現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土在路基加寬施工中的應(yīng)用探究

王濤

（廣東冠粵路橋有限公司，廣州 511450）

1 引言

在交通量日益增加的過程中，以往修筑的公路大多無法滿足現(xiàn)實(shí)使用要求，需要進(jìn)行改建或擴(kuò)建。截至2020 年，我國新改擴(kuò)建公路超過3.3×105km。改擴(kuò)建公路建設(shè)里程的增加，對建設(shè)材料也提出了更高的要求。而現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土是一種微孔類輕質(zhì)材料，適用于路基加寬、高速公路服務(wù)區(qū)擴(kuò)建、收費(fèi)廣場擴(kuò)建等工程，尤其是對于加寬作業(yè)面小、加寬橋頭壓實(shí)難度大的嚴(yán)重受限路段，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢較為顯著。因此，探究現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土在路基加寬段中的應(yīng)用非常必要。

2 工程概況

某高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目T3 合同段起點(diǎn)樁號(hào)為K3 246+599.966，與T2 標(biāo)段終點(diǎn)相連接，終點(diǎn)樁號(hào)為K3 282+338.653，路線全長35.739 km，設(shè)計(jì)時(shí)速120 km，雙向四車道設(shè)計(jì)。工程位于華夏系、新華夏系構(gòu)造板塊，溝谷沿構(gòu)造方向發(fā)育為北東方向平行嶺谷，地形地貌則為頂部平緩、體表渾圓的丘陵臺(tái)地區(qū)與狹小河流沖積平原交錯(cuò)，標(biāo)高低于50.0 m。擬建線路樁號(hào)K3276+000 周邊存在一隱伏斷層，巖體破碎較明顯，對擬建線路的穩(wěn)定性具有一定的沖擊。項(xiàng)目所在地屬于日照時(shí)間長的南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年均溫度為22.2 ℃，年均降雨量為2 200 mm，雨季集中于4～9 月。

該項(xiàng)目K3 246+600～K3 246+680、K3 247+060～K3 247+396等路段擬選擇現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土材料進(jìn)行路基加寬，路段長度為3 416 m，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土施工量為90 679 m3?，F(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土應(yīng)用方案包括路基拼接、橋頭臺(tái)背處理，已在路基底部、頂部等應(yīng)力集中位置設(shè)置雙層φ10.0 mm 鋼筋網(wǎng)，側(cè)面則利用角鋼加固。

3 現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用工藝方法

3.1 工藝操作準(zhǔn)備

施工人員應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙以及勘察報(bào)告中的坐標(biāo)進(jìn)行導(dǎo)線點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)的復(fù)核加密，并進(jìn)行定線放樣。

根據(jù)現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用方法，應(yīng)選擇重度低于6.5 kN/m3，流動(dòng)度達(dá)到180 mm±20 mm，28 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度超過0.8 MPa 的泡沫輕質(zhì)土原材料。同時(shí)，準(zhǔn)備伸長率超過50%，厚2.0 mm 的M 2/PE 防滲土工膜[1]。在這個(gè)基礎(chǔ)上，準(zhǔn)備稀釋倍數(shù)超過40 倍、發(fā)泡倍率超過20 倍的發(fā)泡劑。在材料準(zhǔn)備的同時(shí)，工藝操作者還可準(zhǔn)備專業(yè)水泥漿拌和站、產(chǎn)能超過90 m3/h 的單臺(tái)混合泡沫輕質(zhì)土系統(tǒng)。

3.2 基礎(chǔ)處理

在路基加寬前，采用邊開挖邊臨時(shí)防護(hù)的形式進(jìn)行臨時(shí)排水系統(tǒng)及邊坡施工，并通過排水溝、集水井等對基底進(jìn)行處理。在清除基底多余積水、松軟土層的基礎(chǔ)上，以原有路基邊坡坡腳為起始點(diǎn)，開挖80 cm×120 cm（高×寬）的臺(tái)階，并在臺(tái)階開挖后填筑厚1.5 m 以上的沙土，同時(shí)，噴射臨時(shí)防護(hù)，臨時(shí)防護(hù)噴射料為M 7.5 水泥砂漿，噴射厚度為5.0 cm。

