朱志明

（廊滄高速公路廊坊事務(wù)中心，河北 廊坊 065000）

0 引言

當(dāng)前，我國高速公路的建設(shè)如火如荼，其中不少建設(shè)項目位于軟土路基之上，尤其是我國東部沿海地區(qū)，水系河網(wǎng)遍布，大部分區(qū)域?qū)儆诘刭|(zhì)條件較為復(fù)雜的軟土地基。在軟土地基上進(jìn)行高速公路建設(shè)時，需要對軟基的不均勻沉降狀況進(jìn)行科學(xué)處理與控制，避免影響后續(xù)的行車安全。

泡沫混凝土輕質(zhì)化，滲透性低，耐久性好，流動性強，固化后能自立。制備泡沫混凝土?xí)r，一般先將由水泥漿、摻和料以及外加劑等構(gòu)成的混合液攪拌均勻，再在其中加入一定比例的泡沫（該泡沫一般由發(fā)泡劑通過物理處理手段制得）。泡沫混凝土是一種性能優(yōu)良的輕質(zhì)建材，其澆筑凝結(jié)成形后，即形成包含許多均勻分布的封閉氣孔的微孔輕質(zhì)混凝土。

1 工程概況

某一新建高速公路工程項目位于我國東部沿海地區(qū)，某標(biāo)段的線路全長為4.3km，設(shè)計的路基寬度為32.6m，所屬區(qū)段均為軟土地質(zhì)。該高速公路設(shè)計采用雙向6車道，設(shè)計速度為100km/h。項目處于軟土地基區(qū)域，為減少項目建成通車后的不均勻沉降現(xiàn)象，擬參考預(yù)壓期的沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，決定對工程某區(qū)段內(nèi)的軟土路基進(jìn)行泡沫混凝土換填處理。區(qū)段內(nèi)需要進(jìn)行泡沫混凝土換填的路基長度為1 425m，換填所需深度一般為1～3m，總體換填工程量達(dá)42 675m3。

2 泡沫混凝土換填施工工藝

2.1 換填工藝流程

本次泡沫混凝土換填工藝的主要流程為：施工放線—土方開挖—坑底平整與驗收—防滲土工織物的攤鋪—模板支設(shè)—泡沫混凝土制備—分層進(jìn)行泡沫混凝土澆搗—級配碎石施工，作為隔離層。

2.2 基坑開挖與檢測

先進(jìn)行基坑開挖邊線的測設(shè)確定，再據(jù)測設(shè)線利用挖機進(jìn)行開挖。開挖到距離所需換填坑底標(biāo)高為5cm時停止，改用人工挖土，避免影響坑底土穩(wěn)定性。在開挖過程中及時根據(jù)排水設(shè)施的布置，路基邊緣部位不得有車輛通行。施工時注意對路基的保護以免擾動，開挖結(jié)束后進(jìn)行振動碾壓，所用設(shè)備為18t 的壓路機，在坑底換填深度最深處對應(yīng)的路基施工范圍，應(yīng)保證碾壓到位與壓實度，見圖1所示。

圖1 線路路基換填的典型斷面圖

坑底的防滲土工織物一般在壓實度驗收通過后，根據(jù)設(shè)計方案進(jìn)行攤鋪。攤鋪時由中央分隔帶開始，逐漸鋪設(shè)至兩側(cè)區(qū)域的下部，距離坑底2m 時，采取整體無搭接的方法進(jìn)行此處防滲土工織物的攤鋪施工。

2.3 安裝模板

模板使用厚度為12mm 的竹膠板，支撐加固方式為木方加鋼筋的組合。于坑底處施打固定鋼筋，并以木方進(jìn)行橫豎向加固，斜向支撐。將一道木方設(shè)置在模板的中部位置，橫向布置；在縱向，每道木方的設(shè)置間距為60cm，并使用木方進(jìn)行對應(yīng)斜向的支撐。為保證模板能夠承受后續(xù)泡沫混凝土澆搗產(chǎn)生的側(cè)壓力，其安裝施工結(jié)束后的強度、剛度與穩(wěn)定性等性能必應(yīng)符合設(shè)計要求，避免施工過程中發(fā)生變形現(xiàn)象。

模板支設(shè)完成后，其接縫應(yīng)當(dāng)嚴(yán)密、無錯臺，支設(shè)尺寸準(zhǔn)確，表面光滑平整。詳細(xì)檢查模板的平面位置、加固情況、接縫嚴(yán)密性、整體線形以及頂端標(biāo)高等指標(biāo)，確保合格后再進(jìn)行泡沫混凝土的澆搗施工。另外，按照路基換填的長度，相應(yīng)設(shè)置沉降縫的位置，一般間隔為10～15m。

