探讨某公路项目泡沫轻质土路基施工技术

郭 伟

（贵州省公路工程集团有限公司,贵州 贵阳 550001）

0 引言

为保证高速公路改扩建工程施工质量，有效应对各种风险因素，可采用新型泡沫轻质土路基施工技术，发挥轻质泡沫土重量轻、自固化、高强度、污染少等优点，取代传统的路基填土施工，实现公路加宽及路基抬升目的，提高路基边坡施工质量，有效抑制路基沉降，提高路基施工效率，同时可降低施工成本[1]。

1 工程概况

由于某高速公路的双向四车道无法满足交通需求，交通拥堵情况加剧，现将该高速公路扩建为双向八车道。工程全长19.9 km，共20个路段的路基采用轻质泡沫土填充。左右幅总填筑长度为1 800 m，共需填筑轻质泡沫材料25.6 万m3，应用效果理想，带来了良好的社会经济效益。

2 泡沫轻质土填筑路基技术原理

（1）在搅拌站使用间歇式搅拌设备。根据水泥和水的配合比例拌制成水泥基胶凝浆液，用软管泵泵入中继站的储罐备用。

（2）将压缩空气加入通过物理发泡稀释的轻质土水溶液中，用发泡剂制备泡沫组，然后与水泥基水泥砂浆混合直至得到稳定的泡沫轻质土[2]。

（3）将制备好的泡沫轻质土通过转运至施工现场进行现场填筑，填筑过程应分段分层进行，以有效确保泡沫轻质土填筑质量。

（4）利用泡沫轻质土重量轻、流动性好、自固化、强度大、污染少等特点减轻路基填筑荷载，减少地基的附加荷载，抑制地基的不均匀沉降和横向位移，从而提高路基结构的整体稳定性。

3 施工工艺流程

施工工艺流程见图1。

图1 泡沫轻质土施工工艺流程图

4 施工技术要点分析

4.1 浇筑区准备

4.1.1 边坡开挖

（1）该高速公路采用路基拼宽施工工艺，需要对原有路基进行削坡后开挖台阶。

（2）新旧路基搭接部位台阶宽、高均取1 m，朝向路面中心线的台阶面坡度为1.8%，以确保泡沫轻质土浇筑后呈倒梯形。

4.1.2 基底处理

（1）如边坡较高，施工时需要合理调整基底埋深，确保基地上部面板块数量合理，使基地外侧襟边间距至少为2 m，基底开挖宽度至少为3 m，严格遵循施工设计要求对基地填土进行整平压实。

（2）在轻质土下部填筑厚30 cm 的碎石基底，确保其排水通畅，并进行调平，碎石基底表面铺设高密度聚乙烯防渗土工膜，以防止地下水侵蚀基底。

4.1.3 面板施工

路基面板浇筑材料为C30 水泥混凝土，确保其实际强度符合施工设计要求；然后浇筑泡沫轻质土，先用钢筋牢固连接混凝土面板与角钢，有效控制浇筑过程中的混凝土面板位移与变形[3]。

4.1.4 浇筑区划分

（1）根据施工机械设备的最大运行效能合理规划浇筑区块，以保证在水泥砂浆初凝前完成浇筑作业。

（2）浇筑前需根据施工机械设备的运行状态、产能以及施工进度计划等对浇筑体进行区层划分，清晰标示出浇筑顶面标高。

（3）采用分层分区块的方式填筑泡沫轻质土，避免进行路面横向分区块填筑。

（4）如路基尺寸较大，单个浇筑区块顶面需控制在350 m2以内，该高速公路工程按照纵向间隔18 m 划分为多个浇筑区块，单个区块面积为150～250 m2。

（5）根据施工设计图纸，以设有金属网的路基层为界划分多个浇筑层。

4.2 水泥浆制备

（1）在施工场地周边设置拌和站，通过搅拌设备拌制水泥浆，确保施工时的稳定供料，拌制时通过高精度电子计量设备称量，通过计算机自动控制水泥浆的供应，定期标定计量设备。

