高速公路改擴(kuò)建工程泡沫輕質(zhì)土路基施工技術(shù)分析研究

季香欽

摘要 在高速公路改擴(kuò)建過程中，泡沫輕質(zhì)土路基應(yīng)用越來越廣泛，為了使高速公路改擴(kuò)建質(zhì)量進(jìn)一步提高，施工單位應(yīng)提高泡沫輕質(zhì)土路基施工水平。文章首先對泡沫輕質(zhì)土施工技術(shù)的特點(diǎn)和社會效益進(jìn)行分析，并以實(shí)際工程為例，以泡沫輕質(zhì)土施工原理為基礎(chǔ)，對泡沫輕質(zhì)土路基施工質(zhì)量控制措施以及施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行闡述，旨在為今后高速公路改擴(kuò)建提供借鑒。

關(guān)鍵詞 施工技術(shù);泡沫輕質(zhì)土路基;改擴(kuò)建;高速公路

中圖分類號 U418.8;U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）02-0162-03

0 引言

新型泡沫輕質(zhì)土材料具有節(jié)能環(huán)保、施工簡便以及結(jié)構(gòu)輕巧等優(yōu)點(diǎn)[1]，在對高速公路實(shí)施擴(kuò)建和改建施工過程中，使用泡沫輕質(zhì)土取代傳統(tǒng)材料，不但可以使工程施工質(zhì)量進(jìn)一步提高，還可以達(dá)到提高工程安全性和環(huán)保性的目的。與此同時，使用泡沫輕質(zhì)土材料進(jìn)行施工還可以達(dá)到降低沉降、控制成本等目的[2]。在此基礎(chǔ)上，該文主要對高速公路改擴(kuò)建施工過程中的泡沫輕質(zhì)土應(yīng)用進(jìn)行分析，并對其施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，為高速公路改擴(kuò)建質(zhì)量提高奠定基礎(chǔ)。

1 泡沫輕質(zhì)土特點(diǎn)及社會效益

1.1 泡沫輕質(zhì)土特點(diǎn)

使用水、固化劑、發(fā)泡劑、原料土等原料，對其進(jìn)行攪拌和養(yǎng)護(hù)，成型后的輕質(zhì)材料即為泡沫輕質(zhì)土。泡沫輕質(zhì)土主要優(yōu)點(diǎn)有：

（1）容重和強(qiáng)度具有可調(diào)節(jié)性。在對泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行拌和施工時，會摻入大量氣泡，這些小氣泡相互獨(dú)立閉合，因此泡沫輕質(zhì)土具有容重小的特點(diǎn)，在泡沫輕質(zhì)土制備過程中，可以通過調(diào)節(jié)水泥、發(fā)泡劑以及原料土等比例，改變其強(qiáng)度和容重，通常其強(qiáng)度調(diào)節(jié)范圍為0.3～1.5 MPa，容重調(diào)節(jié)范圍為5～12 kN/m3。

（2）施工性能優(yōu)良。泡沫輕質(zhì)土流動性較高，因此在實(shí)際施工過程中，其運(yùn)輸距離相對較遠(yuǎn)，可以使用管道進(jìn)行運(yùn)輸，在澆筑時，也不用進(jìn)行碾壓和振搗，澆筑后4 h便可硬化，具有施工性能優(yōu)良的特點(diǎn)。

（3）抗凍融性能較強(qiáng)。在泡沫輕質(zhì)土中，封閉小氣泡的含量占總體積的40%～70%，其導(dǎo)熱系數(shù)較小，因此泡沫混凝土的保溫隔熱性能和抗凍融性能相對較好，可以有效提高路基的耐久性。

1.2 泡沫輕質(zhì)土的社會效益

（1）使用泡沫輕質(zhì)土對路基進(jìn)行填筑時，可以采用垂直填筑方式進(jìn)行施工，因此其占地空間相對較小，基本不會對周邊交通和周邊建筑物產(chǎn)生影響，不但可以縮短施工工期，還可以減少土地資源浪費(fèi)。

（2）在路基擴(kuò)寬過程中，使用泡沫輕質(zhì)土材料對其進(jìn)行施工，無需進(jìn)行放坡，因此其拆遷工程量相對較小，可以最大限度地保留耕地，不但可以起到保護(hù)生態(tài)自然環(huán)境的作用，還可以提高土地資源的利用率，促進(jìn)高速公路工程的社會經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)一步提高。

