现浇泡沫轻质土在特殊路基处理中的质量管理与控制

张新锋

中交一公局第五工程有限公司

1 引言

软土地区的路基工后沉降，会引起路基的不均匀沉降而导致路面起伏，甚至出现路面裂缝，降低行车舒适性和公路服务水平。针对软土地区路基质量通病，沾临高速项目采用现浇泡沫轻质土对特殊路基进行处理，提高了高速公路桥头、涵背等薄弱路基整体承载质量。新型泡沫轻质土材料的研发和应用研究提高了我国软弱土地基处治技术水平，提高了我国公路的使用品质与寿命。可有力地促进我国公路建设技术的进步。

2 工程简述

沾临二标施工范围为：K23+800～K56+050，全长32.25km。主要工程规模：桥梁37座，其中：特大桥2座、大桥16座、中桥10座、互通5座、小桥8座；涵洞181道；服务区1处。路基挖方30.2万立方米，填方649万立方米；水稳用量56.1万立方米；沥青混凝土用量25.2 万立方米；混凝土方量共计71.38 万立方米；钢筋7.24万吨，钢构5.28万吨。

项目设计要求，对于填土高度大于5m的桥台台背、明涵、组合桥涵及两个距离较近的结构物（距离小于30m）的台背均采用泡沫轻质土路基填筑。

项目泡沫轻质土数量约296173.95m³，现场采用6 套泡沫混凝土制备站一体机进行泡沫轻质土生产，经过制备站将生产出的合格轻质土通过泵送至浇筑区。

施工工序为：桥涵施工→土方填筑→测量放线→台背反开挖→基底处理→保护壁施工→轻质土分层浇注→钢塑土工格栅→轻质土浇注至设计标高→钢塑土工格栅→复合土工膜→路面结构层施工。

