泡沫輕質(zhì)土路基建造施工關(guān)鍵技術(shù)研究

胡 立

(中電建路橋集團有限公司，北京 100089)

0 引言

隨著國內(nèi)工程建設(shè)對文明環(huán)保施工的要求越來越高，泡沫輕質(zhì)土這種新型無污染工程材料逐步進入到工程建設(shè)領(lǐng)域。泡沫輕質(zhì)土作為性能優(yōu)良的輕質(zhì)填料在陡坡路堤、軟土路段的應(yīng)用取得了良好的效果，提高了路基施工質(zhì)量。相較傳統(tǒng)的水泥土、石灰土等臺背回填、特殊路段回填材料，泡沫輕質(zhì)土自重輕，回填時無須進行專門的地基處理，同時由于泡沫輕質(zhì)土硬化成型后其強度較水泥土、石灰土顯著提高，有效降低了工后路面沉降[1]。

1 泡沫輕質(zhì)土形成原理及特性

泡沫輕質(zhì)土這種新型材料被廣泛用于路基臺背回填、路基拼寬施工中，效果良好。其形成原理是：首先將發(fā)泡劑加水按比例進行稀釋，然后通過發(fā)泡裝置進行發(fā)泡，并將制備好的泡沫與水泥漿液進行混合攪拌，待養(yǎng)護硬化形成一種輕質(zhì)高強材料[2]。其具有如下特性：

(1)輕質(zhì)性：根據(jù)承載力要求的不同，可合理調(diào)整泡沫輕質(zhì)土容重，減輕其自重，主要通過控制調(diào)整泡沫輕質(zhì)土中的含氣量來實現(xiàn)，常用泡沫輕質(zhì)土濕容重為5～6 kN/m3。

(2)強度的可調(diào)節(jié)性：根據(jù)泡沫輕質(zhì)土臺背回填、路基拼寬應(yīng)用部位的不同，可合理調(diào)整泡沫輕質(zhì)土配合比設(shè)計，得到不同強度的泡沫輕質(zhì)土，無側(cè)限抗壓強度一般為0.3～5.0 MPa。

(3)高流動性：泡沫輕質(zhì)土是由發(fā)泡劑與水泥砂漿混合制成，其原材料中沒有砂石等骨料，流動性能非常好。泡沫輕質(zhì)土可通過泵送施工，極大地提高了施工效率。

(4)凝結(jié)性：泡沫輕質(zhì)土原材料中含有水泥砂漿，凝結(jié)效果好。為確保泡沫輕質(zhì)土強度不受影響，應(yīng)在初凝時間內(nèi)完成澆筑施工。

2 泡沫輕質(zhì)土施工工藝及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 泡沫輕質(zhì)土施工關(guān)鍵工序流程(圖1)

圖1 泡沫輕質(zhì)土施工工藝流程圖

2.2 泡沫輕質(zhì)土施工關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 保護面板的施工

泡沫輕質(zhì)土澆筑時作為一種流態(tài)材料，施工時必須設(shè)置保護面板，防止其四處逸散。保護面板一般采用C30混凝土預(yù)制而成，厚度一般控制在4～6 cm，確?；炷撩姘迥軌虺惺軄碜耘菽p質(zhì)土的側(cè)壓力。因此必須嚴(yán)格控制保護面板的安裝質(zhì)量，具體關(guān)鍵控制措施為槽鋼支柱加拉桿對保護面板進行固定，首先將槽鋼安裝進基底固定，然后逐層安裝保護面板，每安裝一層保護面板后，通過拉桿將保護面板與槽鋼連接固定起來，縱向兩塊面板之間通過砂漿粘結(jié)，最終形成槽鋼支柱與保護面板共同作用的防護體系。同時，泡沫輕質(zhì)土澆筑也應(yīng)重點控制澆筑高度，盡量<80 cm，有效降低保護面板的側(cè)壓力。