在臨時(shí)防護(hù)噴射完畢后，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、工藝操作規(guī)范要求，向基層內(nèi)鋪設(shè)15.0 cm 碎石墊層、15.0 cm 砂墊層以及PE防滲土工膜（以聚乙烯為主要材料，復(fù)合其他產(chǎn)品而生產(chǎn)的土工膜）。同時(shí)，進(jìn)行碾壓處理，保證碎石墊層的壓實(shí)度與墻前回填壓實(shí)度分別超過93.0%、90.0%。在這個(gè)基礎(chǔ)上，向地基內(nèi)插入支柱角鋼，促使其插入砂墊層長度超過1.0 m，伸入混凝土護(hù)欄底座長度超過20.0 cm。進(jìn)而采用C25 混凝土澆筑30.0 cm×90.0 cm（高×寬）的立模。

3.3 面板安裝

面板安裝是現(xiàn)場泡沫輕質(zhì)土澆筑作業(yè)順利開展的前提，需要工藝操作者選擇鋼模板，利用C25 小石子混凝土預(yù)先制作長度為90.0 cm、寬度為30.0 cm、厚度為4.0 cm 的面板。需要注意的是，由于面板邊部、頂部與標(biāo)準(zhǔn)板存在較大區(qū)別，工藝操作者不僅應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行預(yù)制面板尺寸控制，還需要利用鋼鋸將標(biāo)準(zhǔn)塊切割為異形邊板與頂板。

面板切割完畢后，利用點(diǎn)焊（焊接長度大于2.0 cm）的方式將φ6 mm 拉桿、角鋼連接到一起。

面板連接后，工藝操作者可以在預(yù)先留設(shè)滲水盲溝出水空間的前提下進(jìn)行面板基礎(chǔ)澆筑。同時(shí)，進(jìn)行預(yù)留沉降縫與伸縮縫位置、縱橫向轉(zhuǎn)折位置面板與基礎(chǔ)的斷開處理，斷開后利用瀝青麻絮填充沉降縫，并進(jìn)行面板之間凹縫的光滑、圓順處理，保證面板之間連接縫隙、面板與地基之間縫隙的填充密實(shí)度，規(guī)避現(xiàn)場澆筑漿液滲漏問題。

3.4 現(xiàn)場澆筑

現(xiàn)場泡沫輕質(zhì)土澆筑前，需要同時(shí)進(jìn)行水泥與水的混合攪拌以及發(fā)泡劑與稀釋水的稀釋混合2 個(gè)工序，進(jìn)而進(jìn)行攪拌、泵送澆筑。具體操作時(shí)，需要技術(shù)人員利用現(xiàn)場的專用攪拌站在水泥漿初凝時(shí)間內(nèi)完成水泥與水、發(fā)泡劑與稀釋水的混合。在拌和水泥與水時(shí)，工藝操作者可以依據(jù)前期設(shè)計(jì)的配比將定量水、稱量完畢的水泥先后加入攪拌機(jī)內(nèi)攪拌，攪拌時(shí)間應(yīng)在2.0 m in 以上。同時(shí)，工藝操作者可以將預(yù)發(fā)泡沫與水泥漿混合，攪拌約6.0 m in，獲得均質(zhì)化的水泥泡沫漿料后，進(jìn)行現(xiàn)場直接澆筑或泵送澆筑。一般預(yù)先拌和的水泥泡沫漿料應(yīng)在4 h 內(nèi)使用完。

在將水泥漿、氣泡群均勻攪拌后，工藝操作者可以利用螺旋泵將材料輸送到現(xiàn)場澆筑口（泵送距離小于500.0 m）[2]。一般1 次泵送澆筑厚度應(yīng)在0.25～1.00 m。在澆筑期間，工藝操作者應(yīng)以軟管前端為入手點(diǎn)進(jìn)行水平分層澆筑，并在材料流出口埋入氣泡混合輕質(zhì)土，出口與澆筑面在同一條水平線上。每層澆筑間隔應(yīng)在24 h 以上，并注意控制每層澆筑振搗力度。同時(shí)，精準(zhǔn)計(jì)量材料濕密度、精度、空氣量與流動(dòng)度，規(guī)劃泡沫輕質(zhì)土內(nèi)泡沫獨(dú)立、均勻分布方案，盡量避免泡沫消泡、材料離析。

