李亞瓊

(山西遠方路橋(集團)有限責任公司，山西 大同 037006)

0 前 言

隨著山西省內(nèi)交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施質(zhì)量及等級的不斷提升，一定程度上緩解了山西省內(nèi)交通運輸?shù)钠惹行枨?；但從目前的交通運輸量增長趨勢角度分析，既有的交通基礎(chǔ)設(shè)施密度及等級在滿足遠期交通運輸量方面已經(jīng)捉襟見肘。因此，對既有公路進行改擴建是緩解這一迫切供需矛盾的主要方法。山西省地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜，各種地形交錯分布，為了滿足公路的行車安全性和行車平順性，必然出現(xiàn)一定比例的高填方路段，在后期改擴建過程中，為了保證擴建路堤與原路基之間的變形協(xié)調(diào)性，防止高填方路基在荷載作用下出現(xiàn)較大沉降，進而引發(fā)路基表面塌陷，影響行車安全。

泡沫輕質(zhì)土憑借拌和效率高，取材方便，性價比高，抗壓強度高及環(huán)保低碳等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用在路基填筑施工實踐中，尤其在高填方路基改擴建施工項目中應(yīng)用更加普遍；本文以山西省內(nèi)某高填方路基改擴建施工項目為例，嘗試將性能更優(yōu)的泡沫輕質(zhì)土應(yīng)用在高填方路基改擴建填筑施工中，以提高山西省內(nèi)高填方路基段的改擴建施工質(zhì)量和效率。

1 填筑用泡沫輕質(zhì)土配合比設(shè)計

1.1 泡沫輕質(zhì)土原材料分析

常規(guī)的泡沫輕質(zhì)土組分主要包括：發(fā)泡劑、水泥凈漿、粉煤灰及改性外加劑幾種。拌和用的發(fā)泡劑根據(jù)理化性質(zhì)可以分為化學類、物理類及表面活性類幾種，化學類發(fā)泡劑在拌和過程中能夠與水發(fā)生化學反應(yīng)釋放大量的膨脹劑，膨脹劑是泡沫輕質(zhì)土的主要材料，但化學發(fā)泡劑在反應(yīng)過程中伴隨產(chǎn)生大量的有毒氣體，因此，在大規(guī)模拌和過程中一般不使用化學發(fā)泡劑；物理發(fā)泡劑是借助物理反應(yīng)使高分子材料在拌和和擠壓作用下生成膨脹性泡沫材料，物理發(fā)泡劑應(yīng)在合理的范圍內(nèi)攪拌擠壓；表明活性材料的主要原理是通過降低拌和液體表面的張力值，通過表面張力值的改變生成氣泡，大量的單一氣泡材料排列組合后形成發(fā)泡劑。本次高填方路基填筑用泡沫輕質(zhì)土制備使用物理發(fā)泡劑材料。

水泥凈漿主要滿足泡沫輕質(zhì)土的膠凝作用，水泥凈漿是泡沫輕質(zhì)土強度形成的主要材料和誘因，在高填方路基填筑施工過程中，為了滿足膠凝材料的作用持續(xù)性和強度要求，一般不能使用早強水泥或者膨脹性水泥；由于泡沫輕質(zhì)土的拌和周期較長，一般為4～5 h，為了保證水泥凈漿的施工和易性和強度形成要求，一般使用初凝周期較長的水泥凈漿。此外，在泡沫輕質(zhì)土中添加粉煤灰能夠降低同等組分的水泥使用量，降低拌和過程中的水泥水化熱對泡沫輕質(zhì)土的影響，且能夠滿足泡沫輕質(zhì)土的施工和易性和水膠比要求，提高了泡沫輕質(zhì)土的綠色性和低碳性。通過添加礦粉等改性外加劑可以明顯提高泡沫輕質(zhì)土的抗?jié)B性和密實性，有助于優(yōu)化泡沫輕質(zhì)土的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)。

1.2 泡沫輕質(zhì)土配合比設(shè)計

施工現(xiàn)場采用正交試驗法進行配合比試驗測定，為了對比不同配合比的性能優(yōu)劣，擬設(shè)定兩種配合比結(jié)果進行對比分析。表1為泡沫輕質(zhì)土材料的不同組分指標統(tǒng)計結(jié)果。

表1 泡沫輕質(zhì)土材料的不同組分指標統(tǒng)計結(jié)果

根據(jù)以上兩種配合比設(shè)計方案，分別制備兩類泡沫輕質(zhì)土試樣，分別對上述兩種配合比對應(yīng)的試驗試樣進行泡沫消除試驗和7 d和28 d抗壓強度試驗，經(jīng)試驗可知，以上兩種配合比對應(yīng)的泡沫輕質(zhì)土材料對應(yīng)的氣泡率值均大于60%，滿足泡沫輕質(zhì)土施工規(guī)范相關(guān)要求，因此，可以使用物理發(fā)泡劑作為本次高填方路基填筑用泡沫輕質(zhì)土發(fā)泡劑主材。表2為兩種配合比設(shè)計方案對應(yīng)的泡沫輕質(zhì)土各項性能試驗結(jié)果。