（2）水泥强度没有特殊要求，但需做消泡试验，确认水泥的湿密度增加率符合施工设计要求。

（3）基于事先明确的配合比拌制水泥基浆，且需用间歇式搅拌设备，充分搅拌保证水泥基浆各组分均匀混合，制备过程应连续不间断，以防止施工时水泥浆发生局部消泡、初凝，有效保证施工整体质量。

4.3 泡沫制备

泡沫群是通过发泡剂溶液中加入空气经发泡设备产生，因此，其性能优劣与泡沫稳定性密切相关，工程实践中，用于发泡的发泡剂性能需满足以下几点：

（1）环保无害，优先使用表面活性剂；

（2）温度不低于0 ℃时，发泡剂不离析；

（3）发泡剂溶液稀释比例为40～60；

（4）密度范围25～45 kg/m3；

（5）发泡剂发泡得到的泡沫应致密、稳定，湿密度增加率10%以下。

4.4 泡沫轻质土制备

（1）设置制备站专门生产泡沫轻质土，通过物理加压方式在发泡剂溶液中加入压缩空气，再通过发泡设备产生泡沫群，实际施工时需结合实际情况合理调整泡沫轻质土的技术参数，以确保其湿密度、重度满足施工设计要求。

（2）需严格按照施工设计要求设计配合比，制备泡沫轻质土。

（3）根据确定的配合比确定泡沫含量，产生的泡沫应第一之间和水泥基浆料充分混合。通过试验路段施工试验获得的配合比见表1。

表1 泡沫轻质土配合比

（4）选用可自动计量泡沫轻质土制备原材料的设备，拌制泡沫轻质土时需灵活调整水泥浆、泡沫比例。

4.5 浇筑层浇筑准备

（1）清理施工场地：浇筑前需彻底清理浇筑区基部的杂物，尤其要排净基部积水，未排干积水前禁止浇筑。

（2）浇筑区布局原则：应根据浇筑设备的产能及工期合理布局浇筑区。有效控制施工过程，分段、分层进行浇筑。

（3）设置变形缝：布设横向变形缝，间距20 m，呈纵向排列，变形缝宽度0.5～1.5 cm，用泡沫塑料板填充路基。

（4）铺设金属丝网。横向铺设防渗土工膜、金属网。金属网应铺设在土工膜下方，其直径为1.5 mm@2.5×2.5。铺设金属丝网时必须使用U 形钉固定，锚杆的垂直间距为2 m，锚杆的水平间距为1.0 m。

4.6 泡沫轻质土浇筑

（1）泡沫轻质土上部平整，达不到道路超高横坡要求。因此，仅在路基底部填充泡沫轻质土，道路侧向路基横坡则用传统填土材料填充并压实整平。

（2）浇筑泡沫轻质土时可用直接泵方式或管道泵方式。泵送前拧紧并检查管道连接件，确保连接牢固，避免浇筑时材料泄漏。

（3）为确保泡沫轻质土浇筑质量，综合各方面的影响因素可知单个区块的浇筑作业应在水泥浆初凝前完成，即初凝前必须完成浇筑。

（4）浇筑时需沿区块纵轴从头至尾连续浇筑完成。使用多根浇注管道时可以从一端并排浇筑，可采用对角斜浇注法，图2 为泡沫轻质土浇筑方式，包含错误的浇筑方式与正确的浇筑方式。