2.4 泡沫混凝土的制備

泡沫混凝土備料時按照試驗所定的配合比進(jìn)行，現(xiàn)場應(yīng)用的設(shè)備應(yīng)當(dāng)高度集成化。生產(chǎn)泡沫混凝土的設(shè)備運行機制為：將發(fā)泡劑利用物理方法生成泡沫，再在已被攪拌均勻的水泥漿中添加此泡沫，添加時按照一定的比例進(jìn)行，最終制備的混合料應(yīng)滿足泡沫分布均勻的要求。具體的泡沫混凝土制備流程見圖2。

圖2 泡沫混凝土的制備流程

泡沫混凝土的相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)當(dāng)符合以下條件：

（1）設(shè)備的控制體系應(yīng)能自動統(tǒng)計與自動匯總，并具備電腦控制、精細(xì)計量、主動進(jìn)料以及綜合信息顯示等相關(guān)的特性。

（2）為保證自動化，體系的各單元系統(tǒng)應(yīng)能彼此聯(lián)動，對于所制備的泡沫混凝土，可實時監(jiān)測其密度并保證偏差不大于0.02kN/m3。

（3）相關(guān)單元的控制參數(shù)和計量信息均能在綜合信息顯示屏上實現(xiàn)動態(tài)更新與實時顯示，其中的控制參數(shù)包括泡沫混凝土的濕密度、泡沫密度以及水泥凈漿的濕密度等；而計量信息一般指發(fā)泡劑與水泥等。

（4）針對制備泡沫用的發(fā)泡設(shè)施，其應(yīng)能自動控制發(fā)泡劑并具有稀釋的作用。

（5）在遇到故障或緊急情況時，設(shè)備應(yīng)當(dāng)能自動報警，并具備停機保護的功能。

2.5 泡沫混凝土澆筑

泡沫混凝土的現(xiàn)場澆筑采用配管泵送的方法。在開始澆筑前，對配管的各接頭進(jìn)行檢查，保證密封不滲漏；泵送過程中，泵送管的壓力應(yīng)滿足相應(yīng)要求，避免揚程不夠或輸送距離不達(dá)標(biāo)等問題。

泵送管在澆筑時應(yīng)與待澆面板之間保持一定的角度緩慢卸料，不得由上至下直接噴射卸料。施工中管口埋入已澆筑混凝土內(nèi)約10cm，以減緩泡沫混凝土的消泡量，見圖3。

圖3 單倉澆筑示意圖

在泡沫混凝土現(xiàn)場施工中，應(yīng)滿足下列要求：

（1）澆筑時可使用多點澆筑法或從中心向周圍按序進(jìn)行。卸料點應(yīng)避開伸縮縫模板處且不得直接對面板進(jìn)行沖擊，保證面板與接縫位置不因受力而滲漏。

（2）可按分層澆搗的方案進(jìn)行施工，每層的澆筑厚度控制在0.3～0.8m之間（局部小范圍內(nèi)可按上限1m控制）。

（3）按照泵送設(shè)備的能力與分層厚度，科學(xué)確定單塊的澆筑面積，在泡沫混凝土初凝之前，完成相應(yīng)的澆搗作業(yè)。

（4）澆筑時盡量避免抖動或隨意移動澆筑泵管，不得過多地擾動泡沫混凝土。澆筑中斷時間逾半小時以上時，應(yīng)對管道進(jìn)行清洗后再繼續(xù)澆筑。

（5）將鋼絲網(wǎng)按設(shè)計方案安裝于距離泡沫混凝土底面0.5m 及頂面0.35m 位置。采用D3.2mm@5cm×5cm鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片間以鍍鋅鋼絲綁扎，保證鋪設(shè)面平整?？v橫向網(wǎng)片搭接寬度分別為20cm與30cm。

（6）現(xiàn)場澆筑時，在路堤縱向根據(jù)換填長度設(shè)置橫向縫，一般間距為10m。為適應(yīng)路面的橫向坡度，泡沫混凝土的頂層部位形成小臺階，并于施工縫位置設(shè)置沉降縫，一般取2cm縫寬值。對于路基斷面突變位置，可增設(shè)變形縫，并用10～20mm厚的模板將縫隙填充嚴(yán)密。

