現澆泡沫輕質土在路基加寬施工中的應用探究

王濤

（廣東冠粵路橋有限公司，廣州 511450）

1 引言

在交通量日益增加的過程中，以往修筑的公路大多無法滿足現實使用要求，需要進行改建或擴建。截至2020 年，我國新改擴建公路超過3.3×105km。改擴建公路建設里程的增加，對建設材料也提出了更高的要求。而現澆泡沫輕質土是一種微孔類輕質材料，適用于路基加寬、高速公路服務區擴建、收費廣場擴建等工程，尤其是對于加寬作業面小、加寬橋頭壓實難度大的嚴重受限路段，經濟優勢較為顯著。因此，探究現澆泡沫輕質土在路基加寬段中的應用非常必要。

2 工程概況

某高速公路改擴建項目T3 合同段起點樁號為K3 246+599.966，與T2 標段終點相連接，終點樁號為K3 282+338.653，路線全長35.739 km，設計時速120 km，雙向四車道設計。工程位于華夏系、新華夏系構造板塊，溝谷沿構造方向發育為北東方向平行嶺谷，地形地貌則為頂部平緩、體表渾圓的丘陵臺地區與狹小河流沖積平原交錯，標高低于50.0 m。擬建線路樁號K3276+000 周邊存在一隱伏斷層，巖體破碎較明顯，對擬建線路的穩定性具有一定的沖擊。項目所在地屬于日照時間長的南亞熱帶海洋性季風氣候，年均溫度為22.2 ℃，年均降雨量為2 200 mm，雨季集中于4～9 月。

該項目K3 246+600～K3 246+680、K3 247+060～K3 247+396等路段擬選擇現澆泡沫輕質土材料進行路基加寬，路段長度為3 416 m，現澆泡沫輕質土施工量為90 679 m3。現澆泡沫輕質土應用方案包括路基拼接、橋頭臺背處理，已在路基底部、頂部等應力集中位置設置雙層φ10.0 mm 鋼筋網，側面則利用角鋼加固。

3 現澆泡沫輕質土的應用工藝方法

3.1 工藝操作準備

施工人員應根據設計圖紙以及勘察報告中的坐標進行導線點、水準點的復核加密，并進行定線放樣。

根據現澆泡沫輕質土的應用方法，應選擇重度低于6.5 kN/m3，流動度達到180 mm±20 mm，28 d 無側限抗壓強度超過0.8 MPa 的泡沫輕質土原材料。同時，準備伸長率超過50%，厚2.0 mm 的M 2/PE 防滲土工膜[1]。在這個基礎上，準備稀釋倍數超過40 倍、發泡倍率超過20 倍的發泡劑。在材料準備的同時，工藝操作者還可準備專業水泥漿拌和站、產能超過90 m3/h 的單臺混合泡沫輕質土系統。

3.2 基礎處理

在路基加寬前，采用邊開挖邊臨時防護的形式進行臨時排水系統及邊坡施工，并通過排水溝、集水井等對基底進行處理。在清除基底多余積水、松軟土層的基礎上，以原有路基邊坡坡腳為起始點，開挖80 cm×120 cm（高×寬）的臺階，并在臺階開挖后填筑厚1.5 m 以上的沙土，同時，噴射臨時防護，臨時防護噴射料為M 7.5 水泥砂漿，噴射厚度為5.0 cm。

在臨時防護噴射完畢后，依據設計圖紙、工藝操作規范要求，向基層內鋪設15.0 cm 碎石墊層、15.0 cm 砂墊層以及PE防滲土工膜（以聚乙烯為主要材料，復合其他產品而生產的土工膜）。同時，進行碾壓處理，保證碎石墊層的壓實度與墻前回填壓實度分別超過93.0%、90.0%。在這個基礎上，向地基內插入支柱角鋼，促使其插入砂墊層長度超過1.0 m，伸入混凝土護欄底座長度超過20.0 cm。進而采用C25 混凝土澆筑30.0 cm×90.0 cm（高×寬）的立模。

