淺析輕質(zhì)泡沫土在山區(qū)陡坡拓寬路基中的應(yīng)用

（中交二公局東萌工程有限公司，陜西 西安 710119）

本文依托于海南省省道314線天新段改擴(kuò)建項(xiàng)目，起訖樁號(hào)為k86+250～k122+000，全長(zhǎng)35.75公里。該項(xiàng)目k107+078～116+500屬于山區(qū)路基施工，需將7m的原路面拓寬至8.5m，其中k107+931～k108+031段路基縱坡坡度7%，左側(cè)臨溝、右側(cè)靠山，該路段為江邊去往東河的唯一主干道，需在社會(huì)車輛正常行駛的情況下施工。由于拓寬空間狹小，無(wú)法做到填土和機(jī)械設(shè)備碾壓。為保障路基的壓實(shí)度，防止后期路基縱向開(kāi)裂等病害，其中100m采用泡沫輕質(zhì)土代替?zhèn)鹘y(tǒng)施工工藝。

一、泡沫混凝土

泡沫混凝土通過(guò)發(fā)泡機(jī)的發(fā)泡系統(tǒng)將發(fā)泡劑用機(jī)械方式充分發(fā)泡，并均勻混合泡沫與水泥漿，經(jīng)過(guò)發(fā)泡機(jī)的泵送系統(tǒng)完成現(xiàn)澆施工或模具成型，再經(jīng)自然養(yǎng)生形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質(zhì)混凝土材料，其制備原理如圖1所示。

圖1 泡沫混凝土制備原理

泡沫土的優(yōu)點(diǎn)包括輕質(zhì)高強(qiáng)，其在施工時(shí)流動(dòng)性強(qiáng)、填充自密實(shí)、施工簡(jiǎn)易便捷、固節(jié)后直立性好、對(duì)結(jié)構(gòu)物無(wú)側(cè)壓力，具有極好的耐久性，防腐蝕性。缺點(diǎn)是在施工制備時(shí)，技術(shù)要求高，設(shè)備出料計(jì)量不精準(zhǔn)、材料指標(biāo)不合格均會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量病害，施工時(shí)濕密度不穩(wěn)定將直接影響澆筑層的質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起軟弱夾層，各項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)控和檢測(cè)是工作的重中之重。因此，施工團(tuán)隊(duì)需掌握特性，揚(yáng)長(zhǎng)避短，更好地將其應(yīng)用于路基中。

二、山區(qū)陡坡拓寬路基施工工藝及重難點(diǎn)

（一）施工準(zhǔn)備

項(xiàng)目根據(jù)工程量及工期合理配置人工、材料、機(jī)械設(shè)備。其中工作人員共計(jì)7人，分別為管理者1人、澆筑工2人、設(shè)備操作手1人、面板砌筑工2人及雜工2人；主要設(shè)備包括自動(dòng)化泡沫混凝土設(shè)備1套、泡沫劑料桶1個(gè)、發(fā)電機(jī)1臺(tái)、水泥罐2個(gè)、水泵及水泥膠管各2套。

（二）場(chǎng)地臨建及設(shè)備安裝調(diào)試

項(xiàng)目配置為一臺(tái)中型自動(dòng)化泡沫混凝土設(shè)備，產(chǎn)能60m/h，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)材料儲(chǔ)備要求較高。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，首先需安裝一個(gè)100t容量的水泥罐，一臺(tái)125kW的發(fā)電機(jī)；施工用水方面根據(jù)需求項(xiàng)目鉆取一口水井，并設(shè)置蓄水池滿足生產(chǎn)用水。

其次采用泵管輸送泡沫混凝土，該施工段泵管≤150m，在泵送前需檢查接頭是否緊固，泵送過(guò)程中澆筑管的壓力應(yīng)滿足揚(yáng)程及輸送距離要求。

最后需完成施工配合比優(yōu)化并調(diào)試設(shè)備，通過(guò)多次配合比實(shí)驗(yàn)優(yōu)化主材及輔材的參量，如表1所示。為了節(jié)約成本、改善泡沫土的優(yōu)良性，該配比引進(jìn)輔材粉煤灰，其含量的70%為玻璃體，主要成分為SiO2和Al2O3，與水泥漿產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)后形成一種膠凝性能的水化硅酸鈣。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證明，摻入適當(dāng)?shù)姆勖夯矣兄谔岣吲菽凉探Y(jié)后的強(qiáng)度、降低收縮性、提高開(kāi)裂性。該項(xiàng)目最終采用第三組配合比參數(shù)，粉煤灰參量控制在20%，早期加入粉煤灰強(qiáng)度上升緩慢，7d≥0.8MPa；隨著齡期的增長(zhǎng)，強(qiáng)度在28d≥1.0MPa時(shí)各指標(biāo)滿足要求，節(jié)約主材用量的同時(shí)降低成本。

