市政道路改擴(kuò)建工程中泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用研究

孔洋洋 楊國(guó)俊 李海揚(yáng) 宋志宏

中建八局第二建設(shè)有限公司，中國(guó)·山東 濟(jì)南 250000

1 引言

隨著中國(guó)城市建設(shè)規(guī)模的逐漸拓展，市政道路交通需求量越來(lái)越大，需要通過(guò)改擴(kuò)建工程對(duì)道路進(jìn)行加寬，提高其交通運(yùn)輸能力，緩解城市交通擁堵現(xiàn)狀。在具體的改擴(kuò)建工程施工中，常規(guī)的路基填土應(yīng)用存在一定的弊端，如耗時(shí)較長(zhǎng)、占用空間較大、容易發(fā)生新舊路基沉降問(wèn)題等，縮短整體市政道路工程的使用壽命?；诖?，可以把泡沫輕質(zhì)土作為路基填土進(jìn)行使用，充分發(fā)揮其輕質(zhì)、快硬、綠色低碳的優(yōu)勢(shì)特性，減少路基填料自重，對(duì)路基沉降量進(jìn)行有效性控制，促進(jìn)整體市政道路改擴(kuò)建工程的順利開(kāi)展。

2 泡沫輕質(zhì)土特性分析

泡沫輕質(zhì)土是通過(guò)物理方法，把發(fā)泡劑水溶液轉(zhuǎn)化為泡沫的技術(shù)工藝，其主要的制作原料有水泥基膠凝材料、水、細(xì)粒砂集料、外加劑等，并按照科學(xué)的比例進(jìn)行均勻攪拌混合，通過(guò)硬化工序，產(chǎn)生的新興材料。其密度較和強(qiáng)度較高，自動(dòng)較輕，是一種綠色環(huán)保的施工材料。在市政道路改擴(kuò)建工程中的應(yīng)用，可以減少路基附加應(yīng)力，簡(jiǎn)化施工工序，避免出現(xiàn)差異沉降問(wèn)題，施工效果較好。

①基質(zhì)土，主要由砂質(zhì)土、粉土、黏性土等構(gòu)成，其粒徑不超過(guò)5mm，且要對(duì)其各種土質(zhì)進(jìn)行均勻性混合。

②氣泡，一種是通過(guò)引氣劑產(chǎn)生水化反應(yīng)，從而形成化學(xué)氣泡；另一種是對(duì)起泡劑進(jìn)行高速攪拌形成物理氣泡。在氣泡制作過(guò)程中，可以適當(dāng)添加穩(wěn)泡劑，以便對(duì)其凝結(jié)時(shí)間進(jìn)行有效性控制，增加其結(jié)構(gòu)可靠性。

③固化劑主要是凝膠材料，以水泥為主，石膏粉、硅粉為輔，前者可以對(duì)土體骨架進(jìn)行加固，后者可以對(duì)其進(jìn)行一定的催化，加度凝結(jié)速度[1]。在具體施工中，可以結(jié)合工程的實(shí)際需求，對(duì)其性能指標(biāo)進(jìn)行合理調(diào)整；在對(duì)其進(jìn)行單層澆筑時(shí)，要保障其厚度不超過(guò)1m，避免出現(xiàn)底部壓縮變形問(wèn)題；要對(duì)其配合比進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，保障其自身強(qiáng)度，其具體的性能指標(biāo)如表1所示。

表1 泡沫輕質(zhì)土性能指標(biāo)

3 泡沫輕質(zhì)土在市政道路擴(kuò)改建工程中的具體應(yīng)用

3.1 做好準(zhǔn)備工作

在基槽開(kāi)挖施工中，要在路基外側(cè)開(kāi)挖降水井，并在基坑四周開(kāi)挖排水溝、集水井等；墊層施工中，需要對(duì)基底換填一定厚度的碎石墊層，確保碎級(jí)配符合標(biāo)準(zhǔn)要求；在對(duì)泡沫輕質(zhì)土外側(cè)澆筑時(shí)，需要預(yù)制混凝土擋板，并使用型鋼作為模板支撐，以便加強(qiáng)澆筑施工的防護(hù)效果，強(qiáng)化泡沫輕質(zhì)土的耐久性。

