浅析轻质泡沫土在山区陡坡拓宽路基中的应用

2020-11-09

中国公路 2020年19期

（中交二公局东萌工程有限公司，陕西西安 710119）

本文依托于海南省省道314线天新段改扩建项目，起讫桩号为k86+250～k122+000，全长35.75公里。该项目k107+078～116+500属于山区路基施工，需将7m的原路面拓宽至8.5m，其中k107+931～k108+031段路基纵坡坡度7%，左侧临沟、右侧靠山，该路段为江边去往东河的唯一主干道，需在社会车辆正常行驶的情况下施工。由于拓宽空间狭小，无法做到填土和机械设备碾压。为保障路基的压实度，防止后期路基纵向开裂等病害，其中100m采用泡沫轻质土代替传统施工工艺。

一、泡沫混凝土

泡沫混凝土通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并均匀混合泡沫与水泥浆，经过发泡机的泵送系统完成现浇施工或模具成型，再经自然养生形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质混凝土材料，其制备原理如图1所示。

图1 泡沫混凝土制备原理

泡沫土的优点包括轻质高强，其在施工时流动性强、填充自密实、施工简易便捷、固节后直立性好、对结构物无侧压力，具有极好的耐久性，防腐蚀性。缺点是在施工制备时，技术要求高，设备出料计量不精准、材料指标不合格均会导致质量病害，施工时湿密度不稳定将直接影响浇筑层的质量，严重时会引起软弱夹层，各项指标的监控和检测是工作的重中之重。因此，施工团队需掌握特性，扬长避短，更好地将其应用于路基中。

二、山区陡坡拓宽路基施工工艺及重难点

（一）施工准备

项目根据工程量及工期合理配置人工、材料、机械设备。其中工作人员共计7人，分别为管理者1人、浇筑工2人、设备操作手1人、面板砌筑工2人及杂工2人；主要设备包括自动化泡沫混凝土设备1套、泡沫剂料桶1个、发电机1台、水泥罐2个、水泵及水泥胶管各2套。

（二）场地临建及设备安装调试

项目配置为一台中型自动化泡沫混凝土设备，产能60m/h，对现场材料储备要求较高。根据现场情况，首先需安装一个100t容量的水泥罐，一台125kW的发电机；施工用水方面根据需求项目钻取一口水井，并设置蓄水池满足生产用水。

其次采用泵管输送泡沫混凝土，该施工段泵管≤150m，在泵送前需检查接头是否紧固，泵送过程中浇筑管的压力应满足扬程及输送距离要求。

最后需完成施工配合比优化并调试设备，通过多次配合比实验优化主材及辅材的参量，如表1所示。为了节约成本、改善泡沫土的优良性，该配比引进辅材粉煤灰，其含量的70%为玻璃体，主要成分为SiO2和Al2O3，与水泥浆产生化学反应后形成一种胶凝性能的水化硅酸钙。通过大量实验证明，掺入适当的粉煤灰有助于提高泡沫土固结后的强度、降低收缩性、提高开裂性。该项目最终采用第三组配合比参数，粉煤灰参量控制在20%，早期加入粉煤灰强度上升缓慢，7d≥0.8MPa；随着龄期的增长，强度在28d≥1.0MPa时各指标满足要求，节约主材用量的同时降低成本。

表1 施工配合比优化（设计强度/MPa 1.0）

（三）工艺流程

由于施工区域为社会车辆通行要道，需先保畅后施工。拓宽右侧山体坡脚修筑便道，做好临时排水设施及交通安全围挡，满足社会车辆通行。路基填高5m～9m，拓宽1.5m，按照设计图纸以1：0.75的边坡分两级刷坡，台阶密实、无松散物，基础宽度符合设计规范要求(≥2m)，基底碾压整平、无松软土、无积水满足压实度要求。

（四）泡沫混凝土的施工要求及管控措施

路段分层分区域浇筑，每15m设置一道沉降缝形成一个区域，浇筑高度控制在0.3m～0.8m，在施工至路床顶时，顶层泡沫混凝土按照路基填筑规范要求做成4%的反向台阶，以适应7%路面纵坡坡度，与路面结构层有效衔接。

浇筑需根据地势，由低向高从外侧面板往内侧段依次后退浇筑。待浇注到预定高度时，采用人工提泵方式平扫泡沫混凝土表面，扫平至浇注高度为止；以此托管往后退步浇筑；浇筑时管口插入泡沫土内不小于10cm，管道与混凝土面成30°夹角，以降低泡沫土中的消泡量，并在浇筑过程中观察支护模板及砌筑的面板是否有变形、破损及渗漏现象，上下相邻两层浇筑的时间间隔以下层浇筑的泡沫土已经硬化为标准，以此循环浇筑。

泡沫混凝土底面设置20cm的级配碎石垫层，其上铺设一层复合土工布做渗水盲沟，顶部铺设1层不小于0.5mmHPDE防渗土工膜。由于泡沫土是一种无粗骨料的胶凝材料，为了弥补短板，使泡沫土的强度和整体性得到保证，该段设置两层规格为3.2mmΦ10×10的镀锌铁丝网，分别位于泡沫土顶部以下80cm，基础底部以上50cm处，且在路基顶面设置一道10cm钢筋混凝土补强。