浅谈沿海地区大体积泡沫混凝土施工中的应用研究

陈 峰 杨辉欢

1. 浙江台州市沿海高速公路有限公司 浙江 台州 318000

2. 台州市公路与运输管理中心 浙江 台州 318000

1 工程概况

浙江省台州湾大桥及接线工程起于三门六敖，途径临海、椒江、台州湾新区、路桥，止于温岭城南，路线全长102.3km。本项目按双向六车道高速公路标准建设，设计速度100km/h，主线路基长34.1km，其中软土路基长26.5km，占路基总长的77.8%。

本项目地处浙东南沿海丘陵平原区，地表为冲海相、海相可塑状粉质粘土，厚度1-3m，下部软土为海积淤泥、淤泥质土，呈流塑状，该软土层具有含水量高，孔隙比大，压缩性高，强度低等特点，软土深度一般可达0-40m，其物理力学特性复杂。根据设计采用泡沫混凝土置换宕渣，减轻地基的上部恒载，减缓其沉降，同时利用泡沫混凝土的整体性，扩大应力分散效应，改善地基受力状态，对于减缓桥头跳车，降低工后沉降具体良好的适用性。本项目主要工程量为挖除原路基填方122.6万m3，换填泡沫混凝土93.1万m3，本文采用泡沫混凝土作为高速公路路基换填，研究得出沿海地区大体积泡沫混凝土施工工艺和质量控制方法，同时对其施工常见问题提出个人意见。

2 施工前的准备

2.1 技术准备

（1）设计图纸的审核，掌握施工图中对泡沫混凝土施工、检测和验收要求以及施工中的注意事项。

（2）专项施工组织方案，根据设计文件要求制定泡沫混凝土可操作性的实施性施工组织设计，应明确具体投入相关保证措施及应急预案。

2.2 泡沫混凝土拌制设备选定

2.2.1 设备性能

（1）设备参数，泡沫制备单套发泡装置产能≥60m³/h；水泥浆输送单台水泥浆输送泵产能≥30m³/h；泡沫混凝土制备与输送单台泡沫混凝土输送设备产能≥90m³/h。（2）设备应具有自动进料、电子计量、自动控制、综合信息显示等功能，设备控制系统应具有自动统计和汇总功能。（3）综合信息显示屏应动态显示各个单元的计量信息和控制参数。（4）发泡装置应具有发泡剂自动控制和稀释功能。（5）设备具有自动报警和停机保护功能。

2.2.2 原材料准备

（1）水泥采用42.5强度等级及以上的硅酸盐水泥。

（2）发泡剂。

1）对环境应无不良影响，应采用高分子复合表面活性类发泡剂。

2）标准气泡群密度应在45-50kg/m³，稀释倍率大于等于60倍。

3）发泡剂发泡产生的泡沫大小均匀且细密，直径应小于1.0mm，且生产出的泡沫混凝土的孔径应小于1.0mm。

4）标准气泡柱静置1h的沉降距不应大于3mm、沁水量不应大于30ml。

2.2.3 泡沫混凝土的性能要求

一般路面底面以下30-110cm，泡沫砼干容重标准值不大于6.0KN/m³，28d抗压强度≥1.0MPa，流动度为180±20mm；路面底面110cm以下，泡沫砼干容重标准值不大于5.0KN/m³，28d抗压强度≥0.7MPa，流动度为180±20mm；当换填深度为1.0m时，泡沫砼要求干容重标准值不大于6.0KN/m³，28d抗压强度≥1.0MPa，流动度为180±20mm。

