泡沫輕質土及其在改擴建工程中的應用分析

李劍超

（廣西北部灣投資集團有限公司，廣西 南寧 530001）

0 引言

基于我國社會經濟的快速發展，公路交通網絡日益完善。在進行軟基處理，尤其是改擴建工程中兩側或單側拓寬路基處理時，往往施工工期長、占地面積大，且極易出現新舊路基沉降差異較大的問題，從而影響后期公路運行。在此背景下，泡沫輕質土憑借自身優良的性能逐漸得到了諸多施工單位的青睞[1]。

泡沫輕質土的特點是質輕、自密實，因此運輸和施工均較為便利。泡沫輕質土無需機械碾壓振搗，對施工場地面積、機械設備等均無硬性要求，可滿足不同工程項目施工需求。本文以廣西南寧經欽州至防城港段改擴建工程為例，對泡沫輕質土的工程實際運用展開分析。

1 項目背景

本項目為起迄樁號K0+080～K17+600 的施工標段。該標段起點位于欽州市黃屋屯鎮卜家互通附近，路線呈南北走向，自起點向南沿欽防高速橫跨西江、沖侖江之后直至終點茅嶺互通附近，總里程17.5 km，改4 車道為8 車道，其中K4+300～K6+000為單側加寬右幅新建。

本項目K13+888～K14+025 段左幅、K14+050～K14+275 段右幅填方征地紅線緊靠當地村民房屋，常用的路基填筑施工方法在進行機械碾壓時有可能導致房屋開裂或坍塌。為減少路基填方施工對周邊房屋造成的影響，采用輕質泡沫土填筑以上2 段路基，使填方坡腳線往路基中線收縮，做到不占用房屋并減少因機械碾壓施工導致的房屋開裂或坍塌風險。

2 泡沫輕質土結構與性能指標分析

2.1 泡沫輕質土結構

泡沫輕質土是將發泡劑水溶液制作為泡沫，并與水泥、集料、水等混合攪拌而成[2]，具體制作流程見圖1。

圖1 泡沫輕質土制作流程

泡沫輕質土的結構見圖2。由圖2 可知，泡沫輕質土的結構主要有：

圖2 泡沫輕質土的結構

（1）基質土。包括砂質土、粉土、黏性土、工程廢棄土，顆粒直徑應控制在5 mm 以內，確保混合均勻性。

（2）氣泡。包括化學氣泡和物理氣泡2 種。前者主要是使用引氣劑，通過水化反應生成的氣泡；后者主要是使用起泡劑攪拌生成的氣泡。同時，為保證氣泡穩定性，可采取摻入穩泡劑、控制泡沫輕質土凝結時間等方法。

（3）固化劑。此為膠凝材料，主劑以水泥為主，具有加固土體骨架的作用；輔劑主要有石膏粉、硅粉等，具有催化、早凝等作用。

2.2 泡沫輕質土性能指標

泡沫輕質土具有明顯輕質性，其密度可根據工程實際需要進行調整，常用范圍500～1 300 kg/m3。工程應用中，泡沫輕質土單層澆筑厚度以1 m 以內為宜，否則極易導致其底部壓縮變形。另外，通過控制配合比，可實現對泡沫輕質土強度的調整。本項目泡沫輕質土最小強度等級為：泡沫輕質土厚0.8 m 時，其表層CF 值為1.0、底層CF 值為0.8，具體性能指標見表1。

表1 泡沫輕質土性能指標[3-4]

3 改擴建工程中泡沫輕質土施工技術要點分析

廣西南寧經欽州至防城港段改擴建工程路基填筑施工時，泡沫輕質土的應用具有一定特殊性，其無需碾壓振動，做好模板施工與澆筑養護工作即可。

本項目計劃施工工期為20 d，2019 年6 月15開始施工，2019 年7 月5 日完工。泡沫輕質混凝土施工隊1 個班組6 人，模板2 套，HZS150 水泥混凝土拌合站1 套，玉柴6112 型發電機組1 臺（150 kW），混凝土攪拌運輸車（10 m3）4 臺。

具體施工計劃如下：

（1）2019-06-15：場地平整、臺階開挖。

（2）2019-06-16：回填墊層碎石。

（3）2019-06-17～2019-06-21：第1 次澆筑。

（4）2019-06-22～2019-06-26：第2 層澆筑。

（5）2019-06-26～2019-06-30：第3 層澆筑。

（6）2019-07-01～2019-07-05：第4 層澆筑。

本項目泡沫輕質土施工流程見圖3。

圖3 泡沫輕質土施工流程圖

具體施工要點如下：

（1）基槽開挖及降水。開挖前，路基外側施作降水井，泡沫輕質土路基基坑四周挖排水溝、集水井。根據設計的寬度、高度對原有路基進行開挖臺階處理，臺階寬度不小于2 m，并往內側傾斜3%。

