泡沫混凝土在電纜隧道施工中的應用

沈鵬飛　平帥奇

摘 要：隨著我國地下工程的發(fā)展，特別是明挖電纜隧道工程日益普遍。為了控制明挖電纜隧道不同區(qū)段的差異沉降和防水要求，泡沫混凝土作為具有質(zhì)輕、高強、節(jié)能、保溫、隔熱等性能而被應用其中，本文通過工程實例，給出了泡沫混凝土的材料和施工工藝要求，以及質(zhì)量檢驗方法。

關鍵詞：隧道 泡沫混凝土 工程應用 施工工藝

0 引言

隨著我國地下工程的發(fā)展，尤其是明挖隧道工程日益增多，而對于作為隧道工程中必不可少的混凝土，無論是從控制隧道不同區(qū)段的差異沉降，還是從抗?jié)B防水方面來看，其都起著很大的作用[1]。泡沫混凝土是一種新型的材料，與普通混凝土相比，其質(zhì)量更輕，施工中常用泡沫混凝土的密度等級范圍為300kg/m3到1200kg/m3，其密度只相當于普通水泥混凝土的 1/5～1/10，在隧道工程中充分應用泡沫混凝土可以大大降低隧道內(nèi)襯的自重[2]。不僅如此，對于隧道內(nèi)結(jié)構(gòu)構(gòu)件來說，采用泡沫混凝土取代原來的普通混凝土，可以提高構(gòu)件的承載能力。除此之外，泡沫混凝土還具有一般無機質(zhì)材料的通性即不易燃燒、具有良好的耐火性。國內(nèi)外大量研究資料顯示，干容重在500～900 kg/m3范圍內(nèi)的泡沫混凝土，當其抗壓強度為2.5～7.5 MPa 范圍內(nèi)時，泡沫混凝土的耐火極限可以達到 2.7 小時，抗沖擊性可以達到100 次，是一種可以大力推廣的優(yōu)質(zhì)耐火材料[3]。

本文以半山電廠變220千伏線路電纜隧道項目工程中的明挖隧道為背景，來研究泡沫混凝土在隧道工程中的應用，給出了泡沫混凝土材料和施工工藝要求，以及質(zhì)量檢驗方法，為以后的施工作參考。

1泡沫混凝土的材料及技術性能要求

1.1泡沫混凝土的材料要求

（1）各原材料的質(zhì)量及指標應滿足《泡沫混凝土》（JGT 266-2011）[4]的要求，同時應滿足泡沫混凝土的抗壓強度、流動度及氣泡穩(wěn)定性等對原材料的要求。

（2）發(fā)泡劑應無明顯沉淀物，對環(huán)境無不良影響，同時發(fā)泡劑應滿足如下要求：

①發(fā)泡劑的稀釋倍數(shù)≥40，發(fā)泡倍率≥20；

②產(chǎn)生的氣泡應均勻、細微，氣泡密度為48～52kg/m3；

③氣泡泌水率低（標準氣泡柱1小時的泌水量<20ml），穩(wěn)定性好，且互不連通；

④標準氣泡柱1小時的沉降高度不大于6mm；

⑤經(jīng)消泡時間確定的濕容重增加率應不超過10%。

（3）各原材料的計量精度應滿足：水泥≤±2%，水≤±2%，發(fā)泡劑、外加劑≤±2%。

1.2泡沫混凝土的技術性能要求

泡沫混凝土容重為6.5KN/m3，28d抗壓強度≥0.8MPa，流動度為180mm。其中流動度為衡量泡沫混凝土流動性的重要指標，為其在自重作用下坍落產(chǎn)生的最大水平直徑，檢測原理與塌落度類似。

2 工程應用

2.1工程背景

本工程背景為半山電廠變220千伏線路電纜隧道項目工程，其中4#工作井至終點為明挖段。由于電廠圍墻區(qū)域隧道下方有疑似110KV電纜拖拉管且周邊兩個給水管和電廠終端構(gòu)架較近，導致隧道下方最北端兩根樁及樁位調(diào)整困難。為確保工期，設計應要求取消原最北端兩根灌注樁，同時為控制明挖隧道不同區(qū)段的差異沉降和防水要求，4#頂管工作井至終點段明挖隧道上方的回填以及此區(qū)域的平煉路路基回填均采用輕質(zhì)泡沫混凝土，以減少對隧道的壓重。