一般現(xiàn)場泡沫混合輕質(zhì)土終凝時(shí)間在6.0 h 內(nèi)，工藝操作者可以在泡沫混合輕質(zhì)土終凝后進(jìn)行下一層的澆筑[3]。在路基加寬填筑體頂層澆筑操作完畢后，技術(shù)人員應(yīng)加蓋麻袋或塑料薄膜、土工布保濕養(yǎng)護(hù)，加強(qiáng)過程養(yǎng)護(hù)（7 d 或以上），避免因干燥速度過快而形成裂縫。在填筑體強(qiáng)度與設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度要求相符（或泡沫輕質(zhì)土試塊同條件養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度達(dá)到0.5 MPa）后，工藝操作者可以鋪設(shè)一層厚度超過20.0 cm 的覆蓋層，并利用泡沫輕質(zhì)土回填坡面臺(tái)階，同時(shí)，利用C30 混凝土預(yù)制實(shí)心磚進(jìn)行整體坡面堆砌（坡腳設(shè)置C30 混凝土直角墻）。在這個(gè)基礎(chǔ)上，在頂部設(shè)置土工膜，并每間隔15.0 m±5.0 m 設(shè)置1 道寬度為1.0 cm 的沉降縫，沉降縫內(nèi)填滿夾板、瀝青木板，避免機(jī)械或車輛作業(yè)對填筑面造成不利影響。

3.5 底座施工

對于混凝土護(hù)欄底座，工藝操作者可以依據(jù)5.0 m 的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行澆筑施工段劃分，澆筑施工段之間設(shè)置1 道寬度為1.0 cm的瀝青麻絮分隔縫。同時(shí)，在混凝土護(hù)欄底座上每間隔2.0 m進(jìn)行排水孔的上下左右交錯(cuò)設(shè)置，排水孔選擇PVC 管，直徑為10.0 cm?？紤]到路基加寬操作中需要保證新路基與舊路基結(jié)合的緊密度，應(yīng)將波形護(hù)欄破除，進(jìn)而挖掘頂面上部臺(tái)階。為防止邊坡外側(cè)澆筑混凝土側(cè)流，工藝操作者可以在前一填筑層設(shè)置高度為1.5 m 的臨時(shí)擋板，臨時(shí)擋板需埋入填筑層0.50 m，同時(shí)，從水平方向在泡沫輕質(zhì)土頂面板上澆筑6.0 m寬平臺(tái)[4]。

此外，在現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土工藝操作前，工藝操作者應(yīng)利用新澤西護(hù)欄吊裝法，進(jìn)行工藝操作段落應(yīng)急車道的封閉，并將反光標(biāo)志、限速標(biāo)牌、前方施工牌及其他標(biāo)識(shí)標(biāo)牌粘貼在護(hù)欄的適當(dāng)位置，同時(shí)，應(yīng)急車道面層鋪設(shè)厚1.0 cm 的鋼板（吊車支腿支墊），促使運(yùn)輸車、吊車可以以倒車的形式進(jìn)入工藝操作區(qū)。

4 現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用質(zhì)量控制

4.1 路基加寬平整度控制

為了保證現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土路基加寬部分的平整度，工藝操作者應(yīng)以澆筑輸送管出料口布置為重點(diǎn)，在澆筑區(qū)的平面位置進(jìn)行精心布置，避免泡沫輕質(zhì)土泵送流出不均，對路床加寬頂面平整度造成影響[5]。若選擇單管澆筑泡沫輕質(zhì)土的方式，工藝操作者應(yīng)在現(xiàn)場澆筑區(qū)幾何中心位置布置料口模塊，盡可能掃平表面，促使?jié)仓隽峡诰S持水平狀態(tài)且表面高度低于澆筑輕質(zhì)土表面；若選擇雙管澆筑方式，工藝操作者應(yīng)著重滿足泡沫輕質(zhì)土流出口控制面積大體相同的要求。

