現澆泡沫輕質土在特殊路基處理中的質量管理與控制

張新鋒

中交一公局第五工程有限公司

1 引言

軟土地區的路基工后沉降，會引起路基的不均勻沉降而導致路面起伏，甚至出現路面裂縫，降低行車舒適性和公路服務水平。針對軟土地區路基質量通病，沾臨高速項目采用現澆泡沫輕質土對特殊路基進行處理，提高了高速公路橋頭、涵背等薄弱路基整體承載質量。新型泡沫輕質土材料的研發和應用研究提高了我國軟弱土地基處治技術水平，提高了我國公路的使用品質與壽命。可有力地促進我國公路建設技術的進步。

2 工程簡述

沾臨二標施工范圍為：K23+800～K56+050，全長32.25km。主要工程規模：橋梁37座，其中：特大橋2座、大橋16座、中橋10座、互通5座、小橋8座；涵洞181道；服務區1處。路基挖方30.2萬立方米，填方649萬立方米；水穩用量56.1萬立方米；瀝青混凝土用量25.2 萬立方米；混凝土方量共計71.38 萬立方米；鋼筋7.24萬噸，鋼構5.28萬噸。

項目設計要求，對于填土高度大于5m的橋臺臺背、明涵、組合橋涵及兩個距離較近的結構物（距離小于30m）的臺背均采用泡沫輕質土路基填筑。

項目泡沫輕質土數量約296173.95m3，現場采用6 套泡沫混凝土制備站一體機進行泡沫輕質土生產，經過制備站將生產出的合格輕質土通過泵送至澆筑區。

施工工序為：橋涵施工→土方填筑→測量放線→臺背反開挖→基底處理→保護壁施工→輕質土分層澆注→鋼塑土工格柵→輕質土澆注至設計標高→鋼塑土工格柵→復合土工膜→路面結構層施工。

