泡沫輕質(zhì)土在陳海公路提升改造工程中的應(yīng)用

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

近些年來(lái)我國(guó)城市建設(shè)中交通需求不斷增加，對(duì)原有公路進(jìn)行升級(jí)改造的需求不斷增加。在高速公路改擴(kuò)建等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。其中泡沫輕質(zhì)土橋臺(tái)背填充技術(shù)，是一項(xiàng)改變常規(guī)橋臺(tái)背填筑工藝方法的新型技術(shù)。泡沫輕質(zhì)土材料具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、整體性能好、抗沖擊、地基荷載小、無(wú)側(cè)向壓力、造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)。使用泡沫輕質(zhì)土填筑后，橋臺(tái)背處于超固結(jié)狀態(tài)，因此消除了臺(tái)背路堤填料本身的施工后不均勻沉降、避免橋頭跳車等病害，相對(duì)于其他回填料具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

本文結(jié)合陳海公路提升改造工程實(shí)例，針對(duì)該工程內(nèi)臺(tái)背換填泡沫輕質(zhì)土的選擇、換填減載施工，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)理論計(jì)算、定性和定量分析，制定出一套高速公路泡沫輕質(zhì)土臺(tái)背換填減載的施工工藝。

1 項(xiàng)目概況

陳海公路東段（港沿公路-渡港）提升工程（一標(biāo)）K10+450～K14+450，長(zhǎng)度4 000 m，跨河橋梁4座，人行天橋3座。本標(biāo)段建安費(fèi)用為11 660萬(wàn)元，施工工期516 d。

2 橋臺(tái)軟基泡沫混凝土處理施工技術(shù)

2.1 總體施工方案

本項(xiàng)目泡沫輕質(zhì)土6 690 m3，鋼筋網(wǎng)7 000 m2，HDPE防滲土工膜4 200 m2。總體計(jì)劃為匝道建立水泥漿攪拌站，橋臺(tái)后泡沫輕質(zhì)土由攪拌車將攪拌站水泥漿運(yùn)輸至HRFH-100輕質(zhì)土制備站（輕質(zhì)土車載移動(dòng)設(shè)備）。輕質(zhì)土輸送采用遠(yuǎn)程漿泵分三層澆筑，同時(shí)采用高產(chǎn)能自動(dòng)智能設(shè)備可大幅提高施工效率，縮短工期。

回填泡沫輕質(zhì)土工序：測(cè)量放線→第一層模板鋪設(shè)→輕質(zhì)土第一層澆筑→第二層模板鋪設(shè)→輕質(zhì)土第二層澆筑→第三層模板鋪設(shè)→輕質(zhì)土第三層澆筑→路面結(jié)構(gòu)層施工。

泡沫輕質(zhì)土配合比詳如表1所示。橋臺(tái)后路基處理縱斷面如圖1所示。

表1 上海陳海公路泡沫輕質(zhì)土施工配合比

圖1 橋臺(tái)后路基處理縱斷面圖（單位：m）

2.2 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

泡沫混凝土制備流程：

（1）水泥漿制備+泡沫制備；

（2）生成泡沫輕質(zhì)土；

（3）澆筑場(chǎng)地及附屬工程準(zhǔn)備；

（4）現(xiàn)場(chǎng)分層澆筑；

（5）現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)及成品保護(hù)。

2.3 施工方法

2.3.1 施工準(zhǔn)備

（1）原材料準(zhǔn)備。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室對(duì)進(jìn)場(chǎng)的水泥、粉煤灰、發(fā)泡劑、鋼筋網(wǎng)、防滲土工膜進(jìn)行檢測(cè)，其性能符合規(guī)定要求，原材料試驗(yàn)檢測(cè)必須按照進(jìn)場(chǎng)批次及規(guī)范要求進(jìn)行。

①水泥：應(yīng)滿足國(guó)家相關(guān)規(guī)范要求，且水泥密度不低于2 750 kg/m3；②發(fā)泡劑：現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土所使用的發(fā)泡劑應(yīng)進(jìn)行性能檢驗(yàn)，測(cè)定氣泡密度、單位體積氣泡1 h時(shí)的沉降高度和泌水量。應(yīng)滿足試驗(yàn)確定的濕密度增加率不超過(guò)10%、標(biāo)準(zhǔn)氣泡柱1 h的沉降高度不大于5 mm、泌水量不大于20 mL；③金屬網(wǎng)采用鋼筋網(wǎng)Φ1.5@5 cm×5 cm。

