滨海软土区泡沫混凝土路基施工技术与沉降控制

李兰勋

（石家庄市公路桥梁建设集团有限公司，河北 石家庄 050000）

0 引言

我国的滨海地区分布着范围极大的深厚软土层，若直接在这一区域进行路基修建，难免会产生不均匀沉降，对道路质量造成很大影响。针对这一实际情况，采用泡沫混凝土进行换填是当前最新兴、最有效的一种解决方式。泡沫混凝土是在普通混凝土原材料基础上通过发泡剂及其他外加剂的掺加形成的新型多孔材料，能在保证强度的基础上提高质量，且便于施工。

相关学者针对这种新型混凝土材料进行研究后，得出以下结论：相较于普通路堤填料，泡沫混凝土不仅强度与压实度均良好，而且底部抗滑稳定安全系数往往更高；经实测，某路基在换填泡沫混凝土后，在542kg/m3的密度条件下强度可达1.20MPa，可见通过泡沫混凝土适当换填能起到减小路基沉降的作用；此外，确定了混凝土强度和密度、养护之间的关系，认为掺合料并不会对混凝土强度造成过大的影响；当湿密度为800kg/m3时，7d 龄期抗压强度可以达到1.55MPa，而28d龄期抗压强度更可达到2.63MPa，这是其他任何路堤填料都无法达到的。可见，泡沫混凝土在滨海软土区这种特殊地质条件中表现出良好的应用适用性，只要保证施工操作按照规范及设计要求认真执行，即可使泡沫混凝土的应用发挥出应有的作用效果。

1 工程概况

某公路工程合同段起讫桩号为K131+100—K147+768，总长约16.67km，从中截取一段作为研究对象（桩号为K134+800—K138+700），该段包含多种处理方式，均通过泡沫混凝土实施换填，总换填长度7 833m。该项目所在区域主要为低山丘陵和滨海平原，表层土以灰色硬土层为主，表层为处于软塑至可塑状态的粉质黏土，呈灰黄色；上部以海相淤泥质土为主，该层的下部包括海相（冲积）粉与处于软塑状态的黏性土，其性质相对较差；中部有两层湖相（冲积）粉质黏土分布，呈灰黄色与青灰色，处于可塑状态，实际分布并不连续，该层的下部以海积黏土为主，处于软塑至可塑状态，此外还可见处于中密状态的粉砂，性质为较差至一般；底部以湖相（冲积）黏性土为主，层厚较大，呈灰黄色与青灰色，处于可塑至硬塑的状态，性质相对良好。现结合该段路基实际情况，对其泡沫混凝土换填施工作如下分析介绍。

2 路基施工

2.1 材料

水泥使用标号不低于42.5 的普硅水泥，应能满足气泡稳定性、抗压强度及流动度等各方面要求；以表面活性剂为发泡剂，注意不可使用动物蛋白类，且标准气泡群密度需保持在45～50kg/m3范围内，稀释倍数不低于60，发泡倍数需达到20 以上[1]。其外观应达到均匀且透明，在常温条件下没有析出及沉淀，同时也不能存在异味，以免对环境造成不利影响。发泡过程中产生的所有泡沫，其大小应保持均匀且应尽可能细密，泡沫的直径不能超过1.0mm；施工时使用的水应能满足相关标准提出的要求。

2.2 配料

发泡剂按照要求的稀释倍数进行稀释，通过稀释，使气泡群的密度达到48.1kg/m3；确定适宜的发泡倍数，按照要求的压力将压缩空气和完成稀释后的发泡剂均匀混合，以生产出密度符合标准要求的泡沫；按照经试验确定和验证通过的配比确定泡沫含量，并尽快对定量后的泡沫和水泥基浆料进行混合；根据设计要求，对于一般路面，其底面下层30～110cm 深度范围内所用泡沫混凝土的干容重应不超过6.5kN/m3，宜保持在5.5～6.5kN/m3范围内，28d 龄期抗压强度应达到1.0MPa 以上，流动度保持在160～200mm 范围内；底面下层110cm 深度以下所用泡沫混凝土的干容重应不超过5.5kN/m3，宜保持在4.5～5.5kN/m3范围内，28d 龄期抗压强度应达到0.7MPa 以上，流动度保持在160～200mm 范围内；如果换填的深度是1.0m，则所用泡沫混凝土的干容重不能超过6.5kN/m3，宜保持在5.5～6.5kN/m3范围内，28d 龄期抗压强度应达到1.0MPa 以上，流动度保持在160～200mm 范围内；在首件施工过程中，按照1.0MPa 的强度要求进行配合，即水泥∶水∶气泡群=380∶220∶657.4[2]。

