泡沫混凝土在高速公路软基条件下的换填工艺
2022-07-12程强
程强
(河北广通路桥集团有限公司,河北 邯郸 050000)
0 引言
高速公路工程是我国交通基础网络设施建设的重要内容,对于加强区域联系、带动区域经济发展具有重要作用。随着交通网络布局的日益完善,高速公路工程的建设环境愈发复杂,如在项目施工中常遇软弱地基,采用泡沫混凝土对这些软基进行换填处理,能有效提升路基承载能力,满足高速公路高质量建设需要。
1 泡沫混凝土的性能特征及工艺流程
1.1 性能特征
作为工程项目建设中较为常见的一种轻质、微孔材料,泡沫混凝土主要是在机械方法的作用下,混合泡沫剂和水溶液制成泡沫,随后将这些泡沫加入含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂的浆料中,最终通过搅拌、浇筑、养护等工艺应用而形成的一种多孔材料(见图1)。结合工程实际可知,泡沫混凝土本身具有较强的物理和力学性能。一方面,泡沫混凝土的质量较强,保温隔热效果较好,一般使用该材料后,构筑物的自重可降低25%作用,同时其热阻约为普通混凝土的10~20倍。另一方面,除隔音耐火性能突出外,泡沫混凝土还可现场浇筑施工,并与工程主体进行紧密结合,有效地保证了工程结构的整体性,并且基于多孔性特征材料弹性模块低,低弹减震性能较好。此外,对比其他类型混凝土材料,泡沫混凝土还具有生产方便、耐久性好的特征,并且其抗压优势突出,整体抗压强度约0.5~22.2MPa,使用该材料后,由于材料不含苯、甲醛等有害物质,还能有效保证材料及功能建设的环保性能[1]。
图1 泡沫混凝土
1.2 泡沫混凝土换填施工流程
高速公路混凝土施工中,泡沫混凝土的应用较为广泛。从项目施工过程来看,泡沫混凝土换填施工先需要完成工程测量放养,进行基坑开挖和基底压实检测,随后开展防渗土工织物施工,完成模板安装及泡沫混凝土生产后,还需要进行混凝土的分层浇筑、养护,并进行碎石隔离层施工。严格该控制泡沫混凝土换填施工管理层,能有效保证高速公路基础承载能力和稳定性。
2 基于高速公路软基条件的泡沫混凝土换填工艺要点
2.1 基坑开挖及检测
结合高速公路设计标准完成测量放线工作后,项目施工人员需结合基坑边线开展基坑开挖工作。高速公路软基基坑一般采用挖机进行开挖施工,开挖深度控制在换填标高以上5cm 处,该环节中,基坑的基底宽度应不少于设计宽度,同时基底表面应整体平整、密实,且没有其他松散杂质和积水。完成基坑开挖后,对基坑进行初振碾压,保证基底的压实程度。完成基地压实并完成检测后,需铺设防渗土工织物,土工织物沿着中央分隔带向两边填筑体下部延伸,土工织物应延伸到两边填筑体底部2m 处,且整个防渗土工织物完整无搭接[2]。
2.2 模板安装
模板安装初期阶段先需要进行泡沫混凝土换填断面分割和分层。划分时,除考虑分割长度、强度、单层浇筑厚度外,还应考虑,换填深度、水泥初凝时间、设备产能等因素。分割长度一般控制在5~15m,按照强度实施分区时,常用的界限标准为0.7MPa 和1.0MPa。换填断面单层浇筑厚度多按照0.3~0.8m 的标准控制。完成浇筑区和浇筑层划分后,需规范开展浇筑区支模施工,现阶段,木夹板、竹胶板在泡沫混凝土换填支模施工中的应用较多,模板应厚度合理,强度、刚度、稳定性突出,如使用木夹板时,其厚度应控制在10~20mm,使用竹胶板时,竹胶板的厚度应控制在120mm左右。正式支模中,应在模板的内侧做好分层标记线,通过钢筋和木方进行模板支撑加固,横向木方加固施工时,木方应处于模板的中部,纵向木方加固中,要求木方的间距保持在60cm,以保证模板的整体性,确保模板在使用阶段无缝隙,不漏浆[3]。完成支模后,还需要对模板平面位置、顶部高程、模板接缝进行再次检查,同时做好支撑加固和模板线性控制,为泡沫混凝土换填施工创造良好条件。
2.3 泡沫混凝土生产
规范化的生产泡沫混凝土,能从源头上并保证高速公路软基换填施工质量。在换填施工初期阶段,首先需要按照设计标准准备水泥、骨料、掺和料、外加剂、泡沫剂和水,为混合料的配置奠定良好基础。其次,应严格控制泡沫混凝土的生产流程,该环节中,应通过物理方法将发泡剂制备成泡沫,然后将泡沫混入搅拌均匀的泥浆中,以形成气泡均匀、性能突出的混合料(见图2)。最后,应规范开展泡沫混凝土的检测工作,主要检测指标包括干密度、导热系数、混凝土强度等级,还包括泡沫混凝土构件尺寸偏差和外观。一般要求泡沫混凝土的各项指标满足《泡沫混凝土》(JG/T 266—2011)的标准,如泡沫混凝土干密度容许误差不超过5%、C20泡沫混凝土单块最小平均值不小于17MPa、泡沫混凝土构件物不存在超过30mm的缺棱掉角问题等。
