公路赤泥基泡沫輕質(zhì)土路基施工關(guān)鍵技術(shù)及效果分析

中圖分類號：U416. 1⁺ 1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.04.004

文章編號：1673-4874（2025）04-0011-03

0 引言

泡沫輕質(zhì)土是一種新型建筑材料，其是由水泥、礦物摻合料和水制成的水泥漿，并與通過物理發(fā)泡形成的氣泡群混合，再經(jīng)過一系列物理化學(xué)反應(yīng)后形成具有大量封閉孔隙的輕質(zhì)材料[1-2]，具有良好的輕質(zhì)性、強(qiáng)度密度可調(diào)節(jié)以及硬化后可自立等特點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用于道路工程中，特別在道路橋梁減跨方面具有極高的應(yīng)用價(jià)值[3]。

廣西是我國重要的鋁礦產(chǎn)資源基地，素有“有色金屬之鄉(xiāng)”之稱，同時(shí)也堆存有大量堆積的赤泥廢棄物，不僅占用了大量土地，還存在一定污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)[4]。為了規(guī)?；{赤泥，不少學(xué)者提出將赤泥用于制備泡沫輕質(zhì)土，并證明了赤泥基泡沫輕質(zhì)土具有可靠的路用性能[5-6]。然而，目前針對赤泥基泡沫輕質(zhì)土應(yīng)用于路基的工程案例極少，在廣西應(yīng)用尚處空白。為此，本文以廣西某高速公路赤泥基泡沫輕質(zhì)土路基為背景，總結(jié)了公路赤泥基泡沫輕質(zhì)土路基擋墻施工、赤泥預(yù)處理和赤泥基泡沫輕質(zhì)土澆筑等施工技術(shù)要點(diǎn)和環(huán)境監(jiān)測措施，為后續(xù)類似工程施工提供有力的參考依據(jù)。

1 工程概況

赤泥基泡沫輕質(zhì)土路基工程依托廣西某高速公路工程實(shí)施。該高速公路設(shè)計(jì)速度為 100km/h ，路基寬度為26.0m，設(shè)置雙向四車道。赤泥基泡沫輕質(zhì)土路基澆筑總方量約為4600 m³"，所處區(qū)域地基土為強(qiáng)風(fēng)化砂巖。該路段原設(shè)計(jì)為分離式立交橋，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)采用泡沫輕質(zhì)土路基具有更高的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，故對該橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，使用赤泥基泡沫輕質(zhì)土路基進(jìn)行橋梁減跨，替代橋尾一跨橋梁。

2路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

赤泥基泡沫輕質(zhì)土路基典型斷面如圖1所示，采用“外包C25混凝土薄壁擋墻 + 內(nèi)部澆筑赤泥基泡沫輕質(zhì)土\"的直立式輕質(zhì)路基結(jié)構(gòu)形式。C25現(xiàn)澆擋板內(nèi)每3.0m設(shè)置一道直徑為5cm的PVC排水管，赤泥基泡沫輕質(zhì)土路基底部每隔10m設(shè)置一道橫向滲溝，每隔一級臺階設(shè)置一道縱向滲溝，路基頂面設(shè)置一層厚度為0.5mm的HDPE防滲土工膜，路基頂部以下1m高度范圍內(nèi)設(shè)置兩層6.5mm@10cm × 10cm鋼筋網(wǎng)，往下每隔2m設(shè)置一層 ?6. 5mm@10cm × 10cm鋼筋網(wǎng)。

圖1赤泥基泡沫輕質(zhì)土路基典型橫斷面圖

3施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 基底處理

根據(jù)赤泥基泡沫輕質(zhì)土路基的設(shè)計(jì)高程和尺寸進(jìn)行開挖、清理、整平、壓實(shí)，并確保澆筑區(qū)場地平面尺寸及基底高程與設(shè)計(jì)值的偏差在 ±0.1mm 。赤泥基泡沫輕質(zhì)土容重雖遠(yuǎn)低于普通路基土，但為更好地抑制路基沉降，對基底的壓實(shí)度要求仍應(yīng)gt; 90% 。

