泡沫輕質(zhì)土在港口碼頭中的應用

◎曹志巍 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概況

廣州港南沙港區(qū)四期工程位于廣州港南沙港區(qū)南沙作業(yè)區(qū)規(guī)劃范圍內(nèi)的中部挖入式港池，泡沫輕質(zhì)土主要應用于碼頭兩軌間回填區(qū)域，填筑高程范圍為+1.0～4.75m，厚3.85m，在路床上下界面鋪設兩層鋼塑土工格柵；在泡沫輕質(zhì)土頂面、地面和側(cè)面均鋪設土工布，HDPE防滲土工膜。

泡沫輕質(zhì)土不僅在房建、公路、市政等行業(yè)揮出了極其重要的作用，并且在港口碼頭建設中得到了推廣。為此，文章結合上述實際案例，以泡沫輕質(zhì)土的特點為基本出發(fā)點，探討了泡沫輕質(zhì)土的具體的應用過程，期望可以為同類工程項目帶來幫助。

2.泡沫輕質(zhì)土在港口碼頭中的應用

2.1 泡沫輕質(zhì)土施工流程

遠端攪拌站制作水泥漿→水泥漿運輸至泡沫輕質(zhì)土制備站→制作泡沫、制作泡沫輕質(zhì)土→輸送至澆筑區(qū)→澆筑區(qū)封層澆注。

2.2 施工現(xiàn)場

在本工程項目中，由于泡沫輕質(zhì)混凝土施工工作面積較大，需要采用多工點進行現(xiàn)場施工，單工點長度15m、寬15m，總面積225m2，為保證泡沫輕質(zhì)土施工效率，現(xiàn)已經(jīng)在施工現(xiàn)場投入了3臺泡沫輕質(zhì)土攪拌站設備。

2.3 泡沫輕質(zhì)土澆筑及拌制

（1）泡沫輕質(zhì)土拌制過程。在本項目施工之前需要對泡沫輕質(zhì)土進行工藝性試驗，并根據(jù)工程項目的地質(zhì)條件、承載能力以及沉降控制標準確定泡沫輕質(zhì)土的配合比，本項目中泡沫輕質(zhì)土的配合比為125kg/m3∶407kg/m3∶0.16kg/m3∶313kg/m3∶188kg/m3（水泥、水、發(fā)泡劑、粉煤灰1、粉煤灰2），濕容重1095kg/m3，流動度191 mm，抗壓強度0.8MPa（7d），1.12MPa（28d）。

在具體的施工過程中，嚴格按照配合比拌制，首先將發(fā)泡液倒入輸送泵中，其次將其與壓縮空氣一同在發(fā)泡裝置中混合，并以二者的壓力為主要輸送動力形成泡沫流，再將水泥通過輸送管輸送至泵內(nèi)并充分攪拌；最后利用3寸或者4寸的輸送管將拌制而成的泡沫輕質(zhì)土輸送至施工現(xiàn)場。

（2）模板施工。泡沫輕質(zhì)土澆筑之前，利用規(guī)格為1.8m×0.9 m ×0.018m的木模進行分區(qū)支撐牢固，同時采用8cm×8cm的木方作為內(nèi)外支撐。為了保證工程項目的施工質(zhì)量，還應當注意以下幾點內(nèi)容：①在模板拼樁之前，嚴格按照施工方案和工序進行，在模板沒有得到固定的情況下不得進入下一道工序；②模板應以拼接構造為主，拼接處利用止水膠帶作密封處理，其目的是避免漏漿；③待泡沫輕質(zhì)土完全固化后方可拆除模板；④木模模板安裝完成后，認真、仔細地檢查模板的垂直度、接縫質(zhì)量、表面平整度、截面尺寸、支撐情況以及模板加固，確保模板的整體穩(wěn)定性和美觀性。

（3）分區(qū)澆筑。輕質(zhì)混泥土在施工之前，根據(jù)各個供電的工程條件及邊界條件先分區(qū)澆筑，并確保符合以下要求：單個澆筑區(qū)面積不得超過400m2；單個澆筑區(qū)長軸方向長度應控制在10～15m。

（4）變形縫設置。在路基橫縱向上每隔20m設置一道變形縫，具體應使用2cm厚的聚苯乙烯板，并于胸墻、軌道梁、排水箱涵等混凝土銜接時，設置2cm厚的聚苯乙烯板作為緩沖層。

（5）鋼塑土工格柵布置。橫向布置鋼塑土工格柵，受力方向和非受力方向的搭接長度需分別≥30cm和≥10cm，綁扎帶應使用與鋼塑土工格柵型號相同的產(chǎn)品，并每間隔2m用U型釘固定。鋼塑土工格柵的基面既要保證平整，又要保證密實，鋪設工作要不間斷進行，在具體的鋪設過程不得出現(xiàn)扭曲、重疊等現(xiàn)象，且不得對鋼塑土工格柵拉伸安裝。

