探討某公路項目泡沫輕質土路基施工技術

郭 偉

（貴州省公路工程集團有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

為保證高速公路改擴建工程施工質量，有效應對各種風險因素，可采用新型泡沫輕質土路基施工技術，發揮輕質泡沫土重量輕、自固化、高強度、污染少等優點，取代傳統的路基填土施工，實現公路加寬及路基抬升目的，提高路基邊坡施工質量，有效抑制路基沉降，提高路基施工效率，同時可降低施工成本[1]。

1 工程概況

由于某高速公路的雙向四車道無法滿足交通需求，交通擁堵情況加劇，現將該高速公路擴建為雙向八車道。工程全長19.9 km，共20個路段的路基采用輕質泡沫土填充。左右幅總填筑長度為1 800 m，共需填筑輕質泡沫材料25.6 萬m3，應用效果理想，帶來了良好的社會經濟效益。

2 泡沫輕質土填筑路基技術原理

（1）在攪拌站使用間歇式攪拌設備。根據水泥和水的配合比例拌制成水泥基膠凝漿液，用軟管泵泵入中繼站的儲罐備用。

（2）將壓縮空氣加入通過物理發泡稀釋的輕質土水溶液中，用發泡劑制備泡沫組，然后與水泥基水泥砂漿混合直至得到穩定的泡沫輕質土[2]。

（3）將制備好的泡沫輕質土通過轉運至施工現場進行現場填筑，填筑過程應分段分層進行，以有效確保泡沫輕質土填筑質量。

（4）利用泡沫輕質土重量輕、流動性好、自固化、強度大、污染少等特點減輕路基填筑荷載，減少地基的附加荷載，抑制地基的不均勻沉降和橫向位移，從而提高路基結構的整體穩定性。

3 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

圖1 泡沫輕質土施工工藝流程圖

4 施工技術要點分析

4.1 澆筑區準備

4.1.1 邊坡開挖

（1）該高速公路采用路基拼寬施工工藝，需要對原有路基進行削坡后開挖臺階。

（2）新舊路基搭接部位臺階寬、高均取1 m，朝向路面中心線的臺階面坡度為1.8%，以確保泡沫輕質土澆筑后呈倒梯形。

4.1.2 基底處理

（1）如邊坡較高，施工時需要合理調整基底埋深，確?；厣喜棵姘鍓K數量合理，使基地外側襟邊間距至少為2 m，基底開挖寬度至少為3 m，嚴格遵循施工設計要求對基地填土進行整平壓實。

（2）在輕質土下部填筑厚30 cm 的碎石基底，確保其排水通暢，并進行調平，碎石基底表面鋪設高密度聚乙烯防滲土工膜，以防止地下水侵蝕基底。

4.1.3 面板施工

路基面板澆筑材料為C30 水泥混凝土，確保其實際強度符合施工設計要求；然后澆筑泡沫輕質土，先用鋼筋牢固連接混凝土面板與角鋼，有效控制澆筑過程中的混凝土面板位移與變形[3]。

4.1.4 澆筑區劃分

（1）根據施工機械設備的最大運行效能合理規劃澆筑區塊，以保證在水泥砂漿初凝前完成澆筑作業。

（2）澆筑前需根據施工機械設備的運行狀態、產能以及施工進度計劃等對澆筑體進行區層劃分，清晰標示出澆筑頂面標高。

（3）采用分層分區塊的方式填筑泡沫輕質土，避免進行路面橫向分區塊填筑。

（4）如路基尺寸較大，單個澆筑區塊頂面需控制在350 m2以內，該高速公路工程按照縱向間隔18 m 劃分為多個澆筑區塊，單個區塊面積為150～250 m2。

（5）根據施工設計圖紙，以設有金屬網的路基層為界劃分多個澆筑層。

4.2 水泥漿制備

（1）在施工場地周邊設置拌和站，通過攪拌設備拌制水泥漿，確保施工時的穩定供料，拌制時通過高精度電子計量設備稱量，通過計算機自動控制水泥漿的供應，定期標定計量設備。

