高速公路用泡沫輕質混凝土施工工藝研究

蔣 豪 董志豐 張士林

（無錫交通建設工程集團有限公司，江蘇 無錫 214000）

0 引言

本文依托京滬高速公路淮安至江都段改擴建工程，該工程路線起自王興樞紐互通北側，接改擴建的京滬高速公路新沂至淮安段，經淮陰、漣水、清江浦、淮安、寶應、高郵、江都，止于正誼樞紐互通北側，全長約152.6km。全線采用雙側拼寬的總體擴建方案，按雙向八車道高速公路標準擴建，設計速度120km/h，路基寬度42m。

該項目標段屬里下河淺洼平原區，地勢較平坦，沿線主要為農田、村舍及魚塘、溝河，地面標高為1.0m～4.0m，局部洼地處標高略低。區內水系主要由淮河水系組成。區內河流眾多，灌溉溝渠密布，京杭大運河在線路西側貫穿南北，主要河流有向陽河、勞動河、蘆氾河、永安河、潼河等。區內地表水與地下水聯系密切，地下水位埋深1m～4m不等，穩定水位埋深一般在2m～4m。該項目標段地質第四系厚度約為60m～80m，主要為全新統黏性土，夾粉土、粉砂，上更系統黏性土、砂性土。表土層之下即為全新統黏性土，淺部局部分布少量淤泥質土，下部為上更新統老黏性土，密實砂性土。沿線主要特殊性巖土為填土、軟（弱）土、膨脹土及砂礓。根據設計，本項目路基挖方35萬方，路基填方151萬方，泡沫輕質土5.9萬方，濕噴樁50.1萬米，旋噴樁0.23萬米，PC管樁0.9萬米。根據本項目所處的地理環境及相關氣候特點，本文采用泡沫輕質混凝土使用于高速公路的改擴建工程中，文中研究了泡沫輕質混凝土的施工工藝，為泡沫輕質混凝土的推廣使用提供相應的工程實踐經驗。

1 泡沫混凝土原材料性能及要求

本文涉及項目標段設計共有泡沫輕質混凝土59132m3，其技術參數和數量見表1，配合比見表2。

表1 泡沫輕質混凝土主要技術參數

表2 泡沫輕質混凝土配合比

對原材料的相關要求如下：

（1）項目開展過程中所使用到的原材料必須滿足國家相關規范要求，不得污染環境，造成不利影響；

（2）項目開展過程中所使用到的原材料需經過實驗室驗證合格后才能投入使用；

（3）項目開展過程中所使用到的原材料，應確保批次相同、品種相同、登記相同、廠家相同；

（4）項目開展過程中所使用到的關鍵材料水泥必須滿足項目工程需求，采用普通硅酸鹽水泥P·O42.5級；

（5）發泡劑采用河南華泰新材科技股份有限公司的HTW-1型復合泡沫劑，發泡劑為合成類高分子表面活性劑。發泡劑外觀應均勻透明，常溫條件下無異物析出或沉淀，無異味或刺激性氣味，對環境無不良影響。

2 施工工藝研究

2.1 工藝流程

泡沫輕質混凝土主要施工流程見圖1。

圖1 泡沫輕質混凝土施工流程圖

2.2 施工過程

2.2.1 施工準備

（1）確定配合比：通過試驗室在室內進行了泡沫輕質混凝土的配合比試驗，確定了泡沫輕質混凝土的配合比。

（2）施工便道：項目在標段既有線路兩側修筑便道、便橋，新修便道路基寬7.0m，路面寬6.0m，路面采用厚15cm的泥結碎石，兩側設置排水溝。新修便道與沿線既有道路聯通，保證現場施工運輸滿足要求。泡沫輕質混凝土施工前，對施工設備平臺進行硬化處理，處理方式為填筑50cm厚建筑垃圾，其上澆筑15cm厚混凝土。處理面積為7×10=70m2。

（3）施工用電：根據現場實際情況，沿線合理布置變壓器，外電接入，現場施工用電滿足要求。

（4）技術準備：對項目部現場技術人員進行技術培訓，使技術人員掌握泡沫輕質混凝土施工工藝流程、控制要點，滿足現場技術服務需要。

（5）物資材料準備：工程技術部已經提前將物資交底發給物資部，物資部將根據生產計劃分批次提前將物資購買進場，進場材料經過試驗室和總監辦抽檢合格后方可投入使用。

（6）設備準備：施工生產用設備提前將報驗材料上報總監辦，驗收合格后進場進行編號并納入項目部統一管理。

（7）施工現場準備：在進行泡沫輕質混凝土施工前，應該對所施工的部位進行徹底地檢查，保證所施工部位沒有大量積水等不合格情況的出現，基底翻挖25cm摻5%石灰，壓實度要求不小于90%，臺階按照設計圖紙開挖成型，臺階底部設置30cm×30cm碎石盲溝，每隔30m設置Φ4硬塑管，并與碎石盲溝連通，如現場擋墻已經施工，則需要在墻身上進行鉆孔，泡沫輕質混凝土施工時注意連接橫向排水管。擋墻及裝配式護壁按照泡沫混凝土施工進度要求完成施工。

2.2.2 模板安裝和防滲土工膜鋪設

為防止泡沫混凝土下滲造成污染，安裝模板前鋪設一層防滲土工膜。鋪設前應清除下承層的尖銳物，避免刺破；相鄰幅的土工膜重疊搭接長度不小于10cm，且應橫向鋪設。

因泡沫輕質混凝土具有較高的流動性，澆筑前應安裝好模板。模板采用竹膠板，與泡沫輕質土的接觸面必須光滑且保證清潔。使用Φ 50無縫鋼管和10×10的方木進行加固。竹膠板拼縫采用雙面膠封堵并保證模板表面平順，拼縫處使用方木和鋼管加固，防止錯臺或爆模。當填筑體縱向超過15m，必須使用模板分割，模板外部增加斜撐，計劃單層支模高度為1.2m。路基縱向上每隔10m～15m設置變形縫，采用2cm厚的泡沫塑料板填塞。

