气泡轻质土在公路工程中的施工技术与应用研究

气泡轻质土在公路工程中的施工技术与应用研究

周其林

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摘要:气泡轻质土在我国公路工程中得到了广泛的应用，为克服新老道路拼合不平衡沉降造成的纵向断裂、泥石路堤加宽及难以征地的问题，本文研究了气泡轻质土在公路工程中的施工技术。通过在工程部分地段路堤中使用气泡轻质土施工技术，其存在问题得到了顺利解决。以下简单说明气泡轻质土技术运用于广佛高速扩建工程的主要项目概况、工程建设标准和安全管理方案等技术问题，希望对业内人员有所帮助。

关键词:气泡混合轻质土；公路工程；施工技术

前言

泡沫混凝土轻质混凝土是在原土中按比例加入养护剂、水泥和预先配制好的发泡剂，然后充分搅拌混合而成。它硬度和变形稳定性能达到或超过好的混凝土体，而且易于维护，并且可以直立填充，其最大的优点是体积密度小，一般是普通填充体体积密度的1/2～1/3，气泡与轻质土混合的上述优点使其经常用于桥面加宽防洪堤，不仅可以增强土体的稳定性和减少对旧防洪堤的影响，还可以减轻地基荷载，减少整体沉降和不平衡沉降。同时，它的垂直填充可以节省大量土地。本文将简要介绍气泡混合轻质土技术在广佛高速公路改扩建工程中应用的项目概况，供国内外同行参考。

1工程概况

本工程沿线原路已使用约8年，软土性质为粉砂质粘土、粉砂及粉砂粉砂岩。平均厚度约2.5~9.0m，局部埋深12.5m，最大允许强度40~60kPa。根据国内外大部分施工经验和目前道路使用情况，已经基本实现处理后的软地基的主要固结沉降，但目前发生沉降的主要原因是泥沙蠕动的线性流变小于新建道路引起的沉降，非施工造成的次胶结沉降。

2气泡混合轻质土施工技术

气泡混合轻质土能显著减小防洪堤基础荷载，进而减少了软土地基的下沉和不平衡下沉，所以其可以应用于拓宽防洪堤工程设计，可充分发挥出其良好的轻质特性、结构完整性及自立力的技术优点[1]。具体设计条件主要包含：1、容重、无侧限抗压强度设计，如轻质粘土掺泡沫的内加固工程设计；道路防水排水工程设计。2、沉降测量，该段高速公路软基处理工艺采用复合地基处理方法，需检查是否能达到施工后沉降标准。3、加宽气泡混合轻质土路堤的造型工程设计，包括：泡沫混合轻土与原路堤的连接形式及连接坡度比；路堤的宽度、长度及标高；根据路堤顶面的横向和纵向，调整台阶坡度。4、气泡混合轻质土路堤辅助构件设计，如：道路建筑预埋件工程设计及挡板工程设计；5、工程安全检查，包括防滑检查及气泡混合轻质土路堤底部的基础安全检查。

3气泡混合轻质土路堤的施工流程

如图1所示，气泡混合轻质土路堤的施工流程主要可以分为施工前准备；混合、输送和浇筑轻质土以及养护和脱模三部分工作。

图1气泡混合轻质土路堤施工流程

3.1施工前准备

气泡混合轻质土路堤的施工准备工作，包括基础取样、安装施工机械、地基整平处理(包括排水、防水)、工作轻质土的试验、基础准备设备的试验及安装保护壁或模板等。

3.1.1原材料准备及品质检验

气泡混合轻质土产品(包含原材料、水、发泡剂及凝固剂等)主要经过如下品质检验:(1)原材料的粒度应低于5mm，不符合规定的原材土应该经过筛分处理及一定的机械加工过程。(2)水:参考一般建筑材料使用要求。(3)发泡剂:发泡剂的性质必须符合图2的规定，才可保证轻质土的品质。(4)凝固剂:重点的检查为能否满足规格要求。

图2气泡混合轻质土发泡剂要求标准

3.1.2气泡混合轻质土试配标准

轻质土的配合比应根据设计硬度、湿容重、稳定性等条件进行选择。由于泡沫轻质混凝土在施工过程中具有良好的稳定性，因此需要使用挡土墙的模具对其进行成型。本工程轻质混凝土挡土墙采用80cm*40cm*5cm水泥预制挡板，隔板每10m为沉降缝，由厚2cm的木模板隔开。为避免漏桨坍塌，需要在浇筑好的水泥地基上分段浇筑后由人员安装在高角钢上，防护墙必须有一定的硬度和稳定性，地基与隔板、挡板必须紧密连接，篷布和挡板基础必须紧密连接。此外，舱壁不仅要有适当的强度和刚度，还必须通过纵横肋和柱密封，其连接必须严密，方可避免舱壁变形和浮动。

