淺談泡沫混凝土在高速公路路基修復(fù)中的應(yīng)用

劉 濤， 方 正 直， 唐 誠

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

1 工程概述

渝蓉高速公路四川段是四川省高速公路網(wǎng)布局規(guī)劃中23個出川通道之一，是直接連接成渝經(jīng)濟(jì)雙核路程最短、線路最優(yōu)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最高的高速公路。項目總長約175 km，其中資陽段長約154 km，成都段長約21 km。

2018年7月，四川境內(nèi)多次出現(xiàn)歷史罕見的強降雨，渝蓉高速公路K15+900段(成都往重慶方向左側(cè))被暴雨嚴(yán)重沖刷侵蝕，路基被雨水浸泡整體沉降并橫向滑移，坡面及瀝青混凝土路面開裂錯臺，路基整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。為確保2018年中秋、國慶“雙節(jié)”期間渝蓉高速順利通行，針對K15+900段水毀路基沉陷及滑移，項目部會同業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理等相關(guān)專家對現(xiàn)場多次進(jìn)行實地勘查，研究制定了搶險施工方案：坡腳設(shè)置抗滑樁，挖除被水浸泡的路基，換填泡沫混凝土，快速修復(fù)水毀路基，減少路基回填荷載，消減新老路基沉降差。

2 施工方案之比選

(1)傳統(tǒng)土石料換填方案。

由于施工現(xiàn)場附近無直接用于回填的料源，且受7～9月期間雨水的影響，采用傳統(tǒng)土石料換填需通過翻曬處理，而翻曬周期較長，翻曬場地受限，對填料含水率難以控制；水毀路基段回填施工空間狹窄，重型碾壓設(shè)備無法施工，換填施工質(zhì)量難以保證；傳統(tǒng)土石料晾曬、分層回填受降雨影響大，雨季換填施工工期難以控制。

(2)原路基料改性換填方案。

在施工現(xiàn)場無直接可用于回填的料源情況下，利用被雨水浸泡的原路基土石填料翻曬后改性換填。同樣，由于被雨水浸泡的原路基土石填料含水較多，翻曬周期較長，翻曬場地和改性處理場地受限，填料含水率難以控制；水毀路基段回填施工空間狹窄，重型碾壓設(shè)備無法施工，改性換填施工質(zhì)量難以保證；改性土料翻曬、分層回填受降雨影響大，雨季換填施工工期難以控制。

(3)泡沫混凝土換填方案。

泡沫混凝土具備輕質(zhì)性(容重僅為5～15 kN/m3，常用容重為5～6 kN/m3)、多孔特性(孔隙率高達(dá)20%～70%)、良好的流動性(可管道泵送)、凝結(jié)特性(為水硬性材料，以水泥為膠凝材料)等特性，自流平，自硬化，無需推平、碾壓或振搗，可在狹小的空間內(nèi)施工，施工便捷、施工工期短，施工完成養(yǎng)護(hù)7 d后即可進(jìn)行路面施工。

(4)最終施工方案的確定。

將泡沫混凝土與傳統(tǒng)土石料、改性土料相比較，其具有容重較小、強度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性滿足設(shè)計要求，同時能有效降低新老路基的沉降差，施工便捷、施工工期較短等優(yōu)勢。鑒于路基修復(fù)現(xiàn)場無可用料源、翻曬或改性處理場地受限、填料含水率難以控制、改性換填施工質(zhì)量難以保證、雨季換填施工工期難以控制等原因，經(jīng)綜合考慮后最終決定渝蓉高速公路K15+900段水毀路基采用泡沫混凝土換填(圖1)。

3 泡沫混凝土施工工藝

(1)路基修復(fù)設(shè)計。

為保證路基的整體穩(wěn)定性，分臺階挖除被水浸泡的路基，采用泡沫混凝土換填后恢復(fù)原路面及附屬設(shè)施。路基修復(fù)設(shè)計方案見圖2。