2.2.2 泡沫輕質(zhì)土澆筑

由于泡沫輕質(zhì)土在土建工程中的施工應(yīng)用往往澆筑方量、尺寸較大，如果采用一次性成型澆筑，施工質(zhì)量難以保證，易產(chǎn)生裂縫，強度不易合格，因此為提高施工質(zhì)量，澆筑時應(yīng)分層、分塊進行，可有效控制一次性的澆筑方量，確保泡沫輕質(zhì)土強度、容重達標(biāo)后，再進行下一次施工。經(jīng)過驗算，泡沫輕質(zhì)土分塊澆筑橫向、縱向尺寸均應(yīng)控制在10～20 m，分層澆筑厚度必須經(jīng)過受力驗算，滿足保護面板側(cè)壓力承載極限，確保澆筑過程中保護面板支護體系不坍塌，一般澆筑厚度控制在50 cm左右。同時在泡沫輕質(zhì)土澆筑過程中應(yīng)設(shè)置變形縫，確保泡沫輕質(zhì)土在硬化成型過程中能夠充分釋放變形應(yīng)力，減少裂縫產(chǎn)生。變形縫的設(shè)置數(shù)量應(yīng)根據(jù)實際工程中的澆筑尺寸合理確定，以泡沫輕質(zhì)土不產(chǎn)生裂縫為控制標(biāo)準(zhǔn)，一般間距10 m設(shè)置一道。

2.2.3 泡沫輕質(zhì)土養(yǎng)護與維護

泡沫輕質(zhì)土澆筑完成后必須進行保水養(yǎng)護，主要措施為在泡沫輕質(zhì)土頂部設(shè)置兩層鍍鋅金屬網(wǎng)，然后在其上再覆蓋防滲土工膜，并定期進行灑水養(yǎng)護，減少水化熱導(dǎo)致的溫縮裂縫，養(yǎng)護時間≥7 d，確保在養(yǎng)護期內(nèi)泡沫輕質(zhì)土強度能夠滿足指標(biāo)要求。

3 泡沫輕質(zhì)土施工質(zhì)量控制

泡沫輕質(zhì)土的施工質(zhì)量是決定其后期在路基建造中能否發(fā)揮輕質(zhì)高強性能的關(guān)鍵。泡沫輕質(zhì)土澆筑完成后與傳統(tǒng)石灰土、水泥土材料不同，其后期基本不會再發(fā)生壓實沉降變化，因此必須嚴(yán)控其施工過程的質(zhì)量，確保其強度及輕質(zhì)性在施工階段滿足設(shè)計要求。

(1)濕密度控制：在配合比設(shè)計基礎(chǔ)上進行泡沫輕質(zhì)土消泡試驗，確保泡沫穩(wěn)定性達標(biāo)，同時濕密度越低其輕質(zhì)效果越好，因此必須嚴(yán)格控制，優(yōu)化降低其濕密度，以此減輕泡沫輕質(zhì)土對地基的壓力。濕密度滿足要求后也必須確保其沉降值和強度滿足相關(guān)規(guī)范和設(shè)計要求。

(2)泡沫泌水率控制：泡沫泌水率是指發(fā)泡劑制泡后30 min內(nèi)泡沫破碎液化成水的質(zhì)量比上泡沫總質(zhì)量，是反映發(fā)泡劑制泡后是否穩(wěn)定、是否易破碎的一個指標(biāo)。而泡沫是否穩(wěn)定，是決定泡沫輕質(zhì)土能否發(fā)揮其優(yōu)良性能的關(guān)鍵，因此施工中應(yīng)嚴(yán)格控制發(fā)泡的穩(wěn)定性。

(3)流值控制：在相同水膠比的情況下，流值越大，泡沫輕質(zhì)土流動性越好，當(dāng)泡沫輕質(zhì)土流值過大，>190 mm時，制得的泡沫輕質(zhì)土穩(wěn)定性會大大降低，而流值過小，泡沫輕質(zhì)土泵送施工難度則會上升。

4 結(jié)語

泡沫輕質(zhì)土相較傳統(tǒng)石灰土、水泥土等填料，具有綠色無污染、輕質(zhì)高強、節(jié)約占地等優(yōu)勢[3]。為了進一步提升泡沫輕質(zhì)土使用過程中的穩(wěn)定性、耐久性，同時降低其施工成本，下一步還需重點針對發(fā)泡劑的工作性能、施工配合比的優(yōu)化進行研究。