（2）墊層施工。基槽開挖或基底處理滿足要求后換填厚40 cm 的碎石墊層，碎石級配要求滿足設計圖及相關施工規范要求。

（3）模板安裝。泡沫輕質土外側使用預制混凝土擋板作為模板，采用型鋼作為模板支撐，澆筑完成后，混凝土擋板作為永久外側防護，提高泡沫輕質土耐久性。

（4）泡沫輕質土施工。本項目嚴格按試驗配合比備料，根據所用自來水和發泡劑進行的室內試驗結果，施工時擬采用的配合比見表2（最終采用的配合比以施工現場所用材料經過試配以及監理見證批準的配合比為準）。采用配管泵送施工方法，澆筑時出料口與澆注面高差不大于1 m。

表2 施工時擬采用的配合比

（5）變形縫設置。填筑輕質土的長度超過10 m 時，每10 m 設1 道沉降縫，縫寬2 cm，填充聚苯乙烯板（見圖4）。

圖4 現場施工圖

（6）鋪設鋼絲網。按照設計要求，泡沫輕質土澆筑體在距底部1 m 及距頂部1 m 處各設置1 層φ2.5 mm@2.5×2.5 cm 鍍鋅鐵絲網；當填筑高度大于5 m 時，在中部增設1 層φ2.5 mm@2.5×2.5 cm 鍍鋅鐵絲網。搭接長度不小于20 cm。

（7）鋪設HDPE 防滲土工膜。按照設計要求，泡沫輕質土澆筑體在距底部1 m 及距頂部1 m 處各設置1 層HDPE 防滲土工膜，相鄰土工膜搭接不小于5 cm。HDPE 防滲土工膜技術指標見表3。

表3 HDP E 防滲土工膜技術指標

（8）防撞墻鋼筋預埋。待泡沫輕質土澆筑到頂部時，進行防撞墻鋼筋預埋，防撞墻按照本項目擋墻防撞墻進行施工。

（9）泡沫輕質土養護。泡沫輕質土覆蓋養護應超過7 d，7 d 前嚴禁人員行走、堆積物品。

4 泡沫輕質土在改擴建工程中的應用優勢

根據以上分析可知，泡沫輕質土具有質輕、強度高、耐久性好等諸多優勢，在道路加寬擴建、路面基層及軟基換填、橋臺背填筑、機場道面墊層、滑坡路段填筑中均可獲得較好的應用效果[5]。與傳統軟基處理方法相比，泡沫輕質土的處理效果更佳。

4.1 傳統軟基處理存在的問題

在改擴建工程項目實施中，傳統軟基處理方法往往面臨著以下問題：

（1）需進行新的征地。

（2）軟基路堤兩側或單側拼接加寬后，新舊路基下地基固結差異及傳統拓寬填料的受荷壓縮，使其極易出現沉降差異，導致路面破壞。

（3）路基拓寬施工時，軟土地基處理對作業空間要求較大，且存在施工擾動情況；工期相對較長，對交通影響較大。

上述問題直接導致改擴建工程實施存在諸多限制，且征地范圍的擴大、施工工期的延長，導致相應的項目成本大大增加，在經濟效益方面略顯不足。

4.2 泡沫輕質土運用優勢

在道路改擴建工程中，應用泡沫輕質土可將拓寬處理對象從軟基轉變為路堤，降低了軟基附加應力，有利于簡化軟基施工，尤其對于路堤填筑高度較大（大于3 m）或施工作業面狹窄的路段，泡沫輕質土路堤加寬方法更能體現其優越性[6]，主要優點如下：

（1）泡沫輕質土固化后，可實現垂直填筑，有利于節省用地，減少征地拆遷。

（2）泡沫輕質土質輕，可有效減少填土載荷，減少拓寬路基軟基處理費用，減少新老路基差異沉降。

（3）泡沫輕質土自密實，無需振搗，可采取管道泵送施工方法，作業面相對較小，施工干擾小。

（4）泡沫輕質土施工工期短，對交通影響小。

本次改擴建施工中，K13+888～K14+025 段左幅及K14+050～K14+275 段右幅采用泡沫輕質土施工方法，減少了路基施工對周邊的影響，保證了路基作業質量與周邊安全。

5 結語

（1）泡沫輕質土質輕、施工便利、施工工期短，在控制地基不均勻沉降、側移方面表現優異，將其用于道路地基處理、新舊地基搭接處理具有較好效果，尤其是改擴建工程中此材料的應用具有顯著優勢。

（2）在工程實踐中，應結合項目實際情況合理配置泡沫輕質土，控制好各項技術指標，同時規范開展各道工序作業，加強質量檢驗與管理，確保地基質量滿足設計要求。