3 泡沫轻质土专用装备管理

3.1 装备性能

（1）装备产能要求，见表1。

（2）自动控制功能，包括进料、电子计量和汇总等功能。

（3）允许误差控制在湿密度的3%范围内。

3.2 装备系统进场验收

（1）装备系统进场前需提供厂家出厂合格证书、专利证书、产能证明文件及使用说明书。施工单位先核查，待监理、建设单位确认后装备系统才能进场。

（2）进场后，技术服务单位、监理和施工单位等相关负责人共同进行现场装备系统验收。

3.3 装备系统的日常检查和维护

每次使用前应进行检查，直到现浇泡沫轻质土符合要求，才能开始分项工程的施工，每次结束，或者停工半小时以上应对装备系统进行清洗并做好检修保养工作。

表1 装备产能要求

4 原材料检验与控制

4.1 种类

涉及的原材料有水泥、粉煤灰、矿粉等无机粉料、发泡剂、水、复合土工膜（膜厚0.3mm）、钢塑土工格栅（GSGS 60—60型）等。

4.2 原材料的性能

（1）发泡剂的性能要求。

①发泡剂应对环境无影响。发泡剂匀质性、发泡倍数应符合行业标准《泡沫轻质土用泡沫剂》（JC/T 2199—2013）的有关规定。

②消泡试验湿密度增加率不大于3%，试验方法参照《现浇现浇泡沫轻质土技术规程》（CECS 249—2008）。

③现浇泡沫轻质土料浆标准沉陷率不大于2%。参照《泡沫轻质土用泡沫剂》（JC/T2199—2013），但现浇泡沫轻质土料浆采用施工配合比料浆，无需采用标准水泥。

（2）水泥：采用硅酸盐水泥，强度等级42.5级及以上，其性能符合GB175规定。

（3）水：符合《混凝土用水标准》（JGJ 63—2006）的规定，且温度不低于5℃。

（4）外加剂、粉煤灰、矿粉等无机粉料应满足相关规范要求，使用前应进行过效果试验，确认对现浇泡沫轻质土质量无不良影响。

4.3 原材料检验

4.3.1 胶凝材料的检验

胶凝材料宜采用42.5 级水泥。每批次水泥进场后，对材料的品种、级别、散装仓号、出厂日期等进行检查，要求提供合格证、抽检试验证明材料。

当胶凝材料与上批次的厂家或生产日期不一致时，要重新进行泡沫轻质土配比试验；如不能满足使用要求，即按照合同规定，更换水泥。

4.3.2 粉煤灰的检验

表2 粉煤灰检验项目、检验方法和检验频率

4.3.3 辅助原材料的检验

储备数量不得影响工程进度，不得出现由于材料储备的原因而引起的停工，应充分保障工程的进展。

4.4.4 应急措施

施工前，应明确暴雨、高温暴晒、寒冻等极端气候条件及装备突发故障等情况的应急措施，并储备应急措施所需物资。

5 主要施工方法和技术措施

5.1 首件实施样板引路

落实首件样板路段，按照规定的工艺流程和首件要求做好准备工作。

召开首件总结会，确定工艺标准和执行的方法。

5.2 施工工艺方法

（1）经首件总结分析和内业资料完善后，方可大面积施工。

（2）分区、分层及顶层台阶控制原则。

①单个浇注区面积划分原则：确保在2 个小时内完成单次施工。②单个浇注区单层浇注厚度控制在0.3m～1.0m。③顶层分台阶高差应小于0.2m。

5.3 现浇泡沫轻质土浇筑

（1）浇筑施工应采用管路泵送方式。泵送前，应检查管接头是否紧固，确保接头密封牢固不泄露。

（2）现浇泡沫轻质土浇筑时，浇筑管距浇注面垂直距离应小于1.0m，以降少冲击扰动。

（3）浇筑过程若停滞时间超过30min，应及时清洗管道，清洗输送管时以管道出水干净清水为准。

（4）浇筑将至顶层时，采用后退方式拖移浇筑管进行人工扫平，下浇筑层终凝硬化后方可进行上层的浇筑施工。

（5）浇筑过程中应减少对现浇泡沫轻质土的扰动，不应在现浇泡沫轻质土里面随意走动，以尽量少移动浇筑管。

（6）在浇筑过程中按表3规定的检测方法和检测频率对现浇泡沫轻质土的湿密度、流动度进行检测，若不符合要求则应及时调整。

表3 规定的检测方法和检测频率

（7）按设计要求在浇筑过程中安装钢塑土工格栅及土工膜。

（8）当遇大雨、暴雨或持续时间较长的小雨天气，未硬化的现浇泡沫轻质土表面应采取遮雨措施。

（9）单个浇注区内浇注层的施工时间宜控制在胶凝料浆初凝时间内。

（10）当施工期气温不低于15℃，最短浇注间隔时间可按8～12小时控制；否则，浇注间隔时间应不低于2天。

（11）气温低于5℃时，应停止施工；低温施工应采取有效的保温养护措施。

5.4 养生

（1）现浇泡沫轻质土养生期间应注意以下事项。

（2）禁止直接在现浇泡沫轻质土表面进行机械、车辆作业或堆压杂物。

（3）现浇泡沫轻质土每层浇筑完毕后，在上层覆盖前应采用全程保湿养生。

（4）对于路床部位的现浇泡沫轻质土，每层浇注完毕后应采用塑料薄膜进行覆盖保湿养护；最后1层浇注完毕后，养护龄期不低于7天。

6 泡沫轻质土施工中质量控制

6.1 原材料检验及质量控制

（1）现浇泡沫轻质土所使用的水泥应满足：①细度、凝结时间、安定性及强度满足国家规范要求；②水泥密度不低于2700kg/m3。

（2）现浇泡沫轻质土所使用的发泡剂应进行性能检验，且应满足消泡试验确定的湿密度增加率不超过10%、标准沉陷距不超过5mm。

（3）现浇泡沫轻质土主要原材料进场必须出具出厂合格证，同时应按标准要求进行检验。

6.2 首件检测

（1）湿容重、流动度检测（浆液出口），每100m³检测一次。

（2）湿密度增加率检测，每天检测一次。

（3）现浇泡沫轻质土料浆标准沉陷率检测，每天抽取一组试件。

（4）试验标准件，至少抽取3组（湿容重检测一次），首件获取湿容重对应指标。

（5）首件成型后第二天，检查外观质量，应符合：表面平整、无裂缝、无局部凹陷或塌陷、无疏松薄弱层、浇注区边角无泡沫堆积。

6.3 泡沫轻质土浇注要点

（1）施工前，基底土层进行必要的碾压处理，地基承载力≥100kPa。

（2）对发泡剂进行试喷，使其出浆口流出乳白色浓浆后，开始正常施工。正常施工时对泡沫土容重和流值进行检测，并制作试块。

图1 试件制作

（3）浇筑厚度按照70cm+70cm+60cm，循环浇筑。纵横向每隔10m～20m须设置沉降缝，变形缝宜采用1cm～2cm厚泡沫塑料板。施工时，变形缝两侧的泡沫轻质土应错开浇注。

（4）当施工期气温不低于15℃，最短浇注间隔时间可按8～12小时控制，否则浇注间隔时间应不低于2天。

（5）泡沫轻质土单个浇注区浇注层的浇注施工时间应控制在水泥浆终凝时间内。

（6）应沿浇筑区长轴方向自一端向另一端浇筑；如采用一条以上浇注管浇注时，则可并排地从一端开始浇注，或采用对角的浇注方式。

（7）浇筑过程中，当需要移动浇注管时，应沿浇注管放置的方向前后移动，而不宜左右移动浇注管；如确实需要左右移动浇注管，则应将浇注管尽可能提出当前已浇筑轻质土表面后再移动。

（8）进行扫平表面时，应尽量使浇注口保持水平，并使浇注口离当前浇筑轻质土表面尽可能低。

7 施工质量标准

（1）现浇泡沫轻质土路基工程实测项目中的关键项目为湿密度、抗压强度。

（2）湿密度施工检测，检测频率每浇注100m³检测一次。湿密度合格标准为不超过设计值或规定值范围。

（3）抗压强度施工检测及路基质量检验频率一般为400m³检测1组（不够400m3按400m³考虑），合格标准为：28天龄期强度不低于设计值或规定值。

8 结束语

2020年我国泡沫轻质土产量约达5000万立方米，2025年前施工产量将达到10000万立方米以上，由于技术水准、管理水平、经济利益驱使等原因造成了我国泡沫轻质土行业存在诸多问题，不利于产业的健康快速发展，希望提高质量意识，加强施工管理，制定合理的施工方案，对原料、配合比、搅拌、泵送、浇筑、养护等各环节层层把关，建立严格的质保体系，确保泡沫轻质土质量。