3.3 面板安裝

面板安裝是現場泡沫輕質土澆筑作業順利開展的前提，需要工藝操作者選擇鋼模板，利用C25 小石子混凝土預先制作長度為90.0 cm、寬度為30.0 cm、厚度為4.0 cm 的面板。需要注意的是，由于面板邊部、頂部與標準板存在較大區別，工藝操作者不僅應根據現場實際情況進行預制面板尺寸控制，還需要利用鋼鋸將標準塊切割為異形邊板與頂板。

面板切割完畢后，利用點焊（焊接長度大于2.0 cm）的方式將φ6 mm 拉桿、角鋼連接到一起。

面板連接后，工藝操作者可以在預先留設滲水盲溝出水空間的前提下進行面板基礎澆筑。同時，進行預留沉降縫與伸縮縫位置、縱橫向轉折位置面板與基礎的斷開處理，斷開后利用瀝青麻絮填充沉降縫，并進行面板之間凹縫的光滑、圓順處理，保證面板之間連接縫隙、面板與地基之間縫隙的填充密實度，規避現場澆筑漿液滲漏問題。

3.4 現場澆筑

現場泡沫輕質土澆筑前，需要同時進行水泥與水的混合攪拌以及發泡劑與稀釋水的稀釋混合2 個工序，進而進行攪拌、泵送澆筑。具體操作時，需要技術人員利用現場的專用攪拌站在水泥漿初凝時間內完成水泥與水、發泡劑與稀釋水的混合。在拌和水泥與水時，工藝操作者可以依據前期設計的配比將定量水、稱量完畢的水泥先后加入攪拌機內攪拌，攪拌時間應在2.0 m in 以上。同時，工藝操作者可以將預發泡沫與水泥漿混合，攪拌約6.0 m in，獲得均質化的水泥泡沫漿料后，進行現場直接澆筑或泵送澆筑。一般預先拌和的水泥泡沫漿料應在4 h 內使用完。

在將水泥漿、氣泡群均勻攪拌后，工藝操作者可以利用螺旋泵將材料輸送到現場澆筑口（泵送距離小于500.0 m）[2]。一般1 次泵送澆筑厚度應在0.25～1.00 m。在澆筑期間，工藝操作者應以軟管前端為入手點進行水平分層澆筑，并在材料流出口埋入氣泡混合輕質土，出口與澆筑面在同一條水平線上。每層澆筑間隔應在24 h 以上，并注意控制每層澆筑振搗力度。同時，精準計量材料濕密度、精度、空氣量與流動度，規劃泡沫輕質土內泡沫獨立、均勻分布方案，盡量避免泡沫消泡、材料離析。

一般現場泡沫混合輕質土終凝時間在6.0 h 內，工藝操作者可以在泡沫混合輕質土終凝后進行下一層的澆筑[3]。在路基加寬填筑體頂層澆筑操作完畢后，技術人員應加蓋麻袋或塑料薄膜、土工布保濕養護，加強過程養護（7 d 或以上），避免因干燥速度過快而形成裂縫。在填筑體強度與設計抗壓強度要求相符（或泡沫輕質土試塊同條件養護強度達到0.5 MPa）后，工藝操作者可以鋪設一層厚度超過20.0 cm 的覆蓋層，并利用泡沫輕質土回填坡面臺階，同時，利用C30 混凝土預制實心磚進行整體坡面堆砌（坡腳設置C30 混凝土直角墻）。在這個基礎上，在頂部設置土工膜，并每間隔15.0 m±5.0 m 設置1 道寬度為1.0 cm 的沉降縫，沉降縫內填滿夾板、瀝青木板，避免機械或車輛作業對填筑面造成不利影響。

3.5 底座施工

對于混凝土護欄底座，工藝操作者可以依據5.0 m 的標準進行澆筑施工段劃分，澆筑施工段之間設置1 道寬度為1.0 cm的瀝青麻絮分隔縫。同時，在混凝土護欄底座上每間隔2.0 m進行排水孔的上下左右交錯設置，排水孔選擇PVC 管，直徑為10.0 cm。考慮到路基加寬操作中需要保證新路基與舊路基結合的緊密度，應將波形護欄破除，進而挖掘頂面上部臺階。為防止邊坡外側澆筑混凝土側流，工藝操作者可以在前一填筑層設置高度為1.5 m 的臨時擋板，臨時擋板需埋入填筑層0.50 m，同時，從水平方向在泡沫輕質土頂面板上澆筑6.0 m寬平臺[4]。

