泡沫輕質(zhì)土在臨近既有高鐵路基施工中的應(yīng)用

秦利

摘要： 泡沫輕質(zhì)土在高鐵軟土路基中的應(yīng)用，是利用泡沫輕質(zhì)土輕質(zhì)性、整體性、耐久性、施工速度快、環(huán)保性、經(jīng)濟性等特性，對傳統(tǒng)填方技術(shù)進行優(yōu)化，達到加快工期，降低工程造價，便于施工的目的。

Abstract： The application of foam light soil in high-speed railway soft soil subgrade is to optimize the traditional filling technology by the characteristics of light weight， integrity， durability， fast construction， environmental protection and economy of foam light soil， to speed up the construction period， reduce the project cost， and facilitate the construction purpose.

關(guān)鍵詞： 泡沫輕質(zhì)土填筑;施工及技術(shù)要點;質(zhì)量安全及環(huán)保

Key words： foam light soil refilling;construction and technical points;quality safety and environmental protection

中圖分類號：U213.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）13-0117-04

1 工程概況

石濟客專濟南樞紐工程SJJS-II標(biāo)段專線工程LZDK417+480.23～LZDK417+793.28段地基路堤處理項目，是山東濟南西車站建設(shè)的重要組成部分，該段路基處于在建濟南西下行聯(lián)絡(luò)線與既有京滬高速鐵路動車線之間，考慮到減少對既有線的影響以及施工的可行性，采用泡沫輕質(zhì)土填筑。填筑橫斷面示意見圖1。

2 泡沫輕質(zhì)土技術(shù)指標(biāo)

使用HT-18泡沫輕質(zhì)土設(shè)備現(xiàn)場制作的泡沫輕質(zhì)土為粘稠的流體，其中含有大量的空氣和吸附水。養(yǎng)護成型后的性能指標(biāo)符合表1要求。

材料要求：

①發(fā)泡劑應(yīng)滿足表2的要求。

②施工配合比應(yīng)滿足：

1）水泥采用po42.5水泥;

2）粉煤灰摻量應(yīng)不低于30%;

3）流值控制在170～200mm范圍。

3 施工方法與工藝流程

3.1 施工方法

泡沫輕質(zhì)土是用物理機械方法將泡沫劑水溶液制備成泡沫，再將泡沫加入由水泥、骨料、水等制成的料漿中，經(jīng)均勻混合，澆注成型、養(yǎng)護而成的輕質(zhì)混凝土材料。

攪拌采用HT-18電控自動化型專用攪拌站。攪拌站將攪拌好的水泥漿放入HT-18設(shè)備連續(xù)供料攪拌箱內(nèi)進行二次攪拌，在連續(xù)供料攪拌機中對水泥漿進行過濾，達到無雜質(zhì)、無結(jié)塊、均勻和易后，送至HT-18主機，泵送至澆筑面。

3.2 工藝流程

施工工藝流程詳見圖2。

4 施工要點

4.1 澆筑區(qū)的劃分

參考施工現(xiàn)場邊界條件，正式開始澆筑輕質(zhì)土前，應(yīng)先劃分澆筑區(qū)、澆筑層，檢查基底，保證基底無任何異物和積水，同時要求基底高程滿足設(shè)計要求，具體要求如下：

①單個澆筑區(qū)長軸方向長度不超過20m;

②單個澆筑區(qū)頂面面積最大不超過400m2;

③最好將單層澆筑層的厚度控制在0.3～1.0m之間;

④相鄰澆筑區(qū)用1.8cm厚的木夾板支擋間隔分縫，其作用是充當(dāng)臨時支檔模板和變形縫填充，不得隨意抽掉;

⑤輕質(zhì)土路基頂部0.8m厚度應(yīng)作為一個獨立的單層澆筑層，并且每一澆筑區(qū)該層應(yīng)一次性澆筑完畢。

4.2 泡沫輕質(zhì)土制備

①確定配合比：結(jié)合設(shè)計要求的墊層的密度、抗壓強度，確定泡沫稀釋液的配比、水泥漿的配比以及泡沫和水泥漿的混合比例。

②水泥漿制備：參考配比，在攪拌站中加入粉煤灰、水泥、水和外加劑，然后將其攪拌成均勻漿體。

③泡沫制備：按配比將發(fā)泡劑和水混合成稀釋液，在設(shè)備發(fā)泡系統(tǒng)中將發(fā)泡液和壓縮空氣混合，如此在壓縮空氣的作用下，發(fā)泡液將被制成具有極強立體張力、高穩(wěn)定性和特異韌伸性的泡沫囊。要求注意檢查泡囊的各項參數(shù)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，一旦泡囊的大小、韌伸性不符合標(biāo)準(zhǔn)，將直接影響到泡沫輕質(zhì)土的強度和保溫隔熱性能;