图2 泡沫混凝土生产流程
2.4 泡沫混凝土浇筑
混凝土浇筑是泡沫混凝土换填施工的核心环节,对于高速公路软弱地基的增强处理具有积极作用。泡沫混凝土一般采用现场配管泵送施工的方式进行浇筑,具体施工要点包括:①泵送混凝土浇筑准备阶段,系统检测输送管接头的紧固程度,泵送管接头应密实、牢固不泄露。②在泡沫混凝土浇筑过程中,应重视出浆口的泡沫混凝土规格质量的控制,出浆口泡沫混凝土配合比的误差不超过±0.2kN/m3,而在材料流动度检测中,出浆口材料的流动度需控制在180mm±20mm,材料检验合格后方可进行浇筑施工。③浇筑过程中,浇筑泵管与浇筑面板应保持一定的缓倾角度,严禁使用自上而下喷射式的浇筑方式。在浇筑过程中,管口应埋入混凝土内部不小于10cm,以降低混凝土的消泡量(见图3)。④在考虑浇筑面积大小、高度的基础上,注意浇筑面游离气泡的走向的检查,然后结合实际情况做好浇筑管口的移动处理,以减少气泡的堆积问题。⑤分层浇筑过程中,若浇筑空间面积狭小,则浇筑厚度不超过1m,而在其他浇筑区域,分层的厚度控制在0.3~0.8m。在混凝土初凝阶段,按照设计要求,在顶层底面设置钢筋网片,并采用台阶式的方式完成顶层横坡调整。⑥泡沫混凝土浇筑时,对于未硬化的泡沫混凝土面层,应做好其避雨处理;同时浇筑过程中应减少对泡沫混凝土的扰动[4-6]。
图3 泡沫混凝土浇筑
2.5 养护施工
完成泡沫混凝土浇筑后,进行混凝土的养护施工。待浇筑的泡沫混凝土终凝后,需采用土工布进行覆盖,并实施喷淋保湿处理,避免出现浇筑部分暴晒问题,养护过程中应减少机械设备、车辆在上面行走,同时严禁在泡沫混凝土表面堆放杂物。应重视泡沫混凝土养护时间的控制,养护时间一般不少于7d。另外,按照相关标准进行泡沫混凝土整体质量检测后,进行后续级配碎石隔离层施工。
2.6 碎石隔离层施工
完成泡沫混凝土浇筑养护及质量检测后,还需按照设计标准规范化地进行碎石隔离层施工。选用碎石材料时,材料中针片状颗粒的总量需保持在20%以内,碎石材料应整体清洁,无黏土块、植物根茎等杂物。级配碎石隔离层施工一般采用轮胎式压路机进行静压处理,施工中严禁使用振动碾压方式。碎石隔离层的厚度在30cm 左右,分两层进行碾压模式,上层厚度13cm,下层厚度需结合分台阶情况进行动态调整。在压实度控制中,应确保碎石隔离层的压实厚度保持在96%以上,材料压碎值小于30%。
3 高速公路软基泡沫混凝土换填施工质量控制措施
3.1 严格控制原材料质量
泡沫混凝土材料的选择应用对于项目整体施工质量具有较大影响。选用泡沫混凝土材料时,应将原材料的质量控制作为重点,如使用硅酸盐水泥时,水泥的强度等级应保持在42.5 以上。选择发泡剂时,所有的发泡剂应绿色无污染,同时发泡剂气泡群密度需控制在45~50kg/m3,稀释倍数不得小于60 倍,发泡倍数不得小于30倍。当发泡产生泡沫时,泡沫的大小应均匀细密,直径保持在1mm以内。完成泡沫混凝土材料原材料质量检查后,确保泡沫混凝土设备具有自动进料、电子计量、自动控制和信息显示等诸多功能,然后按照实际情况进行材料配置,满足后期应用需要。
3.2 做好施工过程控制
严格按照设计标准做好施工过程控制,能有效提升高速公路软基泡沫混凝土换填施工质量。在项目施工初期阶段,应系统开展施工区域勘察工作,结合勘察资料完成软基泡沫混凝土换填施工工艺设计,在图纸审核及问题处理的基础上,实施施工技术交底,确保施工人员准确掌握软基泡沫混凝土换填工艺技术要点。在项目正式换填施工中,应做好关键施工环节技术要点的控制,如在模板安装中,应严格控制模板厚度,保证模板刚度、强度,并实施模板支撑加固处理,保证模板稳定性。而在发泡混凝土浇筑阶段,应采用后退式浇筑的方式进行泡沫混凝土施工。完成项目施工后,规范化进行软基泡沫混凝土换填施工质量检测,该环节中,应系统检测换填施工质量、软基整体承载能力、地基整体性等指标,确保新建基础满足高速公路施工需要,能有效保证后期公路运行安全性。
4 结语
泡沫混凝土换填工艺在高速公路软基处理中应用广泛,其能有效增强软基承载能力,满足高速公路建设及安全运行需要。施工人员应充分认识泡沫混凝土材料性能特征及工程应用优势,提高其在软基换填施工中的应用水平,并结合工程实际做好各施工环节技术要点的控制,有效提升换填施工质量,推动高速公路建设工程的持续、稳定发展。