泡沫混凝土在电缆隧道施工中的应用

沈鹏飞　平帅奇

摘 要：随着我国地下工程的发展，特别是明挖电缆隧道工程日益普遍。为了控制明挖电缆隧道不同区段的差异沉降和防水要求，泡沫混凝土作为具有质轻、高强、节能、保温、隔热等性能而被应用其中，本文通过工程实例，给出了泡沫混凝土的材料和施工工艺要求，以及质量检验方法。

关键词：隧道 泡沫混凝土 工程应用 施工工艺

0 引言

随着我国地下工程的发展，尤其是明挖隧道工程日益增多，而对于作为隧道工程中必不可少的混凝土，无论是从控制隧道不同区段的差异沉降，还是从抗渗防水方面来看，其都起着很大的作用[1]。泡沫混凝土是一种新型的材料，与普通混凝土相比，其质量更轻，施工中常用泡沫混凝土的密度等级范围为300kg/m3到1200kg/m3，其密度只相当于普通水泥混凝土的 1/5～1/10，在隧道工程中充分应用泡沫混凝土可以大大降低隧道内衬的自重[2]。不仅如此，对于隧道内结构构件来说，采用泡沫混凝土取代原来的普通混凝土，可以提高构件的承载能力。除此之外，泡沫混凝土还具有一般无机质材料的通性即不易燃烧、具有良好的耐火性。国内外大量研究资料显示，干容重在500～900 kg/m3范围内的泡沫混凝土，当其抗压强度为2.5～7.5 MPa 范围内时，泡沫混凝土的耐火极限可以达到 2.7 小时，抗冲击性可以达到100 次，是一种可以大力推广的优质耐火材料[3]。

本文以半山电厂变220千伏线路电缆隧道项目工程中的明挖隧道为背景，来研究泡沫混凝土在隧道工程中的应用，给出了泡沫混凝土材料和施工工艺要求，以及质量检验方法，为以后的施工作参考。

1泡沫混凝土的材料及技术性能要求

1.1泡沫混凝土的材料要求

（1）各原材料的质量及指标应满足《泡沫混凝土》（JGT 266-2011）[4]的要求，同时应满足泡沫混凝土的抗压强度、流动度及气泡稳定性等对原材料的要求。

（2）发泡剂应无明显沉淀物，对环境无不良影响，同时发泡剂应满足如下要求：

①发泡剂的稀释倍数≥40，发泡倍率≥20；

②产生的气泡应均匀、细微，气泡密度为48～52kg/m3；

③气泡泌水率低（标准气泡柱1小时的泌水量<20ml），稳定性好，且互不连通；

④标准气泡柱1小时的沉降高度不大于6mm；

⑤经消泡时间确定的湿容重增加率应不超过10%。

（3）各原材料的计量精度应满足：水泥≤±2%，水≤±2%，发泡剂、外加剂≤±2%。

1.2泡沫混凝土的技术性能要求

泡沫混凝土容重为6.5KN/m3，28d抗压强度≥0.8MPa，流动度为180mm。其中流动度为衡量泡沫混凝土流動性的重要指标，为其在自重作用下坍落产生的最大水平直径，检测原理与塌落度类似。

2 工程应用

2.1工程背景

本工程背景为半山电厂变220千伏线路电缆隧道项目工程，其中4#工作井至终点为明挖段。由于电厂围墙区域隧道下方有疑似110KV电缆拖拉管且周边两个给水管和电厂终端构架较近，导致隧道下方最北端两根桩及桩位调整困难。为确保工期，设计应要求取消原最北端两根灌注桩，同时为控制明挖隧道不同区段的差异沉降和防水要求，4#顶管工作井至终点段明挖隧道上方的回填以及此区域的平炼路路基回填均采用轻质泡沫混凝土，以减少对隧道的压重。

2.2明挖隧道上方泡沫混凝土回填的施工工艺要求

（1）上部泡沫混凝土填筑前，应按国标图集10J301《地下建筑防水构造》[5]的要求对隧道顶板外表面的防水涂料进行隔离保护，隔离层采用聚乙烯薄膜（PE），保护层采用50mm厚的C20细石混凝土。

（2）根据下部隧道的变形缝位置，应在泡沫混凝土层内相应设置变形缝，变形缝材料可采用20～30mm厚聚乙烯泡沫板或10～20mm厚木板。

（3）泡沫混凝土采用现浇，同时为满足道路承载要求，应分别在距离泡沫混凝土层底面和顶面20cm以内位置各设置两层钢丝网，钢丝网规格为φ3.2-@100mm*100mm；相邻两块钢丝网搭接时，钢丝间的重叠宽度应大于20cm。

（4）泡沫混凝土施工宜采用配管泵送方式。浇筑时，浇筑管出口应与浇筑面保持水平。泡沫混凝土施工应分层分块浇筑。单层浇筑厚度按0.3m～0.8m控制，上层混凝土应待下浇筑层终凝后方可进行；单块浇筑面积根据设备能力、浇筑厚度确定，保证单块内的浇筑均在混凝土初凝前完成。明挖隧道上方在泡沫混凝土范围内的市政管线，应在浇筑前埋设，各类检查井应避开泡沫混凝土处理段范围。

2.3施工过程中注意事项及质量检验

（1） 整个浇筑过程中，应减少对泡沫混凝土拌合物的扰动，并密切注意拌合物的品质变化，严禁采用喷射方式进行填筑。浇筑完毕后，应及时覆盖塑料薄膜或土工布，养护时间不少于3d。

（2）遇到大雨或持续雨天时应停止浇筑，并对未终凝的气泡混凝土采取遮雨措施。浇筑上填层之前，应清除已填筑层顶面的积水，并对雨水冲刷消泡的松散表层进行铲除。

（3）泡沫混凝土浇筑好后7天内不允许任何机械直接在上面行走，路面施工必须在顶层泡沫混凝土养护7天以后进行。

（4）明挖隧道上方在泡沫混凝土范围内的市政管线，应在浇筑前埋设，各类检查井应避开泡沫混凝土处理段范围。

（5）泡沫混凝土的质量检验应按《泡沫混凝土》（JGT 266-2011）的要求执行，并要求饱和容重的平均值不大于设计值，最大值不大于设计值的1.1倍，抗压强度不小于设计值的0.8倍。另外，其施工质量应满足《公路路基施工技术规范》（JTG F10）的规定。

3 结语

经施工后，隧道明挖不同区段的差异沉降控制和防水效果较之普通混凝土有了显著提高。我国正在推广生态节能和资源利用的建筑材料，轻质泡沫混凝土的应用前景十分看好，但应用在隧道工程时，泡沫混凝土不能简单地视为普通商品混凝土，应根据工程实际情况，设计、制定泡沫混凝土技术要求及技术措施。泡沫混凝土的施工性能，要特别引起参建各方的重视，只有良好的施工性能，才能保证工程的质量。

参考文献：

[1] 张勇，贾逸. 明挖城市道路隧道工程中高性能混凝土的应用技术[J]. 地铁与隧道防水，2014， （9）：30-34.

[2] 李福畴. 泡沫混凝土的生产应用现状[J]. 广东化工，2010， 37（5）：291-292.