氣泡輕質(zhì)土在收費(fèi)站拓寬項(xiàng)目中的應(yīng)用

軒凱歌

（中國華西工程設(shè)計(jì)建設(shè)有限公司廣州分公司，廣東 廣州 510600）

0 引言

氣泡輕質(zhì)土是通過發(fā)泡設(shè)備將發(fā)泡劑發(fā)泡后與水泥漿均勻地混合，之后通過泵送系統(tǒng)送至工點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)澆施工，經(jīng)養(yǎng)護(hù)后形成的內(nèi)部含有大量封閉氣泡孔的輕質(zhì)材料。 氣泡輕質(zhì)土能縮短施工工期，減少路基工后沉降，提高路基穩(wěn)定性。 近年來，氣泡輕質(zhì)土憑借其輕質(zhì)、重度和強(qiáng)度可調(diào)節(jié)、施工便捷以及環(huán)保等優(yōu)良性能在工程建設(shè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

1 泡沫輕質(zhì)土組分結(jié)構(gòu)的特性

泡沫輕質(zhì)土組成材料包括聚丙烯纖維、碳纖維、水泥、細(xì)集料、發(fā)泡劑、膨脹劑及丙烯酸酯共聚乳液等。制作氣泡輕質(zhì)混合土?xí)r需要將上述材料與水混合， 水泥與細(xì)集料的作用是與水混合，凝固后成混凝土。聚丙烯纖維彈性模量較低， 可有效提高混凝土的抗塑性收縮開裂能力。碳纖維彈性模量較高，可顯著提高混凝土的抗拉強(qiáng)度、 抗撓強(qiáng)度， 降低氣泡輕質(zhì)混合土的干燥收縮。此兩種纖維一同使用，一方面可以抑制混凝土的早期塑性收縮變形，另一方面可減小硬化后的收縮變形。能充分發(fā)揮混合纖維的協(xié)同效應(yīng)， 顯著提高輕質(zhì)土的結(jié)構(gòu)耐久性，減少因?yàn)檩p質(zhì)土收縮而導(dǎo)致的開裂，減少因?yàn)榱芽p而導(dǎo)致的毛細(xì)現(xiàn)象， 使得混凝土具有良好的抗裂性能及抗形變性能； 膨脹劑的作用是氣泡輕質(zhì)混合土的收縮進(jìn)行補(bǔ)償，從而進(jìn)一步減小其開裂，起到良好的抗?jié)B作用， 且在約束作用下氣泡輕質(zhì)混合土的強(qiáng)度有所提高，并且使得氣泡輕質(zhì)混合土具有低透水率。

2 泡沫輕質(zhì)土工程應(yīng)用

2.1 工程概況

隨著交通量的增加， 廣州北二環(huán)高速公路廣場小、車道少的水瀝和北村收費(fèi)站擁堵情況變得異常嚴(yán)重，對過往車輛通行帶來諸多不便，且存在較大的安全隱患。 為了提高通行能力，確保主線交通安全以及改善收費(fèi)壓力，管理單位決定對北村、水瀝收費(fèi)站出口進(jìn)行擴(kuò)建改造，設(shè)計(jì)方案為北村收費(fèi)站西往東出口拓寬兩條收費(fèi)車道， 水瀝收費(fèi)站入口拓寬一條車道。該項(xiàng)目地處珠江三角洲平原地帶。 兩個(gè)工點(diǎn)不僅土層較復(fù)雜，而且沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，建設(shè)用地十分緊張，征地拆遷費(fèi)土地十分昂貴。

圖1 拓寬前的北村站

因此，本項(xiàng)目擴(kuò)建工程有兩個(gè)難點(diǎn)：一是征地拆遷費(fèi)用高、協(xié)調(diào)難；二是新舊路基不均勻沉降引發(fā)的縱向裂縫。

兩個(gè)收費(fèi)站加寬段路基全部為填方路基， 因此，決定采用氣泡輕質(zhì)土作為填筑材料。

2.2 氣泡輕質(zhì)土填筑方案

氣泡混合輕質(zhì)設(shè)計(jì)分主體工程和附屬工程設(shè)計(jì)：

（1）主體工程設(shè)計(jì)內(nèi)容主要為氣泡輕質(zhì)土土體填筑設(shè)計(jì)： 一般路段按開挖臺階的梯形橫斷面進(jìn)行填筑；容重設(shè)計(jì)控制為不小于5.0 kN/m3；不大于7.0 kN/m3；無側(cè)限抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為路床以下120 cm 范圍內(nèi)不小于1.2 MPa，其他范圍不小于0.8 MPa。

（2）為了較好地保證氣泡輕質(zhì)土的耐久性、安全性和美觀性，需要增加附屬工程，具體設(shè)計(jì)內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：

1）輕質(zhì)土內(nèi)部防水、排水設(shè)計(jì)：此路段的氣泡輕質(zhì)土頂部均采用防滲土工膜包裹。頂部的路面下滲水通過設(shè)置在路側(cè)的碎石盲溝經(jīng)橫向軟式透水管橫向φ10 cmPVC 管排到面板外。