完成上述步驟后，在基底處設(shè)置橫向和縱向滲溝或其他排水設(shè)施。在澆筑施工前，應(yīng)確?；谉o明顯積水，以防止軟弱夾層的形成，同時(shí)確保泡沫輕質(zhì)土與基底土之間形成牢固的黏結(jié)界面。積水清除后，建議在基底澆筑一層 5～10 cm厚的水泥基泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行硬化處理采取這一舉措可以在起到加強(qiáng)基底防滲作用的同時(shí)，分散赤泥基泡沫輕質(zhì)土澆筑時(shí)產(chǎn)生的沖擊力。

3.2保護(hù)壁施工

填筑場地清理壓實(shí)完畢后，按基槽開挖 $$ 鋼筋模板安裝 $$ 墻身雙排腳手架搭設(shè)及拆除 $$ 墻身模板安裝 $$ 混凝王澆筑流程進(jìn)行30cm厚的C25直立式鋼筋混凝土保護(hù)壁的施工。按設(shè)計(jì)尺寸開挖保護(hù)壁底座的基槽，鋪設(shè)一層50cm厚碎石墊層。保護(hù)壁應(yīng)設(shè)置變形縫，變形縫處鋼筋斷開，采用泡沫模板或?yàn)r青麻絲填塞。混凝土應(yīng)具備良好的坍落度和施工性能，應(yīng)連續(xù)澆筑，防止分層，每次澆筑混凝土厚度以50cm為宜，并及時(shí)用振搗棒分層振搗，保證混凝土密實(shí)和孔隙氣體順利排出?；炷脸跄蠹皶r(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，待混凝土具有一定強(qiáng)度后再拆模覆蓋土工布養(yǎng)護(hù)。

通過與傳統(tǒng)的預(yù)制掛板對比可以發(fā)現(xiàn)，鋼筋混凝土保護(hù)壁的整體性強(qiáng)、剛度大，單澆筑層厚可達(dá) 0.8～ 1.0m ，而傳統(tǒng)的預(yù)制掛板通常在0 ；保護(hù)壁內(nèi)側(cè)設(shè)置的預(yù)留鋼筋，可在赤泥基輕質(zhì)土硬化后起到錨固作用，從而提高路基整體性。

3.3赤泥基泡沫輕質(zhì)土的生產(chǎn)

赤泥基泡沫輕質(zhì)土生產(chǎn)工藝包括原狀赤泥預(yù)處理制漿和赤泥基泡沫輕質(zhì)土生產(chǎn)澆筑兩部分，其生產(chǎn)與澆筑工藝流程如圖2所示。

圖2赤泥基泡沫輕質(zhì)土生產(chǎn)工藝流程圖

3.3.1赤泥預(yù)處理制漿要點(diǎn)

不同于粉煤灰、高爐礦渣等粉體材料，新堆赤泥的含水率通?？梢愿哌_(dá) 35%～40% ，呈現(xiàn)十分黏稠的狀態(tài)，且因赤泥經(jīng)過壓濾后呈塊狀，還具有不易分散的特點(diǎn)，這使得未經(jīng)處理的赤泥難以直接與其他原料均勻混合，無法直接作為摻合料加入泡沫輕質(zhì)土中。針對這一問題，本項(xiàng)目研發(fā)了“強(qiáng)制攪拌 + 高速剪切”的赤泥預(yù)處理制漿工藝（見圖3），具體步驟和實(shí)施效果如下：

（1）原狀赤泥強(qiáng)制攪拌：將赤泥投入雙軸臥式強(qiáng)制攪拌機(jī)中，原本緊實(shí)的塊狀赤泥在攪拌過程中受到擠壓重塑，形成易于分散的軟塑態(tài)赤泥。

（2）赤泥的高速剪切：通過上料螺旋將經(jīng)過強(qiáng)制攪拌處理后的赤泥輸送至高速攪拌機(jī)中，并根據(jù)所需赤泥漿的目標(biāo)密度加水；將攪拌機(jī)主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整至400rad/min左右，在攪拌桶內(nèi)設(shè)置擾流板作用下，赤泥受到高速剪切，形成細(xì)膩均勻的赤泥漿。