④泡沫輕質(zhì)土的制備實現(xiàn)了數(shù)字自動化控制，只需在泡沫輕質(zhì)土輸送機上設(shè)置好各項配合比參數(shù)即可。

4.3 泵送澆注控制要點

①不同強度的泡沫輕質(zhì)土填筑高程嚴(yán)格按照設(shè)計要求施工。②同一區(qū)段上下相鄰澆筑層，若施工期氣溫不低于15℃，按8小時控制最短澆筑間隔時間，反之，需最短澆筑間隔時間必須超過12小時。③泡沫輕質(zhì)土單個澆筑區(qū)操作時，應(yīng)在2小時內(nèi)完成每層的澆筑施工。④應(yīng)沿澆筑區(qū)長軸方向自一端向另一端澆筑;若澆筑時采取的澆注管不止一條，應(yīng)采取對角的澆筑方式，或者并排地從一端開始澆筑。⑤澆筑過程中，當(dāng)需要移動澆筑管時，盡量避免左右移動澆筑管，應(yīng)澆筑管放置的方向前后移動，即使必要的情況下必須左右移動澆筑管，需將澆筑管盡可能提出當(dāng)前已澆筑輕質(zhì)土表面后再移動。⑥在掃平表面等其它情況下，澆筑管出料口離當(dāng)前澆筑面的距離不宜高于1.5m;澆筑過程中，澆筑管出料口盡可能置于當(dāng)前澆筑面以下。

4.4 鋼絲網(wǎng)施工

①鋪設(shè)前檢查鋼絲網(wǎng)外觀，有明顯變形或缺陷的金屬網(wǎng)不采用;②相鄰幅的金屬網(wǎng)，應(yīng)重疊鋪設(shè)5cm;③在變形位置，鋼絲網(wǎng)斷開鋪設(shè);④縱向斜坡位置的鋼絲網(wǎng)應(yīng)先進行預(yù)鋪固定，再進行澆注。

4.5 土工膜的施工

①泡沫輕質(zhì)土路基頂部防滲土工膜應(yīng)鋪設(shè)在金屬網(wǎng)下方。②鋪設(shè)時搭接應(yīng)采用熱焊的方式，搭接寬度不小于10cm。③鋪設(shè)時應(yīng)展平拉緊，避免局部卷起的現(xiàn)象，必要時可采用U型釘進行錨固。

4.6 養(yǎng)護

①輕質(zhì)土澆注至設(shè)計標(biāo)高后用尺桿刮平，12～14小時后如無下道工序施工，即進行保濕養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不低于7天。②最低氣溫低于0 ℃時，應(yīng)采取保溫及升溫措施。③輕質(zhì)土澆注硬化成型，未達到使用強度時，不允許直接承受重荷載。④在輕質(zhì)土路基頂部填土施工前，嚴(yán)禁其上行駛工程機械;局部地段，無法回避時，應(yīng)在合適位置鋪設(shè)厚度不小于50cm的臨時保護層或采用銅板覆蓋的方式作為臨時便道，以供工程機械行駛。

4.7 與其他工序的銜接

頂部B組料填筑須在輕質(zhì)土同條件養(yǎng)護強度達到1.5MPa 時方能展開施工，且施工時，嚴(yán)禁自卸車、壓路機、推土機等大型機械直接在輕質(zhì)土頂面行走，應(yīng)采取邊卸料、邊推平、邊碾壓的前進方式進行攤鋪和碾壓，即卸料車、壓路機應(yīng)在推平機械的后端卸料和行走。