（2）人員、設(shè)備配備。

①人員配備：項(xiàng)目經(jīng)理1人，技術(shù)員1人，安全員1人，質(zhì)檢員1人，模板工2人，澆筑工2人，操作工1人；

②主要機(jī)械設(shè)備配備：HRFH-100輕質(zhì)土拌和站1臺(tái)，輸送泵3臺(tái)，自動(dòng)氣泡發(fā)生器1臺(tái)、輸送管500 m，空氣壓縮機(jī)4臺(tái)。

（3）施工組織準(zhǔn)備。

中標(biāo)方案及施工技術(shù)交底，編制施工專項(xiàng)技術(shù)方案，編制質(zhì)量、安全專項(xiàng)方案，場(chǎng)地建設(shè)及相關(guān)輔助設(shè)施安裝調(diào)試。泡沫輕質(zhì)土工藝流程如圖2所示。

圖2 泡沫輕質(zhì)土工藝流程圖

2.3.2 施工流程

陳海公路泡沫輕質(zhì)土施工流程如圖3所示。

圖3 陳海公路泡沫輕質(zhì)土施工流程

2.3.3 施工要點(diǎn)分析

（1）泡沫輕質(zhì)土施工之前，需要對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行整平，確保場(chǎng)地?zé)o積水、無(wú)松軟土；回填基底需要進(jìn)行預(yù)壓處理，壓實(shí)度不低于80%。

本項(xiàng)目將臺(tái)后路基按每200 m2（200～300 m2為宜）劃分為一個(gè)澆筑區(qū)，每個(gè)澆筑區(qū)分三層分別澆筑，單層澆筑厚度為0.7 m（單層厚度宜為0.3～0.8 m之間）。

（2）單個(gè)澆筑區(qū)應(yīng)在水泥漿終凝時(shí)間內(nèi)澆筑完成；上下相鄰層的澆筑間隔應(yīng)大于8 h（8～12 h為宜），若室外溫度連續(xù)5 d超過(guò)35 ℃，或低于5 ℃時(shí)，不宜施工。

（3）泡沫輕質(zhì)土應(yīng)沿澆筑區(qū)長(zhǎng)軸方向從一端向另一端澆筑；當(dāng)采用兩條及以上澆筑管澆筑時(shí)，可并排澆筑，或采用對(duì)角方式進(jìn)行澆筑。

（4）每層澆筑完畢后應(yīng)用無(wú)紡?fù)凉げ几采w進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)；澆筑完成后，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)大于7 d，養(yǎng)護(hù)期間禁止人員車輛在澆筑面上行走。

（5）泡沫輕質(zhì)土下層澆筑終凝后，開(kāi)始安放上層的泡沫輕質(zhì)土模板，上層的模板應(yīng)分階梯進(jìn)行支撐澆筑。

（6）金屬網(wǎng)及防滲土工膜和鋼塑土工格柵的鋪設(shè)：為確保泡沫輕質(zhì)土的整體性，在輕質(zhì)土路床頂面60 cm范圍內(nèi)設(shè)置一道鋼筋網(wǎng)。

鋼筋網(wǎng)規(guī)格為Φ1.5@5 cm×5 cm。在泡沫輕質(zhì)土底部設(shè)置一道鋼塑土工格柵，鋼塑土工格柵上再設(shè)置一道防滲土工膜。

（7）變形縫及包邊土施工：泡沫輕質(zhì)土路基區(qū)段邊界斷面或填筑體長(zhǎng)度在20 m間距設(shè)置一道變形縫，變形縫材料采用20 mm厚的聚苯乙烯板。泡沫輕質(zhì)土包邊土采用黏土，壓實(shí)度應(yīng)高于90%；

（8）養(yǎng)護(hù)及回填：泡沫輕質(zhì)土路基施工完畢后，應(yīng)當(dāng)在最后1層澆筑層的養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方能進(jìn)行素土回填和路面結(jié)構(gòu)層施工。

