本文從結構角度論述氣泡混合輕質土施工過程，充分利用材料優點，在施工中采取有效措施保證其優點得以最大保障，為氣泡混合輕質土進一步推廣運用提供實踐依據。

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