（3）赤泥漿儲存：將赤泥漿泵送至儲漿罐中儲存待用，儲漿罐應(yīng)設(shè)置有泥漿循環(huán)泵，防止赤泥漿沉淀，保證赤泥漿的均勻性。

圖3赤泥基泡沫輕質(zhì)土施工工藝簡圖

該項(xiàng)目通過對比分析發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)采用“高速剪切\(zhòng)"的制漿方式無法完全將塊狀赤泥破碎，使得赤泥漿中的大顆粒含量高、均勻性差，需延長剪切的時(shí)間，制漿速度僅為 5～6m³ /h。而“強(qiáng)制攪拌 + 高速剪切”工藝可將塊狀赤泥處理成軟塑態(tài)赤泥，使得赤泥在高轉(zhuǎn)速條件下極易分散，制漿速度提高至10m/h，剪切效率大幅提高。

3.3.2赤泥基泡沫輕質(zhì)土的生產(chǎn)要點(diǎn)

赤泥基泡沫輕質(zhì)土應(yīng)采用整合有發(fā)泡系統(tǒng)、水泥漿制備系統(tǒng)以及混合攪拌系統(tǒng)的泡沫輕質(zhì)土一體機(jī)生產(chǎn)，設(shè)備應(yīng)具備100m/h的生產(chǎn)能力、穩(wěn)定的發(fā)泡倍率、原材料自動(dòng)化計(jì)量功能。赤泥基泡沫輕質(zhì)土生產(chǎn)技術(shù)要點(diǎn)如下：

（1）對氣泡群的質(zhì)量進(jìn)行調(diào)控，通過現(xiàn)場試驗(yàn)不斷調(diào)節(jié)發(fā)泡系統(tǒng)的發(fā)泡參數(shù)，確保氣泡群密度控制在48～52 kg/m³ 標(biāo)準(zhǔn)氣泡柱靜止1h沉陷距 ?5mm 泌水量 25mm 0

（2）赤泥基泡沫輕質(zhì)土應(yīng)進(jìn)行試生產(chǎn)，并開展赤泥基泡沫輕質(zhì)土的濕密度、流值和抗壓強(qiáng)度測試。研究表明，泡沫輕質(zhì)土的原料比例確定后，其性能主要受濕密度大小的影響8，采取試生產(chǎn)可以精準(zhǔn)確定設(shè)備參數(shù)，保證后續(xù)生產(chǎn)的赤泥基泡沫輕質(zhì)土濕密度不偏離設(shè)計(jì)要求。

（③按照設(shè)計(jì)比例將水泥、摻合料、赤泥漿輸送至泡沫輕質(zhì)土生產(chǎn)一體設(shè)備中，制成混合漿料，并與氣泡群混合均勻制成赤泥基泡沫輕質(zhì)土拌和物，且成品拌和物在出料裝置中的停滯時(shí)間應(yīng) 1≤2h₀ 采取這一措施的目的是避免堵塞澆筑管，將停滯時(shí)間限制在2h以內(nèi)則是因?yàn)樵诜忾]的管內(nèi)環(huán)境中，赤泥基泡沫輕質(zhì)土的流動(dòng)性損失相對緩慢。在該時(shí)間段內(nèi)其流值仍可滿足《輕質(zhì)泡沫混凝土設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》DB45/T2720—2023）的要求 （?160mm） 。

3.4赤泥基泡沫輕質(zhì)土的澆筑

3.4.1現(xiàn)場澆筑施工要點(diǎn)

結(jié)合該項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，總結(jié)形成赤泥基泡沫輕質(zhì)土的現(xiàn)場澆筑施工要點(diǎn)如下：

（1）澆筑施工開展前需分析項(xiàng)目的實(shí)際材料、設(shè)備生產(chǎn)能力以及路基設(shè)計(jì)寬度、高度等參數(shù)，以明確澆筑區(qū)域面積及單次澆筑高度。

（2）赤泥基泡沫輕質(zhì)土的澆筑施工應(yīng)采用管路泵送方式，水平和垂直泵送距離分別 ?500π 和 ?30m ，最大澆筑面積≤400 m² ，并且沿路基縱向每隔10m設(shè)置一道變形縫，采用18mm膠合板或20mm聚苯乙烯板填充。