表2 兩種配合比設(shè)計方案對應(yīng)的泡沫輕質(zhì)土各項性能試驗結(jié)果

詳細分析上述兩種對應(yīng)配合比類型的流值變化情況可知，泡沫輕質(zhì)土的流值與氣泡率之間呈明顯的負相關(guān)關(guān)系；1、2配合比對應(yīng)的28 d抗壓強度指標分別為957 kPa、1 329 kPa，僅第二種配合比指標滿足規(guī)范要求，故本次高填方路基填筑使用第二種配合比設(shè)計方案；此外，第二種配合比設(shè)計方案使用了一定比例的粉煤灰材料，粉煤灰是煤炭燃燒的附屬產(chǎn)物，極大地消化了煤炭燃燒廢料，配合比設(shè)計結(jié)果性價比較高。

2 泡沫輕質(zhì)土的質(zhì)量控制

2.1 土工合成膜及金屬鋼絲網(wǎng)敷設(shè)施工控制

為了保證泡沫輕質(zhì)土在高填方路基填筑施工過程中的定位準確性，防止因施工荷載引起的大變形問題，在填筑前應(yīng)先敷設(shè)土工合成膜和鋼絲網(wǎng)材料，且合成膜應(yīng)敷設(shè)在鋼絲網(wǎng)上部，鋼絲網(wǎng)之間的相互連接采用焊接方式，焊縫寬度不能小于50 mm，在鋼絲網(wǎng)敷設(shè)過程中應(yīng)施加一定的預(yù)應(yīng)力進行鋼絲網(wǎng)張拉，邊緣位置應(yīng)使用鉚釘錨固在路基內(nèi)部，鋼絲網(wǎng)上在敷設(shè)合成膜時應(yīng)先鋪筑厚度為200～300 mm范圍內(nèi)的碎石墊層結(jié)構(gòu)，保證碎石墊層分布均勻合理，合成膜在敷設(shè)過程中應(yīng)保證邊緣平整，防止出現(xiàn)卷曲和重疊問題。圖1為土工合成膜現(xiàn)場敷設(shè)情況。

圖1 土工合成膜現(xiàn)場敷設(shè)情況

2.2 泡沫輕質(zhì)土現(xiàn)場澆筑施工控制

在泡沫輕質(zhì)土澆筑前，應(yīng)先對澆筑底部進行質(zhì)量現(xiàn)場檢查，保證泡沫輕質(zhì)土澆筑基底未見明顯雜物，保證基底干燥清潔；此外，應(yīng)觀測基底的平整度，抽檢位置的高程標準差滿足設(shè)計要求。泡沫輕質(zhì)土澆筑采用分段分塊進行，且單個澆筑塊的澆筑間隔時間不能超過3 h；泡沫輕質(zhì)土澆筑過程中應(yīng)沿著較長軸開始澆筑，如果采用多線同步澆筑法可以考慮采用對角澆筑，為了保證泡沫輕質(zhì)土的施工和易性，澆筑過程中澆筑管應(yīng)精準定位，防止?jié)仓^程中出現(xiàn)左右抖動等問題，且澆筑管道管口應(yīng)放置在澆筑平面下。高填方路基澆筑至固定標高位置后，為了防止水分蒸發(fā)過快導致的泡沫輕質(zhì)土表面脹裂，應(yīng)采用塑料薄膜及時塑封，并在塑料薄膜表面定時灑水養(yǎng)護，保持泡沫輕質(zhì)土表面的濕度，灑水養(yǎng)護周期不能低于14 d，以保證泡沫輕質(zhì)土強度等級滿足設(shè)計要求。高填方路基填筑施工完成后，為了保證泡沫輕質(zhì)土路基的強度等級滿足設(shè)計要求，防止因強度發(fā)展不足引起的表面大變形，路面鋪筑施工應(yīng)在泡沫輕質(zhì)土強度等級達到設(shè)計強度后再進行，路面攤鋪施工過程中應(yīng)嚴格禁止瀝青混合料攤鋪機、推土機及壓實機械直接在泡沫輕質(zhì)土表面走行，避免應(yīng)應(yīng)力集中引起的局部破壞，攤鋪和整平應(yīng)遵循“卸料、攤鋪、壓實同步進行”的基本原則。

3 總 結(jié)

由于山西省內(nèi)地形條件復雜，為了滿足路線的平順性和行車安全性，勢必涉及高填方路基施工工況，在高填方路基改擴建施工過程中，為了保證新建路基的強度和抗變形剛度，實現(xiàn)新舊路基的協(xié)調(diào)變形；本文嘗試將泡沫輕質(zhì)土應(yīng)用在高填方路基填筑施工實踐中，通過優(yōu)化泡沫輕質(zhì)土配合比，提高泡沫輕質(zhì)土施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制能力，泡沫輕質(zhì)土完全適用于高填方路基的改擴建施工工況要求，可以在后續(xù)的同類工程中推廣應(yīng)用。

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