2.2.4 施工作业班组准备

（1）施工班组组织，根据实际情况，按照段落工作量推算配置班组的数量，每个班组按照6小时工作量计算，施工标段中班组人员应相对予以固定并确定。

（2）场站设备的使用：2个班组使用一套场站设备。

（3）作业班组人员进场：应按照正常程序办理报批手续，办理报批手续前应进行面试，合格方能进场。

3 工艺流程

现浇泡沫混凝土施工流程，如图1所示。

图1 泡沫混凝土施工流程图

4 班组首件制

4.1 班组首件制实施方式

4.1.1 样本引领

（1）落实样板路段，明确按照规定的工艺流程和首件要求做好准备工作。

（2）按照指挥部的安排，有关人员进行观摩。

（3）召开总结会，确定工艺标准，各参建单位明确执行的方法。

4.1.2 班组控制

每个班组均应实施首件制认可，当主要人员发生变化时应重新确认，当班组首件制认可不合格时，实施清退重做。

4.2 首件制条件

首件制前应确认以下条件是否满足：

（1）对设备、材料、人员进行确认，确认与报批内容相符合。

（2）浇筑现场已经完成土工布铺设，并确认基底和土工布铺设均经过验收并合格。

（3）首件制应从设备的日常养护开始，确认班组作业人员对可用于现场的泡沫混凝土的判断是否符合要求。

4.3 首件浇筑

4.3.1 尺寸

班组首件应在场外设置仓格，仓格最小尺寸为6m×10m×0.7m，分两层浇筑，每层厚度为30cm。

4.3.2 施工要求

按照现场浇筑工艺标准要求经过现场的试浇，确定施工配合比，评价设备的稳定性、工艺标准的执行程度、班组人员工作的符合性和默契性、干容重、湿容重和流动度、强度的符合性。

4.3.3 确认内容

首件制实施过程中应对以下内容进行确认：

（1）确认作业人员在现场操作是否符合操作规定，工作流程是否符合规定。

（2）确认现场泡沫混凝土的湿容重、流动度是否在设计要求范围。

（3）检查现场的外观是否符合规定要求。

（4）确认现场泡沫混凝土试件气孔的均匀性及其干容重和强度。

4.3.4 实施程序

（1）首件施工要在5℃-38℃无雨情况下施工，浇筑前先将泡沫混凝土首件套仓底晒水保持湿润，再行浇筑。

（2）泡沫混凝土拌制设备开机，完成开机前的准备，开机拌制，开机料先在废料箱。

（3）出浆合格后按照检测标准后开始实体浇筑直到完成。

（4）浇筑采用双管对角浇筑，或者对角线由一头向另一头移动浇筑。

（5）按照工艺标准收面。

（6）扫尾清理泡沫混凝土浇筑现场，直至整洁。

4.4 首件制总结

将整个泡沫混凝土浇筑过程进行回顾，分析过程中出现的问题，解决完善工艺标准，确定施工配合比，并进行技术总结。

5 现场施工工艺研究

5.1 泡沫混凝土分层及顶部台阶设置

泡沫混凝土单层浇筑厚度严格按照0.3 m-0.8 m 进行控制，最上层根据路基横坡设置小台阶进行调坡，泡沫混凝土分层需结合不同强度、网片设置及控制层厚，同时考虑台阶设置情况，不同断面顶层层厚需进行调整，如泡沫混凝土换填深度2.5m的分五层浇筑，标准层厚控制为50cm+60cm+60cm+31cm+49cm。标准层厚取值为半幅第二车道与第三车道交接处，顶面断面层厚控制需根据台阶设置进行调整，台阶设置高差不超过10cm。

5.2 基坑开挖和处理

（1）基坑开挖采用多层横向全宽挖掘法，呈倒梯形开挖面，内侧开挖线为中央分隔带中心线外1m，外侧开挖线为土路肩内侧1.25m位置，按照1:0.5-1:0.3的坡比进行放坡开挖。开挖后基底宽度不小于设计值，基底表面整平、压实，无明显空洞。

（2）基坑开挖完成后，中分带两侧防渗土工布需在泡沫混凝土浇筑前在底部铺设2m，并贴于中分带留置土壁上。换填与未换填之间采用直立式开挖断面。开挖时按照大小里程方向进行放坡，开挖完成后对基底轴线、高程、平面尺寸进行验收。

5.3 泡沫混凝土施工立模及浇筑

（1）泡沫混凝土浇注采用配管泵送方式，泡沫混凝土的单层浇注厚度，按0.3-0.8m控制，模板根据浇筑层厚进行调整，模板统一采用1-2cm厚木板支模，木板表面应平整，无变形。模板安装时，按照单幅路基每10m横向设置模板，底部进行开槽支模，模板底部采用泡沫胶进行封堵，模板背面采用方木斜称，每60cm设置一道，斜撑撑点及模板底位置打钢筋进行固定，保证不跑模、变形，泡沫混凝土四周整齐平整[1]。

（2）泡沫混凝土生产及输送：泡沫混凝土的施工即在水泥、水充分混合成浆状之后，通过发泡装置产生的气泡加入其中而成。保证浆泡混合均匀，并做到迅速混合。泡沫混凝土直接采用蛇形泵通过承压胶管进行泵送，泵送距离最大可达到500m[2]。

