現(xiàn)澆氣泡混合輕質(zhì)土在路基施工中的應(yīng)用

■江永華

（福建省閩西交通工程有限公司， 龍巖 364000）

現(xiàn)澆氣泡混合輕質(zhì)土是用發(fā)泡機(jī)械將發(fā)泡劑進(jìn)行充分發(fā)泡，然后將按設(shè)計(jì)要求的配合比制好的泡沫群與水泥漿混合均勻，再用輸送泵輸送至工點(diǎn)澆筑，最后采用薄膜覆蓋養(yǎng)生的有大量封閉氣孔的新型、輕質(zhì)的路基填筑材料。 氣泡混合輕質(zhì)土具有以下特點(diǎn)。 （1）輕質(zhì)：干密度為400～1 500 kg/m3，相當(dāng)于普通水泥混凝土的1/6～1/2，能夠減少施工地基的荷載壓力。 （2）流動(dòng)性好：氣泡輕質(zhì)土具有很好的流動(dòng)性，可現(xiàn)場(chǎng)澆注施工，充分填充施工面，不需留界隔縫和透氣管，與主體結(jié)合緊密，有利于減少高速公路擴(kuò)建中易發(fā)生的交接處縱縫問題。 （3）承載力高：抗壓強(qiáng)度相對(duì)于填土，強(qiáng)度較高，有很高的承載性。 （4）減震好：氣泡混合輕質(zhì)土因?yàn)槭怯伤酀{和氣泡群混合成的多孔材料，因而有比較低的彈性模量，可以對(duì)沖擊載荷產(chǎn)生很好的吸收和分散，提高減震功能。 （5）施工便捷：使用配套的機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)化施工，采用輸送泵輸送，能在場(chǎng)地不足地段澆注，不用碾壓或振搗，方便施工，材料強(qiáng)度較快達(dá)標(biāo)，輸送距離可達(dá)約600 m， 每天可完成約180～280 m3。（6）經(jīng)濟(jì)節(jié)約：氣泡輕質(zhì)土自利性好，可省去放坡、占用土地少、省人工和工期，整體造價(jià)低。 在公路工程領(lǐng)域中可應(yīng)用于軟路基回填、 基坑支護(hù)回填、道路加寬回填、橋臺(tái)背回填、隧道、管道回填等項(xiàng)目，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 （7）防水強(qiáng)：現(xiàn)澆氣泡混合輕質(zhì)土因由水泥漿和氣泡群均勻混合制成，有非常好的整體性和防水作用。 （8）使用壽命長(zhǎng)：因?yàn)槭撬酀{制成的，使用壽命較長(zhǎng)。 （9）材料環(huán)保：氣泡混合輕質(zhì)土所采用的原材料主要是水泥和發(fā)泡劑，發(fā)泡劑不含苯、甲醛和其他有毒成分，不會(huì)污染環(huán)境。

1 材料設(shè)計(jì)與性能要求

現(xiàn)澆氣泡混合輕質(zhì)土使用發(fā)泡機(jī)械制取泡沫群，與必須組分水泥、水，以及可選擇組分細(xì)集料、摻合料、外加劑等，按試驗(yàn)測(cè)定的配合比進(jìn)行混合均勻制成，其生產(chǎn)工藝如圖1 所示。

圖1 氣泡輕質(zhì)土生產(chǎn)工藝

1.1 材料設(shè)計(jì)

1.1.1 發(fā)泡劑

發(fā)泡劑是拌制氣泡混合輕質(zhì)土的最重要的原材料， 對(duì)氣泡混合輕質(zhì)土的性能影響至關(guān)重要，它對(duì)氣泡混合輕質(zhì)土的孔系、均勻程度、氣泡孔的封閉狀態(tài)等性能影響很大，并對(duì)氣泡輕質(zhì)土的受力性能和使用性能起關(guān)鍵作用。 所以，選擇高性能的泡沫劑就成為制備高性能泡沫輕質(zhì)土的關(guān)鍵。 發(fā)泡劑應(yīng)對(duì)環(huán)境無影響，氣泡群質(zhì)量滿足：氣泡群密度48～52 kg/m3、 標(biāo)準(zhǔn)氣泡柱靜置1 h 的沉降距不大于5 mm、標(biāo)準(zhǔn)氣泡柱靜置1 h 的泌水量不大于25 mL。