3 泡沫輕質土專用裝備管理

3.1 裝備性能

（1）裝備產能要求，見表1。

（2）自動控制功能，包括進料、電子計量和匯總等功能。

（3）允許誤差控制在濕密度的3%范圍內。

3.2 裝備系統進場驗收

（1）裝備系統進場前需提供廠家出廠合格證書、專利證書、產能證明文件及使用說明書。施工單位先核查，待監理、建設單位確認后裝備系統才能進場。

（2）進場后，技術服務單位、監理和施工單位等相關負責人共同進行現場裝備系統驗收。

3.3 裝備系統的日常檢查和維護

每次使用前應進行檢查，直到現澆泡沫輕質土符合要求，才能開始分項工程的施工，每次結束，或者停工半小時以上應對裝備系統進行清洗并做好檢修保養工作。

表1 裝備產能要求

4 原材料檢驗與控制

4.1 種類

涉及的原材料有水泥、粉煤灰、礦粉等無機粉料、發泡劑、水、復合土工膜（膜厚0.3mm）、鋼塑土工格柵（GSGS 60—60型）等。

4.2 原材料的性能

（1）發泡劑的性能要求。

①發泡劑應對環境無影響。發泡劑勻質性、發泡倍數應符合行業標準《泡沫輕質土用泡沫劑》（JC/T 2199—2013）的有關規定。

②消泡試驗濕密度增加率不大于3%，試驗方法參照《現澆現澆泡沫輕質土技術規程》（CECS 249—2008）。

③現澆泡沫輕質土料漿標準沉陷率不大于2%。參照《泡沫輕質土用泡沫劑》（JC/T2199—2013），但現澆泡沫輕質土料漿采用施工配合比料漿，無需采用標準水泥。

（2）水泥：采用硅酸鹽水泥，強度等級42.5級及以上，其性能符合GB175規定。

（3）水：符合《混凝土用水標準》（JGJ 63—2006）的規定，且溫度不低于5℃。

（4）外加劑、粉煤灰、礦粉等無機粉料應滿足相關規范要求，使用前應進行過效果試驗，確認對現澆泡沫輕質土質量無不良影響。

4.3 原材料檢驗

4.3.1 膠凝材料的檢驗

膠凝材料宜采用42.5 級水泥。每批次水泥進場后，對材料的品種、級別、散裝倉號、出廠日期等進行檢查，要求提供合格證、抽檢試驗證明材料。

當膠凝材料與上批次的廠家或生產日期不一致時，要重新進行泡沫輕質土配比試驗；如不能滿足使用要求，即按照合同規定，更換水泥。

4.3.2 粉煤灰的檢驗

表2 粉煤灰檢驗項目、檢驗方法和檢驗頻率

4.3.3 輔助原材料的檢驗

儲備數量不得影響工程進度，不得出現由于材料儲備的原因而引起的停工，應充分保障工程的進展。

4.4.4 應急措施

施工前，應明確暴雨、高溫暴曬、寒凍等極端氣候條件及裝備突發故障等情況的應急措施，并儲備應急措施所需物資。

5 主要施工方法和技術措施

5.1 首件實施樣板引路

落實首件樣板路段，按照規定的工藝流程和首件要求做好準備工作。

召開首件總結會，確定工藝標準和執行的方法。

5.2 施工工藝方法

（1）經首件總結分析和內業資料完善后，方可大面積施工。

（2）分區、分層及頂層臺階控制原則。

①單個澆注區面積劃分原則：確保在2 個小時內完成單次施工。②單個澆注區單層澆注厚度控制在0.3m～1.0m。③頂層分臺階高差應小于0.2m。

5.3 現澆泡沫輕質土澆筑

（1）澆筑施工應采用管路泵送方式。泵送前，應檢查管接頭是否緊固，確保接頭密封牢固不泄露。

（2）現澆泡沫輕質土澆筑時，澆筑管距澆注面垂直距離應小于1.0m，以降少沖擊擾動。

（3）澆筑過程若停滯時間超過30min，應及時清洗管道，清洗輸送管時以管道出水干凈清水為準。

（4）澆筑將至頂層時，采用后退方式拖移澆筑管進行人工掃平，下澆筑層終凝硬化后方可進行上層的澆筑施工。

（5）澆筑過程中應減少對現澆泡沫輕質土的擾動，不應在現澆泡沫輕質土里面隨意走動，以盡量少移動澆筑管。

（6）在澆筑過程中按表3規定的檢測方法和檢測頻率對現澆泡沫輕質土的濕密度、流動度進行檢測，若不符合要求則應及時調整。

表3 規定的檢測方法和檢測頻率

（7）按設計要求在澆筑過程中安裝鋼塑土工格柵及土工膜。

（8）當遇大雨、暴雨或持續時間較長的小雨天氣，未硬化的現澆泡沫輕質土表面應采取遮雨措施。

（9）單個澆注區內澆注層的施工時間宜控制在膠凝料漿初凝時間內。

（10）當施工期氣溫不低于15℃，最短澆注間隔時間可按8～12小時控制；否則，澆注間隔時間應不低于2天。

（11）氣溫低于5℃時，應停止施工；低溫施工應采取有效的保溫養護措施。

5.4 養生

（1）現澆泡沫輕質土養生期間應注意以下事項。

（2）禁止直接在現澆泡沫輕質土表面進行機械、車輛作業或堆壓雜物。

（3）現澆泡沫輕質土每層澆筑完畢后，在上層覆蓋前應采用全程保濕養生。

（4）對于路床部位的現澆泡沫輕質土，每層澆注完畢后應采用塑料薄膜進行覆蓋保濕養護；最后1層澆注完畢后，養護齡期不低于7天。

6 泡沫輕質土施工中質量控制

6.1 原材料檢驗及質量控制

（1）現澆泡沫輕質土所使用的水泥應滿足：①細度、凝結時間、安定性及強度滿足國家規范要求；②水泥密度不低于2700kg/m3。

（2）現澆泡沫輕質土所使用的發泡劑應進行性能檢驗，且應滿足消泡試驗確定的濕密度增加率不超過10%、標準沉陷距不超過5mm。

（3）現澆泡沫輕質土主要原材料進場必須出具出廠合格證，同時應按標準要求進行檢驗。

6.2 首件檢測

（1）濕容重、流動度檢測（漿液出口），每100m3檢測一次。

（2）濕密度增加率檢測，每天檢測一次。

（3）現澆泡沫輕質土料漿標準沉陷率檢測，每天抽取一組試件。

（4）試驗標準件，至少抽取3組（濕容重檢測一次），首件獲取濕容重對應指標。

（5）首件成型后第二天，檢查外觀質量，應符合：表面平整、無裂縫、無局部凹陷或塌陷、無疏松薄弱層、澆注區邊角無泡沫堆積。

6.3 泡沫輕質土澆注要點

（1）施工前，基底土層進行必要的碾壓處理，地基承載力≥100kPa。

（2）對發泡劑進行試噴，使其出漿口流出乳白色濃漿后，開始正常施工。正常施工時對泡沫土容重和流值進行檢測，并制作試塊。

圖1 試件制作

（3）澆筑厚度按照70cm+70cm+60cm，循環澆筑。縱橫向每隔10m～20m須設置沉降縫，變形縫宜采用1cm～2cm厚泡沫塑料板。施工時，變形縫兩側的泡沫輕質土應錯開澆注。

（4）當施工期氣溫不低于15℃，最短澆注間隔時間可按8～12小時控制，否則澆注間隔時間應不低于2天。

（5）泡沫輕質土單個澆注區澆注層的澆注施工時間應控制在水泥漿終凝時間內。

（6）應沿澆筑區長軸方向自一端向另一端澆筑；如采用一條以上澆注管澆注時，則可并排地從一端開始澆注，或采用對角的澆注方式。

（7）澆筑過程中，當需要移動澆注管時，應沿澆注管放置的方向前后移動，而不宜左右移動澆注管；如確實需要左右移動澆注管，則應將澆注管盡可能提出當前已澆筑輕質土表面后再移動。

（8）進行掃平表面時，應盡量使澆注口保持水平，并使澆注口離當前澆筑輕質土表面盡可能低。

7 施工質量標準

（1）現澆泡沫輕質土路基工程實測項目中的關鍵項目為濕密度、抗壓強度。

（2）濕密度施工檢測，檢測頻率每澆注100m3檢測一次。濕密度合格標準為不超過設計值或規定值范圍。

（3）抗壓強度施工檢測及路基質量檢驗頻率一般為400m3檢測1組（不夠400m3按400m3考慮），合格標準為：28天齡期強度不低于設計值或規定值。

8 結束語

2020年我國泡沫輕質土產量約達5000萬立方米，2025年前施工產量將達到10000萬立方米以上，由于技術水準、管理水平、經濟利益驅使等原因造成了我國泡沫輕質土行業存在諸多問題，不利于產業的健康快速發展，希望提高質量意識，加強施工管理，制定合理的施工方案，對原料、配合比、攪拌、泵送、澆筑、養護等各環節層層把關，建立嚴格的質保體系，確保泡沫輕質土質量。