4.8 特殊條件下施工

①避免在雨天填筑。在泡沫輕質(zhì)土尚未凝結(jié)硬化時，雨水會導(dǎo)致嚴(yán)重的消泡現(xiàn)象及漿料流失，使泡沫輕質(zhì)土容重和抗壓強度難以控制。漿體凝結(jié)硬化后，應(yīng)做好防排水措施，嚴(yán)禁在泡沫輕質(zhì)土填筑體上形成大面積積水或過水通道，由于輕質(zhì)土容重小，質(zhì)量輕，容易被雨水沖走或浮在水面上。②避免在負(fù)溫下施工，必須在負(fù)溫下施工時，增加固化劑的使用;同時，對填筑體內(nèi)部溫度易散失部位進行保溫，頂面等無法采取保溫措施的局部，應(yīng)采取熱風(fēng)機、熱輻射等升溫措施。為防止消泡現(xiàn)象產(chǎn)生，宜限制早強劑、防凍劑等外加劑的使用，如必須使用此類外加劑時，應(yīng)事先通過試驗確定外加劑品種及配合比，試驗結(jié)果應(yīng)包括濕密度、消泡、流值、抗壓強度。

5 質(zhì)量檢測

①輕質(zhì)泡沫土質(zhì)量檢驗實測項目詳見表3。

②其中LZDK417+480.23～LZDK417+793.28段澆筑后養(yǎng)護齡期滿14天，可進行地基系數(shù)K30及動態(tài)變形模量Evd的檢測。檢測數(shù)據(jù)詳見表4所示。

6 設(shè)備機具配置

主要施工機械設(shè)備配置見表5。

7 常見問題的預(yù)防及處理

7.1 常見問題

7.1.1 軟弱夾層

圖5中，箭頭所指澆注層明顯較上下相鄰層位疏松，強度偏低，屬于比較典型的軟弱夾層。反映了輕質(zhì)土澆注施工過程中，施工濕密度控制不穩(wěn)定導(dǎo)致不同澆注層施工質(zhì)量不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

7.1.2 軟弱透鏡體

圖6中的軟弱透鏡體強度低至可直接用手摳出粉末狀輕質(zhì)土;反映了同一澆注層施工濕密度控制不均勻?qū)е碌馁|(zhì)量不均勻問題。

7.1.3 隱性剪切裂縫

圖7為澆注過程中出現(xiàn)的大量剪切裂縫，反映了同一澆注層未能在初凝時間內(nèi)完成澆注，其后果為在輕質(zhì)土內(nèi)部形成大量的隱性剪切裂縫，影響輕質(zhì)土澆注體的整體性和穩(wěn)定性。

7.1.4 沉陷和沉陷式裂縫

現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土的沉陷現(xiàn)象，可分為坑洼式沉陷和整體式沉陷，沉陷一般會形成沉陷式裂縫，如圖8。

7.2 質(zhì)量問題處理措施

7.2.1 軟弱夾層和軟弱透鏡體

施工中如檢查發(fā)現(xiàn)存在軟弱夾層和軟弱透鏡體，應(yīng)找出其范圍，對該范圍內(nèi)軟弱部位及以上已澆注輕質(zhì)土進行清除處理，重新進行澆注，直至符合要求為止。

7.2.2 沉陷及裂縫

對于寬度不大于3mm的裂縫，可不做處理，否則，應(yīng)采用水泥凈漿對裂縫進行封閉處理，且應(yīng)在整條裂縫外邊界1m 的范圍鋪設(shè)一層鍍鋅鐵絲網(wǎng)（Φ1.5mm@2.5cm×2.5cm）。

7.3 預(yù)防措施

為避免輕質(zhì)土施工的常見質(zhì)量問題，應(yīng)采取必要的防患措施：

①應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求，對每一澆注層進行濕密度檢驗，僅當(dāng)前澆注層濕密度檢驗合格后，方能進行下一澆注層的施工;

②應(yīng)按照設(shè)計規(guī)定的檢驗批數(shù)量，嚴(yán)格進行沉降率檢測，避免因水泥批次、發(fā)泡劑批次的更換導(dǎo)致沉陷。

參考文獻：

[1]JTG D30，公路路基設(shè)計規(guī)范[S].

[2]CECS249：2008，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土技術(shù)規(guī)程[S].

[3JG/T266-2011，泡沫混凝土[S].

[4]新建石家莊至濟南鐵路客運專線工程LZDK417+480.23～LZDK417+793.28段地基路堤處理施工圖紙.