1.1.2 必須組分水泥

水泥應(yīng)選用42.5 級(jí)或42.5 級(jí)以上的通用硅酸鹽水泥或硫鋁酸鹽水泥，如果因材料來源困難而選用其他品種水泥時(shí)應(yīng)先進(jìn)行試驗(yàn)，性能指標(biāo)須符合要求。

1.1.3 可選組分

可選組分包括細(xì)集料、摻合料、外加劑等，在選用摻合料時(shí)應(yīng)考慮摻合料與泡沫群的相容性，選用的摻合料應(yīng)符合下列要求：（1）細(xì)度要細(xì)，細(xì)集料的粒徑應(yīng)不大于4.75 mm，以提高泡沫的包裹性；（2）吸水性要小，不致吸收泡沫中的水分而產(chǎn)生消泡；（3）選用的輕集料要考慮選擇符合堆積密度要求；應(yīng)與水泥漿密度相近，才能防止集料的沉淀。

1.2 性能技術(shù)要求

材料性能技術(shù)要求如表1 所示[1]。

表1 材料設(shè)計(jì)性能指標(biāo)技術(shù)要求

2 工藝流程與施工要點(diǎn)

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1 場(chǎng)地建設(shè)

（1）對(duì)輕質(zhì)土拌合場(chǎng)地進(jìn)行硬化，并立好散裝水泥灌；（2）做好20 m3蓄水池和三級(jí)沉淀、凈化、排污池；（3）本設(shè)備的生產(chǎn)為車載自發(fā)電，供水由水池內(nèi)安裝增壓泵抽水。

2.1.2 安裝調(diào)試

開啟自帶發(fā)電機(jī)，手動(dòng)按鈕開取電機(jī)，確認(rèn)電機(jī)是否逆轉(zhuǎn)，如果逆轉(zhuǎn)就要調(diào)換相極接頭；驗(yàn)算、測(cè)定水泥、水、減水劑等原材料流量值，確定加料時(shí)長(zhǎng)；采用手動(dòng)加負(fù)荷試運(yùn)行，查看所有電機(jī)、空壓機(jī)等設(shè)備運(yùn)行是否正常；全自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行檢測(cè)不少于2 次，直至整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)正常運(yùn)行；啟動(dòng)發(fā)泡機(jī)，檢測(cè)氣泡群的各項(xiàng)指標(biāo)。 所有機(jī)械設(shè)備調(diào)試好后才能進(jìn)行試加料生產(chǎn)，然后現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)氣泡混合輕質(zhì)土的各檢測(cè)指標(biāo)能否滿足設(shè)計(jì)要求。 如果不滿足，立即找出原因，必須所有指標(biāo)都達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行生產(chǎn)。

2.2 工藝流程控制

現(xiàn)澆氣泡混合輕質(zhì)土路基的施工工藝流程主要分為以下7 個(gè)步驟：基槽開挖防護(hù)→澆筑無砂大孔砼底板→施工現(xiàn)澆砼面板→氣泡混合輕質(zhì)土拌合制作→輸送與澆筑→氣泡輕質(zhì)土養(yǎng)護(hù)→質(zhì)量檢驗(yàn)與驗(yàn)收。

相關(guān)工藝控制要求如下：（1）氣泡輕質(zhì)土制作設(shè)備應(yīng)具有原材料自動(dòng)化計(jì)量功能，可調(diào)節(jié)水泥漿或泡沫流量。 （2）氣泡混合輕質(zhì)土的材料計(jì)量精度應(yīng)滿足表2 要求[1]。 （3）拌合成型過程中，要保證各組分拌和均勻；氣泡混合輕質(zhì)土在裝料倉中的留放時(shí)長(zhǎng)不要超過120 min。 （4）如果在地下水位以下時(shí)施工，應(yīng)采取降水措施，確?；谉o積水方可澆筑，并養(yǎng)護(hù)3 d 以上方可解除降水措施。 （5）氣泡混合輕質(zhì)土應(yīng)分層、分段水平澆筑，盡量用泵送；單個(gè)澆筑區(qū)的施工時(shí)間宜控制在水泥漿的初凝時(shí)間內(nèi)，澆筑層終凝后方可施工上層。

