浅述泡沫轻质土施工工艺及质量控制

浅述泡沫轻质土施工工艺及质量控制

陈惠

中筑检测有限公司，江苏南京，211800

摘要:桥梁台背回填是施工过程控制的重难点之一。台背处作业空间狭小，高填方段基坑往往较深更不利于大型机械施工。台背碾压不到位，压实度达不到设计要求，后期通车后沉降进一步加剧，跳车也就顺理成章。近些年随着建筑技术的发展，一些新材料、新工艺在台背回填施工中得到广泛的运用。泡沫轻质土，因其具有轻质、整体、耐水、抗压、环保以及施工的便易性等特点，在交通工程施工中被广泛的运用，尤其在地质条件为软弱高填方施工路段。本文简述泡沫轻质土在宁合高速特大桥台背回填过程施工工艺及质量控制要点。

关键词:宁合高速、台背回填、高填方、泡沫轻质土。

一、泡沫轻质土特点及适用范围

公路建设科技进步，我国一直走在世界前列。但是有些自然规律依然存在，比如桥头跳车。除了施工工艺原因外，材料性能差异，不均匀沉降都是无法避免。为了减小通病的发生，新材料在公路施工中得到广泛运用，其中泡沫轻质土填筑运用最为广泛。它是当前流行的一种新型的混合材料，通过发泡剂、固化材料、水，按照一定的比例混合而成的。在公路工程施工中，主要从其物理性质需要进行设计和运用，优点主要包括几个方面：

1、轻质：由于其密度小、自重轻，尤其适宜在高填方、软弱路基段采用。鉴于宁合高速扩建工程南京段第四标段路基施工段落大部分处于圩区,河网鱼塘密布、地质复杂,皆为软土路段,老路基均为高填方路基。扩建工程为了避免新老路基拼接产生差异沉降,扩建设计除了采用特大桥方式建造外,部分路段路基以及桥头回填均采用泡沫轻质土工艺设计,以便有效控制路基填筑质量,预防跳车通病。

2、良好工作性：具有一定的强度、刚度和整体稳定性，此外它是加水拌合而成，流动性良好。所以直接采用占地空间不大的泥浆泵等施工设备进行现场施工，且具备一定的输送距离，泡沫轻质土可以在非常狭小的空间内施工，在不需要碾压和振捣的情况进行施工。

3、成品性能优越：按照设计要求优化泡沫土好配合比设计，施工后养护措施得到，达到一定龄期后，填土整体性高；由于气泡混合轻质土属于水硬性材料，与传统回填材料相比，在耐久、耐热等方面也具有较好的优势；成型后作用于桥台等构筑物的土压力较小，此外强度较低。所以施工完毕后，容易进行二次开挖作业。

二、工程简述及配合比设计

2.1首件概况

泡沫轻质土首件工程施工选在后圩特大桥0#台的桥头段，该路段扩建部分填筑泡沫土5m，老路部分挖除老路0.5m深，填筑泡沫轻质土2.3m。于2020年05月17日完成首件泡沫轻质土第一仓第一层浇筑,获得了宝贵的数据,为全面展开泡沫轻质土施工以及质量控制提供了有力的依据。

2.2泡沫轻质土技术指标

（1）湿密度及抗压强度指标

（2）流值：170±10mm；（3）气泡群密度：45-50Kg/m3；（4）发泡倍数：15-30；

2.3施工配合比确定

泡沫轻质土的配合比依据设计图纸要求的强度、湿密度、浆液流动度等指标来进行调配，结合规范及设计提供的参考配合比，工地实验室对进场的原材料检测合格基础上，进行了配合比试配试验。并经过监理和业主审批，最终采用配合比如下表：

1）CF0.6泡沫轻质土配合比

2）CF1.0泡沫轻质土配合比

2.4、机械设备

主要施工机械如下：潜水泵、发电机、全制动搅拌设备一套、水泥罐，泵送管。

三、施工工艺及要点

3.1工艺流程

3.2施工要点

1、测量放线

施工前，项目部测量人员对泡沫轻质土填筑位置进行放线，确定路基处理范围，做好控制桩。

2、台背开挖及基坑处理。按照图纸设计范围和技术指标进行开挖作业。开挖到位后应将基坑内松散软弱虚土清理干净，采用可行的压实机具进行压实处理，并符合设计要求。浇筑前不应有积水存在。

