泡沫混凝土在高速公路軟基條件下的換填工藝

程強

（河北廣通路橋集團有限公司，河北 邯鄲 050000）

0 引言

高速公路工程是我國交通基礎網(wǎng)絡設施建設的重要內容，對于加強區(qū)域聯(lián)系、帶動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展具有重要作用。隨著交通網(wǎng)絡布局的日益完善，高速公路工程的建設環(huán)境愈發(fā)復雜，如在項目施工中常遇軟弱地基，采用泡沫混凝土對這些軟基進行換填處理，能有效提升路基承載能力，滿足高速公路高質量建設需要。

1 泡沫混凝土的性能特征及工藝流程

1.1 性能特征

作為工程項目建設中較為常見的一種輕質、微孔材料，泡沫混凝土主要是在機械方法的作用下，混合泡沫劑和水溶液制成泡沫，隨后將這些泡沫加入含硅質材料、鈣質材料、水及各種外加劑的漿料中，最終通過攪拌、澆筑、養(yǎng)護等工藝應用而形成的一種多孔材料（見圖1）。結合工程實際可知，泡沫混凝土本身具有較強的物理和力學性能。一方面，泡沫混凝土的質量較強，保溫隔熱效果較好，一般使用該材料后，構筑物的自重可降低25%作用，同時其熱阻約為普通混凝土的10～20倍。另一方面，除隔音耐火性能突出外，泡沫混凝土還可現(xiàn)場澆筑施工，并與工程主體進行緊密結合，有效地保證了工程結構的整體性，并且基于多孔性特征材料彈性模塊低，低彈減震性能較好。此外，對比其他類型混凝土材料，泡沫混凝土還具有生產(chǎn)方便、耐久性好的特征，并且其抗壓優(yōu)勢突出，整體抗壓強度約0.5～22.2MPa，使用該材料后，由于材料不含苯、甲醛等有害物質，還能有效保證材料及功能建設的環(huán)保性能[1]。

圖1 泡沫混凝土

1.2 泡沫混凝土換填施工流程

高速公路混凝土施工中，泡沫混凝土的應用較為廣泛。從項目施工過程來看，泡沫混凝土換填施工先需要完成工程測量放養(yǎng)，進行基坑開挖和基底壓實檢測，隨后開展防滲土工織物施工，完成模板安裝及泡沫混凝土生產(chǎn)后，還需要進行混凝土的分層澆筑、養(yǎng)護，并進行碎石隔離層施工。嚴格該控制泡沫混凝土換填施工管理層，能有效保證高速公路基礎承載能力和穩(wěn)定性。

2 基于高速公路軟基條件的泡沫混凝土換填工藝要點

2.1 基坑開挖及檢測

結合高速公路設計標準完成測量放線工作后，項目施工人員需結合基坑邊線開展基坑開挖工作。高速公路軟基基坑一般采用挖機進行開挖施工，開挖深度控制在換填標高以上5cm 處，該環(huán)節(jié)中，基坑的基底寬度應不少于設計寬度，同時基底表面應整體平整、密實，且沒有其他松散雜質和積水。完成基坑開挖后，對基坑進行初振碾壓，保證基底的壓實程度。完成基地壓實并完成檢測后，需鋪設防滲土工織物，土工織物沿著中央分隔帶向兩邊填筑體下部延伸，土工織物應延伸到兩邊填筑體底部2m 處，且整個防滲土工織物完整無搭接[2]。

