现浇泡沫轻质土在路基加宽施工中的应用探究

王涛

（广东冠粤路桥有限公司，广州 511450）

1 引言

在交通量日益增加的过程中，以往修筑的公路大多无法满足现实使用要求，需要进行改建或扩建。截至2020 年，我国新改扩建公路超过3.3×105km。改扩建公路建设里程的增加，对建设材料也提出了更高的要求。而现浇泡沫轻质土是一种微孔类轻质材料，适用于路基加宽、高速公路服务区扩建、收费广场扩建等工程，尤其是对于加宽作业面小、加宽桥头压实难度大的严重受限路段，经济优势较为显著。因此，探究现浇泡沫轻质土在路基加宽段中的应用非常必要。

2 工程概况

某高速公路改扩建项目T3 合同段起点桩号为K3 246+599.966，与T2 标段终点相连接，终点桩号为K3 282+338.653，路线全长35.739 km，设计时速120 km，双向四车道设计。工程位于华夏系、新华夏系构造板块，沟谷沿构造方向发育为北东方向平行岭谷，地形地貌则为顶部平缓、体表浑圆的丘陵台地区与狭小河流冲积平原交错，标高低于50.0 m。拟建线路桩号K3276+000 周边存在一隐伏断层，岩体破碎较明显，对拟建线路的稳定性具有一定的冲击。项目所在地属于日照时间长的南亚热带海洋性季风气候，年均温度为22.2 ℃，年均降雨量为2 200 mm，雨季集中于4～9 月。

该项目K3 246+600～K3 246+680、K3 247+060～K3 247+396等路段拟选择现浇泡沫轻质土材料进行路基加宽，路段长度为3 416 m，现浇泡沫轻质土施工量为90 679 m3。现浇泡沫轻质土应用方案包括路基拼接、桥头台背处理，已在路基底部、顶部等应力集中位置设置双层φ10.0 mm 钢筋网，侧面则利用角钢加固。

3 现浇泡沫轻质土的应用工艺方法

3.1 工艺操作准备

施工人员应根据设计图纸以及勘察报告中的坐标进行导线点、水准点的复核加密，并进行定线放样。

根据现浇泡沫轻质土的应用方法，应选择重度低于6.5 kN/m3，流动度达到180 mm±20 mm，28 d 无侧限抗压强度超过0.8 MPa 的泡沫轻质土原材料。同时，准备伸长率超过50%，厚2.0 mm 的M 2/PE 防渗土工膜[1]。在这个基础上，准备稀释倍数超过40 倍、发泡倍率超过20 倍的发泡剂。在材料准备的同时，工艺操作者还可准备专业水泥浆拌和站、产能超过90 m3/h 的单台混合泡沫轻质土系统。

3.2 基础处理

在路基加宽前，采用边开挖边临时防护的形式进行临时排水系统及边坡施工，并通过排水沟、集水井等对基底进行处理。在清除基底多余积水、松软土层的基础上，以原有路基边坡坡脚为起始点，开挖80 cm×120 cm（高×宽）的台阶，并在台阶开挖后填筑厚1.5 m 以上的沙土，同时，喷射临时防护，临时防护喷射料为M 7.5 水泥砂浆，喷射厚度为5.0 cm。

在临时防护喷射完毕后，依据设计图纸、工艺操作规范要求，向基层内铺设15.0 cm 碎石垫层、15.0 cm 砂垫层以及PE防渗土工膜（以聚乙烯为主要材料，复合其他产品而生产的土工膜）。同时，进行碾压处理，保证碎石垫层的压实度与墙前回填压实度分别超过93.0%、90.0%。在这个基础上，向地基内插入支柱角钢，促使其插入砂垫层长度超过1.0 m，伸入混凝土护栏底座长度超过20.0 cm。进而采用C25 混凝土浇筑30.0 cm×90.0 cm（高×宽）的立模。

3.3 面板安装

面板安装是现场泡沫轻质土浇筑作业顺利开展的前提，需要工艺操作者选择钢模板，利用C25 小石子混凝土预先制作长度为90.0 cm、宽度为30.0 cm、厚度为4.0 cm 的面板。需要注意的是，由于面板边部、顶部与标准板存在较大区别，工艺操作者不仅应根据现场实际情况进行预制面板尺寸控制，还需要利用钢锯将标准块切割为异形边板与顶板。