3.2气泡混合轻质土的制作、输送和浇筑标准

3.2.1制作方法

应在进行轻质土浇注前检查机器，并按设计配合比调整各项技术参数。气泡混合轻质土制作方法通常包括以下几种：预先形成法、后形成法及混合法。其中，后形成法用的不多，因为检测气流比较困难。预先形成法如图3所示，简单易实现，且更容易控制泡沫的生成和分布，因此被广泛使用。预先产生泡沫的方法是通过压缩空气断路器对稀释液进行搅拌后，泡沫组与水泥材料（或混凝土搅拌砂浆）经机械设备充分混合搅拌后，生成泡沫群和轻质土，从而在发泡装置中产生泡沫。

图3气泡混合轻质土预先形成制作方法

3.2.2输送过程

1、运输间距:在保证泡沫固定、材料不离析的前提下，一级泵送混凝土的最大间距为500m。如运输间距大于以上范围，宜将泡沫混合移到泵送混凝土管的出口周围或设置中继泵送设备。2、运输方法:将泡沫与混合轻质土拌和，完成后的运输方法是通过软管实现泵送。而气泡轻质土中的泡沫，在抽走流程中消解量通常是很小的。但是假如采用预拌混凝土车和翻斗机械实施运输那么，因为震荡导致泡沫消解，气泡浓度也改变，流动性将减弱，所以，尽量采用泵管运输。

3.2.3浇筑标准

1、施工方式:由于泡沫遇雨会迅速消解，所以要尽量避免雨季进行。为保证泡沫搅拌轻质土中气泡自由而均衡散布、泡沫的消解及物料分散限制到最少限度，施工流程应从软管的前部进行浇注，且出料口要埋入泡沫搅拌轻质土中或尽可能接近泡沫搅拌轻质土的表层，且施工进程中要防止过分震动。2、各层混凝土厚度：轻质土在自身重力作用下发泡时，必须将气泡挤压破碎，因此使用后的发泡轻质土有时会出现热稳定性和湿容重增加的现象。每一层混凝土的厚度不能太厚，但也不能太薄，因为泡沫的消泡和压缩速度随着每一层混凝土厚度的增加而加快，为了避免在混凝土中出现空隙增加，使得气泡在施工阶段失去价值，轻质土每层气泡混合料的混凝土厚度一般限制在0.30～0.90m左右。

3.3养护及脱模要求

泡轻土的施工并不强调每个浇筑结构的特殊保护，但为了避免结构快速干燥而产生裂缝，通常需要在施工完成后用麻袋覆盖。通常不需要拆除挡土墙或模板。如果需要拆卸，必须仔细检查混有气泡的轻质土是否足够坚固，不易被撞击破碎。此外，如果在浇筑过程中遇到雨水，通常需要将尚未凝固的气泡轻土覆盖，以防止雨水冲刷。

3.4过程质量控制

为保障施工质量，在施工期间主要应抓好以下几个方面的管理。1、固化后的产品质量检测泡沫混和轻质土在固化后要检查28d期间试品数量的容重与无侧限抗压强度能否满足使用要求，其无侧限抗压强度按要求进行了测试，容重和抗拉强度的测试同时完成。2、混合后的质量检验。气泡混合轻质土在混合过程中需要经常或不定期地检测湿容重、流量值及含气率等主要技术指标。3、原材料计量精度根据配套要求，原材料计量精度应符合施工规范。各指标的偏差都要掌握在泡沫混和轻质土拌和后的产品质量检测要求的范围内。

4结语

根据试验段中期评价结果，气泡式混合轻土路堤试验段沉降和横向移动范围小，轻土路堤整体稳定，其主要技术指标符合工程设计要求。在工程实际实施中，气泡拌轻土路堤具有工期短、实施方便、雨季干扰少、安全且施工面积小等优点。但鉴于该方法在国内外广泛采用的道路路面施工中尚无成功先例，且在过程中存在一些难题，如轻质土的硬度、耐久容重、吸水率等仍需深入研究。

参考文献:

[1]公路路基设计规范JTGD30-2004[S]。北京:人民交通出版社，2004。