表2 材料的計(jì)量精度

氣泡混合輕質(zhì)土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前，不宜直接進(jìn)入使用狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)采用表面覆蓋塑料薄膜進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)；當(dāng)抗壓強(qiáng)度>0.5 MPa 時(shí)方可進(jìn)行路面施工。

2.3 施工方法要點(diǎn)

為保證氣泡混合輕質(zhì)土的工程實(shí)施質(zhì)量，應(yīng)在施工中注重以下細(xì)節(jié)要點(diǎn)：（1）擋板和氣泡混合輕質(zhì)土按不大于15 m 間距設(shè)置沉降縫； 鋼筋網(wǎng)搭接位置要錯(cuò)開60 cm 以上，搭接寬度>25 cm。 （2）單級(jí)配管泵送范圍應(yīng)根據(jù)配合比、泵送距離及泵送高度確定水平泵送距離及垂直泵送高度， 宜按表3 執(zhí)行；當(dāng)超過規(guī)定時(shí)宜增加中繼泵[1]。 （3）應(yīng)逐層、逐塊橫向澆注，每層的厚度約0.3～0.8 m 范圍內(nèi)，夏季高溫時(shí)不大于0.6 m 厚； 宜沿澆筑區(qū)長(zhǎng)軸方向自一段向另一端澆筑[2]。 （4）移管宜前后移，需左右移時(shí)應(yīng)提出已澆段外；進(jìn)行表面掃平時(shí)，應(yīng)使?jié)沧⒖诒３炙剑⒎诺臀恢谩?（5）不可在尚未固化的輕質(zhì)土里走動(dòng)，雨天應(yīng)做好遮雨措施，防止雨水消泡。 （6）嚴(yán)控濕容重等級(jí)、抗壓強(qiáng)度等級(jí)設(shè)計(jì)指標(biāo)。 （7）施工現(xiàn)場(chǎng)要開挖臺(tái)階，用壓路機(jī)碾壓，承載力達(dá)到要求后再進(jìn)行泡沫混合輕質(zhì)土施工。（8）按設(shè)計(jì)要求施工其他必要工程。 （9）如果在雨季施工，需做臨時(shí)防排水；氣泡混合輕質(zhì)土完成后要用塑料薄膜覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間大于7 d；氣泡混合輕質(zhì)土達(dá)到抗壓強(qiáng)度以后才能在氣泡混合輕質(zhì)土面上通行重型設(shè)備。

表3 泵送范圍

3 工程案例

3.1 工程設(shè)計(jì)

福建省某擴(kuò)建高速公路路基工程某路段一高填路基處于經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的城郊區(qū)域，路線兩側(cè)基本為農(nóng)保地且附近有舊厝大宅， 征地和拆遷難度較大，決定采用現(xiàn)澆氣泡混合輕質(zhì)土方案。

涉及的現(xiàn)澆氣泡混合混合輕質(zhì)土擋土墻長(zhǎng)300 m，高4～6 m 的，總工程數(shù)量約20 000 m3，經(jīng)研究提出工程方案如下：（1）高速邊坡采用Φ50 小導(dǎo)管注漿掛網(wǎng)錨噴，基槽采用Φ108 鋼管樁和C20 混凝土面板。 （2）根據(jù)填筑高度不同：填筑高度小于5 m 段落， 填筑體頂部50 cm 位置設(shè)置1 層Φ32 mm@10×10 cm 鋼絲網(wǎng)； 填筑高度大于5 m 段落， 填筑體頂部1 m 以內(nèi)位置設(shè)置2 層Φ32 mm@10×10 cm 鋼絲網(wǎng)。（3）根據(jù)本工程技術(shù)需要，除前文提出的原材料與技術(shù)性能要求外，增加提出技術(shù)指標(biāo)：發(fā)泡倍率不小于1 650；消泡試驗(yàn)濕密度增加率不超過11%。