（2）水泥強度沒有特殊要求，但需做消泡試驗，確認水泥的濕密度增加率符合施工設計要求。

（3）基于事先明確的配合比拌制水泥基漿，且需用間歇式攪拌設備，充分攪拌保證水泥基漿各組分均勻混合，制備過程應連續不間斷，以防止施工時水泥漿發生局部消泡、初凝，有效保證施工整體質量。

4.3 泡沫制備

泡沫群是通過發泡劑溶液中加入空氣經發泡設備產生，因此，其性能優劣與泡沫穩定性密切相關，工程實踐中，用于發泡的發泡劑性能需滿足以下幾點：

（1）環保無害，優先使用表面活性劑；

（2）溫度不低于0 ℃時，發泡劑不離析；

（3）發泡劑溶液稀釋比例為40～60；

（4）密度范圍25～45 kg/m3；

（5）發泡劑發泡得到的泡沫應致密、穩定，濕密度增加率10%以下。

4.4 泡沫輕質土制備

（1）設置制備站專門生產泡沫輕質土，通過物理加壓方式在發泡劑溶液中加入壓縮空氣，再通過發泡設備產生泡沫群，實際施工時需結合實際情況合理調整泡沫輕質土的技術參數，以確保其濕密度、重度滿足施工設計要求。

（2）需嚴格按照施工設計要求設計配合比，制備泡沫輕質土。

（3）根據確定的配合比確定泡沫含量，產生的泡沫應第一之間和水泥基漿料充分混合。通過試驗路段施工試驗獲得的配合比見表1。

表1 泡沫輕質土配合比

（4）選用可自動計量泡沫輕質土制備原材料的設備，拌制泡沫輕質土時需靈活調整水泥漿、泡沫比例。

4.5 澆筑層澆筑準備

（1）清理施工場地：澆筑前需徹底清理澆筑區基部的雜物，尤其要排凈基部積水，未排干積水前禁止澆筑。

（2）澆筑區布局原則：應根據澆筑設備的產能及工期合理布局澆筑區。有效控制施工過程，分段、分層進行澆筑。

（3）設置變形縫：布設橫向變形縫，間距20 m，呈縱向排列，變形縫寬度0.5～1.5 cm，用泡沫塑料板填充路基。

（4）鋪設金屬絲網。橫向鋪設防滲土工膜、金屬網。金屬網應鋪設在土工膜下方，其直徑為1.5 mm@2.5×2.5。鋪設金屬絲網時必須使用U 形釘固定，錨桿的垂直間距為2 m，錨桿的水平間距為1.0 m。

4.6 泡沫輕質土澆筑

（1）泡沫輕質土上部平整，達不到道路超高橫坡要求。因此，僅在路基底部填充泡沫輕質土，道路側向路基橫坡則用傳統填土材料填充并壓實整平。

（2）澆筑泡沫輕質土時可用直接泵方式或管道泵方式。泵送前擰緊并檢查管道連接件，確保連接牢固，避免澆筑時材料泄漏。

（3）為確保泡沫輕質土澆筑質量，綜合各方面的影響因素可知單個區塊的澆筑作業應在水泥漿初凝前完成，即初凝前必須完成澆筑。

（4）澆筑時需沿區塊縱軸從頭至尾連續澆筑完成。使用多根澆注管道時可以從一端并排澆筑，可采用對角斜澆注法，圖2 為泡沫輕質土澆筑方式，包含錯誤的澆筑方式與正確的澆筑方式。