4.2 路基加寬頂面強(qiáng)度控制

為了保證現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土路基加寬頂面強(qiáng)度，在澆筑過程中，除了將泡沫輕質(zhì)土單個(gè)澆筑區(qū)澆筑層的澆筑操作時(shí)間控制在水泥漿終凝時(shí)間內(nèi)，還需要工藝操作者沿著路基加寬頂面澆筑區(qū)長軸方向，從一端向另一端澆筑。若采用超過1 條的澆筑管澆筑，則需要并排從一端澆筑或者對角澆筑。若在澆筑過程中需要進(jìn)行澆筑管移動(dòng)，則應(yīng)沿著澆筑管放置方向，從前方向后方或從后方向前方移動(dòng)（將澆筑管提出當(dāng)前已澆筑輕質(zhì)土表面后），而非左右方向移動(dòng)澆筑。工藝操作者應(yīng)在澆筑完畢后，立即利用保水材料覆蓋澆筑面。最后1 層澆筑完畢后，持續(xù)保水覆蓋養(yǎng)護(hù)7 d 或以上，規(guī)避因澆筑面暴露急速流失水分而引發(fā)的澆筑面起粉現(xiàn)象。同時(shí)，加大對澆筑成品的保護(hù)力度，嚴(yán)格控制因車輛或機(jī)械在已澆筑尚未固化泡沫輕質(zhì)土路基表面行走而引發(fā)的澆筑層破損現(xiàn)象，在最后1 層澆筑層同等條件下養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度超過0.5 倍設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，采取邊推平、邊卸料的方式，在路基加寬頂面結(jié)構(gòu)層進(jìn)行回填施工。

4.3 路基加寬質(zhì)量均勻性控制

為了保證現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土的均勻性，工藝操作者應(yīng)在每次澆筑泡沫輕質(zhì)土之前對泵送設(shè)備、攪拌設(shè)備以及劑量設(shè)備的完好性進(jìn)行檢查，保證水泥、水、發(fā)泡劑、稀釋水的實(shí)際使用量與計(jì)劃使用量相符[6]。同時(shí)，在現(xiàn)場開始澆筑泡沫輕質(zhì)土?xí)r，工藝操作者應(yīng)先開啟水泥漿輸送后開啟泡沫混合輸送。而在現(xiàn)場停止?jié)仓菽p質(zhì)土?xí)r，需要工藝操作者先停止泡沫混合輸送后停止水泥漿輸送。在這個(gè)基礎(chǔ)上，除了控制發(fā)泡劑發(fā)泡強(qiáng)度與發(fā)泡稀釋倍率，還需要控制發(fā)泡劑均質(zhì)性指標(biāo)，保證發(fā)泡劑用水溶液均為均質(zhì)液體，靜止放置8 h 不會(huì)出現(xiàn)分層或沉淀情況，密度誤差控制在出廠密度±0.03 g/cm3內(nèi)，固體含量誤差在生產(chǎn)廠控制固體含量的0.95%～1.05%，且細(xì)度、pH 值均在生產(chǎn)廠控制范圍內(nèi)，保證泡沫輕質(zhì)土流動(dòng)度在160.0 mm以上[7]。并落實(shí)單一澆筑層一次性澆筑完畢、全部澆筑作業(yè)在水泥漿初凝前完成的方針，避免因泡沫流動(dòng)度下降或初凝而引發(fā)的路基加寬面流動(dòng)剪切假縫問題。

5 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土是兼具輕質(zhì)性、高流動(dòng)性、固化自立性、耐久性、隔熱性、隔音性、環(huán)保性的材料，可以有效解決高速公路路基加寬工程壓實(shí)難度大、工期長，易產(chǎn)生不均勻沉降等問題。因此，在高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目中，技術(shù)人員可以根據(jù)路基加寬要求通過泵送技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土施工。同時(shí)，通過材料的平整度、均勻度與強(qiáng)度控制提高路基的加寬施工質(zhì)量。