2.2 模板安裝

模板安裝初期階段先需要進行泡沫混凝土換填斷面分割和分層。劃分時，除考慮分割長度、強度、單層澆筑厚度外，還應考慮，換填深度、水泥初凝時間、設備產(chǎn)能等因素。分割長度一般控制在5～15m，按照強度實施分區(qū)時，常用的界限標準為0.7MPa 和1.0MPa。換填斷面單層澆筑厚度多按照0.3～0.8m 的標準控制。完成澆筑區(qū)和澆筑層劃分后，需規(guī)范開展?jié)仓^(qū)支模施工，現(xiàn)階段，木夾板、竹膠板在泡沫混凝土換填支模施工中的應用較多，模板應厚度合理，強度、剛度、穩(wěn)定性突出，如使用木夾板時，其厚度應控制在10～20mm，使用竹膠板時，竹膠板的厚度應控制在120mm左右。正式支模中，應在模板的內側做好分層標記線，通過鋼筋和木方進行模板支撐加固，橫向木方加固施工時，木方應處于模板的中部，縱向木方加固中，要求木方的間距保持在60cm，以保證模板的整體性，確保模板在使用階段無縫隙，不漏漿[3]。完成支模后，還需要對模板平面位置、頂部高程、模板接縫進行再次檢查，同時做好支撐加固和模板線性控制，為泡沫混凝土換填施工創(chuàng)造良好條件。

2.3 泡沫混凝土生產(chǎn)

規(guī)范化的生產(chǎn)泡沫混凝土，能從源頭上并保證高速公路軟基換填施工質量。在換填施工初期階段，首先需要按照設計標準準備水泥、骨料、摻和料、外加劑、泡沫劑和水，為混合料的配置奠定良好基礎。其次，應嚴格控制泡沫混凝土的生產(chǎn)流程，該環(huán)節(jié)中，應通過物理方法將發(fā)泡劑制備成泡沫，然后將泡沫混入攪拌均勻的泥漿中，以形成氣泡均勻、性能突出的混合料（見圖2）。最后，應規(guī)范開展泡沫混凝土的檢測工作，主要檢測指標包括干密度、導熱系數(shù)、混凝土強度等級，還包括泡沫混凝土構件尺寸偏差和外觀。一般要求泡沫混凝土的各項指標滿足《泡沫混凝土》（JG/T 266—2011）的標準，如泡沫混凝土干密度容許誤差不超過5%、C20泡沫混凝土單塊最小平均值不小于17MPa、泡沫混凝土構件物不存在超過30mm的缺棱掉角問題等。

圖2 泡沫混凝土生產(chǎn)流程

2.4 泡沫混凝土澆筑

混凝土澆筑是泡沫混凝土換填施工的核心環(huán)節(jié)，對于高速公路軟弱地基的增強處理具有積極作用。泡沫混凝土一般采用現(xiàn)場配管泵送施工的方式進行澆筑，具體施工要點包括：①泵送混凝土澆筑準備階段，系統(tǒng)檢測輸送管接頭的緊固程度，泵送管接頭應密實、牢固不泄露。②在泡沫混凝土澆筑過程中，應重視出漿口的泡沫混凝土規(guī)格質量的控制，出漿口泡沫混凝土配合比的誤差不超過±0.2kN/m3，而在材料流動度檢測中，出漿口材料的流動度需控制在180mm±20mm，材料檢驗合格后方可進行澆筑施工。③澆筑過程中，澆筑泵管與澆筑面板應保持一定的緩傾角度，嚴禁使用自上而下噴射式的澆筑方式。在澆筑過程中，管口應埋入混凝土內部不小于10cm，以降低混凝土的消泡量（見圖3）。④在考慮澆筑面積大小、高度的基礎上，注意澆筑面游離氣泡的走向的檢查，然后結合實際情況做好澆筑管口的移動處理，以減少氣泡的堆積問題。⑤分層澆筑過程中，若澆筑空間面積狹小，則澆筑厚度不超過1m，而在其他澆筑區(qū)域，分層的厚度控制在0.3～0.8m。在混凝土初凝階段，按照設計要求，在頂層底面設置鋼筋網(wǎng)片，并采用臺階式的方式完成頂層橫坡調整。⑥泡沫混凝土澆筑時，對于未硬化的泡沫混凝土面層，應做好其避雨處理；同時澆筑過程中應減少對泡沫混凝土的擾動[4-6]。

