淺談沿海地區(qū)大體積泡沫混凝土施工中的應(yīng)用研究

陳 峰 楊輝歡

1. 浙江臺(tái)州市沿海高速公路有限公司 浙江 臺(tái)州 318000

2. 臺(tái)州市公路與運(yùn)輸管理中心 浙江 臺(tái)州 318000

1 工程概況

浙江省臺(tái)州灣大橋及接線工程起于三門六敖，途徑臨海、椒江、臺(tái)州灣新區(qū)、路橋，止于溫嶺城南，路線全長(zhǎng)102.3km。本項(xiàng)目按雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度100km/h，主線路基長(zhǎng)34.1km，其中軟土路基長(zhǎng)26.5km，占路基總長(zhǎng)的77.8%。

本項(xiàng)目地處浙東南沿海丘陵平原區(qū)，地表為沖海相、海相可塑狀粉質(zhì)粘土，厚度1-3m，下部軟土為海積淤泥、淤泥質(zhì)土，呈流塑狀，該軟土層具有含水量高，孔隙比大，壓縮性高，強(qiáng)度低等特點(diǎn)，軟土深度一般可達(dá)0-40m，其物理力學(xué)特性復(fù)雜。根據(jù)設(shè)計(jì)采用泡沫混凝土置換宕渣，減輕地基的上部恒載，減緩其沉降，同時(shí)利用泡沫混凝土的整體性，擴(kuò)大應(yīng)力分散效應(yīng)，改善地基受力狀態(tài)，對(duì)于減緩橋頭跳車，降低工后沉降具體良好的適用性。本項(xiàng)目主要工程量為挖除原路基填方122.6萬m3，換填泡沫混凝土93.1萬m3，本文采用泡沫混凝土作為高速公路路基換填，研究得出沿海地區(qū)大體積泡沫混凝土施工工藝和質(zhì)量控制方法，同時(shí)對(duì)其施工常見問題提出個(gè)人意見。

2 施工前的準(zhǔn)備

2.1 技術(shù)準(zhǔn)備

（1）設(shè)計(jì)圖紙的審核，掌握施工圖中對(duì)泡沫混凝土施工、檢測(cè)和驗(yàn)收要求以及施工中的注意事項(xiàng)。

（2）專項(xiàng)施工組織方案，根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求制定泡沫混凝土可操作性的實(shí)施性施工組織設(shè)計(jì)，應(yīng)明確具體投入相關(guān)保證措施及應(yīng)急預(yù)案。

2.2 泡沫混凝土拌制設(shè)備選定

2.2.1 設(shè)備性能

（1）設(shè)備參數(shù)，泡沫制備單套發(fā)泡裝置產(chǎn)能≥60m3/h；水泥漿輸送單臺(tái)水泥漿輸送泵產(chǎn)能≥30m3/h；泡沫混凝土制備與輸送單臺(tái)泡沫混凝土輸送設(shè)備產(chǎn)能≥90m3/h。（2）設(shè)備應(yīng)具有自動(dòng)進(jìn)料、電子計(jì)量、自動(dòng)控制、綜合信息顯示等功能，設(shè)備控制系統(tǒng)應(yīng)具有自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和匯總功能。（3）綜合信息顯示屏應(yīng)動(dòng)態(tài)顯示各個(gè)單元的計(jì)量信息和控制參數(shù)。（4）發(fā)泡裝置應(yīng)具有發(fā)泡劑自動(dòng)控制和稀釋功能。（5）設(shè)備具有自動(dòng)報(bào)警和停機(jī)保護(hù)功能。

2.2.2 原材料準(zhǔn)備

（1）水泥采用42.5強(qiáng)度等級(jí)及以上的硅酸鹽水泥。

（2）發(fā)泡劑。

1）對(duì)環(huán)境應(yīng)無不良影響，應(yīng)采用高分子復(fù)合表面活性類發(fā)泡劑。

2）標(biāo)準(zhǔn)氣泡群密度應(yīng)在45-50kg/m3，稀釋倍率大于等于60倍。

3）發(fā)泡劑發(fā)泡產(chǎn)生的泡沫大小均勻且細(xì)密，直徑應(yīng)小于1.0mm，且生產(chǎn)出的泡沫混凝土的孔徑應(yīng)小于1.0mm。