泡沫輕質土混凝土沉降縫設置與擋墻或其它結構物保持一致，采用2cm厚泡沫塑料板填塞。

2.2.3 泡沫輕質土制備

（1）確定配合比：根據設計要求的墊層密度、抗壓強度確定水泥漿的配比、泡沫稀釋液的配比以及泡沫和水泥漿的混合比例。

（2）水泥漿制備：根據配比將水泥、水和外加劑放入攪拌站中攪拌成均勻漿體。

（3）泡沫制備：將發泡劑和水按配比混合成稀釋液，將發泡液和壓縮空氣在設備發泡系統混合，在壓縮空氣的作用下，將發泡液完全吹制成具有高穩定性、極強的立體張力和特異的韌伸性的泡沫囊。注意檢查泡沫囊的大小、韌伸性是否符合要求，這直接影響到泡沫輕質混凝土的強度和保溫隔熱性能。

（4）漿泡混合：發好的泡沫囊通過發泡系統直接壓入水泥漿中，進行混合。

泡沫輕質混凝土的制備可通過在泡沫輕質混凝土輸送機上設置好各項配合比參數，實現數字自動化控制。泡沫混凝土生產工藝流程見圖2。

圖2 泡沫混凝土生產工藝流程

2.2.4 泡沫輕質混凝土泵送工藝關鍵點

（1）本項目采用的澆筑施工工藝為管路泵送方式（圖3）。在泵送施工前，應將管道接頭緊固穩定，在施工過程中不發生泄露等問題。泵送過程中，澆筑管的壓力應滿足揚程及輸送距離要求。

圖3 泡沫混凝土澆筑方式

（2）利用泡沫輕質混凝土設備中的泵送系統將制成的泡沫輕質混凝土料漿，泵送至施工面。在輸送過程中泵送系統自動調壓，使泵送高度與工作壓力相適應，平穩地將泡沫輕質混凝土漿料輸送到作業面，減少泡沫破碎。

（3）泡沫輕質混凝土按照每層厚度0.3m～1m分層澆注，每工作面間隔8～14h澆注1層。澆筑過程若出現較長時間的停滯（超過30min），應該及時停止并清洗管道，其具體標準應以清洗輸送管時出水干凈為準。

（4）填筑施工過程中要避免過度振動，避免消泡和材料離析現象發生。

（5）當澆筑到設計標高后，使用尺桿刮平。

2.2.5 泡沫輕質混凝土的養護

當泡沫輕質混凝土在澆筑的過程中充分滿足設計文件中提出的標準高度后，應該使用特殊的刮平工具進行刮平處理，同時應及時加蓋PVC塑料薄膜進行及時的保溫保濕養護，條件允許時，可以增加采用土木布進行保溫保濕養護。在養護期間嚴格控制機械設備、人員等通過，確保在泡沫混凝土達到設計強度的時候才能開放交通，進行正常的使用。養護工程中要保證泡沫混凝土有足夠的水進行水化反應，同時要確保在一定的溫度范圍內進行養護。如出現大規模降溫天氣，應及時提前做好保溫工作，防止混凝土因為突然降溫引起的大規模開裂破壞。養護時間要確保在規范規定的要求內完成。

3 施工質量控制及注意事項

3.1 施工質量控制

（1）泡沫混凝土澆筑區域的劃分要求：泡沫混凝土澆筑區域的劃分必須要根據現場實際施工情況進行，原則上15m為一個區段。要嚴格控制泡沫混凝土的澆筑厚度（控制在0.3m～1m的范圍）。本項目的標段標準層次按照0.5m進行控制，如情況特殊確保最頂層厚度不小于0.3m。

（2）澆筑前的基底檢查：在進行輕質泡沫混凝土施工前，應對所施工的部位進行徹底地檢查，保證所施工部位沒有大量積水等不合格情況的出現，基底高程、平面尺寸應滿足設計要求。

（3）防滲土工膜鋪設：鋪設前應清除下承物的尖銳物，避免刺破。相鄰幅的土工膜重疊搭接寬度不宜小于10cm，且應橫向鋪設，保證無縫隙、不漏漿。

3.2 施工要求和注意事項

（1）泡沫輕質土路段位于河塘區，嚴禁釆用塊石進行拋石擠淤，避免地基隆起后造成泡沫輕質混凝土開裂。

（2）護欄：護壁釆用鋼筋混凝土擋墻時，釆用墻式護欄；釆用裝配式護壁設置波形梁護欄，布設時要求成孔后埋設，嚴禁釆用錘擊打入，具體施工過程詳見交底圖紙。泡沫輕質混凝土與聲屏障重合路段釆用墻式護欄，便于聲屏障基礎埋設。

（3）泡沫輕質混凝土澆筑時，施工人員必須穿水靴，戴膠手套，穿上長袖衣，戴安全帽。對發泡劑的搬運及使用，需注意防止直接接觸，避免發泡劑接觸強酸化劑。

4 結束語

本文以京滬高速公路淮安至江都段改擴建工程項目為依托，研究了泡沫輕質混凝土施工工藝。分析了本項目用泡沫混凝土在施工過程中的具體性能，并給出了具體的施工措施，相關成果為泡沫輕質混凝土的推廣使用提供了相應的工程實踐經驗。