童虎

/中鐵四局集團(tuán)有限公司南京分公司

泡沫混凝土在公路隧道施工中的應(yīng)用

童虎

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泡沫混凝土具有輕質(zhì)高強(qiáng)、直力性、高流動(dòng)性、密度和強(qiáng)度可調(diào)節(jié)等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，因此備受公路隧道施工青睞。據(jù)此，本文通過(guò)實(shí)例，對(duì)泡沫混凝土在公路隧道施工中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)分析，并提出了一些合理的質(zhì)量控制措施。

泡沫；混凝土；公路；隧道施工

一、泡沫混凝土的性能特點(diǎn)

1、直立性

凝固成型后的泡沫混凝土是一個(gè)整體，支撐性極好，無(wú)需夯實(shí)和模板支撐，可有效緩解道路沉降，橋頭跳車(chē)等問(wèn)題，可以減少道路擴(kuò)建征地量，節(jié)約資金。

2、輕質(zhì)高強(qiáng)

容重最小可達(dá)150kg/m3，相當(dāng)于普通混凝土的1/2～1/10倍，抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)30MPa。

3、高流動(dòng)性

攪拌混合后的泡沫混凝土漿料承液體狀態(tài)，可以流動(dòng)至作用面的各個(gè)角落、縫隙。

4、抗水性能強(qiáng)

泡沫混凝土吸水率較低，相對(duì)獨(dú)立的封閉氣泡及良好的整體性，使其具有一定的防水性能。

5、環(huán)保性能好

所需原料為水泥和發(fā)泡劑，發(fā)泡劑大都接近中性，故泡沫混凝土屬無(wú)機(jī)材料，無(wú)毒無(wú)害，不會(huì)破壞周?chē)恋氐男再|(zhì)。

6、低彈減震性好

多孔性使其具有低的彈性模量，從而使其對(duì)沖擊載荷具有良好的吸收和分散作用。

7、生產(chǎn)、施工方便

泡沫混凝土可在廠內(nèi)生產(chǎn)成砌塊，也可在現(xiàn)場(chǎng)施工，直接現(xiàn)澆成整體。使用專(zhuān)業(yè)水泥發(fā)泡機(jī)自動(dòng)化作業(yè)，可泵送實(shí)現(xiàn)垂直高度200米的遠(yuǎn)距離輸送，工作量為80～300立方/工作日。

8、隔音、耐火性能好

泡沫混凝土中含有大量分布均勻的獨(dú)立氣泡，屬多孔材料，吸音能力為0.09～0.19%，是普通混凝土的5倍，具備有效隔音的功能。泡沫混凝土是無(wú)機(jī)材料，不會(huì)燃燒，具有良好的耐火性。

9、密度和強(qiáng)度可調(diào)節(jié)

容重范圍：150kg/m3～1600kg/m3，抗壓強(qiáng)度：0.2MPa～30MPa，密度和強(qiáng)度的可調(diào)節(jié)性可滿(mǎn)足不同工程的設(shè)計(jì)需求。

二、泡沫混凝土在花石崖隧道塌穴填充中的應(yīng)用分析

（一）塌方段工程概況

圍巖砂巖夾泥巖，有薄層狀煤層夾層，巖體較破碎，中厚層狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，層間粘結(jié)力差，掌子面自穩(wěn)能力差，拱頂有采空區(qū)。塌腔體位于YK141+165-YK141+084段，具體如圖1所示。

圖1

（二）泡沫混凝土材料模型的選取

泡沫混凝土經(jīng)過(guò)試驗(yàn)表面，其具備典型的靜水壓縮破壞特性，所以，傳統(tǒng)摩爾-庫(kù)倫模型選擇使用水泥標(biāo)號(hào)42.5R的普通硅酸鹽水泥，其與相關(guān)規(guī)范要求相符。而配合比設(shè)計(jì)，水泥用量為200kg/m3，飲用水用量為60kg，發(fā)泡劑為1.5kg。水灰比基數(shù)為1:0.25～0.35之間，對(duì)水灰比進(jìn)行嚴(yán)格控制。按照設(shè)備的用水量，制定固定的量桶。而發(fā)泡劑則選擇使用發(fā)泡培率大于200倍的復(fù)合型水溶性發(fā)泡劑。

（三）施工工藝

塌腔的長(zhǎng)度為81m，在施工過(guò)程中，對(duì)隧道初期支護(hù)拱頂，按照10的間距，穿過(guò)管道，預(yù)埋Φ108mm的泵送管，以此回填灌漿。與此同時(shí)，還要對(duì)施工工藝和施工工序進(jìn)行嚴(yán)格控制，泵送混凝土方量每次循環(huán)按照200m3為標(biāo)準(zhǔn)，回填的長(zhǎng)度為40m，泵送的距離控制在250m以?xún)?nèi)，高度為18m，分層灌注塌腔。每次的灌注厚度都需要嚴(yán)格控制在1.5m左右，切實(shí)依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)回填的厚度和數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。具體如2所示。

圖2

（四）監(jiān)控量測(cè)