圖3 泡沫混凝土澆筑

2.5 養(yǎng)護施工

完成泡沫混凝土澆筑后，進行混凝土的養(yǎng)護施工。待澆筑的泡沫混凝土終凝后，需采用土工布進行覆蓋，并實施噴淋保濕處理，避免出現(xiàn)澆筑部分暴曬問題，養(yǎng)護過程中應減少機械設備、車輛在上面行走，同時嚴禁在泡沫混凝土表面堆放雜物。應重視泡沫混凝土養(yǎng)護時間的控制，養(yǎng)護時間一般不少于7d。另外，按照相關標準進行泡沫混凝土整體質量檢測后，進行后續(xù)級配碎石隔離層施工。

2.6 碎石隔離層施工

完成泡沫混凝土澆筑養(yǎng)護及質量檢測后，還需按照設計標準規(guī)范化地進行碎石隔離層施工。選用碎石材料時，材料中針片狀顆粒的總量需保持在20%以內，碎石材料應整體清潔，無黏土塊、植物根莖等雜物。級配碎石隔離層施工一般采用輪胎式壓路機進行靜壓處理，施工中嚴禁使用振動碾壓方式。碎石隔離層的厚度在30cm 左右，分兩層進行碾壓模式，上層厚度13cm，下層厚度需結合分臺階情況進行動態(tài)調整。在壓實度控制中，應確保碎石隔離層的壓實厚度保持在96%以上，材料壓碎值小于30%。

3 高速公路軟基泡沫混凝土換填施工質量控制措施

3.1 嚴格控制原材料質量

泡沫混凝土材料的選擇應用對于項目整體施工質量具有較大影響。選用泡沫混凝土材料時，應將原材料的質量控制作為重點，如使用硅酸鹽水泥時，水泥的強度等級應保持在42.5 以上。選擇發(fā)泡劑時，所有的發(fā)泡劑應綠色無污染，同時發(fā)泡劑氣泡群密度需控制在45～50kg/m3，稀釋倍數(shù)不得小于60 倍，發(fā)泡倍數(shù)不得小于30倍。當發(fā)泡產(chǎn)生泡沫時，泡沫的大小應均勻細密，直徑保持在1mm以內。完成泡沫混凝土材料原材料質量檢查后，確保泡沫混凝土設備具有自動進料、電子計量、自動控制和信息顯示等諸多功能，然后按照實際情況進行材料配置，滿足后期應用需要。

3.2 做好施工過程控制

嚴格按照設計標準做好施工過程控制，能有效提升高速公路軟基泡沫混凝土換填施工質量。在項目施工初期階段，應系統(tǒng)開展施工區(qū)域勘察工作，結合勘察資料完成軟基泡沫混凝土換填施工工藝設計，在圖紙審核及問題處理的基礎上，實施施工技術交底，確保施工人員準確掌握軟基泡沫混凝土換填工藝技術要點。在項目正式換填施工中，應做好關鍵施工環(huán)節(jié)技術要點的控制，如在模板安裝中，應嚴格控制模板厚度，保證模板剛度、強度，并實施模板支撐加固處理，保證模板穩(wěn)定性。而在發(fā)泡混凝土澆筑階段，應采用后退式澆筑的方式進行泡沫混凝土施工。完成項目施工后，規(guī)范化進行軟基泡沫混凝土換填施工質量檢測，該環(huán)節(jié)中，應系統(tǒng)檢測換填施工質量、軟基整體承載能力、地基整體性等指標，確保新建基礎滿足高速公路施工需要，能有效保證后期公路運行安全性。

4 結語

泡沫混凝土換填工藝在高速公路軟基處理中應用廣泛，其能有效增強軟基承載能力，滿足高速公路建設及安全運行需要。施工人員應充分認識泡沫混凝土材料性能特征及工程應用優(yōu)勢，提高其在軟基換填施工中的應用水平，并結合工程實際做好各施工環(huán)節(jié)技術要點的控制，有效提升換填施工質量，推動高速公路建設工程的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。