圖2 泡沫輕質土澆筑方式

4.7 養護

（1）澆筑作業完成后等待泡沫輕質土成型，其強度達到設計強度后方可實際應用，不能在泡沫輕質土澆筑體表面運行施工機械設備[4]。

（2）澆筑完一層待其硬化后開始澆筑上一層，澆筑前需先用養生專用膜覆蓋澆筑體頂面進行保濕養生，待澆筑到設計標高時需進行至少3 d 的養生后才能開始下一道工序。

5 施工質量控制措施

5.1 人員保證措施

（1）制定并執行崗位責任制，安排專人組織開展現場施工活動，確保各個施工環節都有專人負責，責任落實到個人。

（2）各個施工場地均安排一名總負責人，主要工作是制定詳細合理的施工作業規程，明確各施工崗位責任。

（3）增強施工現場人員的施工質量控制意識，確保施工技術人員掌握施工設計要求，做好施工技術交底，未通過培訓考核禁止上崗操作。

（4）質量檢驗人員應嚴格按照要求進行施工質量檢查，然后報施工監理部門審核通過后方可施工。

5.2 設備、機械保證措施

（1）施工前應檢查施工設備，確保其狀態良好，按照施工進度合理配置設備，施工過程中應定期檢修設備，使設備保持良好的運行狀態。

（2）合理搭配各種施工設備建立流暢高效的設備流水作業體系，確保體系中各種施工設備運行狀態良好。

5.3 材料保證

（1）材料質量是決定泡沫輕質土整體質量的關鍵因素，由于不同品牌、不同類別、不同廠家的材料質量良莠不齊，因此，需做好材料質量控制。

（2）入場前必須對材料進行性能試驗，認真篩選材料，質量不合格禁止入場，從源頭控制材料質量。

5.4 過程控制措施

（1）嚴控測量精度：材料的測量精度直接影響到發泡輕質土的強度、流動性、固化性，因此在測量水泥、氣泡、水時應盡量提高測量精度，確保測量結果精準可靠。

（2）確定合理的檢驗頻次：水泥漿除按相關施工技術規范規定的頻次進行現場檢測外，還應進行不定期抽查，避免因攪拌裝置故障或運輸時間長導致水泥漿質量不達標。

（3）質量控制：每次澆筑前檢查設備的完整性和水泥、發泡劑等關鍵材料的使用情況，單個區塊的澆筑作業應一次注完成，避免單個區塊分多次澆筑。

（4）平整度和強度控制：合理設置澆筑管道出口位置，避免出料不均勻影響平整度。澆筑后須及時進行覆蓋濕潤養生，防止因暴露失水導致表層出現粉末。

6 效益分析

（1）經濟效益：按照施工統計、施工期材料單價計算經濟效益，泡沫輕質土施工技術單價高于常規軟地基施工技術，但該技術施工周期短，操作簡單，施工后沉降很小，可節省施工時間，同時避免施工后沉降導致的常見質量問題。

（2）社會效益：輕質泡沫土填筑施工技術能有效減少路堤施工總成本，加快施工進度，減少環境污染和生態破壞，增加路基結構的耐久性，可垂直填筑，占用土地資源少。特別是在路堤高、坡度陡的區塊使用輕質泡沫土可降低路基處理成本，間接節約林地資源，具有良好的社會效益。

7 結論

綜上所述，為保證高速公路改擴建工程質量，控制各種施工風險，可用新型泡沫輕質路基施工技術，該技術的優點主要包括以下幾點：

（1）泡沫輕質土屬于人造材料，其容重遠低于傳統土體，調整其中的泡沫、膠凝配比，按照不同組分用量、氣泡率靈活調整泡沫輕質土的密度、強度。

（2）泡沫輕質土可由計算機控制實現自動化生產，水泥用作固化劑，獲取途徑多，施工簡便；用專門設置的攪拌站拌制、施工管道輸送水泥，施工過程中泡沫輕質土可實現自動流平、自動固化，無需使用大型施工設備，施工占用空間小，避免特殊區域的管線移動。

（3）泡沫輕質土是一種水泥基材料。與高分子材料相比，具有優異的強度、耐熱性、耐油性，具有與水泥材料相同的耐久性?？梢猿浞掷梅勖夯?、礦粉等工業廢棄物，避免工業廢棄物的二次污染，對于環境保護具有重要的實際意義。

（4）減少回填荷載，降低地基要求，減少施工后沉降。泡沫輕質土對原有地基要求不高。其密度低、重量輕，能有效降低回填荷載，減小地基受力，從而有效抑制工后沉降。

（5）結構方便高效，施工速度快，施工成本低。常見的復合地基大多為隱蔽施工，施工質量難以保證。泡沫輕質土技術為非隱蔽工程，施工質量易控制。