面板切割完毕后，利用点焊（焊接长度大于2.0 cm）的方式将φ6 mm 拉杆、角钢连接到一起。

面板连接后，工艺操作者可以在预先留设渗水盲沟出水空间的前提下进行面板基础浇筑。同时，进行预留沉降缝与伸缩缝位置、纵横向转折位置面板与基础的断开处理，断开后利用沥青麻絮填充沉降缝，并进行面板之间凹缝的光滑、圆顺处理，保证面板之间连接缝隙、面板与地基之间缝隙的填充密实度，规避现场浇筑浆液渗漏问题。

3.4 现场浇筑

现场泡沫轻质土浇筑前，需要同时进行水泥与水的混合搅拌以及发泡剂与稀释水的稀释混合2 个工序，进而进行搅拌、泵送浇筑。具体操作时，需要技术人员利用现场的专用搅拌站在水泥浆初凝时间内完成水泥与水、发泡剂与稀释水的混合。在拌和水泥与水时，工艺操作者可以依据前期设计的配比将定量水、称量完毕的水泥先后加入搅拌机内搅拌，搅拌时间应在2.0 m in 以上。同时，工艺操作者可以将预发泡沫与水泥浆混合，搅拌约6.0 m in，获得均质化的水泥泡沫浆料后，进行现场直接浇筑或泵送浇筑。一般预先拌和的水泥泡沫浆料应在4 h 内使用完。

在将水泥浆、气泡群均匀搅拌后，工艺操作者可以利用螺旋泵将材料输送到现场浇筑口（泵送距离小于500.0 m）[2]。一般1 次泵送浇筑厚度应在0.25～1.00 m。在浇筑期间，工艺操作者应以软管前端为入手点进行水平分层浇筑，并在材料流出口埋入气泡混合轻质土，出口与浇筑面在同一条水平线上。每层浇筑间隔应在24 h 以上，并注意控制每层浇筑振捣力度。同时，精准计量材料湿密度、精度、空气量与流动度，规划泡沫轻质土内泡沫独立、均匀分布方案，尽量避免泡沫消泡、材料离析。

一般现场泡沫混合轻质土终凝时间在6.0 h 内，工艺操作者可以在泡沫混合轻质土终凝后进行下一层的浇筑[3]。在路基加宽填筑体顶层浇筑操作完毕后，技术人员应加盖麻袋或塑料薄膜、土工布保湿养护，加强过程养护（7 d 或以上），避免因干燥速度过快而形成裂缝。在填筑体强度与设计抗压强度要求相符（或泡沫轻质土试块同条件养护强度达到0.5 MPa）后，工艺操作者可以铺设一层厚度超过20.0 cm 的覆盖层，并利用泡沫轻质土回填坡面台阶，同时，利用C30 混凝土预制实心砖进行整体坡面堆砌（坡脚设置C30 混凝土直角墙）。在这个基础上，在顶部设置土工膜，并每间隔15.0 m±5.0 m 设置1 道宽度为1.0 cm 的沉降缝，沉降缝内填满夹板、沥青木板，避免机械或车辆作业对填筑面造成不利影响。

3.5 底座施工

对于混凝土护栏底座，工艺操作者可以依据5.0 m 的标准进行浇筑施工段划分，浇筑施工段之间设置1 道宽度为1.0 cm的沥青麻絮分隔缝。同时，在混凝土护栏底座上每间隔2.0 m进行排水孔的上下左右交错设置，排水孔选择PVC 管，直径为10.0 cm。考虑到路基加宽操作中需要保证新路基与旧路基结合的紧密度，应将波形护栏破除，进而挖掘顶面上部台阶。为防止边坡外侧浇筑混凝土侧流，工艺操作者可以在前一填筑层设置高度为1.5 m 的临时挡板，临时挡板需埋入填筑层0.50 m，同时，从水平方向在泡沫轻质土顶面板上浇筑6.0 m宽平台[4]。

