泡沫轻质土路基建造施工关键技术研究

胡 立

(中电建路桥集团有限公司，北京 100089)

0 引言

随着国内工程建设对文明环保施工的要求越来越高，泡沫轻质土这种新型无污染工程材料逐步进入到工程建设领域。泡沫轻质土作为性能优良的轻质填料在陡坡路堤、软土路段的应用取得了良好的效果，提高了路基施工质量。相较传统的水泥土、石灰土等台背回填、特殊路段回填材料，泡沫轻质土自重轻，回填时无须进行专门的地基处理，同时由于泡沫轻质土硬化成型后其强度较水泥土、石灰土显著提高，有效降低了工后路面沉降[1]。

1 泡沫轻质土形成原理及特性

泡沫轻质土这种新型材料被广泛用于路基台背回填、路基拼宽施工中，效果良好。其形成原理是：首先将发泡剂加水按比例进行稀释，然后通过发泡装置进行发泡，并将制备好的泡沫与水泥浆液进行混合搅拌，待养护硬化形成一种轻质高强材料[2]。其具有如下特性：

(1)轻质性：根据承载力要求的不同，可合理调整泡沫轻质土容重，减轻其自重，主要通过控制调整泡沫轻质土中的含气量来实现，常用泡沫轻质土湿容重为5～6 kN/m3。

(2)强度的可调节性：根据泡沫轻质土台背回填、路基拼宽应用部位的不同，可合理调整泡沫轻质土配合比设计，得到不同强度的泡沫轻质土，无侧限抗压强度一般为0.3～5.0 MPa。

(3)高流动性：泡沫轻质土是由发泡剂与水泥砂浆混合制成，其原材料中没有砂石等骨料，流动性能非常好。泡沫轻质土可通过泵送施工，极大地提高了施工效率。

(4)凝结性：泡沫轻质土原材料中含有水泥砂浆，凝结效果好。为确保泡沫轻质土强度不受影响，应在初凝时间内完成浇筑施工。

2 泡沫轻质土施工工艺及关键技术

2.1 泡沫轻质土施工关键工序流程(图1)

图1 泡沫轻质土施工工艺流程图

2.2 泡沫轻质土施工关键技术

2.2.1 保护面板的施工

泡沫轻质土浇筑时作为一种流态材料，施工时必须设置保护面板，防止其四处逸散。保护面板一般采用C30混凝土预制而成，厚度一般控制在4～6 cm，确保混凝土面板能够承受来自泡沫轻质土的侧压力。因此必须严格控制保护面板的安装质量，具体关键控制措施为槽钢支柱加拉杆对保护面板进行固定，首先将槽钢安装进基底固定，然后逐层安装保护面板，每安装一层保护面板后，通过拉杆将保护面板与槽钢连接固定起来，纵向两块面板之间通过砂浆粘结，最终形成槽钢支柱与保护面板共同作用的防护体系。同时，泡沫轻质土浇筑也应重点控制浇筑高度，尽量<80 cm，有效降低保护面板的侧压力。

2.2.2 泡沫轻质土浇筑

由于泡沫轻质土在土建工程中的施工应用往往浇筑方量、尺寸较大，如果采用一次性成型浇筑，施工质量难以保证，易产生裂缝，强度不易合格，因此为提高施工质量，浇筑时应分层、分块进行，可有效控制一次性的浇筑方量，确保泡沫轻质土强度、容重达标后，再进行下一次施工。经过验算，泡沫轻质土分块浇筑横向、纵向尺寸均应控制在10～20 m，分层浇筑厚度必须经过受力验算，满足保护面板侧压力承载极限，确保浇筑过程中保护面板支护体系不坍塌，一般浇筑厚度控制在50 cm左右。同时在泡沫轻质土浇筑过程中应设置变形缝，确保泡沫轻质土在硬化成型过程中能够充分释放变形应力，减少裂缝产生。变形缝的设置数量应根据实际工程中的浇筑尺寸合理确定，以泡沫轻质土不产生裂缝为控制标准，一般间距10 m设置一道。

2.2.3 泡沫轻质土养护与维护

泡沫轻质土浇筑完成后必须进行保水养护，主要措施为在泡沫轻质土顶部设置两层镀锌金属网，然后在其上再覆盖防渗土工膜，并定期进行洒水养护，减少水化热导致的温缩裂缝，养护时间≥7 d，确保在养护期内泡沫轻质土强度能够满足指标要求。

3 泡沫轻质土施工质量控制

泡沫轻质土的施工质量是决定其后期在路基建造中能否发挥轻质高强性能的关键。泡沫轻质土浇筑完成后与传统石灰土、水泥土材料不同，其后期基本不会再发生压实沉降变化，因此必须严控其施工过程的质量，确保其强度及轻质性在施工阶段满足设计要求。

(1)湿密度控制：在配合比设计基础上进行泡沫轻质土消泡试验，确保泡沫稳定性达标，同时湿密度越低其轻质效果越好，因此必须严格控制，优化降低其湿密度，以此减轻泡沫轻质土对地基的压力。湿密度满足要求后也必须确保其沉降值和强度满足相关规范和设计要求。

(2)泡沫泌水率控制：泡沫泌水率是指发泡剂制泡后30 min内泡沫破碎液化成水的质量比上泡沫总质量，是反映发泡剂制泡后是否稳定、是否易破碎的一个指标。而泡沫是否稳定，是决定泡沫轻质土能否发挥其优良性能的关键，因此施工中应严格控制发泡的稳定性。

(3)流值控制：在相同水胶比的情况下，流值越大，泡沫轻质土流动性越好，当泡沫轻质土流值过大，>190 mm时，制得的泡沫轻质土稳定性会大大降低，而流值过小，泡沫轻质土泵送施工难度则会上升。

4 结语

泡沫轻质土相较传统石灰土、水泥土等填料，具有绿色无污染、轻质高强、节约占地等优势[3]。为了进一步提升泡沫轻质土使用过程中的稳定性、耐久性，同时降低其施工成本，下一步还需重点针对发泡剂的工作性能、施工配合比的优化进行研究。