图2 泡沫轻质土浇筑方式

4.7 养护

（1）浇筑作业完成后等待泡沫轻质土成型，其强度达到设计强度后方可实际应用，不能在泡沫轻质土浇筑体表面运行施工机械设备[4]。

（2）浇筑完一层待其硬化后开始浇筑上一层，浇筑前需先用养生专用膜覆盖浇筑体顶面进行保湿养生，待浇筑到设计标高时需进行至少3 d 的养生后才能开始下一道工序。

5 施工质量控制措施

5.1 人员保证措施

（1）制定并执行岗位责任制，安排专人组织开展现场施工活动，确保各个施工环节都有专人负责，责任落实到个人。

（2）各个施工场地均安排一名总负责人，主要工作是制定详细合理的施工作业规程，明确各施工岗位责任。

（3）增强施工现场人员的施工质量控制意识，确保施工技术人员掌握施工设计要求，做好施工技术交底，未通过培训考核禁止上岗操作。

（4）质量检验人员应严格按照要求进行施工质量检查，然后报施工监理部门审核通过后方可施工。

5.2 设备、机械保证措施

（1）施工前应检查施工设备，确保其状态良好，按照施工进度合理配置设备，施工过程中应定期检修设备，使设备保持良好的运行状态。

（2）合理搭配各种施工设备建立流畅高效的设备流水作业体系，确保体系中各种施工设备运行状态良好。

5.3 材料保证

（1）材料质量是决定泡沫轻质土整体质量的关键因素，由于不同品牌、不同类别、不同厂家的材料质量良莠不齐，因此，需做好材料质量控制。

（2）入场前必须对材料进行性能试验，认真筛选材料，质量不合格禁止入场，从源头控制材料质量。

5.4 过程控制措施

（1）严控测量精度：材料的测量精度直接影响到发泡轻质土的强度、流动性、固化性，因此在测量水泥、气泡、水时应尽量提高测量精度，确保测量结果精准可靠。

（2）确定合理的检验频次：水泥浆除按相关施工技术规范规定的频次进行现场检测外，还应进行不定期抽查，避免因搅拌装置故障或运输时间长导致水泥浆质量不达标。

（3）质量控制：每次浇筑前检查设备的完整性和水泥、发泡剂等关键材料的使用情况，单个区块的浇筑作业应一次注完成，避免单个区块分多次浇筑。

（4）平整度和强度控制：合理设置浇筑管道出口位置，避免出料不均匀影响平整度。浇筑后须及时进行覆盖湿润养生，防止因暴露失水导致表层出现粉末。

6 效益分析

（1）经济效益：按照施工统计、施工期材料单价计算经济效益，泡沫轻质土施工技术单价高于常规软地基施工技术，但该技术施工周期短，操作简单，施工后沉降很小，可节省施工时间，同时避免施工后沉降导致的常见质量问题。

（2）社会效益：轻质泡沫土填筑施工技术能有效减少路堤施工总成本，加快施工进度，减少环境污染和生态破坏，增加路基结构的耐久性，可垂直填筑，占用土地资源少。特别是在路堤高、坡度陡的区块使用轻质泡沫土可降低路基处理成本，间接节约林地资源，具有良好的社会效益。

7 结论

综上所述，为保证高速公路改扩建工程质量，控制各种施工风险，可用新型泡沫轻质路基施工技术，该技术的优点主要包括以下几点：

（1）泡沫轻质土属于人造材料，其容重远低于传统土体，调整其中的泡沫、胶凝配比，按照不同组分用量、气泡率灵活调整泡沫轻质土的密度、强度。

（2）泡沫轻质土可由计算机控制实现自动化生产，水泥用作固化剂，获取途径多，施工简便；用专门设置的搅拌站拌制、施工管道输送水泥，施工过程中泡沫轻质土可实现自动流平、自动固化，无需使用大型施工设备，施工占用空间小，避免特殊区域的管线移动。

（3）泡沫轻质土是一种水泥基材料。与高分子材料相比，具有优异的强度、耐热性、耐油性，具有与水泥材料相同的耐久性。可以充分利用粉煤灰、矿粉等工业废弃物，避免工业废弃物的二次污染，对于环境保护具有重要的实际意义。

（4）减少回填荷载，降低地基要求，减少施工后沉降。泡沫轻质土对原有地基要求不高。其密度低、重量轻，能有效降低回填荷载，减小地基受力，从而有效抑制工后沉降。

（5）结构方便高效，施工速度快，施工成本低。常见的复合地基大多为隐蔽施工，施工质量难以保证。泡沫轻质土技术为非隐蔽工程，施工质量易控制。