基于軟土地區不良地質條件的泡沫混凝土換填及施工控制

郝飛

（邢臺路橋建設總公司，河北 邢臺 054000）

當前，有不少高速公路建設項目位于軟土路基上，在軟土地基上進行高速公路建設時，需要對軟土路基的不均勻沉降狀況進行科學處理與控制，本文背景工程中的某新建高速公路項目即屬于軟土地基區域，為減少項目建成通車后的不均勻沉降現象，擬參考預壓期的沉降監測數據，決定對工程某區段內的軟土路基開展泡沫混凝土換填處理。在制備泡沫混凝土時，一般是先將由水泥漿、摻合料和外加劑等構成的混合液攪拌均勻，再加入一定比例由發泡劑制得的泡沫。泡沫混凝土屬于一種性能優良的輕質建材，其澆筑凝結成形后，即形成包含有許多均勻分布的封閉氣孔的微孔輕質混凝土。

一、泡沫混凝土的性能特征及工藝流程

（一）性能特征

泡沫混凝土主要是在機械方法的作用下，混合泡沫劑和水溶液制成泡沫，隨后將這些泡沫加入到含硅質材料、鈣質材料、水及各種外加劑的漿料中，最終通過攪拌、澆筑、養護等工藝應用而形成的一種多孔材料。泡沫混凝土本身具有較強的物理和力學性能。一方面，泡沫混凝土的質量較強，保溫隔熱效果較好，一般使用該材料后，構筑物的自重可降低25%作用，同時其熱阻約為普通混凝土的10倍～20倍。另一方面，泡沫混凝土可現場澆筑施工，并與工程主體緊密結合，能有效保證工程結構的整體性，并且基于多孔性特征材料彈性模塊低，低彈減震性能較好。此外，泡沫混凝土還具有生產方便、耐久性好的特征，并且其抗壓優勢突出，整體抗壓強度約0.5MPa～22.2MPa,使用該材料后，由于材料不含苯、甲醛等有害物質，還能有效保證材料及功能建設的環保性能[1]。

（二）泡沫混凝土換填流程

高速公路混凝土施工中，泡沫混凝土的應用較為廣泛。從項目施工過程來看，泡沫混凝土換填施工需要先完成工程測量放養，進行基坑開挖和基底壓實檢測，隨后開展防滲土工織物施工，在完成模板安裝及泡沫混凝土生產后，還需要分層澆筑和養護混凝土，并進行碎石隔離層施工。嚴格控制泡沫混凝土換填施工管理層，能有效保證高速公路基礎承載能力和穩定性。

二、軟土地區不良地質條件下的泡沫混凝土換填施工

（一）基坑開挖及檢測

結合高速公路設計標準完成測量放線工作后，項目施工人員需結合基坑邊線開展基坑開挖掘工作。高速公路軟土路基基坑一般采用挖機開挖施工，開挖深度控制在換填標高以上5cm處，該環節中，應控制基坑的基底寬度，要求其不少于設計寬度，同時基底表面應整體平整、密實，且沒有其他松散雜質和積水。完成基坑開挖后，還需要對基坑開展初步振動碾壓，保證基底的壓實程度。另外在完成基地壓實并完成檢測后，需鋪設防滲土工織物，一般土工織物沿著中央分隔帶向兩邊填筑體下部延伸，要求土工織物延伸到兩邊填筑體底部2m處，且整個防滲土工織物完整無搭接[2]。

（二）模板安裝

模板安裝初期階段先需要進行泡沫混凝土換填斷面分割和分層。在具體劃分中，除考慮分割長度、強度、單層澆筑厚度外，換填深度、水泥初凝時間、設備產能等都是施工人員需要考慮的重要因素。一般在分割長度控制中，多按照5m～15m的標準劃分，而當按照強度實施分區時，0.7MPa和1.0MPa是兩個較為常用的界限標準。換填斷面單層澆筑厚度多按照0.3m～0.8m的標準控制。完成澆筑區和澆筑層劃分后，需規范開展澆筑區支模施工。現階段，木夾板、竹膠板在泡沫混凝土換填支模施工中的應用較多，要求模板厚度合理，強度、剛度、穩定性突出，如使用木夾板時，其厚度應盡量控制在10mm～20mm，使用竹膠板時，應控制竹膠板的厚度保持在120mm左右。正式支模中，應在模板的內側做好分層標記線，通過鋼筋和木方進行模板支撐加固，橫向木方加固施工時，要求木方處于模板的中部，縱向木方加固中，要求木方的間距保持在60cm，以此來保證模板的整體性，確保模板在使用階段無縫隙，不漏漿[3]。完成支模后，還需要再次檢查，模板平面位置、頂部高程、模板接縫同時做好支撐加固和模板線形控制，為泡沫混凝土換填施工創造良好條件，

（三）泡沫混凝土生產

規范化生產泡沫混凝土，能從源頭上并保證高速公路軟土路基換填施工質量。在換填施工初期階段，首先需按照設計標準準備水泥、骨料、摻合料、外加劑、泡沫劑和水，為混合料的配置奠定良好基礎。其次應嚴格控制泡沫混凝土的生產流程，該環節中，應通過物理方法將發泡劑制備成泡沫，然后將泡沫混入攪拌均勻的泥漿中，以此來形成氣泡均勻、性能突出的混合料，如圖1所示。最后根據規范開展泡沫混凝土的檢測工作，主要檢測指標需要包含干密度、導熱系數、混凝土強度等級，以及泡沫混凝土構件尺寸偏差和外觀。一般要求泡沫混凝土的各項指標滿足《泡沫混凝土》（JGT266-2011）的標準，如泡沫混凝土干密度容許誤差不超過5%，C20泡沫混凝土單塊最小平均值不小于17MPa，泡沫混凝土構件無超過30mm的缺棱掉角問題等。