（3）由于泡沫輕質(zhì)土容重相對較低，因此可以降低軟土地基的側(cè)移和沉降，使路堤穩(wěn)定性進(jìn)一步提高，橋頭跳車以及新舊路基沉降差異等問題從根本上得到解決。

2 工程概況

某高速公路總長度為21.09 km，為雙向四車道，隨著車輛通行需求的不斷增加，政府部門決定擴(kuò)建該高速公路工程，將其擴(kuò)成雙向八車道。在該工程施工過程中，其路基填筑材料主要為泡沫輕質(zhì)土，路基填筑段21處，所使用的泡沫輕質(zhì)土體積為31.6萬m3。通過對其施工效果進(jìn)行分析可知，使用泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行施工可以使工程路基施工質(zhì)量進(jìn)一步提高。

3 泡沫輕質(zhì)土路基填筑技術(shù)原理

（1）施工單位應(yīng)以規(guī)定配合比為基礎(chǔ)，使用攪拌機(jī)對水泥和水進(jìn)行攪拌，得到水泥基膠速凝漿，并將其泵入儲罐中進(jìn)行儲存。

（2）對泡發(fā)劑進(jìn)行處理，使其轉(zhuǎn)化為液體，并使用泡沫槍將其制成氣泡群，并以配合比為基礎(chǔ)將一定量的泡發(fā)劑運(yùn)送進(jìn)儲罐，使其與水泥基膠速凝漿充分融合，得到泡沫輕質(zhì)土聚合物。

（3）對路基澆筑施工段進(jìn)行清理后，再將聚合物泵送到施工區(qū)域中進(jìn)行分層、分段、分區(qū)澆筑施工。

（4）由于泡沫輕質(zhì)土具有自硬、平直以及輕質(zhì)等特點(diǎn)，因此路基填土自重相對較小，從而使路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。

4 泡沫輕質(zhì)土施工技術(shù)的要點(diǎn)

4.1 邊坡開挖

（1）在對現(xiàn)有路段和泡沫輕質(zhì)土路段銜接處進(jìn)行施工時，先對基面進(jìn)行處理。為了使新舊路基銜接寬度進(jìn)一步增加，應(yīng)先開挖臺階，臺階規(guī)格為（1×1）m，臺階為豎向放坡，坡度為2%，挖好臺階后，對其進(jìn)行噴漿處理，避免因地表積水或雨水沖刷導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)被破壞。

（2）在開挖過程中，施工單位應(yīng)先使用機(jī)械對其進(jìn)行挖掘，并使用人工方式實(shí)施修整，防止出現(xiàn)超挖。為了使路堤防側(cè)滑性進(jìn)一步提高，保證開挖面的垂直度。

4.2 基底處理

（1）當(dāng)邊坡較陡時，面板會立在坡上。在實(shí)際施工過程中，對基礎(chǔ)埋深進(jìn)行調(diào)整，確保頂部面板數(shù)量為整數(shù)，與此同時，路基外側(cè)邊緣間隙應(yīng)大于2 m，底寬應(yīng)大于3 m。

（2）為了使路基排水性能進(jìn)一步提高，將一層厚為30 cm的碎石鋪設(shè)在基底。

（3）在碎石基底上鋪設(shè)一層防滲土工膜，在實(shí)施鋪設(shè)施工前，對尖銳物進(jìn)行清除，起到保護(hù)基底結(jié)構(gòu)的目的。

4.3 保護(hù)壁施工

（1）在對護(hù)壁面板基礎(chǔ)進(jìn)行澆筑時，使用C25水泥混凝土，使其施工強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）合理設(shè)置沉降縫，其位置應(yīng)與泡沫輕質(zhì)土沉降縫一致。

（3）在對泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行澆筑施工前，使用鋼筋連接角鋼和混凝土護(hù)壁面板，避免混凝土護(hù)壁面板出現(xiàn)變形。圖1為護(hù)壁面板施工圖。

4.4 劃分澆筑區(qū)

（1）在對路基進(jìn)行施工之前，以實(shí)際施工情況為基礎(chǔ)，對施工區(qū)域進(jìn)行劃分，施工區(qū)域劃分完后，還應(yīng)將其劃分成多個澆筑層。

