泡沫輕質(zhì)土在陡坡路基的應(yīng)用

高 陽

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361000）

當(dāng)今社會(huì)，區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展活力顯著增強(qiáng)，區(qū)域間人員流動(dòng)與貨物運(yùn)輸需求更加突出，對傳統(tǒng)道路建設(shè)施工構(gòu)成了考驗(yàn)。就現(xiàn)代道路工程施工而言，陡坡路基施工的特殊性不言而喻，技術(shù)人員可圍繞項(xiàng)目特點(diǎn)，優(yōu)化采用泡沫輕質(zhì)土等工程材料，以充分保證最終整體施工效果。

1 泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用現(xiàn)狀

在現(xiàn)代基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)事業(yè)的推動(dòng)下，各類工程項(xiàng)目建設(shè)與施工開辟進(jìn)入新時(shí)期，對各類基礎(chǔ)性的工程材料性能提出了更高要求，只有根據(jù)工程項(xiàng)目特點(diǎn)與實(shí)際需求，創(chuàng)新采用工程材料，優(yōu)化工程材料選擇與配置，才能在源頭上保障工程質(zhì)量。憑借著突出的抗壓性、耐水性和輕質(zhì)性，泡沫輕質(zhì)土在各類工程項(xiàng)目建設(shè)中的價(jià)值作用倍加突出，可通過機(jī)械方式充分發(fā)泡，經(jīng)過現(xiàn)澆或其他作業(yè)方式形成具備特定性能的構(gòu)造體系。近年來，國家相關(guān)部門高度重視泡沫輕質(zhì)土在工程項(xiàng)目建設(shè)實(shí)踐中的優(yōu)化運(yùn)用，在優(yōu)化完善泡沫輕質(zhì)土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范，拓展延伸泡沫輕質(zhì)土施工工藝鏈條等方面制定并實(shí)施了諸多行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，為新時(shí)期充分有效彰顯泡沫輕質(zhì)土的核心價(jià)值提供了基本遵循與導(dǎo)向。同時(shí)，廣大工程項(xiàng)目施工單位同樣在破解泡沫輕質(zhì)土應(yīng)用技術(shù)難題，優(yōu)化提升其整體抗壓強(qiáng)度等方面進(jìn)行了積極探索，積累了豐富而寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有效降低了建筑結(jié)構(gòu)的整體荷載。盡管如此，與高要求的道路陡坡路基施工相比，當(dāng)前泡沫輕質(zhì)土應(yīng)用技術(shù)水平尚有較大提升空間，需要以舊經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不斷總結(jié)出更為優(yōu)化完善的工藝方法。

2 泡沫輕質(zhì)土的基本能研究

2.1 容重

根據(jù)陡坡路基工程實(shí)際要求，為提升泡沫輕質(zhì)土的綜合應(yīng)用成效，通常需根據(jù)施工條件及環(huán)境等，在其中添加特定量的泡沫。所添加進(jìn)的泡沫會(huì)受澆筑厚度、運(yùn)輸距離及效果形成過程等要素影響，相應(yīng)的泡沫輕質(zhì)土容重同樣隨之變化。對此，應(yīng)在陡坡路基施工作業(yè)中，首先根據(jù)所需澆筑厚度，合理劃分澆筑層次，保持澆筑厚度與泡沫輕質(zhì)土容重之間的優(yōu)化匹配關(guān)系。同時(shí)，泡沫輕質(zhì)土具有良好吸水性，需通過試件試驗(yàn)操作，控制吸水率及吸水限度，防止因膠質(zhì)物質(zhì)過量而影響路基處理效果。

