高速公路工程建設泡沫輕質土應用

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摘要：泡沫輕質土兼具輕質性、自立性、高強性等多重應用優(yōu)勢，應用于高速公路建設，可減小新舊路基的差異沉降量，提高路面的平整性。以高速公路工程實例為依托，重點圍繞泡沫輕質土在其中的應用要點展開探討。

關鍵詞：泡沫輕質土；技術指標；高速公路；應用分析

1泡沫輕質土的應用優(yōu)勢

泡沫輕質土是現(xiàn)階段較為主流的新型建筑節(jié)能材料，以泡沫劑水溶液為主要原材料，通過機械方法將其制成泡沫，將該半成品加入其他漿料中（包含硅質材料、鈣質材料、外加劑等），給予充分的攪拌處理，滿足質量要求后出廠，澆筑成型[1]。泡沫輕質土的應用優(yōu)勢總結如下：（1）輕質性。泡沫輕質土在混凝土內部將生成較豐富且具有封閉特性的泡沫孔，在增加泡沫量后，可達到輕質化的效果，重度通常低于細顆粒土20%甚至更多，適用于在軟弱地層上填筑土工結構，其結構的穩(wěn)定性可得到保障。（2）可調節(jié)性。以實際需求為準，靈活調整配合比，可以改變泡沫輕質土的重度和強度，滿足不同施工場景下的需求。通常，泡沫輕質土的重度調節(jié)范圍5～12kN/m3，強度可調節(jié)范圍0.3～13MPa。（3）流動性。管道泵送施工時，泡沫輕質土可以高效流動至指定位置，對空間要求較低，可操作性較佳。若將泡沫輕質土作為路基填筑材料使用，可省去澆筑后的機械碾壓環(huán)節(jié)，施工效率得以提高。此外，泡沫輕質土澆筑具有連續(xù)性，無需采取針對性的養(yǎng)護措施。（4）環(huán)保性。在應用泡沫輕質土時，其原材料的可選形式較多，包含粉煤灰在內的多種工業(yè)廢渣均可取得良好的應用效果，可實現(xiàn)“變廢為寶”。此外，泡沫輕質土屬無機材料，將其應用于路基施工后，并不會造成環(huán)境受損、水域受污染的問題，可兼顧高速公路施工質量和生態(tài)環(huán)境效益的雙重要求[2-3]。（5）其他特性。除前述所提的特性外，泡沫輕質土還兼具傳統(tǒng)水泥混凝土的諸多優(yōu)良特性，如耐熱性、抗水損害性等。

2泡沫輕質土路堤設計

2.1填筑高度

泡沫輕質土在道路結構中的位置關系如圖1所示。重疊區(qū)路堤高度計算方法如下: 式中，H1、H2、H3分別為路面結構層、泡沫輕質土及常規(guī)填土的厚度，單位m；R1、R2、R3分別為路面結構層、泡沫輕質土及常規(guī)填土的平均重度，單位kN/m3。根據(jù)高速公路設計要求可知，施工現(xiàn)場原地面至路面頂部的高度為4.2m，路面、泡沫輕質土及常規(guī)填土的平均重度分別為:用式（1）計算可得泡沫輕質土的填筑高度，即H2≥1.91m。考慮到路基路面荷載要求，為確保高速公路在運營階段具有足夠的穩(wěn)定性，統(tǒng)一按2m的高度進行填筑。

2.2關鍵技術指標

泡沫混合輕質土應用于高速公路工程，可以減小軟基的附加應力。為充分發(fā)揮泡沫混合輕質土的應用優(yōu)勢，施工期間需加強對各項技術指標的控制（表1）。

3工程應用

3.1配合比強度試驗

（1）制作10cm×10cm×10cm試塊，參照普通混凝土的強度測試方法，按規(guī)范操作，確定其抗壓強度；合理配置壓路機，較適宜的是小量程砂漿壓力機。（2）每6塊試件為一組，共2組，經(jīng)檢測后確定各自的7d齡期抗壓強度，待該值達到0.3MPa及其以上時，所對應的配合比具有可行性，可應用于施工中。

3.2泡沫輕質土施工

3.2.1施工設備壓縮空氣與發(fā)泡劑水溶液混合，由此形成均勻性較好的泡沫。根據(jù)制備要求，配套的是具有自動計量功能的設備，以便精確控制泡沫流量以及其他各類材料的用量，單臺設備的泵送能力為50m3/h[4-5]。