2.3 浇筑

本次泡沫混凝土施工主要通过配管泵送方式进行浇筑，在泵送开始前，对管接头进行必要的紧固与检查，使接头达到牢固。在泵送过程中，应随时对泵管压力及接头实际牢固情况进行检查，一旦发现压力异常，应立即检查并将发现的故障排除。在实际的浇筑过程中，泵管出口和浇筑面之间的角度不能太小，同时应进入到混凝土液面以下至少10cm，以有效减少泡沫的消泡量。另外，浇筑时的停留时间不能过长，否则可能导致堵管。在实际浇筑施工中，应尽可能减小对拌和物造成的扰动，同时密切关注拌和物发生的变化，通过分段流水作业对泡沫混凝土进行摊铺。对于单层浇筑厚度，除了较为狭小的面积可按照不超过1.0m 进行控制，其他均按照0.3～0.8m 的范围控制[3]。

2.4 布网

在浇筑体中与顶面相距0.35m 的位置进行布网，网格尺寸按5cm×5cm 控制，采用直径为3.2mm 的钢丝。网片之间使用焊接的方式相连，横、纵向搭接长度分别按照30cm 与20cm 控制。将混凝土浇筑完毕且达到终凝后，现场人员方可开始布网。钢丝网的各项技术指标应达到以下要求：抗拉强度应达到300MPa以上，钢丝直径在3.1～3.3mm 之内，网格长度在45～55mm之内，网格宽度在45～55mm之内，超偏差网孔数量不超过总数的0.3%[4]。

2.5 养护

当遇到强降雨或连续小雨时，应对没有固化的混凝土表面进行有效的遮雨，当重新对上层混凝土进行浇筑时，需对已经被雨水浸泡导致消泡的混凝土进行铲除，在混凝土达到固化之前，应防止任何扰动。浇筑完成且达到终凝状态之后，应立即使用土工布或者是塑料薄膜进行覆盖，并进行洒水养护，实际养护时间应达到7d 以上[5]。已经完成施工的表面层不能进行打眼凿洞，若必须进行，则需对损坏的部位进行必要的密封处理。

2.6 注意事项

泡沫混凝土使用的所有原材料都能对环境造成危害，同时应满足相关规范提出的各项要求。在实际的浇筑施工中，应尽可能降低消泡量，以免给拌和物造成扰动，通过严格的现场控制，使泵管的出口始终处在混凝土液面下部，不可采用喷射的方式进行浇筑。浇筑施工结束后，应立即开始养护，在实际的养护过程中，不允许任何人员与车辆通行或堆载重物。

3 质量控制

质量检查按照以下标准严格进行：

（1）泡沫密度：规定值为45～50kg/m3，开工前进行一次自检；

（2）湿容量：不能超过配合比的设定值，每浇筑完100m3进行一次自检；

（3）流动度：规定值为160～200mm，每浇筑完100m3进行一次自检；

（4）吸水率：不大于设计值，每浇筑完400m3进行一次自检；

（5）气泡率：不小于配合比设计值，每浇筑完100m3进行一次自检；

（6）抗压强度：不小于设计值，每浇筑完400m3进行一次自检；

（7）干容重：不大于设计值，每浇筑完400m3进行一次自检；

（8）软化系数：不小于0.7，在浸水过程中每浇筑完100m3进行一次自检。

浇筑体的任意切面的气孔表观质量具体可分成以下两级：当满足以下要求其中一种时，可视为合格：气孔的分布保持均匀且细密，呈封闭状，大部分气孔的孔径不超过0.5mm，且所有气孔的孔径都满足不超过1.0mm 的要求；气孔总体上保持均匀和细密，呈封闭状，不少于90%的气孔，其孔径满足不超过1.0mm的要求，在部分切面可以见到大气孔，但每个切面中孔径超过3.0mm 的气孔，其数量不超过8 个，同时最大孔径不超过5.0mm。当满足以下要求其中一种时，可视为不合格：气孔分布与大小不均，绝大部分气孔的孔径超过1mm，且伴有孔径在3mm 以上的大气孔；在部分切面可以见到大气孔，且每个切面中孔径超过3.0mm的气孔，其数量超过8个或最大孔径超过5mm。

经检测可知，采用泡沫混凝土进行换填，能有效减轻路面沉降，换填之前，15年沉降可达到32.36cm，而按照1m 的厚度进行换填之后，15 年沉降减小至30.08cm；按照2m 的厚度进行换填之后，15 年沉降进一步减小至28.65cm，相较于换填之前，可减小3.71cm左右的沉降，效果较为显著。

4 结论

（1）采用泡沫混凝土对路基进行换填施工时，应对各类原材料的各项技术参数予以严格控制，以此达到环境与工程质量等方面的要求。另外，在浇筑施工中还应尽量减少对混凝土造成的扰动，并对养护给予足够的重视。

（2）施工中应对混凝土各项技术指标进行严格的检测，包括密度、容重与流动度等，以实现对工后质量的有效控制。另外，在必要的情况下可通过切面观察混凝土表观质量。

（3）泡沫混凝土能在保证强度的基础上大幅减轻质量，在软土区路基施工中十分适用，能通过降低附加应力起到减小沉降的作用。