2.2 透水性

泡沫輕質(zhì)土自身內(nèi)部存在一定孔隙，這些半徑尺寸不同的孔隙為水分滲透提供了良好基礎(chǔ)環(huán)境，也使泡沫輕質(zhì)土性能的優(yōu)化提升擁有了前提條件。為確保泡沫輕質(zhì)土透水性系數(shù)符合要求，可通過添加硅酸鹽水泥等方法，事先進(jìn)行必要的透水性能試驗(yàn)，觀察記錄單位時(shí)間內(nèi)透水參數(shù)，然后根據(jù)陡坡路基的土質(zhì)條件參數(shù)等，對二者進(jìn)行比對分析。在該基礎(chǔ)上，選用合適的礦物摻合料，若泡沫輕質(zhì)土透水性參數(shù)符合專業(yè)技術(shù)要求，則可在陡坡路基施工中予以應(yīng)用。

2.3 耐久性

從泡沫輕質(zhì)土的具體應(yīng)用工況角度分析，路基所處環(huán)境條件及后期車輛動(dòng)荷載均會(huì)影響其使用壽命，若其耐久性設(shè)計(jì)條件不夠，則勢必會(huì)因其疲勞強(qiáng)度過大而誘發(fā)路基開裂、沉降及損毀等病害問題，且修復(fù)難度較大。對此，泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用同樣需在控制摻合料含量的同時(shí)，進(jìn)行耐久性測試，形成符合實(shí)際要求的耐久性評價(jià)結(jié)論，將其水穩(wěn)性、干縮性與凍融循環(huán)等控制在行業(yè)規(guī)范允許范圍內(nèi)。不同等級(jí)的泡沫輕質(zhì)土在相同條件下會(huì)形成不同的失水率和收縮率，應(yīng)在作業(yè)中注重相對平衡狀態(tài)。

3 泡沫輕質(zhì)土配合比研究

3.1 水膠比對泡沫輕質(zhì)土的影響

水膠比是泡沫輕質(zhì)土應(yīng)用中的重要技術(shù)參數(shù)，對路基結(jié)構(gòu)狀況與構(gòu)造條件等具有直接影響。在不同水膠比條件下，路基處理施工中泡沫輕質(zhì)土的抗壓強(qiáng)度、流動(dòng)性能、干濕系數(shù)等均會(huì)出現(xiàn)顯著變化。以干濕系數(shù)為例，泡沫輕質(zhì)土的水膠比越高，其干濕系數(shù)同樣越高，二者基本呈正相關(guān)系。隨著水膠比參數(shù)的逐漸增大，泡沫輕質(zhì)土的整體摩擦效果將顯著增強(qiáng)，但當(dāng)超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求后，則容易出現(xiàn)泡體破裂現(xiàn)象。因此，根據(jù)陡坡路基客觀實(shí)際條件，嚴(yán)格掌握水膠比變化趨勢，至關(guān)重要。

3.2 摻合料對泡沫輕質(zhì)土的影響

根據(jù)泡沫輕質(zhì)土的實(shí)際應(yīng)用需求，需添加一定量的粉煤灰、鹽漬土和粉砂等摻合料，其添加數(shù)量與比例，同樣會(huì)影響泡沫輕質(zhì)土的綜合性能。按照《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》等規(guī)定，應(yīng)根據(jù)相近力學(xué)條件等，對各類摻合料所形成的膠凝材料總量進(jìn)行嚴(yán)格控制，以試驗(yàn)方式觀察泡沫輕質(zhì)土的波動(dòng)式變化波動(dòng)狀態(tài)，確保所形成的泡沫輕質(zhì)土形成相應(yīng)強(qiáng)度。在復(fù)配摻合料比例方面，則應(yīng)圍繞便于施工和降低工程成本的基本要求，確定最終復(fù)配比例。

3.3 養(yǎng)生溫度對泡沫輕質(zhì)土的影響

養(yǎng)生的過程同時(shí)也是泡沫輕質(zhì)土綜合性能形成的過程，需要根據(jù)水泥水化程度和實(shí)際環(huán)境條件等，嚴(yán)格設(shè)定養(yǎng)生溫度。從泡沫輕質(zhì)土的齡期層面而言，養(yǎng)生溫度同樣會(huì)對其抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生直接影響。通常情況下，泡沫輕質(zhì)土水化過程中會(huì)出現(xiàn)水化熱反應(yīng)，內(nèi)部構(gòu)造狀態(tài)會(huì)因溫度聚焦而形成潛在缺陷，干擾泡沫輕質(zhì)土的綜合穩(wěn)定狀態(tài)。由于施工作業(yè)中氣泡的存在，泡沫輕質(zhì)土的養(yǎng)生溫度應(yīng)通過遮蓋保水方式來實(shí)現(xiàn)，結(jié)合外部環(huán)境條件，進(jìn)行保溫覆蓋層處理。

