高速公路改扩建工程泡沫轻质土路基施工技术分析研究

季香钦

摘要 在高速公路改扩建过程中，泡沫轻质土路基应用越来越广泛，为了使高速公路改扩建质量进一步提高，施工单位应提高泡沫轻质土路基施工水平。文章首先对泡沫轻质土施工技术的特点和社会效益进行分析，并以实际工程为例，以泡沫轻质土施工原理为基础，对泡沫轻质土路基施工质量控制措施以及施工技术要点进行阐述，旨在为今后高速公路改扩建提供借鉴。

关键词 施工技术;泡沫轻质土路基;改扩建;高速公路

中图分类号 U418.8;U416.1 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）02-0162-03

0 引言

新型泡沫轻质土材料具有节能环保、施工简便以及结构轻巧等优点[1]，在对高速公路实施扩建和改建施工过程中，使用泡沫轻质土取代传统材料，不但可以使工程施工质量进一步提高，还可以达到提高工程安全性和环保性的目的。与此同时，使用泡沫轻质土材料进行施工还可以达到降低沉降、控制成本等目的[2]。在此基础上，该文主要对高速公路改扩建施工过程中的泡沫轻质土应用进行分析，并对其施工技术要点进行总结，为高速公路改扩建质量提高奠定基础。

1 泡沫轻质土特点及社会效益

1.1 泡沫轻质土特点

使用水、固化剂、发泡剂、原料土等原料，对其进行搅拌和养护，成型后的轻质材料即为泡沫轻质土。泡沫轻质土主要优点有：

（1）容重和强度具有可调节性。在对泡沫轻质土进行拌和施工时，会掺入大量气泡，这些小气泡相互独立闭合，因此泡沫轻质土具有容重小的特点，在泡沫轻质土制备过程中，可以通过调节水泥、发泡剂以及原料土等比例，改变其强度和容重，通常其强度调节范围为0.3～1.5 MPa，容重调节范围为5～12 kN/m³。

（2）施工性能优良。泡沫轻质土流动性较高，因此在实际施工过程中，其运输距离相对较远，可以使用管道进行运输，在浇筑时，也不用进行碾压和振捣，浇筑后4 h便可硬化，具有施工性能优良的特点。

（3）抗冻融性能较强。在泡沫轻质土中，封闭小气泡的含量占总体积的40%～70%，其导热系数较小，因此泡沫混凝土的保温隔热性能和抗冻融性能相对较好，可以有效提高路基的耐久性。

1.2 泡沫轻质土的社会效益

（1）使用泡沫轻质土对路基进行填筑时，可以采用垂直填筑方式进行施工，因此其占地空间相对较小，基本不会对周边交通和周边建筑物产生影响，不但可以缩短施工工期，还可以减少土地资源浪费。

（2）在路基扩宽过程中，使用泡沫轻质土材料对其进行施工，无需进行放坡，因此其拆迁工程量相对较小，可以最大限度地保留耕地，不但可以起到保护生态自然环境的作用，还可以提高土地资源的利用率，促进高速公路工程的社会经济效益进一步提高。

（3）由于泡沫轻质土容重相对较低，因此可以降低软土地基的侧移和沉降，使路堤稳定性进一步提高，桥头跳车以及新旧路基沉降差异等问题从根本上得到解决。

2 工程概况

某高速公路总长度为21.09 km，为双向四车道，随着车辆通行需求的不断增加，政府部门决定扩建该高速公路工程，将其扩成双向八车道。在该工程施工过程中，其路基填筑材料主要为泡沫轻质土，路基填筑段21处，所使用的泡沫轻质土体积为31.6万m³。通过对其施工效果进行分析可知，使用泡沫轻质土进行施工可以使工程路基施工质量进一步提高。

3 泡沫轻质土路基填筑技术原理

（1）施工单位应以规定配合比为基础，使用搅拌机对水泥和水进行搅拌，得到水泥基胶速凝浆，并将其泵入储罐中进行储存。

（2）对泡发剂进行处理，使其转化为液体，并使用泡沫枪将其制成气泡群，并以配合比为基础将一定量的泡发剂运送进储罐，使其与水泥基胶速凝浆充分融合，得到泡沫轻质土聚合物。

（3）对路基浇筑施工段进行清理后，再将聚合物泵送到施工区域中进行分层、分段、分區浇筑施工。

（4）由于泡沫轻质土具有自硬、平直以及轻质等特点，因此路基填土自重相对较小，从而使路基结构稳定性进一步提高。

4 泡沫轻质土施工技术的要点

4.1 边坡开挖

（1）在对现有路段和泡沫轻质土路段衔接处进行施工时，先对基面进行处理。为了使新旧路基衔接宽度进一步增加，应先开挖台阶，台阶规格为（1×1）m，台阶为竖向放坡，坡度为2%，挖好台阶后，对其进行喷浆处理，避免因地表积水或雨水冲刷导致路基结构被破坏。

