高速公路用泡沫輕質(zhì)混凝土施工工藝研究

蔣 豪 董志豐 張士林

（無錫交通建設(shè)工程集團有限公司，江蘇 無錫 214000）

0 引言

本文依托京滬高速公路淮安至江都段改擴建工程，該工程路線起自王興樞紐互通北側(cè)，接改擴建的京滬高速公路新沂至淮安段，經(jīng)淮陰、漣水、清江浦、淮安、寶應(yīng)、高郵、江都，止于正誼樞紐互通北側(cè)，全長約152.6km。全線采用雙側(cè)拼寬的總體擴建方案，按雙向八車道高速公路標準擴建，設(shè)計速度120km/h，路基寬度42m。

該項目標段屬里下河淺洼平原區(qū)，地勢較平坦，沿線主要為農(nóng)田、村舍及魚塘、溝河，地面標高為1.0m～4.0m，局部洼地處標高略低。區(qū)內(nèi)水系主要由淮河水系組成。區(qū)內(nèi)河流眾多，灌溉溝渠密布，京杭大運河在線路西側(cè)貫穿南北，主要河流有向陽河、勞動河、蘆氾河、永安河、潼河等。區(qū)內(nèi)地表水與地下水聯(lián)系密切，地下水位埋深1m～4m不等，穩(wěn)定水位埋深一般在2m～4m。該項目標段地質(zhì)第四系厚度約為60m～80m，主要為全新統(tǒng)黏性土，夾粉土、粉砂，上更系統(tǒng)黏性土、砂性土。表土層之下即為全新統(tǒng)黏性土，淺部局部分布少量淤泥質(zhì)土，下部為上更新統(tǒng)老黏性土，密實砂性土。沿線主要特殊性巖土為填土、軟（弱）土、膨脹土及砂礓。根據(jù)設(shè)計，本項目路基挖方35萬方，路基填方151萬方，泡沫輕質(zhì)土5.9萬方，濕噴樁50.1萬米，旋噴樁0.23萬米，PC管樁0.9萬米。根據(jù)本項目所處的地理環(huán)境及相關(guān)氣候特點，本文采用泡沫輕質(zhì)混凝土使用于高速公路的改擴建工程中，文中研究了泡沫輕質(zhì)混凝土的施工工藝，為泡沫輕質(zhì)混凝土的推廣使用提供相應(yīng)的工程實踐經(jīng)驗。

1 泡沫混凝土原材料性能及要求

本文涉及項目標段設(shè)計共有泡沫輕質(zhì)混凝土59132m3，其技術(shù)參數(shù)和數(shù)量見表1，配合比見表2。

表1 泡沫輕質(zhì)混凝土主要技術(shù)參數(shù)

表2 泡沫輕質(zhì)混凝土配合比

對原材料的相關(guān)要求如下：

（1）項目開展過程中所使用到的原材料必須滿足國家相關(guān)規(guī)范要求，不得污染環(huán)境，造成不利影響；

（2）項目開展過程中所使用到的原材料需經(jīng)過實驗室驗證合格后才能投入使用；

（3）項目開展過程中所使用到的原材料，應(yīng)確保批次相同、品種相同、登記相同、廠家相同；

（4）項目開展過程中所使用到的關(guān)鍵材料水泥必須滿足項目工程需求，采用普通硅酸鹽水泥P·O42.5級；

（5）發(fā)泡劑采用河南華泰新材科技股份有限公司的HTW-1型復(fù)合泡沫劑，發(fā)泡劑為合成類高分子表面活性劑。發(fā)泡劑外觀應(yīng)均勻透明，常溫條件下無異物析出或沉淀，無異味或刺激性氣味，對環(huán)境無不良影響。

2 施工工藝研究

2.1 工藝流程

泡沫輕質(zhì)混凝土主要施工流程見圖1。

圖1 泡沫輕質(zhì)混凝土施工流程圖

2.2 施工過程

2.2.1 施工準備

（1）確定配合比：通過試驗室在室內(nèi)進行了泡沫輕質(zhì)混凝土的配合比試驗，確定了泡沫輕質(zhì)混凝土的配合比。

（2）施工便道：項目在標段既有線路兩側(cè)修筑便道、便橋，新修便道路基寬7.0m，路面寬6.0m，路面采用厚15cm的泥結(jié)碎石，兩側(cè)設(shè)置排水溝。新修便道與沿線既有道路聯(lián)通，保證現(xiàn)場施工運輸滿足要求。泡沫輕質(zhì)混凝土施工前，對施工設(shè)備平臺進行硬化處理，處理方式為填筑50cm厚建筑垃圾，其上澆筑15cm厚混凝土。處理面積為7×10=70m2。