3.4 澆筑高度對泡沫輕質(zhì)土的影響

從以往泡沫輕質(zhì)土的施工作業(yè)來看，其自立性的存在會(huì)顯著加劇上下層結(jié)構(gòu)之間的承載力作用，當(dāng)超出額定承載標(biāo)準(zhǔn)后，則下層結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)坍塌狀況，影響陡坡路基施工效果。對此，在陡坡路基處理中，應(yīng)嚴(yán)格控制泡沫輕質(zhì)土的澆筑參數(shù)，將澆筑高度掌握在技術(shù)允許范圍內(nèi)，并視具體情況進(jìn)行試樣測試，減輕容重作用效果。在自重條件影響下，固化前氣泡受壓縮作用力明顯，同時(shí)帶動(dòng)材料整體密度變化，為避免陡坡路基出現(xiàn)不可逆破壞，需使泡沫輕質(zhì)土澆筑高度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總高度保持一致性。

4 泡沫輕質(zhì)土在陡坡路基的應(yīng)用方法探討

4.1 施工設(shè)備

在陡坡路基施工作業(yè)前，應(yīng)充分做好現(xiàn)場環(huán)境勘察，根據(jù)泡沫輕質(zhì)土的整體性能條件，配置性能穩(wěn)定的施工設(shè)備，包括水泥漿攪拌設(shè)備、螺桿泵、空壓機(jī)、泡沫制備設(shè)備等，并按照基本作業(yè)要求，配置必需的配套設(shè)備。對泡沫輕質(zhì)土的各類施工設(shè)備性能狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，合理擇定機(jī)型類型與大小，確保泡沫輕質(zhì)土下料、出料順暢，避免因施工設(shè)備故障而導(dǎo)致的作業(yè)流程中斷。利用施工設(shè)備，通過有效空氣壓縮，配合高性能發(fā)泡劑等材料，進(jìn)行均勻混合固化，形成輕質(zhì)材料。對施工設(shè)備主要參數(shù)進(jìn)行有效維護(hù)，包括最大產(chǎn)量、最大水平輸送距離、濕容重范圍、泡沫群最大產(chǎn)量、水泥漿最大輸送量等。

4.2 現(xiàn)場施工

4.2.1 陡坡路基處理施工

根據(jù)陡坡路基現(xiàn)狀條件，對路基表面進(jìn)行徹底清理，設(shè)定符合要求的清理厚度，以確保輕質(zhì)土結(jié)構(gòu)與路基界面的有效結(jié)合，優(yōu)化后期路基表面與泡沫輕質(zhì)土的接觸效果。在陡坡路基表面初步清理作業(yè)完成后，使用碾壓機(jī)械設(shè)備對路基表面進(jìn)行碾壓，排除潛在擾動(dòng)性因素，提高路基作業(yè)表面平整度系數(shù)。對路基表面壓實(shí)度進(jìn)行專業(yè)檢測，降低后續(xù)泡沫輕質(zhì)土澆筑作業(yè)難度。做好陡坡路基處理施工過程跟蹤，對可能存在的施工漏洞等進(jìn)行嚴(yán)格控制，為泡沫輕質(zhì)土結(jié)構(gòu)層的形成創(chuàng)造良好條件。根據(jù)路基深度與地下水位條件，進(jìn)行臨時(shí)降水。