（2）在开挖过程中，施工单位应先使用机械对其进行挖掘，并使用人工方式实施修整，防止出现超挖。为了使路堤防侧滑性进一步提高，保证开挖面的垂直度。

4.2 基底处理

（1）当边坡较陡时，面板会立在坡上。在实际施工过程中，对基础埋深进行调整，确保顶部面板数量为整数，与此同时，路基外侧边缘间隙应大于2 m，底宽应大于3 m。

（2）为了使路基排水性能进一步提高，将一层厚为30 cm的碎石铺设在基底。

（3）在碎石基底上铺设一层防渗土工膜，在实施铺设施工前，对尖锐物进行清除，起到保护基底结构的目的。

4.3 保护壁施工

（1）在对护壁面板基础进行浇筑时，使用C25水泥混凝土，使其施工强度符合设计标准。

（2）合理设置沉降缝，其位置应与泡沫轻质土沉降缝一致。

（3）在对泡沫轻质土进行浇筑施工前，使用钢筋连接角钢和混凝土护壁面板，避免混凝土护壁面板出现变形。图1为护壁面板施工图。

4.4 划分浇筑区

（1）在对路基进行施工之前，以实际施工情况为基础，对施工区域进行划分，施工区域划分完后，还应将其划分成多个浇筑层。

（2）以水泥初凝时间和设备生产能力为基础，对单个施工区域浇筑面积进行确定，该工程浇筑面积范围为150～200 m2。

（3）沿路基每隔10～15 m对水平伸缩缝（错开浇筑施工缝）进行布设，伸缩缝的宽度应为2 cm，随后使用泡沫板对缝隙进行填充。

4.5 制备水泥浆

（1）在对水泥基速凝浆料进行拌和时，选择具有自动上料的设备进行拌和，并定期对制备站称重设备进行校准。

（2）对水泥进行消泡测试，确保水泥密度增加速率与设计要求一致。

（3）以设计配合比为基础对水泥基速凝浆液进行制备。

4.6 制备泡沫轻质土

（1）以设计配合比为基础，使用界面活性发泡剂对泡沫轻质土进行制备。

（2）将发泡剂制成气泡群后，再通过制备站（如图2），使其与水泥基胶凝浆液相融合。

（3）通过对试验段试验结果进行分析可得到该泡沫轻质土的配合比，主要见表1。

（4）在泡沫轻质土制备过程中应使用具有自动计量功能的设备。通过搅拌水泥基速凝浆料和泡沫剂，使其充分融合，可以得到合格的泡沫轻质土，图3为泡沫轻质土制备中继站。

4.7 浇筑泡沫轻质土

（1）在对泡沫轻质土进行浇筑施工过程中，其顶部较为平坦，无法满足横坡要求，因此在路基底部填筑泡沫轻质土，使其路床层材料平整度进一步提高。

（2）泡沫轻质土浇筑过程中，应使用泵送方式进行输送，在泵送过程中，对泵送连接处和压力处紧密性进行控制，当压力值过大时，对其进行调整。图4为泡沫轻质土泵送图。

（3）在浇筑过程中，对泡沫轻质土性状进行实时检查，确保其符合施工要求。与此同时，当浇筑管道需要移动时，尽量沿管道方向纵向进行移动，图5为泡沫轻质土浇筑施工图。

（4）在施工过程中，如果遇到降雨天气，立即停止浇筑，并在浇筑后的泡沫轻质土上覆盖塑料膜进行遮挡，防止泡沫轻质土被雨水破坏。

5 养护

（1）泡沫轻质土硬化之后，应严禁使用机械对回填表面进行施工，当硬化强度符合设计要求时，才能对下一环节进行施工[3]。

（2）在对泡沫轻质土最上层进行养护时，其养护时间应不低于7天，当试块强度大于0.4 MPa时，才能对路面结构进行施工。

（3）在对路基进行分层浇筑时，在一层浇筑完成后，对其进行保湿养护，并将塑料膜覆盖在泡沫轻质土上。

6 结论

在社会经济不断发展的过程中，高速公路所受的荷载也不断提高，为了使公路使用性能进一步提高，应以道路实际情况为依据，对高速公路进行改扩建施工。由于泡沫轻质土具有取材方便、施工便捷、环保性和耐久性良好、自重较轻以及施工成本较低等优点，因此可采用泡沫轻质土对高速公路进行施工，使高速公路改扩建施工效率和社会效益进一步提高，为我国高速公路发展奠定基础。

參考文献

[1]冷景岩.土工格栅加筋路基结构沉降控制试验研究[J].铁道工程学报，2017（10）：11-14.

[2]赵军，林军志，龚华凤，等.海绵城市中生物滞留沟对路基水分场分布的影响[J].科学技术与工程，2018（7）：239-245.

[3]戴康.山皮土在路基翻浆处理中的应用[J].交通世界，2018（7）：18-19.