（6）土工布布設。土工布設過程中，其搭接寬度應為5cm，搭接處應展平和拉緊土工布，并每2m之處使用U型定將其錨固，避免局部卷起。

2.4 泡沫輕質(zhì)土施工要點

（1）泡沫輕質(zhì)土單層澆筑厚度應控制在0.4～1.0m之間，對于同一區(qū)段的上下相鄰澆筑層，當施工期間內(nèi)的氣溫不低于15℃時，最短澆筑時間應在8h之內(nèi)完成，連續(xù)澆筑時間不應低于12h。

（2）單個澆筑區(qū)澆筑層的澆筑時間控制在2h之內(nèi)。

（3）沿著澆筑區(qū)的長軸方向從一端向著另一端澆筑，如果使用一條或者一條以上澆筑管時，可以并排從一端開始澆筑或者采用對角的方式澆筑。

（4）在具體的澆筑過程中，如果需要移動澆筑管，要沿著澆筑管放置的方向前后移動，禁止左右移動，如果必須左右移動時，應將澆筑管移出當前已完成澆筑的泡沫輕質(zhì)土表面之后再移動。

（5）掃平表面時保證繞注口保持水平狀態(tài)，并使繞注口低于輕質(zhì)土表面。

（6）減少和降低在已經(jīng)澆筑完成但尚未固化的輕質(zhì)土上行走的次數(shù)。

（7）如果澆筑層底層高程之間有明顯的差異，應當于較低層開始澆筑。

（8）出料口在具體的澆筑過程中不得懸空；當需要移動澆筑管、從出料口取樣或者需要沖散澆筑區(qū)內(nèi)多余的氣泡時，出料口距離輕質(zhì)土表面的高差應控制在1.5m以內(nèi)。

（9）施工縫采用錯縫分層進行處理，其目的是降低不均勻沉降。

2.5 養(yǎng)護

（1）泡沫輕質(zhì)土頂面澆筑至設計高程后使用塑料薄膜將其覆蓋，達到保濕養(yǎng)護目的，如果因條件限制使用無紡土工布覆蓋，應結合灑水的方式來養(yǎng)護輕質(zhì)土頂面，養(yǎng)護時間不得低于7日。

（2）在泡沫輕質(zhì)土頂部路面施工之前，其頂部禁止行駛工程機械設備；對于局部地段無法回避時，應結合工程項目的實際情況并選擇合適的位置，鋪設≥50cm厚度的臨時保護層作為臨時便道，以供工程機械設備行駛。

（3）輕質(zhì)土頂部養(yǎng)護強度必須達到0.6MPa方可組織施工，在具體的施工過程中禁止大型工程機械設備在泡沫輕質(zhì)土頂部行駛。

3.泡沫輕質(zhì)土的特點分析

3.1 輕質(zhì)性

本項目泡沫輕質(zhì)土的設計要求濕容重為≥1050kg/m3，重量僅為普通水泥混凝土的44%左右，可有效減輕對輕海側(cè)碼頭的土壓力以及豎向的荷載。

3.2 整體性高

泡沫輕質(zhì)土直接在施工現(xiàn)場分層、分塊澆筑，與胸墻、軌道梁等結構銜接時設置緩沖層，并在橫向設置每20m一道變形縫，使得兩軌間回填區(qū)形成一個整體，并與相鄰結構結合緊密。

3.3 抗壓性強

泡沫輕質(zhì)土的配合比試驗強度為0.8MPa（7d）、1.12MPa（28d），因具有較高的抗壓強度以及整體性，大大提高了地基承載力和穩(wěn)定性。

3.4 耐久性好

泡沫輕質(zhì)土與工程項目的使用壽命基本相同且具有超強的耐水性，因內(nèi)含大量封閉氣孔，可減少孔隙水的滲透和后方回填土體細顆粒的運動，保持后方回填土體的穩(wěn)定性，降低碼頭后方回填區(qū)的沉降位移量，提高碼頭結構的耐久性。

3.5 施工速度快

本項目一共配備3套攪拌設備，每套攪拌設備主要包含水泥攪拌站一臺、90m3/h輕質(zhì)土制備站一臺、水泵、輸送管等；攪拌設備采用自動上料、自動拌合的設置，每盤漿料拌合時間不超過5min，實現(xiàn)自動化作業(yè)，同時實現(xiàn)距施工現(xiàn)場350m以內(nèi)的遠距離輸送，滿足2500m3/d的生產(chǎn)進度要求；因采用管道輸送的方式，減少了大型施工機械的使用，避免了各相鄰工序間的施工干擾，并對碼頭水工結構起到成品保護的效果。

4.結語

綜上所述，泡沫輕質(zhì)土作為一種新的工藝和材料，相比傳統(tǒng)回填砂，其采用管道運輸，減少了現(xiàn)場材料運輸、攤鋪、碾壓等設備的需求，提高了施工效率；輕質(zhì)土具備整體穩(wěn)定性和耐久性，能夠加快碼頭結構的施工進度，對保證工程項目建設質(zhì)量、加快施工進度方面具有極大的優(yōu)勢。