（2）以水泥初凝時間和設(shè)備生產(chǎn)能力為基礎(chǔ)，對單個施工區(qū)域澆筑面積進(jìn)行確定，該工程澆筑面積范圍為150～200 m2。

（3）沿路基每隔10～15 m對水平伸縮縫（錯開澆筑施工縫）進(jìn)行布設(shè)，伸縮縫的寬度應(yīng)為2 cm，隨后使用泡沫板對縫隙進(jìn)行填充。

4.5 制備水泥漿

（1）在對水泥基速凝漿料進(jìn)行拌和時，選擇具有自動上料的設(shè)備進(jìn)行拌和，并定期對制備站稱重設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。

（2）對水泥進(jìn)行消泡測試，確保水泥密度增加速率與設(shè)計(jì)要求一致。

（3）以設(shè)計(jì)配合比為基礎(chǔ)對水泥基速凝漿液進(jìn)行制備。

4.6 制備泡沫輕質(zhì)土

（1）以設(shè)計(jì)配合比為基礎(chǔ)，使用界面活性發(fā)泡劑對泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行制備。

（2）將發(fā)泡劑制成氣泡群后，再通過制備站（如圖2），使其與水泥基膠凝漿液相融合。

（3）通過對試驗(yàn)段試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析可得到該泡沫輕質(zhì)土的配合比，主要見表1。

（4）在泡沫輕質(zhì)土制備過程中應(yīng)使用具有自動計(jì)量功能的設(shè)備。通過攪拌水泥基速凝漿料和泡沫劑，使其充分融合，可以得到合格的泡沫輕質(zhì)土，圖3為泡沫輕質(zhì)土制備中繼站。

4.7 澆筑泡沫輕質(zhì)土

（1）在對泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行澆筑施工過程中，其頂部較為平坦，無法滿足橫坡要求，因此在路基底部填筑泡沫輕質(zhì)土，使其路床層材料平整度進(jìn)一步提高。

（2）泡沫輕質(zhì)土澆筑過程中，應(yīng)使用泵送方式進(jìn)行輸送，在泵送過程中，對泵送連接處和壓力處緊密性進(jìn)行控制，當(dāng)壓力值過大時，對其進(jìn)行調(diào)整。圖4為泡沫輕質(zhì)土泵送圖。

（3）在澆筑過程中，對泡沫輕質(zhì)土性狀進(jìn)行實(shí)時檢查，確保其符合施工要求。與此同時，當(dāng)澆筑管道需要移動時，盡量沿管道方向縱向進(jìn)行移動，圖5為泡沫輕質(zhì)土澆筑施工圖。

（4）在施工過程中，如果遇到降雨天氣，立即停止?jié)仓?，并在澆筑后的泡沫輕質(zhì)土上覆蓋塑料膜進(jìn)行遮擋，防止泡沫輕質(zhì)土被雨水破壞。

5 養(yǎng)護(hù)

（1）泡沫輕質(zhì)土硬化之后，應(yīng)嚴(yán)禁使用機(jī)械對回填表面進(jìn)行施工，當(dāng)硬化強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求時，才能對下一環(huán)節(jié)進(jìn)行施工[3]。

（2）在對泡沫輕質(zhì)土最上層進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時，其養(yǎng)護(hù)時間應(yīng)不低于7天，當(dāng)試塊強(qiáng)度大于0.4 MPa時，才能對路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工。

（3）在對路基進(jìn)行分層澆筑時，在一層澆筑完成后，對其進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，并將塑料膜覆蓋在泡沫輕質(zhì)土上。

6 結(jié)論

在社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過程中，高速公路所受的荷載也不斷提高，為了使公路使用性能進(jìn)一步提高，應(yīng)以道路實(shí)際情況為依據(jù)，對高速公路進(jìn)行改擴(kuò)建施工。由于泡沫輕質(zhì)土具有取材方便、施工便捷、環(huán)保性和耐久性良好、自重較輕以及施工成本較低等優(yōu)點(diǎn)，因此可采用泡沫輕質(zhì)土對高速公路進(jìn)行施工，使高速公路改擴(kuò)建施工效率和社會效益進(jìn)一步提高，為我國高速公路發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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