注意在素土回填和路面結(jié)構(gòu)層施工時(shí)，避免大型機(jī)械設(shè)備在輕質(zhì)土頂層上行走，應(yīng)采用邊推料、邊卸料的行走方式進(jìn)行攤鋪碾壓。

2.3.4 施工濕密度及強(qiáng)度主要技術(shù)指標(biāo)

泡沫輕質(zhì)土路基施工實(shí)密度如表2所示。

表2 泡沫輕質(zhì)土路基施工實(shí)密度

2.3.5 質(zhì)量檢驗(yàn)

現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土路基工程實(shí)測(cè)項(xiàng)目中的關(guān)鍵項(xiàng)目為濕密度、抗壓強(qiáng)度和路床頂面彎沉。

（1）濕密度的檢測(cè)：對(duì)于施工檢測(cè)，檢測(cè)頻率為每一澆筑層檢測(cè)6次，對(duì)于路基質(zhì)量檢驗(yàn)，檢測(cè)頻率為施工檢測(cè)的20%。濕密度合格標(biāo)準(zhǔn)為不超過(guò)規(guī)定值范圍。

（2）抗壓強(qiáng)度檢測(cè)方法：試樣在填筑管管口制取，制取時(shí)測(cè)定并記錄試樣的濕容重。試件脫模后，放入密封塑料袋中保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度為20～30 ℃。施工檢測(cè)及路基質(zhì)量檢驗(yàn)頻率為400 m3檢測(cè)1組（不足400 m3按400 m3考慮），合格標(biāo)準(zhǔn)：滿足28 d強(qiáng)度不低于規(guī)定值。

（3）路床頂面彎沉的檢測(cè)方法和檢測(cè)頻率參見(jiàn)公路工程相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)：

①7 d彎沉不超過(guò)1.5倍規(guī)定值；②當(dāng)無(wú)法滿足時(shí)，則需要滿足28 d彎沉不超過(guò)規(guī)定值。

（4）泡沫輕質(zhì)土路基實(shí)測(cè)項(xiàng)目如表3所示。

表3 泡沫輕質(zhì)土路基實(shí)測(cè)項(xiàng)目

2.3.6 成品保護(hù)

（1）泡沫輕質(zhì)土未固化時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取遮雨措施，防止雨水消泡。（2）在泡沫輕質(zhì)土強(qiáng)度未達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度前，不應(yīng)直接使用。（3）泡沫輕質(zhì)土在澆筑完成后，應(yīng)在表面覆蓋塑料薄膜進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土施工場(chǎng)地作業(yè)面較小，不需施工便道，在橋頭處施工優(yōu)勢(shì)明顯。在節(jié)約了用地的同時(shí)也減少地表被破壞，有利于水土保持。由于現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土采用管路泵送進(jìn)行澆筑，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境造成的影響較小。

輕質(zhì)土施工簡(jiǎn)單且單一，泡沫輕質(zhì)土成型后具有自立性且施工養(yǎng)護(hù)后不用壓實(shí)，對(duì)臨近結(jié)構(gòu)物無(wú)側(cè)壓力，對(duì)其他工序施工影響較小，縮短了施工工期。

由于泡沫輕質(zhì)土自重較輕，回填后能有效減載，減小路基總沉降，避免不均勻沉降的發(fā)生。對(duì)公路既有路基、橋臺(tái)等構(gòu)筑物影響小。

泡沫輕質(zhì)土由于密度低，比混凝土等換填材料造價(jià)低，經(jīng)濟(jì)效果好。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以陳海公路東段（港沿公路-渡港）提升工程（一標(biāo)）為例針對(duì)泡沫輕質(zhì)土臺(tái)背回填進(jìn)行了分析。

通過(guò)本文的研究，能夠發(fā)現(xiàn)泡沫輕質(zhì)土在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等方面具有一系列的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)根據(jù)該工程實(shí)際情況和相關(guān)施工數(shù)據(jù)的分析，為今后類似工程的施工提供有效的方法和經(jīng)驗(yàn)，從而最終保障施工效果，提升公路的施工質(zhì)量。