2.6 泡沫混凝土的養(yǎng)護

泡沫混凝土澆搗后，為避免收縮裂縫的發(fā)生，應(yīng)及時進(jìn)行養(yǎng)護，同時采取噴淋保濕。

（1）泡沫混凝土澆搗結(jié)束后及時灑水，利用土工織物覆蓋養(yǎng)護至少7d后，再行路面施工。

（2）在養(yǎng)護期間，不得在上面行走或堆放物品，以避免對混凝土的氣泡構(gòu)造造成損壞，降低質(zhì)量。

2.7 級配碎石隔離層施工

級配碎石隔離層的平均厚度為30cm，應(yīng)使用輪胎式壓路機進(jìn)行靜壓，不得振動碾壓。碾壓時分上下兩層分別進(jìn)行，上層取13cm 厚度，視現(xiàn)場分臺階實際狀況調(diào)整下層的厚度，壓實度不得低于96%。級配碎石隔離層攤鋪時，上下兩層均為倒退式施工。碎石的質(zhì)量保證指標(biāo)：不得含有植物根莖與黏土塊，壓碎值小于30%，針片狀顆粒含量低于20%，頂面彎沉值不大于232.9（0.01mm），CBR值不小于8%。

3 泡沫混凝土換填施工質(zhì)量控制

3.1 原材料控制

泡沫混凝土所用的原材料，包括水泥、水、發(fā)泡劑等均應(yīng)滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，不同批次與規(guī)格的原材不得混用。

（1）水泥。采取42.5級或以上強度的普通硅酸鹽水泥，其各項性能應(yīng)符合GB 175規(guī)范要求；能保證所需泡沫混凝土相應(yīng)的抗壓強度、氣泡穩(wěn)定性以及流動度。

（2）發(fā)泡劑。采取不對環(huán)境產(chǎn)生污染的合成類高分子表面活性劑，發(fā)泡倍率不小于20，所發(fā)泡沫穩(wěn)定性好，分布均勻，直徑不大于1mm，且互不連通；應(yīng)在保質(zhì)期內(nèi)使用完畢，取樣時按3 000L 為一批次，每批次不少于1組。

（3）水。符合《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 63—2006）的相關(guān)規(guī)定。

3.2 泡沫混凝土混合料性能控制

對于不同部位的泡沫混凝土，其對干容重、流動度以及抗壓強度等指標(biāo)要求也有所不同。具體來說，處于路面底面以下30～110cm 時，泡沫混凝土流動度應(yīng)為160～200mm，28d抗壓強度不低于1.0MPa，干容重宜控制在5.5～6.5kN/m3；處于路面底面以下110cm 以下時，泡沫混凝土流動度為160～200mm，28d 抗壓強度不低于0.7MPa，干容重宜控制在4.5～5.5kN/m3；采用圓筒法進(jìn)行泡沫混凝土的流動度測試，圓筒內(nèi)徑與高度均為80mm。

3.3 施工工藝控制

（1）按設(shè)計要求進(jìn)行邊坡開挖，坡度不能過緩，以免頂層角落部位的泡沫混凝土脆裂剝離。開挖至坑底后，用重型壓路機進(jìn)行振動碾壓，保證其基底的碾壓密實度。

（2）在澆筑泡沫混凝土前，將防滲土工織物攤鋪于中央分隔帶兩邊并延伸至底部2m 范圍，斜坡處應(yīng)緊貼土壁。澆筑完后，緊貼泡沫混凝土的頂面再攤鋪一層土工織物，并將其與中央分隔帶的土工織物進(jìn)行搭接連接，搭接長度至少為30cm。注意攤鋪時臺階處避免產(chǎn)生空洞，應(yīng)與臺階形狀適應(yīng)并滿貼。

（3）對于長度在15m以上的路基填筑區(qū)間，無論是橫向或縱向，均應(yīng)適當(dāng)設(shè)置變形縫，間距宜為5～15m，并用厚木板填塞變形縫。

（4）路基填筑體的頂層泡沫混凝土澆筑完成后，應(yīng)盡快覆蓋并噴淋保濕養(yǎng)護，養(yǎng)護時間視泡沫混凝土的強度發(fā)展情況而定，一般不少于7d。泡沫混凝土的強度達(dá)到相應(yīng)要求后，方能進(jìn)行碎石隔離層的鋪設(shè)，以避免碎石引起泡沫混凝土破碎或開裂等。

4 結(jié)語

在高速公路路基施工中應(yīng)用泡沫混凝土，能減輕自重，保持路基的穩(wěn)定性，同時，使強度也符合設(shè)計要求，是一種較為綠色的新型路基填筑材料。本文所述的軟土地區(qū)高速公路某區(qū)段路基采用泡沫混凝土進(jìn)行軟土換填后，取得了預(yù)期的質(zhì)量效果，表明泡沫混凝土作為路基填筑體，能有效避免不均勻沉降，保證路基穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)橋頭跳車現(xiàn)象，從而有利于高速公路的安全行車。本文總結(jié)的泡沫混凝土換填工藝流程及其質(zhì)量要點，可為軟土地區(qū)的高速公路路基換填處理提供經(jīng)驗參考。