淺談沿海地區大體積泡沫混凝土施工中的應用研究

陳 峰 楊輝歡

1. 浙江臺州市沿海高速公路有限公司 浙江 臺州 318000

2. 臺州市公路與運輸管理中心 浙江 臺州 318000

1 工程概況

浙江省臺州灣大橋及接線工程起于三門六敖，途徑臨海、椒江、臺州灣新區、路橋，止于溫嶺城南，路線全長102.3km。本項目按雙向六車道高速公路標準建設，設計速度100km/h，主線路基長34.1km，其中軟土路基長26.5km，占路基總長的77.8%。

本項目地處浙東南沿海丘陵平原區，地表為沖海相、海相可塑狀粉質粘土，厚度1-3m，下部軟土為海積淤泥、淤泥質土，呈流塑狀，該軟土層具有含水量高，孔隙比大，壓縮性高，強度低等特點，軟土深度一般可達0-40m，其物理力學特性復雜。根據設計采用泡沫混凝土置換宕渣，減輕地基的上部恒載，減緩其沉降，同時利用泡沫混凝土的整體性，擴大應力分散效應，改善地基受力狀態，對于減緩橋頭跳車，降低工后沉降具體良好的適用性。本項目主要工程量為挖除原路基填方122.6萬m3，換填泡沫混凝土93.1萬m3，本文采用泡沫混凝土作為高速公路路基換填，研究得出沿海地區大體積泡沫混凝土施工工藝和質量控制方法，同時對其施工常見問題提出個人意見。

2 施工前的準備

2.1 技術準備

（1）設計圖紙的審核，掌握施工圖中對泡沫混凝土施工、檢測和驗收要求以及施工中的注意事項。

（2）專項施工組織方案，根據設計文件要求制定泡沫混凝土可操作性的實施性施工組織設計，應明確具體投入相關保證措施及應急預案。

2.2 泡沫混凝土拌制設備選定

2.2.1 設備性能

（1）設備參數，泡沫制備單套發泡裝置產能≥60m3/h；水泥漿輸送單臺水泥漿輸送泵產能≥30m3/h；泡沫混凝土制備與輸送單臺泡沫混凝土輸送設備產能≥90m3/h。（2）設備應具有自動進料、電子計量、自動控制、綜合信息顯示等功能，設備控制系統應具有自動統計和匯總功能。（3）綜合信息顯示屏應動態顯示各個單元的計量信息和控制參數。（4）發泡裝置應具有發泡劑自動控制和稀釋功能。（5）設備具有自動報警和停機保護功能。

2.2.2 原材料準備

（1）水泥采用42.5強度等級及以上的硅酸鹽水泥。

（2）發泡劑。

1）對環境應無不良影響，應采用高分子復合表面活性類發泡劑。

2）標準氣泡群密度應在45-50kg/m3，稀釋倍率大于等于60倍。

3）發泡劑發泡產生的泡沫大小均勻且細密，直徑應小于1.0mm，且生產出的泡沫混凝土的孔徑應小于1.0mm。

4）標準氣泡柱靜置1h的沉降距不應大于3mm、沁水量不應大于30ml。

2.2.3 泡沫混凝土的性能要求

一般路面底面以下30-110cm，泡沫砼干容重標準值不大于6.0KN/m3，28d抗壓強度≥1.0MPa，流動度為180±20mm；路面底面110cm以下，泡沫砼干容重標準值不大于5.0KN/m3，28d抗壓強度≥0.7MPa，流動度為180±20mm；當換填深度為1.0m時，泡沫砼要求干容重標準值不大于6.0KN/m3，28d抗壓強度≥1.0MPa，流動度為180±20mm。