因氣泡輕質(zhì)土與下部路基間會存在部分差異變形，需要在面板基礎(chǔ)施工后鋪設(shè)一層碎石墊層，碎石墊層的鋪設(shè)厚度為20cm，壓實(shí)度不小于92%，鋪設(shè)前需修整基底，在基底夯實(shí)、整平并經(jīng)檢驗(yàn)認(rèn)可之后方可進(jìn)行碎石墊層鋪設(shè)，氣泡輕質(zhì)土下部地基承載力應(yīng)不小于120 kPa。

填挖交界處的路面下滲水由縱向盲溝匯集后經(jīng)φ15cm 軟式透水管、碎石墊層、φ10PVC 管排出至路基右側(cè)外的排水溝。 墊層外的部分采用無孔PVC 管，按5m 間距設(shè)置。 盲溝斷面尺寸為30 cm×30 cm，用透水土工布包裹。 PVC 管須伸至邊坡外，營運(yùn)期間應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，如水量過大造成邊坡沖刷嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)將管接長至排水溝處。

2）為了加強(qiáng)氣泡混合輕質(zhì)土的整體性和穩(wěn)定性，并抑制氣泡混合輕質(zhì)土裂縫的產(chǎn)生， 在填筑體的底部、 頂部等局部承受集中荷載部位需設(shè)計(jì)多層φ4.2mm 鋼絲網(wǎng)。

3）氣泡輕質(zhì) 土側(cè)面采用水泥混凝土預(yù)制面板進(jìn)行防護(hù)，并采用角鋼進(jìn)行加固。 沿輕質(zhì)土與橋臺之間及與填土銜接端部設(shè)置橫向面板，面板與橋臺之間再設(shè)置一層聚乙烯泡沫。

4）為避免不均勻沉降導(dǎo)致開裂，面板的基礎(chǔ)及擋板應(yīng)按10～15 m 間距設(shè)置寬1 cm 的沉降縫， 縫中填塞聚苯乙烯板或夾板。

2.3 氣泡輕質(zhì)土施工質(zhì)量管理

2.3.1 施工前準(zhǔn)備

氣泡輕質(zhì)土設(shè)備開機(jī)運(yùn)行前，作業(yè)人員一定要按照氣泡輕質(zhì)土拌和設(shè)備相關(guān)操作規(guī)程做好開機(jī)前的準(zhǔn)備工作，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)配合比的要求設(shè)定參數(shù)，試生產(chǎn)時(shí)， 必須調(diào)整好泡沫質(zhì)量， 使氣泡群密度控制在49～52kg/m3范圍之間。

2.3.2 施工質(zhì)量管理

（1）原材料。 原材料的質(zhì)量是氣泡輕質(zhì)土質(zhì)量好壞的關(guān)鍵， 必須按相關(guān)規(guī)范嚴(yán)格控制氣泡輕質(zhì)土中水泥、纖維、細(xì)集料、水、發(fā)泡劑、膨脹劑及固化劑的質(zhì)量。

（2）攪拌過程。和普通混凝土類似，氣泡輕質(zhì)土在攪拌時(shí)對質(zhì)量管理的要求最高。攪拌時(shí)要確保氣泡輕質(zhì)土的流動(dòng)性和輕量性，投料需準(zhǔn)確，且必須按照標(biāo)準(zhǔn)控制空氣量、濕潤密度、流動(dòng)值。 澆筑時(shí)，應(yīng)采用分層、 分塊的澆筑方式作業(yè)， 輕質(zhì)土每次澆筑厚度為0.5～0.8 m，按照沉降縫分幅跳躍式澆筑，需待下部輕質(zhì)土終凝后方可進(jìn)行上層輕質(zhì)土澆筑作業(yè)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間以不小于7 d 為控制。

（3）固化后。 氣泡輕質(zhì)土固化后的質(zhì)量管理，是指檢測輕質(zhì)土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是否達(dá)到強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。質(zhì)量管理中，一般用控制濕潤密度和空氣含量的方法進(jìn)行檢測。

氣泡輕質(zhì)土的設(shè)計(jì)控制值為qu28進(jìn)行，輕質(zhì)土固化后測得齡期7 d 的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu7， 之后根據(jù)qu7數(shù)值與qu28數(shù)值的線性關(guān)系判斷qu28。 因此在固化后的質(zhì)量管理中，可通過檢測7 d 齡期時(shí)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度來判斷輕質(zhì)土是否達(dá)到要求的強(qiáng)度。

（4）成品管理。 輕質(zhì)土成品管理是指檢驗(yàn)輕質(zhì)土成品的形狀、質(zhì)量及確認(rèn)施工數(shù)量等。 施工時(shí)必須要有準(zhǔn)確的記錄。

圖1 施工中的北村站

3 結(jié)語

經(jīng)過3 年的通車運(yùn)營期，北村、水瀝收費(fèi)站路基狀況良好，可見，氣泡輕質(zhì)土材料應(yīng)用于路基填筑，是一項(xiàng)改變常規(guī)填筑工藝方法的革新型技術(shù)，其強(qiáng)度也具有可選擇性，可根據(jù)不同性質(zhì)的工程，設(shè)計(jì)不同的氣泡土強(qiáng)度，因此氣泡輕質(zhì)土在以后的工程建設(shè)中將有更廣闊的使用空間。