表1 施工配合比優(yōu)化（設(shè)計(jì)強(qiáng)度/MPa 1.0）

（三）工藝流程

由于施工區(qū)域?yàn)樯鐣?huì)車輛通行要道，需先保暢后施工。拓寬右側(cè)山體坡腳修筑便道，做好臨時(shí)排水設(shè)施及交通安全圍擋，滿足社會(huì)車輛通行。路基填高5m～9m，拓寬1.5m，按照設(shè)計(jì)圖紙以1：0.75的邊坡分兩級(jí)刷坡，臺(tái)階密實(shí)、無(wú)松散物，基礎(chǔ)寬度符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求(≥2m)，基底碾壓整平、無(wú)松軟土、無(wú)積水滿足壓實(shí)度要求。

（四）泡沫混凝土的施工要求及管控措施

路段分層分區(qū)域澆筑，每15m設(shè)置一道沉降縫形成一個(gè)區(qū)域，澆筑高度控制在0.3m～0.8m，在施工至路床頂時(shí)，頂層泡沫混凝土按照路基填筑規(guī)范要求做成4%的反向臺(tái)階，以適應(yīng)7%路面縱坡坡度，與路面結(jié)構(gòu)層有效銜接。

澆筑需根據(jù)地勢(shì)，由低向高從外側(cè)面板往內(nèi)側(cè)段依次后退澆筑。待澆注到預(yù)定高度時(shí)，采用人工提泵方式平掃泡沫混凝土表面，掃平至澆注高度為止；以此托管往后退步澆筑；澆筑時(shí)管口插入泡沫土內(nèi)不小于10cm，管道與混凝土面成30°夾角，以降低泡沫土中的消泡量，并在澆筑過(guò)程中觀察支護(hù)模板及砌筑的面板是否有變形、破損及滲漏現(xiàn)象，上下相鄰兩層澆筑的時(shí)間間隔以下層澆筑的泡沫土已經(jīng)硬化為標(biāo)準(zhǔn)，以此循環(huán)澆筑。

泡沫混凝土底面設(shè)置20cm的級(jí)配碎石墊層，其上鋪設(shè)一層復(fù)合土工布做滲水盲溝，頂部鋪設(shè)1層不小于0.5mmHPDE防滲土工膜。由于泡沫土是一種無(wú)粗骨料的膠凝材料，為了彌補(bǔ)短板，使泡沫土的強(qiáng)度和整體性得到保證，該段設(shè)置兩層規(guī)格為3.2mmΦ10×10的鍍鋅鐵絲網(wǎng)，分別位于泡沫土頂部以下80cm，基礎(chǔ)底部以上50cm處，且在路基頂面設(shè)置一道10cm鋼筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)。

表2 施工過(guò)程的檢測(cè)

表3 泡沫土沉降觀測(cè)結(jié)果

面板施工的要求為預(yù)制尺寸、強(qiáng)度及板的平整度均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，安裝時(shí)應(yīng)保證與基礎(chǔ)內(nèi)側(cè)預(yù)埋的角鋼通過(guò)拉桿緊密焊接形成一個(gè)整體，砌筑的線性平順，接縫嚴(yán)密、不漏漿，相鄰兩邊無(wú)錯(cuò)臺(tái)，澆筑的高度與面板砌筑的高度同步循環(huán)施工。

泡沫土澆筑過(guò)程的自檢、自控指標(biāo)如表2所示。

三、應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

（一）施工沉降觀測(cè)

該段落布設(shè)了3組沉降觀測(cè)點(diǎn)，數(shù)據(jù)如表3所示。通過(guò)監(jiān)測(cè)可知泡沫土沉降差小，普遍在2mm～3mm，滿足規(guī)范要求，路基的銜接穩(wěn)定性好，應(yīng)用效果明顯；作為路基的填充材料，泡沫土大大降低了填料的自重荷載，有效控制了拼寬段與老路基的不均勻沉降和位移現(xiàn)象。

（二）優(yōu)劣性對(duì)比

傳統(tǒng)工藝具有征地多，環(huán)境擾動(dòng)大，填挖工程量大，支護(hù)代價(jià)高，占用設(shè)備資源多，新舊路基拼寬穩(wěn)定性差，易出現(xiàn)縱向開(kāi)裂，以及后期維護(hù)成本高等缺點(diǎn)。

泡沫土施工具有占地面積小，環(huán)境擾動(dòng)小，施工操作便捷、高效、開(kāi)挖量小，支護(hù)簡(jiǎn)單，占用設(shè)備資源少，自重輕，減少路基自身的滑動(dòng)力矩，提高路基的抗滑穩(wěn)定性，減小沉降差，且對(duì)外側(cè)無(wú)側(cè)向壓力，雖然前期成本高、施工管控難度大，但是后期維護(hù)成本小等特點(diǎn)。