4.2.2 現(xiàn)場模板或擋板安裝

實(shí)踐表明，泡沫輕質(zhì)土具有較強(qiáng)的流動(dòng)性，需要使用強(qiáng)度和剛度條件符合要求的模板進(jìn)行固定遮擋，以確保其能夠有序成型?，F(xiàn)場模板安裝前，應(yīng)首先根據(jù)陡坡路基角度與高度等，計(jì)算模板或擋板尺寸大小，靈活采用竹膠板或混凝土擋板等。為確保模板或擋板安裝穩(wěn)固性，可在縱方向和橫方向上分別使用加強(qiáng)筋進(jìn)行固定處理，直至形成整體構(gòu)造效果。在模板或擋板與填筑體之間，設(shè)置符合專業(yè)技術(shù)規(guī)范的沉降縫，將相鄰鋼筋網(wǎng)搭接覆蓋區(qū)域控制在合理水平。對模板或擋板安裝效果進(jìn)行檢驗(yàn)，不得存在變形、位移或損毀等狀況。

4.2.3 現(xiàn)場澆筑

在澆筑前，應(yīng)使用具有現(xiàn)代智能化計(jì)量功能的工具對泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行拌和制作，根據(jù)預(yù)期效果，及時(shí)調(diào)整拌和過程中各類原材料的添加量和使用比例。采用泵送澆筑作業(yè)方式，從軟管前端處直接進(jìn)行澆筑，按照陡坡路基現(xiàn)狀進(jìn)行水平作業(yè)，控制水平泵送距離和垂直泵送距離。采用分層或分塊澆筑作業(yè)方法，在細(xì)分澆筑作業(yè)區(qū)域的基礎(chǔ)上，將單層澆筑厚度掌握在0.8±0.2m范圍內(nèi)。盡量保持泡沫輕質(zhì)土現(xiàn)場澆筑的連續(xù)性，按照澆筑管現(xiàn)場放置的方向進(jìn)行前后移動(dòng)澆筑，并保持澆筑口水平狀態(tài)，使泡沫輕質(zhì)土能夠穩(wěn)定有序地流動(dòng)到施工范圍內(nèi)。在冰雪降雨等作業(yè)環(huán)境下，應(yīng)同時(shí)采取必要的遮蓋防護(hù)措施，避免雨水侵蝕沖擊作用而出現(xiàn)消泡效應(yīng)。

4.2.4 養(yǎng)護(hù)技術(shù)

按照陡坡路基既有條件，制定詳細(xì)可行的泡沫輕質(zhì)土現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)技術(shù)方案，明確各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)的養(yǎng)護(hù)技術(shù)要求，滿足水泥材料的固化需求，使泡沫輕質(zhì)土的膠凝筑體能夠形成預(yù)期效果。在泡沫輕質(zhì)土澆筑初步完成后，其進(jìn)入初凝階段，為防止因水分揮發(fā)散失過快而導(dǎo)致的后期質(zhì)量病害問題，應(yīng)及時(shí)做好噴水或?yàn)⑺B(yǎng)護(hù)，在路基面層結(jié)構(gòu)體初步形成并穩(wěn)固后，方可進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。對于尚未固化成型的輕質(zhì)土層表面，不得來回走動(dòng)或碾壓。

4.2.5 現(xiàn)場指標(biāo)控制與試驗(yàn)檢測

為確保泡沫輕質(zhì)土的整體施工成效，應(yīng)按照定機(jī)、定人、定崗、定責(zé)的基本要求，嚴(yán)格做好現(xiàn)場指標(biāo)控制與試驗(yàn)檢測。對于現(xiàn)場指標(biāo)，主要應(yīng)定時(shí)測定泡沫輕質(zhì)土的濕容重、流動(dòng)值和氣泡密度等，及時(shí)比對分析設(shè)計(jì)值與實(shí)際值之間的偏差，將允許誤差控制在技術(shù)條件范圍內(nèi)?，F(xiàn)場指標(biāo)控制同時(shí)應(yīng)形成準(zhǔn)確記錄材料，對指標(biāo)變化狀況進(jìn)行精確描述，對后續(xù)指標(biāo)變化趨向做出研判預(yù)測。對于固化后的試驗(yàn)檢測，則對照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)檢測方法標(biāo)準(zhǔn)》等，結(jié)合陡坡路基施工作業(yè)區(qū)域現(xiàn)狀，選擇澆筑點(diǎn)出料口區(qū)域的立方體等作為檢測點(diǎn)，記錄其抗壓強(qiáng)度條件。對于試驗(yàn)檢測發(fā)現(xiàn)的缺陷，需及時(shí)采取專業(yè)技術(shù)措施予以處理。

