高速公路工程建設(shè)泡沫輕質(zhì)土應(yīng)用

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摘要：泡沫輕質(zhì)土兼具輕質(zhì)性、自立性、高強(qiáng)性等多重應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于高速公路建設(shè)，可減小新舊路基的差異沉降量，提高路面的平整性。以高速公路工程實(shí)例為依托，重點(diǎn)圍繞泡沫輕質(zhì)土在其中的應(yīng)用要點(diǎn)展開探討。

關(guān)鍵詞：泡沫輕質(zhì)土；技術(shù)指標(biāo)；高速公路；應(yīng)用分析

1泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

泡沫輕質(zhì)土是現(xiàn)階段較為主流的新型建筑節(jié)能材料，以泡沫劑水溶液為主要原材料，通過機(jī)械方法將其制成泡沫，將該半成品加入其他漿料中（包含硅質(zhì)材料、鈣質(zhì)材料、外加劑等），給予充分的攪拌處理，滿足質(zhì)量要求后出廠，澆筑成型[1]。泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)總結(jié)如下：（1）輕質(zhì)性。泡沫輕質(zhì)土在混凝土內(nèi)部將生成較豐富且具有封閉特性的泡沫孔，在增加泡沫量后，可達(dá)到輕質(zhì)化的效果，重度通常低于細(xì)顆粒土20%甚至更多，適用于在軟弱地層上填筑土工結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性可得到保障。（2）可調(diào)節(jié)性。以實(shí)際需求為準(zhǔn)，靈活調(diào)整配合比，可以改變泡沫輕質(zhì)土的重度和強(qiáng)度，滿足不同施工場(chǎng)景下的需求。通常，泡沫輕質(zhì)土的重度調(diào)節(jié)范圍5～12kN/m3，強(qiáng)度可調(diào)節(jié)范圍0.3～13MPa。（3）流動(dòng)性。管道泵送施工時(shí)，泡沫輕質(zhì)土可以高效流動(dòng)至指定位置，對(duì)空間要求較低，可操作性較佳。若將泡沫輕質(zhì)土作為路基填筑材料使用，可省去澆筑后的機(jī)械碾壓環(huán)節(jié)，施工效率得以提高。此外，泡沫輕質(zhì)土澆筑具有連續(xù)性，無需采取針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)措施。（4）環(huán)保性。在應(yīng)用泡沫輕質(zhì)土?xí)r，其原材料的可選形式較多，包含粉煤灰在內(nèi)的多種工業(yè)廢渣均可取得良好的應(yīng)用效果，可實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”。此外，泡沫輕質(zhì)土屬無機(jī)材料，將其應(yīng)用于路基施工后，并不會(huì)造成環(huán)境受損、水域受污染的問題，可兼顧高速公路施工質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境效益的雙重要求[2-3]。（5）其他特性。除前述所提的特性外，泡沫輕質(zhì)土還兼具傳統(tǒng)水泥混凝土的諸多優(yōu)良特性，如耐熱性、抗水損害性等。

2泡沫輕質(zhì)土路堤設(shè)計(jì)

2.1填筑高度

泡沫輕質(zhì)土在道路結(jié)構(gòu)中的位置關(guān)系如圖1所示。重疊區(qū)路堤高度計(jì)算方法如下: 式中，H1、H2、H3分別為路面結(jié)構(gòu)層、泡沫輕質(zhì)土及常規(guī)填土的厚度，單位m；R1、R2、R3分別為路面結(jié)構(gòu)層、泡沫輕質(zhì)土及常規(guī)填土的平均重度，單位kN/m3。根據(jù)高速公路設(shè)計(jì)要求可知，施工現(xiàn)場(chǎng)原地面至路面頂部的高度為4.2m，路面、泡沫輕質(zhì)土及常規(guī)填土的平均重度分別為:用式（1）計(jì)算可得泡沫輕質(zhì)土的填筑高度，即H2≥1.91m?？紤]到路基路面荷載要求，為確保高速公路在運(yùn)營階段具有足夠的穩(wěn)定性，統(tǒng)一按2m的高度進(jìn)行填筑。

2.2關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

泡沫混合輕質(zhì)土應(yīng)用于高速公路工程，可以減小軟基的附加應(yīng)力。為充分發(fā)揮泡沫混合輕質(zhì)土的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，施工期間需加強(qiáng)對(duì)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的控制（表1）。

3工程應(yīng)用

3.1配合比強(qiáng)度試驗(yàn)

（1）制作10cm×10cm×10cm試塊，參照普通混凝土的強(qiáng)度測(cè)試方法，按規(guī)范操作，確定其抗壓強(qiáng)度；合理配置壓路機(jī)，較適宜的是小量程砂漿壓力機(jī)。（2）每6塊試件為一組，共2組，經(jīng)檢測(cè)后確定各自的7d齡期抗壓強(qiáng)度，待該值達(dá)到0.3MPa及其以上時(shí)，所對(duì)應(yīng)的配合比具有可行性，可應(yīng)用于施工中。

3.2泡沫輕質(zhì)土施工

3.2.1施工設(shè)備壓縮空氣與發(fā)泡劑水溶液混合，由此形成均勻性較好的泡沫。根據(jù)制備要求，配套的是具有自動(dòng)計(jì)量功能的設(shè)備，以便精確控制泡沫流量以及其他各類材料的用量，單臺(tái)設(shè)備的泵送能力為50m3/h[4-5]。