（3）施工用電：根據(jù)現(xiàn)場實際情況，沿線合理布置變壓器，外電接入，現(xiàn)場施工用電滿足要求。

（4）技術(shù)準備：對項目部現(xiàn)場技術(shù)人員進行技術(shù)培訓(xùn)，使技術(shù)人員掌握泡沫輕質(zhì)混凝土施工工藝流程、控制要點，滿足現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)需要。

（5）物資材料準備：工程技術(shù)部已經(jīng)提前將物資交底發(fā)給物資部，物資部將根據(jù)生產(chǎn)計劃分批次提前將物資購買進場，進場材料經(jīng)過試驗室和總監(jiān)辦抽檢合格后方可投入使用。

（6）設(shè)備準備：施工生產(chǎn)用設(shè)備提前將報驗材料上報總監(jiān)辦，驗收合格后進場進行編號并納入項目部統(tǒng)一管理。

（7）施工現(xiàn)場準備：在進行泡沫輕質(zhì)混凝土施工前，應(yīng)該對所施工的部位進行徹底地檢查，保證所施工部位沒有大量積水等不合格情況的出現(xiàn)，基底翻挖25cm摻5%石灰，壓實度要求不小于90%，臺階按照設(shè)計圖紙開挖成型，臺階底部設(shè)置30cm×30cm碎石盲溝，每隔30m設(shè)置Φ4硬塑管，并與碎石盲溝連通，如現(xiàn)場擋墻已經(jīng)施工，則需要在墻身上進行鉆孔，泡沫輕質(zhì)混凝土施工時注意連接橫向排水管。擋墻及裝配式護壁按照泡沫混凝土施工進度要求完成施工。

2.2.2 模板安裝和防滲土工膜鋪設(shè)

為防止泡沫混凝土下滲造成污染，安裝模板前鋪設(shè)一層防滲土工膜。鋪設(shè)前應(yīng)清除下承層的尖銳物，避免刺破；相鄰幅的土工膜重疊搭接長度不小于10cm，且應(yīng)橫向鋪設(shè)。

因泡沫輕質(zhì)混凝土具有較高的流動性，澆筑前應(yīng)安裝好模板。模板采用竹膠板，與泡沫輕質(zhì)土的接觸面必須光滑且保證清潔。使用Φ 50無縫鋼管和10×10的方木進行加固。竹膠板拼縫采用雙面膠封堵并保證模板表面平順，拼縫處使用方木和鋼管加固，防止錯臺或爆模。當填筑體縱向超過15m，必須使用模板分割，模板外部增加斜撐，計劃單層支模高度為1.2m。路基縱向上每隔10m～15m設(shè)置變形縫，采用2cm厚的泡沫塑料板填塞。

泡沫輕質(zhì)土混凝土沉降縫設(shè)置與擋墻或其它結(jié)構(gòu)物保持一致，采用2cm厚泡沫塑料板填塞。

2.2.3 泡沫輕質(zhì)土制備

（1）確定配合比：根據(jù)設(shè)計要求的墊層密度、抗壓強度確定水泥漿的配比、泡沫稀釋液的配比以及泡沫和水泥漿的混合比例。

（2）水泥漿制備：根據(jù)配比將水泥、水和外加劑放入攪拌站中攪拌成均勻漿體。

（3）泡沫制備：將發(fā)泡劑和水按配比混合成稀釋液，將發(fā)泡液和壓縮空氣在設(shè)備發(fā)泡系統(tǒng)混合，在壓縮空氣的作用下，將發(fā)泡液完全吹制成具有高穩(wěn)定性、極強的立體張力和特異的韌伸性的泡沫囊。注意檢查泡沫囊的大小、韌伸性是否符合要求，這直接影響到泡沫輕質(zhì)混凝土的強度和保溫隔熱性能。

（4）漿泡混合：發(fā)好的泡沫囊通過發(fā)泡系統(tǒng)直接壓入水泥漿中，進行混合。

泡沫輕質(zhì)混凝土的制備可通過在泡沫輕質(zhì)混凝土輸送機上設(shè)置好各項配合比參數(shù)，實現(xiàn)數(shù)字自動化控制。泡沫混凝土生產(chǎn)工藝流程見圖2。

圖2 泡沫混凝土生產(chǎn)工藝流程

2.2.4 泡沫輕質(zhì)混凝土泵送工藝關(guān)鍵點

（1）本項目采用的澆筑施工工藝為管路泵送方式（圖3）。在泵送施工前，應(yīng)將管道接頭緊固穩(wěn)定，在施工過程中不發(fā)生泄露等問題。泵送過程中，澆筑管的壓力應(yīng)滿足揚程及輸送距離要求。