4.3 應(yīng)用效果監(jiān)測

通常情況下，泡沫輕質(zhì)土應(yīng)用效果監(jiān)測的主要指標(biāo)包括路基土壓力、臺(tái)背側(cè)壓力、路基及路面工后沉降、路面彎沉等?，F(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)的快速發(fā)展與實(shí)踐運(yùn)用，為泡沫輕質(zhì)土施工效果監(jiān)測提供了更為靈活多變的監(jiān)測載體，使傳統(tǒng)技術(shù)條件下難以完成的應(yīng)用效果監(jiān)測任務(wù)更具實(shí)現(xiàn)可能。因此，應(yīng)根據(jù)泡沫輕質(zhì)土施工作業(yè)要求，配置專業(yè)監(jiān)測技術(shù)裝置，連續(xù)收集泡沫輕質(zhì)土應(yīng)力數(shù)據(jù)信息和應(yīng)變數(shù)據(jù)信息等，并對數(shù)據(jù)信息的變化規(guī)律進(jìn)行研判，以判斷泡沫輕質(zhì)土在陡坡路基應(yīng)用中的綜合成效。有工程實(shí)踐采用了土壓力盒或水準(zhǔn)儀等監(jiān)測設(shè)備，對泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用效果進(jìn)行監(jiān)測，取得了良好效果，值得推廣。

4.4 施工質(zhì)量控制

在泡沫輕質(zhì)土正式澆筑之前，應(yīng)根據(jù)澆筑質(zhì)量的均勻性控制要求，充分做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，檢查澆筑設(shè)備完好性以及材料計(jì)劃使用量，在上一層次澆筑任務(wù)驗(yàn)收完成后，方可進(jìn)行后續(xù)澆筑作業(yè)。事先對泡沫輕質(zhì)土澆筑作業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)與指導(dǎo)，由業(yè)內(nèi)專業(yè)人士為其做好現(xiàn)場指導(dǎo)，杜絕一個(gè)澆筑層分多次澆筑等狀況出現(xiàn)，糾正不當(dāng)作業(yè)方法。在平整度控制和強(qiáng)度控制方面，則需將澆筑管出料口平直地放置在指定位置，以確保出料均勻性，控制單層澆筑面積。在濕密度控制方面，則應(yīng)根據(jù)附加應(yīng)力條件等，設(shè)定檢測頻次，保持泡沫輕質(zhì)土的良好流動(dòng)性，防止出現(xiàn)材料離析狀況。

5 結(jié)語

綜上所述，泡沫輕質(zhì)土的多方面核心優(yōu)勢特點(diǎn)，決定了其在道路陡坡路基施工實(shí)踐中的現(xiàn)實(shí)地位。因此，工程技術(shù)人員應(yīng)密切結(jié)合道路陡坡路基項(xiàng)目實(shí)際特點(diǎn)，精準(zhǔn)把握泡沫輕質(zhì)土的基本應(yīng)用要求，宏觀審視泡沫輕質(zhì)土對于提升路基施工質(zhì)效的現(xiàn)實(shí)作用，建立健全系統(tǒng)完善的施工工藝流程，優(yōu)化整合泡沫輕質(zhì)土施工資源要素，積極有效運(yùn)用人工作業(yè)方式與機(jī)械作業(yè)方式等，為全面實(shí)現(xiàn)泡沫輕質(zhì)土的現(xiàn)實(shí)價(jià)值創(chuàng)造有利條件，為提升道路陡坡路基施工綜合成效提供便利。