3.2.2工藝流程以水泥漿和氣泡為原材料，經(jīng)混合后組成輕質(zhì)泡沫土，用于澆筑作業(yè)，工藝流程如圖2所示。

3.2.3施工要點(diǎn)（1）在防滲土工膜施工前落實(shí)準(zhǔn)備工作，即在碎石墊層表面澆筑一層泡沫輕質(zhì)土，厚度約30cm。（2）正式澆筑過程中遵循分層的原則，單層厚度以0.5～1m為宜。（3）遵循隨拌隨用的原則，嚴(yán)格控制澆筑層的施工時(shí)間，不可超過漿液的初凝時(shí)間，否則將產(chǎn)生廢料。（4）沿澆筑區(qū)長軸方向澆筑，從一端開始，逐步向另一端推進(jìn)。（5）澆筑過程中，若需移動(dòng)澆筑管，則需前后移動(dòng)，若因特殊情況必須左右移動(dòng)時(shí)，需提升澆筑管至已澆筑輕質(zhì)土表面為止，在此條件下左右移動(dòng)。（6）掃平表面時(shí)，需合理調(diào)整澆注口的位置，保證其呈水平姿態(tài)。（7）經(jīng)澆筑作業(yè)后加強(qiáng)防護(hù)，以免在輕質(zhì)土成型期間因外力作用而出現(xiàn)強(qiáng)度偏低、形狀不合理等問題。（8）遇強(qiáng)降雨或是持續(xù)性的小雨天氣時(shí)，采取遮蓋措施，避免輕質(zhì)土遭雨水浸泡。（9）于泡沫輕質(zhì)土頂部0.5～1m處設(shè)置2層Φ2mm不銹鋼絲網(wǎng)。

3.3路基抽芯檢測(cè)

路基施工作業(yè)落實(shí)到位后，鉆孔取芯并組織試驗(yàn)，分析泡沫輕質(zhì)土的質(zhì)量情況。為保證芯樣具有代表性，取4個(gè)點(diǎn)，各點(diǎn)分別取3個(gè)芯樣，經(jīng)檢測(cè)后確定其重度和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的實(shí)際情況。結(jié)果表明，重度＜8kN/m3，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度＞0.6MPa，兩項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)。結(jié)合重度檢測(cè)結(jié)果，按最大平均重度（6.1kN/m3）計(jì)算，確定路堤總荷載，即H1R1+H2R2+H3R3=55.3kPa＜60kPa。由此可知，路基施工中應(yīng)用泡沫輕質(zhì)土，可以在不影響質(zhì)量的前提下達(dá)到減載的效果。

3.4施工工藝流程

發(fā)泡混合輸送站生產(chǎn)滿足施工需求的材料，及時(shí)轉(zhuǎn)至施工現(xiàn)場(chǎng)用于澆筑作業(yè)。總體上，應(yīng)按照如下流程有序推進(jìn)：采購材料（加強(qiáng)原材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)的質(zhì)量控制）→制備水泥漿→制備泡沫→制備泡沫輕質(zhì)土→管道輸送→現(xiàn)場(chǎng)澆筑（遵循分層作業(yè)的原則，且需提前處理場(chǎng)地，即采取基坑開挖和基底處理措施）。

3.5施工期間注意事項(xiàng)

（1）施工中，泡沫混凝土變形縫橫向、縱向均分兩幅；基底不可存在雜物，否則易影響泡沫混凝土的澆筑施工效果[6-7]。（2）安排在非雨季施工，因工期等原因而在降雨天氣施工時(shí)，應(yīng)覆蓋遮雨布，以免出現(xiàn)雨水下滲的情況。若不具備遮蔽條件，則需在四周修筑排水溝，同時(shí)配套泵等相關(guān)裝置輔助抽水。（3）鑒于原結(jié)構(gòu)頂圈梁及隧道頂板較薄弱的情況，應(yīng)合理調(diào)度重載車輛，不可在該處行駛或停留。（4）施工單位及監(jiān)理應(yīng)高度重視隧道施工的安全問題和質(zhì)量問題，將沉降、位移作為重點(diǎn)觀測(cè)指標(biāo)，詳細(xì)記錄各項(xiàng)信息；此外，對(duì)于施工進(jìn)場(chǎng)前的沉降以及隧道坐標(biāo)原始數(shù)據(jù)，一方面需保證其準(zhǔn)確性，另一方面則需備份，以免數(shù)據(jù)丟失。施工過程中，由專員加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，完整記錄各項(xiàng)信息，根據(jù)所得數(shù)據(jù)生成沉降速率曲線作為施工參考。隧道頂板的沉降以及暗埋段結(jié)構(gòu)變形均是重點(diǎn)監(jiān)測(cè)內(nèi)容。（5）隧道結(jié)構(gòu)的附加沉降量不超過2cm，7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥0.9MPa時(shí)，說明路基的強(qiáng)度滿足要求，可以進(jìn)入后續(xù)施工環(huán)節(jié)。

4結(jié)語

以廣佛肇高速公路某標(biāo)段為背景，圍繞輕質(zhì)泡沫混凝土的應(yīng)用要點(diǎn)展開探討，提出施工方案、施工工藝以及注意事項(xiàng)。在高速公路施工中，由于輕質(zhì)泡沫混凝土具有輕質(zhì)、強(qiáng)度高、環(huán)保效益良好等特點(diǎn)，可以在短時(shí)間內(nèi)高效完成高速公路的建設(shè)工作，具有可行性。在后續(xù)的工程中，工作人員可以靈活應(yīng)用輕質(zhì)泡沫混凝土，加強(qiáng)對(duì)材料質(zhì)量的控制以及對(duì)施工工藝的優(yōu)化，充分發(fā)揮出輕質(zhì)泡沫混凝土的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，切實(shí)提高高速公路的整體建設(shè)水平。

參考文獻(xiàn)

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作者：金波 單位：中鐵十九局集團(tuán)廣州工程有限公司