3.2.2工藝流程以水泥漿和氣泡為原材料，經(jīng)混合后組成輕質泡沫土，用于澆筑作業(yè)，工藝流程如圖2所示。

3.2.3施工要點（1）在防滲土工膜施工前落實準備工作，即在碎石墊層表面澆筑一層泡沫輕質土，厚度約30cm。（2）正式澆筑過程中遵循分層的原則，單層厚度以0.5～1m為宜。（3）遵循隨拌隨用的原則，嚴格控制澆筑層的施工時間，不可超過漿液的初凝時間，否則將產(chǎn)生廢料。（4）沿澆筑區(qū)長軸方向澆筑，從一端開始，逐步向另一端推進。（5）澆筑過程中，若需移動澆筑管，則需前后移動，若因特殊情況必須左右移動時，需提升澆筑管至已澆筑輕質土表面為止，在此條件下左右移動。（6）掃平表面時，需合理調整澆注口的位置，保證其呈水平姿態(tài)。（7）經(jīng)澆筑作業(yè)后加強防護，以免在輕質土成型期間因外力作用而出現(xiàn)強度偏低、形狀不合理等問題。（8）遇強降雨或是持續(xù)性的小雨天氣時，采取遮蓋措施，避免輕質土遭雨水浸泡。（9）于泡沫輕質土頂部0.5～1m處設置2層Φ2mm不銹鋼絲網(wǎng)。

3.3路基抽芯檢測

路基施工作業(yè)落實到位后，鉆孔取芯并組織試驗，分析泡沫輕質土的質量情況。為保證芯樣具有代表性，取4個點，各點分別取3個芯樣，經(jīng)檢測后確定其重度和無側限抗壓強度的實際情況。結果表明，重度＜8kN/m3，無側限抗壓強度＞0.6MPa，兩項指標均達標。結合重度檢測結果，按最大平均重度（6.1kN/m3）計算，確定路堤總荷載，即H1R1+H2R2+H3R3=55.3kPa＜60kPa。由此可知，路基施工中應用泡沫輕質土，可以在不影響質量的前提下達到減載的效果。

3.4施工工藝流程

發(fā)泡混合輸送站生產(chǎn)滿足施工需求的材料，及時轉至施工現(xiàn)場用于澆筑作業(yè)。總體上，應按照如下流程有序推進：采購材料（加強原材料進場時的質量控制）→制備水泥漿→制備泡沫→制備泡沫輕質土→管道輸送→現(xiàn)場澆筑（遵循分層作業(yè)的原則，且需提前處理場地，即采取基坑開挖和基底處理措施）。

3.5施工期間注意事項

（1）施工中，泡沫混凝土變形縫橫向、縱向均分兩幅；基底不可存在雜物，否則易影響泡沫混凝土的澆筑施工效果[6-7]。（2）安排在非雨季施工，因工期等原因而在降雨天氣施工時，應覆蓋遮雨布，以免出現(xiàn)雨水下滲的情況。若不具備遮蔽條件，則需在四周修筑排水溝，同時配套泵等相關裝置輔助抽水。（3）鑒于原結構頂圈梁及隧道頂板較薄弱的情況，應合理調度重載車輛，不可在該處行駛或停留。（4）施工單位及監(jiān)理應高度重視隧道施工的安全問題和質量問題，將沉降、位移作為重點觀測指標，詳細記錄各項信息；此外，對于施工進場前的沉降以及隧道坐標原始數(shù)據(jù)，一方面需保證其準確性，另一方面則需備份，以免數(shù)據(jù)丟失。施工過程中，由專員加強監(jiān)測，完整記錄各項信息，根據(jù)所得數(shù)據(jù)生成沉降速率曲線作為施工參考。隧道頂板的沉降以及暗埋段結構變形均是重點監(jiān)測內容。（5）隧道結構的附加沉降量不超過2cm，7d無側限抗壓強度≥0.9MPa時，說明路基的強度滿足要求，可以進入后續(xù)施工環(huán)節(jié)。

4結語

以廣佛肇高速公路某標段為背景，圍繞輕質泡沫混凝土的應用要點展開探討，提出施工方案、施工工藝以及注意事項。在高速公路施工中，由于輕質泡沫混凝土具有輕質、強度高、環(huán)保效益良好等特點，可以在短時間內高效完成高速公路的建設工作，具有可行性。在后續(xù)的工程中，工作人員可以靈活應用輕質泡沫混凝土，加強對材料質量的控制以及對施工工藝的優(yōu)化，充分發(fā)揮出輕質泡沫混凝土的應用優(yōu)勢，切實提高高速公路的整體建設水平。

參考文獻

［1］卜勇，曹建建.現(xiàn)澆泡沫輕質土在改擴建工程設計中的應用［J］.工程建設與設計，2018（23）：161-164.

［2］永康.泡沫輕質土在河北新元高速公路改擴建工程中的應用［J］.工程技術研究，2020（23）：128-129.

［3］李美霞.泡沫輕質土在加固深厚軟土地基中的應用研究［J］.中華建設，2020（12）：100-101.

［4］沈平，王曉帆.泡沫輕質土在陡坡路基中的應用分析［J］.公路交通科技（應用技術版），2020（11）：82-83，87.

［5］唐素芳.泡沫輕質土制備技術及其在高速公路中的應用［J］.低碳世界，2020（9）：120-122.

［6］李亞瓊.泡沫輕質土在高填方路基改建施工中的應用［J］.四川建材，2020（9）：143-144.

［7］肖燕.泡沫輕質土在工程建設領域中的新應用［J］.路基工程，2020（4）：145-148，169.

作者：金波 單位：中鐵十九局集團廣州工程有限公司