2.2明挖隧道上方泡沫混凝土回填的施工工藝要求

（1）上部泡沫混凝土填筑前，應按國標圖集10J301《地下建筑防水構(gòu)造》[5]的要求對隧道頂板外表面的防水涂料進行隔離保護，隔離層采用聚乙烯薄膜（PE），保護層采用50mm厚的C20細石混凝土。

（2）根據(jù)下部隧道的變形縫位置，應在泡沫混凝土層內(nèi)相應設置變形縫，變形縫材料可采用20～30mm厚聚乙烯泡沫板或10～20mm厚木板。

（3）泡沫混凝土采用現(xiàn)澆，同時為滿足道路承載要求，應分別在距離泡沫混凝土層底面和頂面20cm以內(nèi)位置各設置兩層鋼絲網(wǎng)，鋼絲網(wǎng)規(guī)格為φ3.2-@100mm*100mm；相鄰兩塊鋼絲網(wǎng)搭接時，鋼絲間的重疊寬度應大于20cm。

（4）泡沫混凝土施工宜采用配管泵送方式。澆筑時，澆筑管出口應與澆筑面保持水平。泡沫混凝土施工應分層分塊澆筑。單層澆筑厚度按0.3m～0.8m控制，上層混凝土應待下澆筑層終凝后方可進行；單塊澆筑面積根據(jù)設備能力、澆筑厚度確定，保證單塊內(nèi)的澆筑均在混凝土初凝前完成。明挖隧道上方在泡沫混凝土范圍內(nèi)的市政管線，應在澆筑前埋設，各類檢查井應避開泡沫混凝土處理段范圍。

2.3施工過程中注意事項及質(zhì)量檢驗

（1） 整個澆筑過程中，應減少對泡沫混凝土拌合物的擾動，并密切注意拌合物的品質(zhì)變化，嚴禁采用噴射方式進行填筑。澆筑完畢后，應及時覆蓋塑料薄膜或土工布，養(yǎng)護時間不少于3d。

（2）遇到大雨或持續(xù)雨天時應停止?jié)仓?，并對未終凝的氣泡混凝土采取遮雨措施。澆筑上填層之前，應清除已填筑層頂面的積水，并對雨水沖刷消泡的松散表層進行鏟除。

（3）泡沫混凝土澆筑好后7天內(nèi)不允許任何機械直接在上面行走，路面施工必須在頂層泡沫混凝土養(yǎng)護7天以后進行。

（4）明挖隧道上方在泡沫混凝土范圍內(nèi)的市政管線，應在澆筑前埋設，各類檢查井應避開泡沫混凝土處理段范圍。

（5）泡沫混凝土的質(zhì)量檢驗應按《泡沫混凝土》（JGT 266-2011）的要求執(zhí)行，并要求飽和容重的平均值不大于設計值，最大值不大于設計值的1.1倍，抗壓強度不小于設計值的0.8倍。另外，其施工質(zhì)量應滿足《公路路基施工技術規(guī)范》（JTG F10）的規(guī)定。

3 結(jié)語

經(jīng)施工后，隧道明挖不同區(qū)段的差異沉降控制和防水效果較之普通混凝土有了顯著提高。我國正在推廣生態(tài)節(jié)能和資源利用的建筑材料，輕質(zhì)泡沫混凝土的應用前景十分看好，但應用在隧道工程時，泡沫混凝土不能簡單地視為普通商品混凝土，應根據(jù)工程實際情況，設計、制定泡沫混凝土技術要求及技術措施。泡沫混凝土的施工性能，要特別引起參建各方的重視，只有良好的施工性能，才能保證工程的質(zhì)量。

參考文獻：

[1] 張勇，賈逸. 明挖城市道路隧道工程中高性能混凝土的應用技術[J]. 地鐵與隧道防水，2014， （9）：30-34.

[2] 李福疇. 泡沫混凝土的生產(chǎn)應用現(xiàn)狀[J]. 廣東化工，2010， 37（5）：291-292.