3.2 質(zhì)量控制

3.2.1 現(xiàn)場(chǎng)控制指標(biāo)與頻率

現(xiàn)澆氣泡輕質(zhì)土擋墻檢測(cè)指標(biāo)：濕密度、抗壓強(qiáng)度、氣泡群密度。 （1）濕密度：每1 層抽檢2 次，檢測(cè)值應(yīng)在設(shè)計(jì)值范圍。 （2）抗壓強(qiáng)度：現(xiàn)場(chǎng)制取試塊，并計(jì)算測(cè)定試樣的濕容重。 試件應(yīng)放標(biāo)養(yǎng)室保濕養(yǎng)護(hù)， 養(yǎng)護(hù)溫度20℃～28℃。 檢測(cè)頻率為300 m3檢測(cè)1 組 （小于300 m3也取1 組），28 d 抗壓強(qiáng)度不小于設(shè)計(jì)值。 （3）氣泡群密度：按照CJJ/T 177-2012《氣泡混合輕質(zhì)土填筑工程技術(shù)規(guī)程》[3]氣泡混合輕質(zhì)土現(xiàn)場(chǎng)控制指標(biāo)及檢測(cè)頻率見表4。

表4 現(xiàn)場(chǎng)指標(biāo)及檢測(cè)頻率

3.2.2 強(qiáng)度檢測(cè)

氣泡混合輕質(zhì)土擋墻成型后主要檢測(cè)指標(biāo)為抗壓強(qiáng)度，試塊的制取頻率為每工作日3 組，檢測(cè)要求如下：（1）固化氣泡混合輕質(zhì)土應(yīng)同時(shí)檢測(cè)7 d和28 d 齡期抗壓強(qiáng)度；（2）抗壓強(qiáng)度試件在現(xiàn)場(chǎng)制取，并應(yīng)測(cè)定濕容重；（3）試塊要在20℃～28℃的標(biāo)養(yǎng)室養(yǎng)生，檢測(cè)方法采用《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)》[4]，采用砂漿壓力機(jī)檢測(cè)。

3.3 施工完成后性能

施工完成后經(jīng)對(duì)留樣和鉆芯取樣測(cè)試的數(shù)據(jù)，工程填筑的氣泡輕質(zhì)土濕容重為810 kg/m3，干密度685 kg/m3，強(qiáng)度為1.2 MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。 與擋土墻或抗滑樁相比， 降低了路基荷載和地基附加應(yīng)力，可以有效抑制地基不均勻沉降和側(cè)移，提高了路基的穩(wěn)定性， 且用氣泡輕質(zhì)土施工時(shí)間縮短，施工效率高。 處理后的路基平整度好， 自成整體，1 MPa 以上的抗壓強(qiáng)度滿足工程對(duì)路基強(qiáng)度的要求，整體施工效果良好。

4 結(jié)語

氣泡混合輕質(zhì)土作為特殊工程條件下采用的特殊材料與工藝措施，不同施工企業(yè)之間的施工作業(yè)水平參差不齊， 工程質(zhì)量控制對(duì)管理要求較高，公路現(xiàn)澆路基作為隱蔽工程在施工過程中的質(zhì)量控制尤顯重要，經(jīng)過本工程應(yīng)用的觀察總結(jié)，泡沫混合輕質(zhì)土在施工工藝、綜合造價(jià)、材料環(huán)保等各方面都有良好的表現(xiàn)，并且通過本工程施工情況和工后數(shù)據(jù)的分析， 提出了材料與工藝控制方法，經(jīng)工程運(yùn)營(yíng)跟蹤，至今2 年多沒有發(fā)生有關(guān)不均勻沉降等相關(guān)病害，表明所提工藝措施與質(zhì)控體系是可行的，可為類似工程的施工提供參照。