3.2 對(duì)澆筑區(qū)進(jìn)行處理

在施工之前需要對(duì)原路基邊坡實(shí)施合理削坡，降低其坡率，并使其形成臺(tái)階形狀，以便增加新舊路基之間的粘結(jié)性[2]。要對(duì)臺(tái)階里面的垂直度進(jìn)行合理控制；如果是在高填方路堤段進(jìn)行施工，需要對(duì)基礎(chǔ)埋深進(jìn)行加大，加大襟變間距、基地開(kāi)挖深度等，確?；氐膹氐浊謇恚乐拱l(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象；需要在基底鋪設(shè)防滲土工膜，增加其密封性；為了保障澆筑施工的順利開(kāi)展，需要對(duì)澆筑分區(qū)進(jìn)行合理劃定，以便對(duì)人員、設(shè)備、材料等進(jìn)行合理分配，確保澆筑工作的連續(xù)性；分層澆筑中需要對(duì)每層的厚度以及總體層數(shù)進(jìn)行合理控制，以便減少澆筑中的擾動(dòng)程度。

3.3 面板施工

要結(jié)合設(shè)計(jì)等級(jí)要求，對(duì)面板基礎(chǔ)進(jìn)行現(xiàn)澆操作[3]。要結(jié)合具體工程的承載設(shè)計(jì)要求，保障砂漿砌筑抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)性，要利用特定的勾縫劑對(duì)砌縫進(jìn)行填充，把縫寬控制在10mm以內(nèi)；可以適當(dāng)?shù)脑O(shè)置沉降縫，避免其出現(xiàn)不均勻沉降致使內(nèi)應(yīng)力過(guò)大引起結(jié)構(gòu)變形問(wèn)題；在具體的澆筑之前，需要利用鋼絲將面板緊緊的綁扎在角鋼上，以防后續(xù)施工中對(duì)其進(jìn)行碰撞造成其扭曲變形問(wèn)題。

3.4 材料制備

3.4.1 水泥漿的制備

可以集中長(zhǎng)拌，以便提高制作質(zhì)量，確保其性能穩(wěn)定性，要配備自動(dòng)化設(shè)備，能夠重量進(jìn)行自動(dòng)稱(chēng)量，還可以進(jìn)行智能化投料；對(duì)拌和設(shè)備進(jìn)行定期檢測(cè)，確保其穩(wěn)定的使用性能；結(jié)合工程實(shí)際需求，對(duì)水泥漿原材料比例進(jìn)行合理控制，并對(duì)其進(jìn)行均勻攪拌，在兩個(gè)小時(shí)之內(nèi)使用特定的罐車(chē)將其運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，保持密封。

3.4.2 泡沫制備

要結(jié)合工程需求選擇特定的發(fā)泡劑，保障其性能指標(biāo)滿足參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求；避免出現(xiàn)離析分層問(wèn)題，確保其密度在31~51kg/m3，結(jié)合實(shí)際需求，對(duì)其密度進(jìn)行調(diào)整；確保發(fā)泡劑形成的泡沫均勻、性，將其濕密度控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)[4]。

3.4.3 泡沫輕質(zhì)土制備

結(jié)合工程需求，開(kāi)展室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)材料的配合比進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，確保其滿足性能指標(biāo)和要求，要對(duì)發(fā)泡后的材料進(jìn)行及時(shí)的拌和，并將其與水泥砂漿進(jìn)行均勻性混合攪拌，利用自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備對(duì)其進(jìn)行稱(chēng)重、調(diào)整等工序。