2.2.4 施工作業班組準備

（1）施工班組組織，根據實際情況，按照段落工作量推算配置班組的數量，每個班組按照6小時工作量計算，施工標段中班組人員應相對予以固定并確定。

（2）場站設備的使用：2個班組使用一套場站設備。

（3）作業班組人員進場：應按照正常程序辦理報批手續，辦理報批手續前應進行面試，合格方能進場。

3 工藝流程

現澆泡沫混凝土施工流程，如圖1所示。

圖1 泡沫混凝土施工流程圖

4 班組首件制

4.1 班組首件制實施方式

4.1.1 樣本引領

（1）落實樣板路段，明確按照規定的工藝流程和首件要求做好準備工作。

（2）按照指揮部的安排，有關人員進行觀摩。

（3）召開總結會，確定工藝標準，各參建單位明確執行的方法。

4.1.2 班組控制

每個班組均應實施首件制認可，當主要人員發生變化時應重新確認，當班組首件制認可不合格時，實施清退重做。

4.2 首件制條件

首件制前應確認以下條件是否滿足：

（1）對設備、材料、人員進行確認，確認與報批內容相符合。

（2）澆筑現場已經完成土工布鋪設，并確認基底和土工布鋪設均經過驗收并合格。

（3）首件制應從設備的日常養護開始，確認班組作業人員對可用于現場的泡沫混凝土的判斷是否符合要求。

4.3 首件澆筑

4.3.1 尺寸

班組首件應在場外設置倉格，倉格最小尺寸為6m×10m×0.7m，分兩層澆筑，每層厚度為30cm。

4.3.2 施工要求

按照現場澆筑工藝標準要求經過現場的試澆，確定施工配合比，評價設備的穩定性、工藝標準的執行程度、班組人員工作的符合性和默契性、干容重、濕容重和流動度、強度的符合性。

4.3.3 確認內容

首件制實施過程中應對以下內容進行確認：

（1）確認作業人員在現場操作是否符合操作規定，工作流程是否符合規定。

（2）確認現場泡沫混凝土的濕容重、流動度是否在設計要求范圍。

（3）檢查現場的外觀是否符合規定要求。

（4）確認現場泡沫混凝土試件氣孔的均勻性及其干容重和強度。

4.3.4 實施程序

（1）首件施工要在5℃-38℃無雨情況下施工，澆筑前先將泡沫混凝土首件套倉底曬水保持濕潤，再行澆筑。

（2）泡沫混凝土拌制設備開機，完成開機前的準備，開機拌制，開機料先在廢料箱。

（3）出漿合格后按照檢測標準后開始實體澆筑直到完成。

（4）澆筑采用雙管對角澆筑，或者對角線由一頭向另一頭移動澆筑。

（5）按照工藝標準收面。

（6）掃尾清理泡沫混凝土澆筑現場，直至整潔。

4.4 首件制總結

將整個泡沫混凝土澆筑過程進行回顧，分析過程中出現的問題，解決完善工藝標準，確定施工配合比，并進行技術總結。

5 現場施工工藝研究

5.1 泡沫混凝土分層及頂部臺階設置

泡沫混凝土單層澆筑厚度嚴格按照0.3 m-0.8 m 進行控制，最上層根據路基橫坡設置小臺階進行調坡，泡沫混凝土分層需結合不同強度、網片設置及控制層厚，同時考慮臺階設置情況，不同斷面頂層層厚需進行調整，如泡沫混凝土換填深度2.5m的分五層澆筑，標準層厚控制為50cm+60cm+60cm+31cm+49cm。標準層厚取值為半幅第二車道與第三車道交接處，頂面斷面層厚控制需根據臺階設置進行調整，臺階設置高差不超過10cm。

5.2 基坑開挖和處理

（1）基坑開挖采用多層橫向全寬挖掘法，呈倒梯形開挖面，內側開挖線為中央分隔帶中心線外1m，外側開挖線為土路肩內側1.25m位置，按照1:0.5-1:0.3的坡比進行放坡開挖。開挖后基底寬度不小于設計值，基底表面整平、壓實，無明顯空洞。

（2）基坑開挖完成后，中分帶兩側防滲土工布需在泡沫混凝土澆筑前在底部鋪設2m，并貼于中分帶留置土壁上。換填與未換填之間采用直立式開挖斷面。開挖時按照大小里程方向進行放坡，開挖完成后對基底軸線、高程、平面尺寸進行驗收。

5.3 泡沫混凝土施工立模及澆筑

（1）泡沫混凝土澆注采用配管泵送方式，泡沫混凝土的單層澆注厚度，按0.3-0.8m控制，模板根據澆筑層厚進行調整，模板統一采用1-2cm厚木板支模，木板表面應平整，無變形。模板安裝時，按照單幅路基每10m橫向設置模板，底部進行開槽支模，模板底部采用泡沫膠進行封堵，模板背面采用方木斜稱，每60cm設置一道，斜撐撐點及模板底位置打鋼筋進行固定，保證不跑模、變形，泡沫混凝土四周整齊平整[1]。

（2）泡沫混凝土生產及輸送：泡沫混凝土的施工即在水泥、水充分混合成漿狀之后，通過發泡裝置產生的氣泡加入其中而成。保證漿泡混合均勻，并做到迅速混合。泡沫混凝土直接采用蛇形泵通過承壓膠管進行泵送，泵送距離最大可達到500m[2]。