4）標(biāo)準(zhǔn)氣泡柱靜置1h的沉降距不應(yīng)大于3mm、沁水量不應(yīng)大于30ml。

2.2.3 泡沫混凝土的性能要求

一般路面底面以下30-110cm，泡沫砼干容重標(biāo)準(zhǔn)值不大于6.0KN/m3，28d抗壓強(qiáng)度≥1.0MPa，流動(dòng)度為180±20mm；路面底面110cm以下，泡沫砼干容重標(biāo)準(zhǔn)值不大于5.0KN/m3，28d抗壓強(qiáng)度≥0.7MPa，流動(dòng)度為180±20mm；當(dāng)換填深度為1.0m時(shí)，泡沫砼要求干容重標(biāo)準(zhǔn)值不大于6.0KN/m3，28d抗壓強(qiáng)度≥1.0MPa，流動(dòng)度為180±20mm。

2.2.4 施工作業(yè)班組準(zhǔn)備

（1）施工班組組織，根據(jù)實(shí)際情況，按照段落工作量推算配置班組的數(shù)量，每個(gè)班組按照6小時(shí)工作量計(jì)算，施工標(biāo)段中班組人員應(yīng)相對(duì)予以固定并確定。

（2）場(chǎng)站設(shè)備的使用：2個(gè)班組使用一套場(chǎng)站設(shè)備。

（3）作業(yè)班組人員進(jìn)場(chǎng)：應(yīng)按照正常程序辦理報(bào)批手續(xù)，辦理報(bào)批手續(xù)前應(yīng)進(jìn)行面試，合格方能進(jìn)場(chǎng)。

3 工藝流程

現(xiàn)澆泡沫混凝土施工流程，如圖1所示。

圖1 泡沫混凝土施工流程圖

4 班組首件制

4.1 班組首件制實(shí)施方式

4.1.1 樣本引領(lǐng)

（1）落實(shí)樣板路段，明確按照規(guī)定的工藝流程和首件要求做好準(zhǔn)備工作。

（2）按照指揮部的安排，有關(guān)人員進(jìn)行觀摩。

（3）召開總結(jié)會(huì)，確定工藝標(biāo)準(zhǔn)，各參建單位明確執(zhí)行的方法。

4.1.2 班組控制

每個(gè)班組均應(yīng)實(shí)施首件制認(rèn)可，當(dāng)主要人員發(fā)生變化時(shí)應(yīng)重新確認(rèn)，當(dāng)班組首件制認(rèn)可不合格時(shí)，實(shí)施清退重做。

4.2 首件制條件

首件制前應(yīng)確認(rèn)以下條件是否滿足：

（1）對(duì)設(shè)備、材料、人員進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)與報(bào)批內(nèi)容相符合。

（2）澆筑現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)完成土工布鋪設(shè)，并確認(rèn)基底和土工布鋪設(shè)均經(jīng)過驗(yàn)收并合格。

（3）首件制應(yīng)從設(shè)備的日常養(yǎng)護(hù)開始，確認(rèn)班組作業(yè)人員對(duì)可用于現(xiàn)場(chǎng)的泡沫混凝土的判斷是否符合要求。

4.3 首件澆筑

4.3.1 尺寸

班組首件應(yīng)在場(chǎng)外設(shè)置倉(cāng)格，倉(cāng)格最小尺寸為6m×10m×0.7m，分兩層澆筑，每層厚度為30cm。

4.3.2 施工要求

按照現(xiàn)場(chǎng)澆筑工藝標(biāo)準(zhǔn)要求經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)的試澆，確定施工配合比，評(píng)價(jià)設(shè)備的穩(wěn)定性、工藝標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行程度、班組人員工作的符合性和默契性、干容重、濕容重和流動(dòng)度、強(qiáng)度的符合性。