3.5 泡沫輕質(zhì)土澆筑

泡沫輕質(zhì)土具有較高的流動(dòng)性，難以達(dá)到表面調(diào)坡標(biāo)準(zhǔn)，所以在澆筑過(guò)程中，變使用全斷面澆筑，可以對(duì)其臨近表面的區(qū)域填筑其他材料，以便達(dá)到調(diào)坡的目的；通常情況下，當(dāng)澆筑體距底部以及頂部1m的位置，要分別設(shè)置一層特定型號(hào)的鍍鋅鐵絲網(wǎng)，并設(shè)置HDPE防滲土工膜，搭接長(zhǎng)度在5cm以上；澆筑到頂部時(shí)需要預(yù)埋防撞鋼筋；在澆筑之前需要保障各項(xiàng)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)性；可以利用泵送澆筑方式，避免澆筑過(guò)程中出現(xiàn)較大間隔，對(duì)泵送設(shè)備接口進(jìn)行密封；澆筑過(guò)程中每間隔10m設(shè)置沉降縫，并利用聚苯乙烯板進(jìn)行填充；采取分層澆筑方式，層間溫度在15℃以下，層與層之間的間隔時(shí)間不能超過(guò)20h；從一側(cè)向另一側(cè)逐漸推進(jìn)澆筑[5]。

3.6 養(yǎng)護(hù)管理

泡沫輕質(zhì)土完全凝固之后才能允許車(chē)輛行為通行；澆筑完成之后，需要在其表面覆蓋薄膜，起到一定的保濕作用，同時(shí)持續(xù)性養(yǎng)護(hù)一周以上。

4 泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用效果分析

在市政道路改擴(kuò)建工程施工中，如果使用傳統(tǒng)的軟地基處理方式，需要占用大量的土地面積，而且地基填料自重較大，容易引起新舊地基沉降差異，引起路面損壞問(wèn)題，縮短工程使用壽命，而且施工擾動(dòng)較大，工期長(zhǎng)，對(duì)交通運(yùn)輸?shù)挠绊戄^大，極大程度上增加了施工成本，降低經(jīng)濟(jì)效益。而使用泡沫輕質(zhì)土作為地基填料，可以充分發(fā)揮其輕質(zhì)、強(qiáng)度高、耐久性好的優(yōu)勢(shì)，減少了地基填料的自重應(yīng)力，簡(jiǎn)化施工程序，在路堤填筑高度較大、作業(yè)面較窄的工程中發(fā)揮關(guān)鍵性作用，尤其在道路加寬擴(kuò)建、路面基層填換、機(jī)場(chǎng)道面墊層等工程中獲得極佳的效果。在具體應(yīng)用中表現(xiàn)為以下優(yōu)勢(shì)：施工程序簡(jiǎn)化、加快施工速度、縮短工期、減少對(duì)當(dāng)?shù)亟煌ㄟ\(yùn)輸?shù)膲毫?；可以?duì)固化的輕質(zhì)土進(jìn)行垂直填筑，減少用地面積，降低土地征用；自重較輕，減少路堤附加應(yīng)力，簡(jiǎn)化路基處理程序，避免出現(xiàn)路基差異沉降問(wèn)題；不需要振搗工序，可以使用管道泵送的方式，作業(yè)量較少，減少施工擾動(dòng)，對(duì)施工成本進(jìn)行控制等[6]。實(shí)踐證明，泡沫輕質(zhì)土在市政道路改擴(kuò)建工程中的應(yīng)用，路基耐久性較強(qiáng)，路面平整堅(jiān)實(shí)，沉陷、沉降等病害率較少，由此可見(jiàn)該技術(shù)方法具有較高的可行性。

5 結(jié)語(yǔ)

由于泡沫輕質(zhì)土自身的優(yōu)質(zhì)特點(diǎn)，如自動(dòng)較輕、承載性較強(qiáng)、施工操作簡(jiǎn)單、成本較低等因素，在市政道路改擴(kuò)建工程施工中得到了良好的使用效果，提高了市政道路改擴(kuò)建工程的施工效率和質(zhì)量，推動(dòng)整體交通運(yùn)輸行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。