（3）澆筑過程中應(yīng)減少對赤泥基泡沫輕質(zhì)土的擾動(dòng)，澆筑管與澆筑面的垂直距離應(yīng) ?1.0mmm ；應(yīng)根據(jù)澆筑面積及高度，采用澆筑點(diǎn)中心向四周擴(kuò)散或多點(diǎn)澆筑的方式。這是因?yàn)樵诖竺娣e澆筑情況下，表面層部分區(qū)域易產(chǎn)生氣泡堆積，導(dǎo)致赤泥基泡沫輕質(zhì)土的濕密度偏低、強(qiáng)度不足，而采用多點(diǎn)澆筑有助于減少氣泡堆積。

（4）單個(gè)澆筑層的澆筑時(shí)間控制在漿料的初凝時(shí)間內(nèi)，且宜 ≤2h ，并且根據(jù)《輕質(zhì)泡沫混凝土設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》DB45/T2720一2023），上下相鄰兩層澆筑層的澆筑間隔時(shí)間應(yīng)通過同條件養(yǎng)生下的抗壓強(qiáng)度確定，當(dāng)下層泡沫輕質(zhì)土承載能力達(dá)到上層澆筑重量的1.2倍時(shí)，即可澆筑上層泡沫輕質(zhì)土。但在施工中往往無法及時(shí)測定抗壓強(qiáng)度。經(jīng)測算發(fā)現(xiàn)，當(dāng)下層輕質(zhì)土可承載作業(yè)人員且不塌陷時(shí)，其承載能力保守估算為13 kN/m² ，而濕密度1 000kg/m³ 、層厚1m的上層輕質(zhì)土施加荷載僅為 ，滿足1.2倍的條件。故無試驗(yàn)條件時(shí)，可據(jù)此澆筑上層輕質(zhì)土。

（5）澆筑至頂層時(shí)，保持澆筑口水平，采用后退方式拖移澆筑管進(jìn)行人工掃平，確保澆筑面平整且無殘留氣泡；當(dāng)頂層抗壓強(qiáng)度滿足達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)才可進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層施工，并且應(yīng)避免大型機(jī)械直接碾壓赤泥基泡沫輕質(zhì)土。

（6）嚴(yán)禁在惡劣雨雪天氣澆筑赤泥基泡沫輕質(zhì)土，若澆筑過程中遇到惡劣天氣，應(yīng)采取表面保護(hù)措施，以防止赤泥基泡沫輕質(zhì)土消泡，導(dǎo)致濕密度變化。

3.4.2澆筑過程質(zhì)量檢驗(yàn)

項(xiàng)目赤泥基泡沫輕質(zhì)土的濕密度和流值按表1要求進(jìn)行檢測，檢測樣品宜在出料口制取。若濕密度和流值出現(xiàn)不滿足相關(guān)技術(shù)要求的異常情況，應(yīng)及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)設(shè)備參數(shù)并對濕密度和流值進(jìn)行復(fù)測，直至滿足要求。

表1赤泥基泡沫輕質(zhì)土現(xiàn)場檢測要求表

在赤泥基泡沫輕質(zhì)土澆筑施工中，設(shè)備工況波動(dòng)與原料供應(yīng)等因素會導(dǎo)致濕密度產(chǎn)生偏差。根據(jù)文獻(xiàn)的研究，濕密度越高，性能越好，反之性能越差。若在澆筑時(shí)不采取措施，則會導(dǎo)致其性能偏離設(shè)計(jì)要求。通過多點(diǎn)鉆芯發(fā)現(xiàn)，各區(qū)域芯樣的密度偏差均在設(shè)計(jì)值±50kg/m³ 內(nèi)，這表明按上述要求進(jìn)行濕密度和流值檢測，可以有效保證赤泥基泡沫輕質(zhì)土的施工質(zhì)量。

3.4.3現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)要點(diǎn)

對于現(xiàn)場大體積現(xiàn)澆的赤泥基泡沫輕質(zhì)土，養(yǎng)護(hù)是保持其整體質(zhì)量好壞的關(guān)鍵因素。該項(xiàng)目總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，提出了以下養(yǎng)護(hù)要點(diǎn)：