4.3.3 確認(rèn)內(nèi)容

首件制實(shí)施過程中應(yīng)對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行確認(rèn)：

（1）確認(rèn)作業(yè)人員在現(xiàn)場(chǎng)操作是否符合操作規(guī)定，工作流程是否符合規(guī)定。

（2）確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)泡沫混凝土的濕容重、流動(dòng)度是否在設(shè)計(jì)要求范圍。

（3）檢查現(xiàn)場(chǎng)的外觀是否符合規(guī)定要求。

（4）確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)泡沫混凝土試件氣孔的均勻性及其干容重和強(qiáng)度。

4.3.4 實(shí)施程序

（1）首件施工要在5℃-38℃無雨情況下施工，澆筑前先將泡沫混凝土首件套倉(cāng)底曬水保持濕潤(rùn)，再行澆筑。

（2）泡沫混凝土拌制設(shè)備開機(jī)，完成開機(jī)前的準(zhǔn)備，開機(jī)拌制，開機(jī)料先在廢料箱。

（3）出漿合格后按照檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)后開始實(shí)體澆筑直到完成。

（4）澆筑采用雙管對(duì)角澆筑，或者對(duì)角線由一頭向另一頭移動(dòng)澆筑。

（5）按照工藝標(biāo)準(zhǔn)收面。

（6）掃尾清理泡沫混凝土澆筑現(xiàn)場(chǎng)，直至整潔。

4.4 首件制總結(jié)

將整個(gè)泡沫混凝土澆筑過程進(jìn)行回顧，分析過程中出現(xiàn)的問題，解決完善工藝標(biāo)準(zhǔn)，確定施工配合比，并進(jìn)行技術(shù)總結(jié)。

5 現(xiàn)場(chǎng)施工工藝研究

5.1 泡沫混凝土分層及頂部臺(tái)階設(shè)置

泡沫混凝土單層澆筑厚度嚴(yán)格按照0.3 m-0.8 m 進(jìn)行控制，最上層根據(jù)路基橫坡設(shè)置小臺(tái)階進(jìn)行調(diào)坡，泡沫混凝土分層需結(jié)合不同強(qiáng)度、網(wǎng)片設(shè)置及控制層厚，同時(shí)考慮臺(tái)階設(shè)置情況，不同斷面頂層層厚需進(jìn)行調(diào)整，如泡沫混凝土換填深度2.5m的分五層澆筑，標(biāo)準(zhǔn)層厚控制為50cm+60cm+60cm+31cm+49cm。標(biāo)準(zhǔn)層厚取值為半幅第二車道與第三車道交接處，頂面斷面層厚控制需根據(jù)臺(tái)階設(shè)置進(jìn)行調(diào)整，臺(tái)階設(shè)置高差不超過10cm。

5.2 基坑開挖和處理

（1）基坑開挖采用多層橫向全寬挖掘法，呈倒梯形開挖面，內(nèi)側(cè)開挖線為中央分隔帶中心線外1m，外側(cè)開挖線為土路肩內(nèi)側(cè)1.25m位置，按照1:0.5-1:0.3的坡比進(jìn)行放坡開挖。開挖后基底寬度不小于設(shè)計(jì)值，基底表面整平、壓實(shí)，無明顯空洞。

（2）基坑開挖完成后，中分帶兩側(cè)防滲土工布需在泡沫混凝土澆筑前在底部鋪設(shè)2m，并貼于中分帶留置土壁上。換填與未換填之間采用直立式開挖斷面。開挖時(shí)按照大小里程方向進(jìn)行放坡，開挖完成后對(duì)基底軸線、高程、平面尺寸進(jìn)行驗(yàn)收。