圖3 泡沫混凝土澆筑方式

（2）利用泡沫輕質(zhì)混凝土設(shè)備中的泵送系統(tǒng)將制成的泡沫輕質(zhì)混凝土料漿，泵送至施工面。在輸送過程中泵送系統(tǒng)自動調(diào)壓，使泵送高度與工作壓力相適應(yīng)，平穩(wěn)地將泡沫輕質(zhì)混凝土漿料輸送到作業(yè)面，減少泡沫破碎。

（3）泡沫輕質(zhì)混凝土按照每層厚度0.3m～1m分層澆注，每工作面間隔8～14h澆注1層。澆筑過程若出現(xiàn)較長時間的停滯（超過30min），應(yīng)該及時停止并清洗管道，其具體標準應(yīng)以清洗輸送管時出水干凈為準。

（4）填筑施工過程中要避免過度振動，避免消泡和材料離析現(xiàn)象發(fā)生。

（5）當澆筑到設(shè)計標高后，使用尺桿刮平。

2.2.5 泡沫輕質(zhì)混凝土的養(yǎng)護

當泡沫輕質(zhì)混凝土在澆筑的過程中充分滿足設(shè)計文件中提出的標準高度后，應(yīng)該使用特殊的刮平工具進行刮平處理，同時應(yīng)及時加蓋PVC塑料薄膜進行及時的保溫保濕養(yǎng)護，條件允許時，可以增加采用土木布進行保溫保濕養(yǎng)護。在養(yǎng)護期間嚴格控制機械設(shè)備、人員等通過，確保在泡沫混凝土達到設(shè)計強度的時候才能開放交通，進行正常的使用。養(yǎng)護工程中要保證泡沫混凝土有足夠的水進行水化反應(yīng)，同時要確保在一定的溫度范圍內(nèi)進行養(yǎng)護。如出現(xiàn)大規(guī)模降溫天氣，應(yīng)及時提前做好保溫工作，防止混凝土因為突然降溫引起的大規(guī)模開裂破壞。養(yǎng)護時間要確保在規(guī)范規(guī)定的要求內(nèi)完成。

3 施工質(zhì)量控制及注意事項

3.1 施工質(zhì)量控制

（1）泡沫混凝土澆筑區(qū)域的劃分要求：泡沫混凝土澆筑區(qū)域的劃分必須要根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況進行，原則上15m為一個區(qū)段。要嚴格控制泡沫混凝土的澆筑厚度（控制在0.3m～1m的范圍）。本項目的標段標準層次按照0.5m進行控制，如情況特殊確保最頂層厚度不小于0.3m。

（2）澆筑前的基底檢查：在進行輕質(zhì)泡沫混凝土施工前，應(yīng)對所施工的部位進行徹底地檢查，保證所施工部位沒有大量積水等不合格情況的出現(xiàn)，基底高程、平面尺寸應(yīng)滿足設(shè)計要求。

（3）防滲土工膜鋪設(shè)：鋪設(shè)前應(yīng)清除下承物的尖銳物，避免刺破。相鄰幅的土工膜重疊搭接寬度不宜小于10cm，且應(yīng)橫向鋪設(shè)，保證無縫隙、不漏漿。

3.2 施工要求和注意事項

（1）泡沫輕質(zhì)土路段位于河塘區(qū)，嚴禁釆用塊石進行拋石擠淤，避免地基隆起后造成泡沫輕質(zhì)混凝土開裂。

（2）護欄：護壁釆用鋼筋混凝土擋墻時，釆用墻式護欄；釆用裝配式護壁設(shè)置波形梁護欄，布設(shè)時要求成孔后埋設(shè)，嚴禁釆用錘擊打入，具體施工過程詳見交底圖紙。泡沫輕質(zhì)混凝土與聲屏障重合路段釆用墻式護欄，便于聲屏障基礎(chǔ)埋設(shè)。

（3）泡沫輕質(zhì)混凝土澆筑時，施工人員必須穿水靴，戴膠手套，穿上長袖衣，戴安全帽。對發(fā)泡劑的搬運及使用，需注意防止直接接觸，避免發(fā)泡劑接觸強酸化劑。

4 結(jié)束語

本文以京滬高速公路淮安至江都段改擴建工程項目為依托，研究了泡沫輕質(zhì)混凝土施工工藝。分析了本項目用泡沫混凝土在施工過程中的具體性能，并給出了具體的施工措施，相關(guān)成果為泡沫輕質(zhì)混凝土的推廣使用提供了相應(yīng)的工程實踐經(jīng)驗。