此外，在現澆泡沫輕質土工藝操作前，工藝操作者應利用新澤西護欄吊裝法，進行工藝操作段落應急車道的封閉，并將反光標志、限速標牌、前方施工牌及其他標識標牌粘貼在護欄的適當位置，同時，應急車道面層鋪設厚1.0 cm 的鋼板（吊車支腿支墊），促使運輸車、吊車可以以倒車的形式進入工藝操作區。

4 現澆泡沫輕質土的應用質量控制

4.1 路基加寬平整度控制

為了保證現澆泡沫輕質土路基加寬部分的平整度，工藝操作者應以澆筑輸送管出料口布置為重點，在澆筑區的平面位置進行精心布置，避免泡沫輕質土泵送流出不均，對路床加寬頂面平整度造成影響[5]。若選擇單管澆筑泡沫輕質土的方式，工藝操作者應在現場澆筑區幾何中心位置布置料口模塊，盡可能掃平表面，促使澆筑出料口維持水平狀態且表面高度低于澆筑輕質土表面；若選擇雙管澆筑方式，工藝操作者應著重滿足泡沫輕質土流出口控制面積大體相同的要求。

4.2 路基加寬頂面強度控制

為了保證現澆泡沫輕質土路基加寬頂面強度，在澆筑過程中，除了將泡沫輕質土單個澆筑區澆筑層的澆筑操作時間控制在水泥漿終凝時間內，還需要工藝操作者沿著路基加寬頂面澆筑區長軸方向，從一端向另一端澆筑。若采用超過1 條的澆筑管澆筑，則需要并排從一端澆筑或者對角澆筑。若在澆筑過程中需要進行澆筑管移動，則應沿著澆筑管放置方向，從前方向后方或從后方向前方移動（將澆筑管提出當前已澆筑輕質土表面后），而非左右方向移動澆筑。工藝操作者應在澆筑完畢后，立即利用保水材料覆蓋澆筑面。最后1 層澆筑完畢后，持續保水覆蓋養護7 d 或以上，規避因澆筑面暴露急速流失水分而引發的澆筑面起粉現象。同時，加大對澆筑成品的保護力度，嚴格控制因車輛或機械在已澆筑尚未固化泡沫輕質土路基表面行走而引發的澆筑層破損現象，在最后1 層澆筑層同等條件下養護強度超過0.5 倍設計強度時，采取邊推平、邊卸料的方式，在路基加寬頂面結構層進行回填施工。

4.3 路基加寬質量均勻性控制

為了保證現澆泡沫輕質土的均勻性，工藝操作者應在每次澆筑泡沫輕質土之前對泵送設備、攪拌設備以及劑量設備的完好性進行檢查，保證水泥、水、發泡劑、稀釋水的實際使用量與計劃使用量相符[6]。同時，在現場開始澆筑泡沫輕質土時，工藝操作者應先開啟水泥漿輸送后開啟泡沫混合輸送。而在現場停止澆筑泡沫輕質土時，需要工藝操作者先停止泡沫混合輸送后停止水泥漿輸送。在這個基礎上，除了控制發泡劑發泡強度與發泡稀釋倍率，還需要控制發泡劑均質性指標，保證發泡劑用水溶液均為均質液體，靜止放置8 h 不會出現分層或沉淀情況，密度誤差控制在出廠密度±0.03 g/cm3內，固體含量誤差在生產廠控制固體含量的0.95%～1.05%，且細度、pH 值均在生產廠控制范圍內，保證泡沫輕質土流動度在160.0 mm以上[7]。并落實單一澆筑層一次性澆筑完畢、全部澆筑作業在水泥漿初凝前完成的方針，避免因泡沫流動度下降或初凝而引發的路基加寬面流動剪切假縫問題。

5 結語

綜上所述，現澆泡沫輕質土是兼具輕質性、高流動性、固化自立性、耐久性、隔熱性、隔音性、環保性的材料，可以有效解決高速公路路基加寬工程壓實難度大、工期長，易產生不均勻沉降等問題。因此，在高速公路改擴建項目中，技術人員可以根據路基加寬要求通過泵送技術進行現澆泡沫輕質土施工。同時，通過材料的平整度、均勻度與強度控制提高路基的加寬施工質量。