（3）泡沫混凝土浇注：1）浇筑前，做好各管节接头的检查，管口放置在浇筑区外，浇筑开机后测定出浆口湿容重、流动度与设定值吻合后才可以将浇筑管放入浇筑区开始浇筑，严禁通过人工调节调整阀门。2）预留浇筑完整块作业区的浇筑管长度，浇筑管与浇筑面保持缓倾角度，严禁从上而下喷射浇筑，管口应埋入泡沫混凝土内不小于10cm，浇筑点由中心向四边扩散。3）浇筑过程中严格按照规定的检测方法和检测频率对泡沫混凝土的湿容重、流动度进行检测，如表1所示。4）浇筑过程中应减少对泡沫混凝土的扰动，不应在浇筑体内随意走动或移动浇筑管。5）待浇筑到预定高度时，采用后退方式拖移浇筑管进行人工扫平，直到扫平浇注高度为止。6）顶层泡沫混凝土浇注时注意小台阶的设置。台阶高差不得超过10cm，顶层设有台阶处采用“跳仓法”施工[3]。

表1 泡沫混凝土生产检查标准

5.4 钢丝网铺设

（1）泡沫混凝土浇注前，根据设计标高在模板上划出相应标记线，浇注至标记线位置后，待泡沫混凝土终凝后，进行铺设一道钢丝网，钢丝网规格D3.2mm-@5cm×5cm。

（2）网片安装保证平整，无突起或凹陷。不同网片之间焊接连接，纵向搭接长度20cm，横向搭接长度30cm。

（3）网片铺设完成后，即可进行下一层泡沫混凝土的浇注。

5.5 防渗土工布铺设

（1）泡沫混凝土施工完成后，于顶面铺设一层防渗土工布并与中分带防渗土工布搭接，而后铺设一层30cm厚级配碎石隔离层，防渗土工布要求采用两布一膜复合。

（2）防渗土工布铺设时应贴于泡沫混凝土顶面，尤其在台阶处，应将防渗土工布顺台阶形状铺设，不得与台阶形成三角区空洞。搭间接长度不应小于30cm。

5.6 泡沫混凝土养护及成品保护

（1）当遇到大雨或长时间持续的小雨天气时，对未固化的表层应采取遮雨措施。重新浇筑上层前，应对已被雨水消泡的表层进行铲除处理。

（2）在浇注完填筑体的顶层时，应及时覆盖土工布进行保湿养护，养生时间为不少于7天，养护期间保持土工布湿润状态。

（3）泡沫混凝土顶层浇注好后严禁机械设备和车辆在泡沫混凝土表面行走，禁止堆放杂物。严禁养护期内的泡沫混凝土在阳光下暴晒。

（4）泡沫混凝土完工验收合格后，应及时做好保护，并防止在其他工序施工过程中破坏，应避免在已完工的泡沫混凝土、找坡层上打眼凿洞，如确需打眼凿洞时，损坏处应做重新密封处理[4]。

6 泡沫混凝土施工期间应急措施

6.1 浇筑设备故障

泡沫混凝土浇筑过程中出现机械故障，立即组织机械人员进行抢修，并判定维修时间，超出30分钟则拆除泵管进行清洗。同时，查看浇筑层厚，若层厚超过30cm，可下次再进行浇筑，若层厚未超过30cm，则需对浇筑的泡沫混凝土挖除。平时也需多配备易损零部件，特别是泵管。

6.2 模板漏浆、跑模

浇筑过程中，发现模板漏浆、跑模现象，根据现场情况，停止或放慢浇筑速度，及时安排人员对模板进行加固、封堵，采用在外侧加固支撑或用细料、土工布进行填塞，现场准备一些沙袋，以便突然出现大的漏浆时进行填堵。

7 泡沫混凝土施工过程注意事项

（1）浇筑前，应做估算浇筑所需原材料的方量，特别是水泥材料，应及时确认剩余数量，建议在施工区域增设一个水泥罐，确保施工的流畅性。

（2）浇筑应采用“跳仓法”施工，底层施工完毕待冷却后方可进行上一层浇筑，避免在上层施工期间，底层泡沫混凝土产生部分水化热，破坏上层泡沫混凝土结构。

（3）泡沫混凝土浇筑过程中需注意与排水设施的结合，保证排水畅通，严禁泡沫混凝土浇筑成型后进行开挖施工。

8 结束语

基于本项目实际施工应用相关技术资料，研究泡沫混凝土本身特点及通过前期准备、班组首件制、施工工艺等各项指标，总结了在实际工程中所采用的施工工艺与施工方法，为将来大量推广应用泡沫混凝土填筑技术提供了宝贵经验。