5.3 泡沫混凝土施工立模及澆筑

（1）泡沫混凝土澆注采用配管泵送方式，泡沫混凝土的單層澆注厚度，按0.3-0.8m控制，模板根據(jù)澆筑層厚進(jìn)行調(diào)整，模板統(tǒng)一采用1-2cm厚木板支模，木板表面應(yīng)平整，無變形。模板安裝時(shí)，按照單幅路基每10m橫向設(shè)置模板，底部進(jìn)行開槽支模，模板底部采用泡沫膠進(jìn)行封堵，模板背面采用方木斜稱，每60cm設(shè)置一道，斜撐撐點(diǎn)及模板底位置打鋼筋進(jìn)行固定，保證不跑模、變形，泡沫混凝土四周整齊平整[1]。

（2）泡沫混凝土生產(chǎn)及輸送：泡沫混凝土的施工即在水泥、水充分混合成漿狀之后，通過發(fā)泡裝置產(chǎn)生的氣泡加入其中而成。保證漿泡混合均勻，并做到迅速混合。泡沫混凝土直接采用蛇形泵通過承壓膠管進(jìn)行泵送，泵送距離最大可達(dá)到500m[2]。

（3）泡沫混凝土澆注：1）澆筑前，做好各管節(jié)接頭的檢查，管口放置在澆筑區(qū)外，澆筑開機(jī)后測(cè)定出漿口濕容重、流動(dòng)度與設(shè)定值吻合后才可以將澆筑管放入澆筑區(qū)開始澆筑，嚴(yán)禁通過人工調(diào)節(jié)調(diào)整閥門。2）預(yù)留澆筑完整塊作業(yè)區(qū)的澆筑管長(zhǎng)度，澆筑管與澆筑面保持緩傾角度，嚴(yán)禁從上而下噴射澆筑，管口應(yīng)埋入泡沫混凝土內(nèi)不小于10cm，澆筑點(diǎn)由中心向四邊擴(kuò)散。3）澆筑過程中嚴(yán)格按照規(guī)定的檢測(cè)方法和檢測(cè)頻率對(duì)泡沫混凝土的濕容重、流動(dòng)度進(jìn)行檢測(cè)，如表1所示。4）澆筑過程中應(yīng)減少對(duì)泡沫混凝土的擾動(dòng)，不應(yīng)在澆筑體內(nèi)隨意走動(dòng)或移動(dòng)澆筑管。5）待澆筑到預(yù)定高度時(shí)，采用后退方式拖移澆筑管進(jìn)行人工掃平，直到掃平澆注高度為止。6）頂層泡沫混凝土澆注時(shí)注意小臺(tái)階的設(shè)置。臺(tái)階高差不得超過10cm，頂層設(shè)有臺(tái)階處采用“跳倉(cāng)法”施工[3]。

表1 泡沫混凝土生產(chǎn)檢查標(biāo)準(zhǔn)

5.4 鋼絲網(wǎng)鋪設(shè)

（1）泡沫混凝土澆注前，根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高在模板上劃出相應(yīng)標(biāo)記線，澆注至標(biāo)記線位置后，待泡沫混凝土終凝后，進(jìn)行鋪設(shè)一道鋼絲網(wǎng)，鋼絲網(wǎng)規(guī)格D3.2mm-@5cm×5cm。

（2）網(wǎng)片安裝保證平整，無突起或凹陷。不同網(wǎng)片之間焊接連接，縱向搭接長(zhǎng)度20cm，橫向搭接長(zhǎng)度30cm。

（3）網(wǎng)片鋪設(shè)完成后，即可進(jìn)行下一層泡沫混凝土的澆注。

5.5 防滲土工布鋪設(shè)

（1）泡沫混凝土施工完成后，于頂面鋪設(shè)一層防滲土工布并與中分帶防滲土工布搭接，而后鋪設(shè)一層30cm厚級(jí)配碎石隔離層，防滲土工布要求采用兩布一膜復(fù)合。