（3）泡沫混凝土澆注：1）澆筑前，做好各管節接頭的檢查，管口放置在澆筑區外，澆筑開機后測定出漿口濕容重、流動度與設定值吻合后才可以將澆筑管放入澆筑區開始澆筑，嚴禁通過人工調節調整閥門。2）預留澆筑完整塊作業區的澆筑管長度，澆筑管與澆筑面保持緩傾角度，嚴禁從上而下噴射澆筑，管口應埋入泡沫混凝土內不小于10cm，澆筑點由中心向四邊擴散。3）澆筑過程中嚴格按照規定的檢測方法和檢測頻率對泡沫混凝土的濕容重、流動度進行檢測，如表1所示。4）澆筑過程中應減少對泡沫混凝土的擾動，不應在澆筑體內隨意走動或移動澆筑管。5）待澆筑到預定高度時，采用后退方式拖移澆筑管進行人工掃平，直到掃平澆注高度為止。6）頂層泡沫混凝土澆注時注意小臺階的設置。臺階高差不得超過10cm，頂層設有臺階處采用“跳倉法”施工[3]。

表1 泡沫混凝土生產檢查標準

5.4 鋼絲網鋪設

（1）泡沫混凝土澆注前，根據設計標高在模板上劃出相應標記線，澆注至標記線位置后，待泡沫混凝土終凝后，進行鋪設一道鋼絲網，鋼絲網規格D3.2mm-@5cm×5cm。

（2）網片安裝保證平整，無突起或凹陷。不同網片之間焊接連接，縱向搭接長度20cm，橫向搭接長度30cm。

（3）網片鋪設完成后，即可進行下一層泡沫混凝土的澆注。

5.5 防滲土工布鋪設

（1）泡沫混凝土施工完成后，于頂面鋪設一層防滲土工布并與中分帶防滲土工布搭接，而后鋪設一層30cm厚級配碎石隔離層，防滲土工布要求采用兩布一膜復合。

（2）防滲土工布鋪設時應貼于泡沫混凝土頂面，尤其在臺階處，應將防滲土工布順臺階形狀鋪設，不得與臺階形成三角區空洞。搭間接長度不應小于30cm。

5.6 泡沫混凝土養護及成品保護

（1）當遇到大雨或長時間持續的小雨天氣時，對未固化的表層應采取遮雨措施。重新澆筑上層前，應對已被雨水消泡的表層進行鏟除處理。

（2）在澆注完填筑體的頂層時，應及時覆蓋土工布進行保濕養護，養生時間為不少于7天，養護期間保持土工布濕潤狀態。

（3）泡沫混凝土頂層澆注好后嚴禁機械設備和車輛在泡沫混凝土表面行走，禁止堆放雜物。嚴禁養護期內的泡沫混凝土在陽光下暴曬。

（4）泡沫混凝土完工驗收合格后，應及時做好保護，并防止在其他工序施工過程中破壞，應避免在已完工的泡沫混凝土、找坡層上打眼鑿洞，如確需打眼鑿洞時，損壞處應做重新密封處理[4]。

6 泡沫混凝土施工期間應急措施

6.1 澆筑設備故障

泡沫混凝土澆筑過程中出現機械故障，立即組織機械人員進行搶修，并判定維修時間，超出30分鐘則拆除泵管進行清洗。同時，查看澆筑層厚，若層厚超過30cm，可下次再進行澆筑，若層厚未超過30cm，則需對澆筑的泡沫混凝土挖除。平時也需多配備易損零部件，特別是泵管。

6.2 模板漏漿、跑模

澆筑過程中，發現模板漏漿、跑模現象，根據現場情況，停止或放慢澆筑速度，及時安排人員對模板進行加固、封堵，采用在外側加固支撐或用細料、土工布進行填塞，現場準備一些沙袋，以便突然出現大的漏漿時進行填堵。

7 泡沫混凝土施工過程注意事項

（1）澆筑前，應做估算澆筑所需原材料的方量，特別是水泥材料，應及時確認剩余數量，建議在施工區域增設一個水泥罐，確保施工的流暢性。

（2）澆筑應采用“跳倉法”施工，底層施工完畢待冷卻后方可進行上一層澆筑，避免在上層施工期間，底層泡沫混凝土產生部分水化熱，破壞上層泡沫混凝土結構。

（3）泡沫混凝土澆筑過程中需注意與排水設施的結合，保證排水暢通，嚴禁泡沫混凝土澆筑成型后進行開挖施工。

8 結束語

基于本項目實際施工應用相關技術資料，研究泡沫混凝土本身特點及通過前期準備、班組首件制、施工工藝等各項指標，總結了在實際工程中所采用的施工工藝與施工方法，為將來大量推廣應用泡沫混凝土填筑技術提供了寶貴經驗。