在回填初期支護(hù)拱頂10m斷面出，進(jìn)行拱頂沉降和周邊收斂觀測(cè)點(diǎn)布置，一天進(jìn)行兩次跟蹤監(jiān)測(cè)，還需要及時(shí)收集施工過(guò)程中，隧道圍巖和拱頂變形的相關(guān)數(shù)據(jù)，并分析整理收集到的數(shù)據(jù)信息，對(duì)于其中很有可能存在的安全隱患，做出預(yù)警，并據(jù)此采取預(yù)防措施，避免出現(xiàn)二次塌方或者初期支護(hù)變形，從而保證施工的整體質(zhì)量和安全。同時(shí)還要對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，充分合理利用數(shù)值模擬法，預(yù)測(cè)圍巖變形趨勢(shì)，以此對(duì)后續(xù)施工提供更加可行的、合理的方案。經(jīng)過(guò)方案施工和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，拱頂沉降速率小于0.07～0.15m/d，周邊位移速率則小于0.1～0.2mm/d，在規(guī)定的范圍內(nèi)，通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)拱頂塌穴體內(nèi)填充密實(shí)。施工表明，使用泡沫混凝土，可以填滿(mǎn)整個(gè)塌穴體和隧洞之間的縫隙，并在抗壓強(qiáng)度上確保符合相關(guān)要求，這就在最大程度上滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)需求。

（五）在減荷回填中的應(yīng)用

在減荷回填過(guò)程中，現(xiàn)澆泡沫混凝土可以作為深埋軟巖隧道初期支護(hù)和二次襯砌之間預(yù)留變形層填充材料，經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，深埋軟巖隧道在二次襯砌施工后，依舊會(huì)發(fā)生一定程度上的變形，所以說(shuō)單純依賴(lài)于二次襯砌厚度的提高，并不能夠有效控制圍巖變形，并且襯砌結(jié)構(gòu)也會(huì)很容易因?yàn)樽冃螇毫^(guò)大，發(fā)生破壞。泡沫混凝土預(yù)留變形層能夠更好地吸收圍巖變形，進(jìn)一步緩解二次襯砌所承受的變形壓力，減小襯砌變形，改善受力，通過(guò)采用較小的二次襯砌，滿(mǎn)足隧道長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)要求。不僅如此，現(xiàn)澆泡沫混凝土還在地鐵隧道減荷、隧道超欠挖回填和地下連續(xù)通道減荷回填等工程中也得以廣泛應(yīng)用和推廣。

三、泡沬混凝土隧道施工質(zhì)量控制

（一）原材料質(zhì)量控制

在公路隧道施工過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制原材料，不僅要確保水泥材料和外添加劑產(chǎn)品與施工要求相符，還要保證原材料能夠滿(mǎn)足泡沫混凝土的流動(dòng)性、穩(wěn)定性以及抗壓強(qiáng)度等。

（二）發(fā)泡劑的性能要求

在隧道施工過(guò)程中，泡沫混凝土產(chǎn)生的氣泡一定要均勻和密實(shí)，發(fā)泡率應(yīng)該大于20%，稀釋率則需要滿(mǎn)足40%，與此同時(shí)，還要保證氣泡之間是相分離的，具備良好的獨(dú)立性。

（三）加強(qiáng)施工工藝控制

在建模時(shí)，泡沫混凝土模板一旦出現(xiàn)水平差或者傾斜度，必須及時(shí)進(jìn)行適度調(diào)整，確保水平率可以滿(mǎn)足相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和要求，保證模板工程具備良好的平整性和穩(wěn)定性。

（四）注重澆筑養(yǎng)護(hù)

在泡沫混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)該出料口和澆筑面的平衡性進(jìn)行嚴(yán)格控制。在施工過(guò)程中，混凝土初凝前，還需要完成澆筑施工，在此階段澆筑層終凝之后，才能夠進(jìn)行下層澆筑。在頂層澆筑施工結(jié)束后，還需要采取養(yǎng)生塑料膜，對(duì)其加以覆蓋養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間在5h左右。如果在澆筑時(shí)，碰到雷雨天氣，則需要采取有效的避雨措施，確?；炷敛粫?huì)受雨水影響。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，泡沫混凝土以其自身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，得以在公路隧道工程廣泛應(yīng)用，并獲得了良好的施工效果。而隨著公路擴(kuò)建工程項(xiàng)目規(guī)模逐漸擴(kuò)大，人們對(duì)施工材料的環(huán)保要求越來(lái)越高，這就進(jìn)一步促使了泡沫混凝土的應(yīng)用范圍得以擴(kuò)展。這也就要求施工技術(shù)人員必須采取有效的策略，提高材料的質(zhì)量，改善材料的性能，只有這樣，才能夠進(jìn)一步提高隧道施工的整體質(zhì)量，從而為公路隧道工程帶來(lái)良好的項(xiàng)目效益。

[1]董慶宇.泡沫混凝土在公路工程施工中的應(yīng)用[J].科技傳播,2013(18).

[2]吳飛.泡沫混凝土在公路工程施工中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2016(12).