（2）防滲土工布鋪設(shè)時(shí)應(yīng)貼于泡沫混凝土頂面，尤其在臺(tái)階處，應(yīng)將防滲土工布順臺(tái)階形狀鋪設(shè)，不得與臺(tái)階形成三角區(qū)空洞。搭間接長(zhǎng)度不應(yīng)小于30cm。

5.6 泡沫混凝土養(yǎng)護(hù)及成品保護(hù)

（1）當(dāng)遇到大雨或長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的小雨天氣時(shí)，對(duì)未固化的表層應(yīng)采取遮雨措施。重新澆筑上層前，應(yīng)對(duì)已被雨水消泡的表層進(jìn)行鏟除處理。

（2）在澆注完填筑體的頂層時(shí)，應(yīng)及時(shí)覆蓋土工布進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)生時(shí)間為不少于7天，養(yǎng)護(hù)期間保持土工布濕潤(rùn)狀態(tài)。

（3）泡沫混凝土頂層澆注好后嚴(yán)禁機(jī)械設(shè)備和車輛在泡沫混凝土表面行走，禁止堆放雜物。嚴(yán)禁養(yǎng)護(hù)期內(nèi)的泡沫混凝土在陽(yáng)光下暴曬。

（4）泡沫混凝土完工驗(yàn)收合格后，應(yīng)及時(shí)做好保護(hù)，并防止在其他工序施工過程中破壞，應(yīng)避免在已完工的泡沫混凝土、找坡層上打眼鑿洞，如確需打眼鑿洞時(shí)，損壞處應(yīng)做重新密封處理[4]。

6 泡沫混凝土施工期間應(yīng)急措施

6.1 澆筑設(shè)備故障

泡沫混凝土澆筑過程中出現(xiàn)機(jī)械故障，立即組織機(jī)械人員進(jìn)行搶修，并判定維修時(shí)間，超出30分鐘則拆除泵管進(jìn)行清洗。同時(shí)，查看澆筑層厚，若層厚超過30cm，可下次再進(jìn)行澆筑，若層厚未超過30cm，則需對(duì)澆筑的泡沫混凝土挖除。平時(shí)也需多配備易損零部件，特別是泵管。

6.2 模板漏漿、跑模

澆筑過程中，發(fā)現(xiàn)模板漏漿、跑?，F(xiàn)象，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，停止或放慢澆筑速度，及時(shí)安排人員對(duì)模板進(jìn)行加固、封堵，采用在外側(cè)加固支撐或用細(xì)料、土工布進(jìn)行填塞，現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備一些沙袋，以便突然出現(xiàn)大的漏漿時(shí)進(jìn)行填堵。

7 泡沫混凝土施工過程注意事項(xiàng)

（1）澆筑前，應(yīng)做估算澆筑所需原材料的方量，特別是水泥材料，應(yīng)及時(shí)確認(rèn)剩余數(shù)量，建議在施工區(qū)域增設(shè)一個(gè)水泥罐，確保施工的流暢性。

（2）澆筑應(yīng)采用“跳倉(cāng)法”施工，底層施工完畢待冷卻后方可進(jìn)行上一層澆筑，避免在上層施工期間，底層泡沫混凝土產(chǎn)生部分水化熱，破壞上層泡沫混凝土結(jié)構(gòu)。

（3）泡沫混凝土澆筑過程中需注意與排水設(shè)施的結(jié)合，保證排水暢通，嚴(yán)禁泡沫混凝土澆筑成型后進(jìn)行開挖施工。

8 結(jié)束語(yǔ)

基于本項(xiàng)目實(shí)際施工應(yīng)用相關(guān)技術(shù)資料，研究泡沫混凝土本身特點(diǎn)及通過前期準(zhǔn)備、班組首件制、施工工藝等各項(xiàng)指標(biāo)，總結(jié)了在實(shí)際工程中所采用的施工工藝與施工方法，為將來大量推廣應(yīng)用泡沫混凝土填筑技術(shù)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。