3、浇注区与浇注层划分

(1)施工时期恰巧为夏季高温期,由于浇筑面积较大,为了避免水泥水化热对泡沫土质量影响，产生堵管问题。搅拌浇筑过程安排专门技术人员现场监督，严格按照配合比施工。

(2) 施工区域采用分段、分区、浇注。项目部将K23+170.0-K23+215.4分为5个区,每个区长10m,宽28m(最下层),厚0.6m,每一次浇筑方量为168方,符合设计要求不超过200m3。

4、模板安装及变形缝设置

根据每层泡沫土区域划分及浇筑厚度安设施工模板，模板采用木模板形式，要求四周支撑牢固、平直、平整，垂直度及高程符合设计要求。由于本项目夏季高温施工，体积较大，纵向每20m设置一条变形缝，缝宽2～3cm，采用聚乙烯泡沫塑料板隔离。所有模板接缝做好密封处理。

5、泡沫轻质土制备

a)质量保证措施:泡沫土采用水泥要求细度、凝结时间、安定性、强度满足要求；发泡剂性能要符合图纸设计要求。

b)泡沫制备。

发泡剂用水稀释后打入压缩空气进行泡沫制作，临时用水要求洁净，不含影响泡沫稳定性、强度和耐久性的有害物。气泡要求细密、稳定，掺配比例严格按照配合比执行。

c)水泥浆制备。

水泥进场前必须检测合格，制浆设备安装完毕，鉴定合格方可使用。水泥制浆拌合、制备要连续，浆液出料口要设置滤网进行过滤，以防堵管。

d）泡沫与水泥浆合成

泡沫土工艺就是泡沫和水泥浆拌合而成，施工过程重点控制其湿容重，作为质量控制重要一环。施工期间不间断对泥浆比重进行检测，发现和设计配合比不符，及时调整其生产参数，要使泡沫土的流量以及密度均符合图纸设计要求。

6、施工过程控制

（1）分层、分区施工时间控制，按照水泥初凝时间来安排，水泥浆制备完成不宜放置过久，尤其夏季施工更需要引起重视，间隔时间最大不超过3h。

（2）泡沫土浇筑方向由一端开始，自由流动到另外一端；避免人为过度扰动，输送泡沫土导管口要埋入泡沫土中；泡沫轻质土单层浇筑厚度按照回填挖出的台阶高度控制。浇筑过程中，随时随地注意检查分区模板的稳固，以及是否漏浆等问题。

（3）成品保护：施工完毕采用塑料薄膜或者土工布对成品的表面进行覆盖，夏天高温视其表面情况适当洒水保湿养生。后续路面施工必须等待泡沫土强度形成方可进行。同时尽量减少超重型机械设备在其顶部频繁走动。

7、过程试验检测

浇筑过程中，按规定频率对制备好的泡沫土进行取样，检测其物理指标。流动度为168mm，湿容重为549Kg/m3，符合设计要求。并及时制作了9组抗压试块，按照龄期进行了抗压检测，检测结果为0.6MPa，0.59Mpa，0.63Mpa，均大于配合比试验报告的7天抗压强度的0.55Mpa，推算28天强度大于0.6MPa，完全符合设计要求。

四、施工工艺及质量总结

本项目施工路段地质软弱、填方高，桥头段填筑高度达到5m,设计采用泡沫土工艺是适宜的。充分结合了泡沫土和土方类似的物理形态、质轻、适宜强度、整体等性能，较好减小桥头不均匀沉降。此外还具有施工不受场地和填筑材料缺乏影响；不需要机械碾压作业；施工工期短等优点。质量控制简单方便，过程中除了原材料控制，就是现场拌合成品的控制。施工工艺相对简单、成熟、可控，不需要投入大量机械设备，土方外运等环节，节约了经济成本。

五、结束语

宁合高速扩建第四标穿越圩区，地质条件非常差，且缺少常规填筑的土方材料，外购成本高。整个区段采用泡沫轻质土段落较多。通过通车后效果来看：采用泡沫土大幅度减低了填土荷载；减缓了台背与传统土方路基之间的刚性突变；消除了单一回填材料工后沉降。对控制、延缓桥头跳车通病的发生效果良好。我公司也是第一次进行泡沫轻质土施工，首件工程通过严格施工组织及过程监控，取得了良好的经济和社会效益，同时培养了一批骨干技术管理人员。为今后施工管理积累了丰富的经验。

参考文献：

1、《公路路基施工技术规范》JTG /T 3610—2019；

2、《气泡混合轻质土填筑工程技术规程》(CJJ/T177-2012)；

3、《现浇泡沫轻轻质土路基设计施工技术规程》(TJGF1001-2011)；

4、《高速公路施工标准化技术指南》；