圖1 泡沫混凝土生產流程

（四）泡沫混凝土澆筑

作為泡沫混凝土換填施工的核心環節，混凝土澆筑對于高速公路軟弱地基的增強處理具有積極作用。一般泡沫混凝土采用現場配管泵送施工的方式澆筑，具體施工要點包括：在泵送混凝土澆筑準備階段，以及系統檢測輸送管接頭的緊固程度，要求泵送管接頭密實、牢固不泄露；在泡沫混凝土澆筑過程中，應重視出漿口的泡沫混凝規格質量的控制，一般出漿口泡沫混凝進行濕重與配合比的誤差不超過±0.2KN/m3，而在材料流動度檢測中，出漿口材料的流動度需控制在180mm±20mm，材料檢驗合格后方可澆筑施工；在具體澆筑過程中，應重視澆筑泵管的系統控制，要求其與澆筑面板保持一定的緩傾角度，嚴禁使用自上而下噴射式的澆筑方式。在澆筑過程中，要求管口埋入混凝土內部10m，以此來降低混凝土的消泡量，如圖2所示。

圖2 泡沫混凝土澆筑

在考慮澆筑面積大小、高度的基礎上，注意檢查澆筑面游離氣泡的走向，并結合實際情況做好澆筑管口的移動處理，以減少氣泡的堆積問題。

分層澆筑過程中，若澆筑空間面積狹小，則澆筑厚度應控制在1m以內，而在其他澆筑區域，要求分層的厚度控制在0.3m～0.8m。在混凝土初凝階段，還需要按照設計要求，在頂層底面設置鋼筋網片，并采用臺階式的方式完成頂層橫坡調整。

泡沫混凝土澆筑中，應重視混凝土澆筑環境的系統控制，一般對于未硬化的泡沫混凝土面層，應做好其避雨處理；同時澆筑過程中應減少對泡沫混凝土的擾動[4-6]。

圖3 泡沫混凝土縱向分層、分段圖

（五）養護施工

完成泡沫混凝土澆筑后，還需要規范化地進行混凝土的養護施工。一方面，待澆筑的泡沫混凝土終凝后，需采用土工布覆蓋，并實施噴淋保濕處理，避免出現澆筑部分暴曬問題，養護過程中應減少機械設備、車輛在上面行走，同時嚴禁在泡沫混凝土表面堆放雜物。另一方面，應重視控制泡沫混凝土養護時間，一般其養護時間不少于7d。另外，按照相關標準檢測泡沫混凝土整體質量后，再開展后續級配碎石隔離層施工。

（六）碎石隔離層施工

完成泡沫混凝土澆筑養護及質量檢測后，還需按照設計標準規范化地開展碎石隔離層施工。在碎石材料選用中，要求材料中針片狀顆粒的總量保持在20%以內，碎石材料應整體清潔，無黏土塊、植物根莖等雜物。一般級配碎石隔離層施工采用輪胎式壓路機靜壓處理，施工中嚴禁使用振動碾壓方式。通常碎石隔離層的厚度保持在30cm左右，分兩層碾壓模式，一般上層厚13cm，而下層厚度需結合分臺階情況動態調整。在壓實度控制中，應確保碎石隔離層的壓實厚度保持在96%以上，材料壓碎值小于30%。

四、換填施工質量控制措施

（一）嚴格控制原材料質量

泡沫混凝土材料的選擇應用對于項目整體施工質量具有較大影響。一般在泡沫混凝土材料選用中，應將原材料的質量控制作為重點，如使用硅酸鹽水泥時，要求水泥的強度等級保持在42.5以上。發泡劑選擇中，所有的發泡劑應綠色無污染，同時發泡劑氣泡群密度需控制在45kg/m3～50kg/m3，稀釋倍數和發泡倍數分別不得小于60倍和30倍。當發泡產生泡沫時，要求泡沫的大小均勻細密，直徑保持在1mm以內。值得注意的是，完成泡沫混凝土材料原材料質量檢查后，還需要控制泡沫混凝土設備，確保其具有自動進料、電子計量、自動控制和信息顯示等諸多功能，然后按照實際情況配置材料，以滿足后期應用需要。

（二）落實施工過程控制

嚴格按照設計標準做好施工過程控制，能有效提升高速公路軟土路基泡沫混凝土換填施工質量。在項目施工初期階段，要求系統開展施工區域勘察工作，結合勘察資料完成軟土路基泡沫混凝土換填施工工藝設計，在圖紙審核及問題處理的基礎上，實施施工技術較低，確保施工人員準確掌握軟土路基泡沫混凝土換填工藝技術要點。在項目正式換填施工中，應做好關鍵施工環節技術要點的控制，如在模板安裝中，應嚴格控制模板厚度，保證模板剛度、強度，并實施模板支撐加固處理，保證模板穩定性。而在發泡混凝土澆筑階段，應采用后退式澆筑的方式開展泡沫混凝土施工。最后完成項目施工后，還需要規范化地檢測軟土路基泡沫混凝土換填施工質量，該環節中，應系統檢測換填施工質量，軟土路基整體承載能力、地基整體性等指標，確保新建基礎滿足高速公路施工需要，能有效保證后期公路運行安全性。

五、結語

泡沫混凝土換填工藝在高速公路軟土路基處理中應用廣泛，其能有效增強軟土路基承載能力，滿足高速公路建設及安全運行需要。泡沫混凝土材料在軟土路基換填施工中應用，能有效地提升軟土路基換填施工質量，推動高速公路建設工程的持續、穩定發展。