(2)原路基挖除及基底處理。

圖1 填料強度、容重分析對比圖

根據(jù)設(shè)計圖紙，分臺階挖除被雨水浸泡的路基，臺階寬度為4～8 m，臺階高度約2 m，臺階設(shè)2%～4%的橫向反坡，將開挖成形的臺階基底碾壓密實。人工按設(shè)計要求施做縱、橫向碎石盲溝，縱向盲溝沿臺階內(nèi)側(cè)貫通布置，橫向盲溝間距4.5 m。

(3)泡沫混凝土施工。

①泡沫混凝土的制備。泡沫混凝土采用成品砂漿、發(fā)泡劑和壓縮空氣混合生成泡沫混凝土，分兩步制作、兩步輸送。第一步制作水泥砂漿(或成品砂漿)和泡沫劑，水泥砂漿按比例將水和水泥及外加劑等按先后順序加入到攪拌機(jī)內(nèi)，攪拌2～3 min形成稠狀濃液；泡沫劑在泡沫瓶內(nèi)加入泡沫劑及泡沫劑量12～13 倍的水充氣加壓3～6 min，待空壓機(jī)氣壓升壓至0.6～0.8 MPa后停機(jī)待用。

圖2 渝蓉高速公路K15+900段路基修復(fù)設(shè)計圖

第二步制作泡沫混凝土，按比例將水泥砂漿和發(fā)泡劑輸送至泡沫輕質(zhì)土制備站攪拌5～6 min，泡沫混凝土坍落度達(dá)到200～220 mm時，由泵管輸送至澆筑區(qū)域。泡沫混凝土砂漿水灰比為0.7，每m3砂漿添加發(fā)泡劑87 kg，濕密度約550 kg/m3，混合攪拌后的氣泡率達(dá)到66%～70%。

②泡沫混凝土澆筑。泡沫混凝土按臺階通倉進(jìn)行澆筑，臺階外側(cè)支立模板(2 cm厚竹膠板)，泡沫混凝土分層澆筑，每層澆筑高度控制在80 cm左右。由于泡沫混凝土流動性好，不需要振搗，人工持鋁合金刮杠(長度約2 m)輔助抹平收面即可，表面硬化后覆蓋土工布灑水養(yǎng)護(hù)。

(4)成品的保護(hù)與驗收。

泡沫混凝土澆筑72 h以內(nèi)嚴(yán)禁上人踩踏。泡沫混凝土養(yǎng)護(hù)時間為7～14 d，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)盡量避免人員在其上面行走，禁止堆積物品，以免破壞其中的氣泡結(jié)構(gòu)。

泡沫混凝土性能的抽樣檢驗主要干密度和強度。強度初檢：施工72 h后人走在上面不留有明顯的腳印；標(biāo)養(yǎng)28 d強度：每100 m3為一檢驗批，2組共6塊試件，試件尺寸為100 mm×100 mm×100 mm。經(jīng)檢驗合格后方可進(jìn)行下道工序施工(路面鋪筑)。

4 效益分析

渝蓉高速公路K15+900段水毀路基采用泡沫混凝土換填施工，解決了傳統(tǒng)土石料換填施工時的填筑料源、含水率控制、分層碾壓質(zhì)量、施工工期受降雨影響等施工問題，不需要尋找新的回填料源，不污染通行的路面，低碳、環(huán)保、節(jié)能。在狹窄的施工環(huán)境中可方便、快捷施工，節(jié)約了搶險修復(fù)工程的工期，確保了渝蓉高速公路中秋、國慶“雙節(jié)”節(jié)前順利通車，給沿線居民出行及成渝兩地節(jié)假日旅游出行帶來方便，整個搶險過程公開透明，社會影響較好。

5 結(jié) 語

采用泡沫混凝土回填路基，其強度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性均滿足設(shè)計及規(guī)范要求，同時有效降低了新老路基的沉降差，保證了道路的安全和使用功能。泡沫混凝土與傳統(tǒng)土石料相比較，其施工方便快捷，施工工期短，能在有限的空間與時間內(nèi)完成搶險工程，所取得的經(jīng)驗可推廣至類似搶險修復(fù)工程。