（1）上下層非連續(xù)施工時(shí)，在下層赤泥基泡沫輕質(zhì)土初凝后至上層澆筑前，應(yīng)及時(shí)覆蓋塑料膜或無紡?fù)凉げ歼M(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。

（2）上下層連續(xù)施工時(shí)，可待下層赤泥基泡沫輕質(zhì)土初凝，且經(jīng)過驗(yàn)算應(yīng)能承載上層澆筑的重量1.2倍后，澆筑上層赤泥基泡沫輕質(zhì)土并進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)。

（3）當(dāng)頂層澆筑完畢后，立即采用覆蓋土工布、薄膜、濕砂等覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)齡期≥7d。

上述養(yǎng)護(hù)措施旨在避免赤泥基泡沫輕質(zhì)土水分流失，確保水化反應(yīng)充分進(jìn)行以有效形成強(qiáng)度。若養(yǎng)護(hù)不及時(shí)或上下層澆筑間隔過長，表層赤泥基泡沫輕質(zhì)土?xí)蛩终舭l(fā)過快引起干縮裂縫，導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞及強(qiáng)度下降。因此，分層施工時(shí)需及時(shí)采取養(yǎng)護(hù)措施。

3.5 環(huán)境監(jiān)測

根據(jù)《一般固體廢物分類與代碼》（GB/T39198—2020），赤泥屬于第Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物，用于道路工程中存在一定環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。因此，還需關(guān)注赤泥基泡沫輕質(zhì)土路基的環(huán)境影響。對此，該項(xiàng)目提出了以下注意事項(xiàng)：

（1）在澆筑施工前，應(yīng)根據(jù)《固體廢物浸出毒性浸出方法水平振蕩法》（HJ557一2010）及《固體廢物 浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（HJ/T299一2007）對赤泥基泡沫輕質(zhì)土浸出液中的重金屬進(jìn)行檢測，并且應(yīng)確保其重金屬浸出限值滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848）和《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838一2002）中三類水要求。

（2）在路基運(yùn)行階段，應(yīng)對赤泥基泡沫輕質(zhì)土路基的周邊環(huán)境進(jìn)行長期監(jiān)測。監(jiān)測方案應(yīng)充分考慮試驗(yàn)段與區(qū)域地表水的位置關(guān)系，即試驗(yàn)段區(qū)域前后和臨近水系中均應(yīng)布設(shè)土壤、地表水和地下水監(jiān)測點(diǎn)。監(jiān)測期至少一個(gè)水文年，頻率為施工前采樣監(jiān)測1次、竣工后的豐水期、平水期、枯水期各采樣監(jiān)測1次，每次連續(xù)進(jìn)行2d，以充分反映赤泥基泡沫輕質(zhì)土路基對周邊環(huán)境的動(dòng)態(tài)影響。

4結(jié)語

赤泥基泡沫輕質(zhì)土作為一種新型輕質(zhì)路基材料，目前應(yīng)用案例極少。與傳統(tǒng)水泥基泡沫輕質(zhì)土路基相比，赤泥基泡沫輕質(zhì)土大量利用赤泥，存在赤泥預(yù)處理難和路用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等問題。為了解決上述問題，本文依托工程實(shí)踐，提出了“強(qiáng)制攪拌 + 高速剪切\(zhòng)"的赤泥漿預(yù)處理制漿工藝，有效保證了赤泥漿的均勻性和赤泥基泡沫輕質(zhì)土力學(xué)性能；總結(jié)了在赤泥基泡沫輕質(zhì)土的生產(chǎn)、澆筑和養(yǎng)護(hù)階段的施工技術(shù)要點(diǎn)和質(zhì)量控制措施，并對其效果進(jìn)行了評價(jià)分析。此外，還對赤泥基泡沫輕質(zhì)土的環(huán)境監(jiān)測要點(diǎn)進(jìn)行了介紹。相關(guān)成果可為今后赤泥基泡沫輕質(zhì)土路基的推廣提供科學(xué)依據(jù)。 ⑦

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