此外，在现浇泡沫轻质土工艺操作前，工艺操作者应利用新泽西护栏吊装法，进行工艺操作段落应急车道的封闭，并将反光标志、限速标牌、前方施工牌及其他标识标牌粘贴在护栏的适当位置，同时，应急车道面层铺设厚1.0 cm 的钢板（吊车支腿支垫），促使运输车、吊车可以以倒车的形式进入工艺操作区。

4 现浇泡沫轻质土的应用质量控制

4.1 路基加宽平整度控制

为了保证现浇泡沫轻质土路基加宽部分的平整度，工艺操作者应以浇筑输送管出料口布置为重点，在浇筑区的平面位置进行精心布置，避免泡沫轻质土泵送流出不均，对路床加宽顶面平整度造成影响[5]。若选择单管浇筑泡沫轻质土的方式，工艺操作者应在现场浇筑区几何中心位置布置料口模块，尽可能扫平表面，促使浇筑出料口维持水平状态且表面高度低于浇筑轻质土表面；若选择双管浇筑方式，工艺操作者应着重满足泡沫轻质土流出口控制面积大体相同的要求。

4.2 路基加宽顶面强度控制

为了保证现浇泡沫轻质土路基加宽顶面强度，在浇筑过程中，除了将泡沫轻质土单个浇筑区浇筑层的浇筑操作时间控制在水泥浆终凝时间内，还需要工艺操作者沿着路基加宽顶面浇筑区长轴方向，从一端向另一端浇筑。若采用超过1 条的浇筑管浇筑，则需要并排从一端浇筑或者对角浇筑。若在浇筑过程中需要进行浇筑管移动，则应沿着浇筑管放置方向，从前方向后方或从后方向前方移动（将浇筑管提出当前已浇筑轻质土表面后），而非左右方向移动浇筑。工艺操作者应在浇筑完毕后，立即利用保水材料覆盖浇筑面。最后1 层浇筑完毕后，持续保水覆盖养护7 d 或以上，规避因浇筑面暴露急速流失水分而引发的浇筑面起粉现象。同时，加大对浇筑成品的保护力度，严格控制因车辆或机械在已浇筑尚未固化泡沫轻质土路基表面行走而引发的浇筑层破损现象，在最后1 层浇筑层同等条件下养护强度超过0.5 倍设计强度时，采取边推平、边卸料的方式，在路基加宽顶面结构层进行回填施工。

4.3 路基加宽质量均匀性控制

为了保证现浇泡沫轻质土的均匀性，工艺操作者应在每次浇筑泡沫轻质土之前对泵送设备、搅拌设备以及剂量设备的完好性进行检查，保证水泥、水、发泡剂、稀释水的实际使用量与计划使用量相符[6]。同时，在现场开始浇筑泡沫轻质土时，工艺操作者应先开启水泥浆输送后开启泡沫混合输送。而在现场停止浇筑泡沫轻质土时，需要工艺操作者先停止泡沫混合输送后停止水泥浆输送。在这个基础上，除了控制发泡剂发泡强度与发泡稀释倍率，还需要控制发泡剂均质性指标，保证发泡剂用水溶液均为均质液体，静止放置8 h 不会出现分层或沉淀情况，密度误差控制在出厂密度±0.03 g/cm3内，固体含量误差在生产厂控制固体含量的0.95%～1.05%，且细度、pH 值均在生产厂控制范围内，保证泡沫轻质土流动度在160.0 mm以上[7]。并落实单一浇筑层一次性浇筑完毕、全部浇筑作业在水泥浆初凝前完成的方针，避免因泡沫流动度下降或初凝而引发的路基加宽面流动剪切假缝问题。

5 结语

综上所述，现浇泡沫轻质土是兼具轻质性、高流动性、固化自立性、耐久性、隔热性、隔音性、环保性的材料，可以有效解决高速公路路基加宽工程压实难度大、工期长，易产生不均匀沉降等问题。因此，在高速公路改扩建项目中，技术人员可以根据路基加宽要求通过泵送技术进行现浇泡沫轻质土施工。同时，通过材料的平整度、均匀度与强度控制提高路基的加宽施工质量。