軟土地區(qū)公路泡沫混凝土路基換填施工技術分析

【摘要】泡沫混凝土具有質(zhì)輕、流動性強、固化后物理特性穩(wěn)定的特點，將其應用于軟土地區(qū)地質(zhì)環(huán)境中，可有效降低路基自重及路堤荷載，防止出現(xiàn)嚴重的不均勻沉降情況。基于此，文中以湖鹽公路工程為例，分析泡沫混凝土換填工藝內(nèi)涵，探究泡沫混凝土路基換填施工技術在軟土地區(qū)公路建設中的具體應用，提出合理的換填施工質(zhì)量控制措施，以期充分發(fā)揮泡沫混凝土路基換填施工技術優(yōu)勢，提高路基的實際承載能力，保證路基作業(yè)的穩(wěn)固性及安全性，提供安全、舒適的行車環(huán)境。

【關鍵詞】軟土地區(qū)公路；泡沫混凝土；路基換填

【中圖分類號】U416" " " "【文獻標志碼】A" " " "【文章編號】1673-6028（2024）02-0137-03

南方部分沿海地區(qū)水系網(wǎng)絡較為發(fā)達，存在較多的軟土區(qū)域，在一定程度上公路建設難度增大，出現(xiàn)施工后不均勻沉降或沉降量較大等問題，由此，就需要積極采取合理、有效的軟土地基處理方式保障公路建設安全。近年來較為常見的施工方式為泡沫混凝土路基建設技術，主要利用提高路基上覆荷載、降低壓力的方式控制其沉降速率，具有較為良好的使用優(yōu)勢，可有效解決現(xiàn)有軟土地基公路施工問題。

1 工程概況

湖鹽公路工程起點位于浙江省湖州市南潯區(qū)，沿線串聯(lián)了練市鎮(zhèn)、雙林鎮(zhèn)、和孚鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在區(qū)域內(nèi)形成一條東西向的交通要道。該公路線路總長33.629km，軟基處理總長度3.426km，其中需完成12643m3泡沫混凝土澆筑作業(yè)。相關技術人員可靈活選擇雙攪+泡沫混凝土+等載、雙攪+等載、攪拌樁+等載、攪拌樁+超載等方式進行施工，工程壓載期約為6～10個月。

2 泡沫混凝土換填工藝研究

2.1 性能特征

泡沫混凝土的主要工作原理為通過機械發(fā)泡系統(tǒng)將水與混合泡沫劑進行充分結合，并將得到的泡沫與水泥漿混合，隨后利用泵送系統(tǒng)完成模具制作或現(xiàn)場澆筑作業(yè)，最終經(jīng)過各類養(yǎng)護手段制作得到輕質(zhì)多孔的保溫材料。泡沫混凝土本身具有較強的力學及物理性質(zhì)，一是其質(zhì)量優(yōu)良，含有大量封閉氣孔，因此保溫隔熱性能較為突出。若是將其廣泛應用于工程建設領域，可幫助建筑物降低約25%的自重，同時相較于普通混凝土可提高10倍以上的熱阻。二是利用泡沫混凝土進行現(xiàn)場澆筑，可使其與建筑主體緊密結合，提高建筑結構完整性。加之材料本身具有多孔性質(zhì)，因此具有良好的低彈減震功能。三是泡沫混凝土本身生產(chǎn)難度較低且耐久性、抗壓性良好，平均抗壓強度約為0.5MPa～22.2MPa，可為后續(xù)施工建設打下良好基礎。四是材料綠色安全，不含甲醛、苯等有毒有害物質(zhì)，不會對周邊環(huán)境造成污染。

2.2 換填流程

在開展公路混凝土施工建設期間，相關技術人員需要首先做好測量放樣工作，并做好基坑開挖及壓實檢測作業(yè)，隨后需要安裝模板、制作泡沫，最后開展分層澆筑、混凝土養(yǎng)護及碎石隔離施工。技術人員應嚴格控制各換填作業(yè)流程，全面提高公路承載力及安全性。

2.3 材料要求

為保證泡沫混凝土滿足實際工程建設要求，提高其操作簡便性及經(jīng)濟性，相關技術人員應盡量滿足如下施工建設要求。第一，選用強度等級在42.5級以上的硅酸鹽水泥，同時保證其氣泡穩(wěn)定性、抗壓強度及流動度均滿足實際使用需要；第二，發(fā)泡劑應選擇清潔環(huán)保、外觀透明的合成類高分子表面活性劑，其稀釋倍率需在40以上，發(fā)泡倍率在20以上，產(chǎn)生的泡沫應細密均勻，互不連通且泌水率低、穩(wěn)定性好；第三，在對80cm以下的路基及路床進行施工作業(yè)時，所選用的泡沫混凝土濕容重應為6.5kN/m3左右，完工4周后的抗壓強度應不小于1.0MPa；在對80cm以上的路基及路床進行施工作業(yè)時，所選用的泡沫混凝土濕容重應為6.0kN/m3左右，完工4周后的抗壓強度應不小于0.6MPa，且流動度應控制在160～200mm之間[1]。

3 軟土地區(qū)公路泡沫混凝土路基換填施工技術

3.1 施工組織設計

為滿足現(xiàn)有施工作業(yè)要求，該工程項目需成立專門的項目施工責任組，設置項目負責經(jīng)理一名，項目總工一名，專職安全副經(jīng)理一名，項目經(jīng)理部下轄質(zhì)量部、安全部、商務部、物資部、試驗室、工程部、設備部、財務部、綜合辦、測量班。另外在質(zhì)量部設置檔案部門，負責項目檔案、資料管理。需按照分步施工作業(yè)的方式保證項目建設規(guī)范性，做好施工計劃、作業(yè)順序、工程進度、設備資金的整體規(guī)劃作業(yè)。

3.2 基坑開挖及檢測

首先，在正式施工前，需要根據(jù)設計圖紙，測量放樣得到施工樁號、打樁定點，并由此確定開挖深度。隨后，可綜合放樣樁號及基坑邊線確定開挖范圍。本工程中，主要利用挖機開挖的方式進行施工作業(yè)，需要保證開挖深度大于換填標高5cm以上，同時基坑底部寬度應大于原有設計寬度，基底表面應平整干凈，無多余積水及雜質(zhì)。在進行二次開挖時，則應保證臺階寬度不小于1m，并通過振動碾壓的方式夯實基底。此外，在基底壓實且達到檢驗標準時，需要沿著中央分隔帶向兩側額外加鋪防滲土工織物，確保其可延伸至建筑下方2m處，且織物不存在較為明顯的搭接口。

3.3 模板安裝

在安裝模板期間，需首先通過測量放樣判斷模板位置，并引進斷面分割、分層安裝的作業(yè)方式，充分考慮澆筑厚度、分割長度、材料強度、換填深度、機械性能、初凝時間等對換填路基質(zhì)量的影響。在本工程中，可將模板分割長度控制在5～15m之間，并將0.7MPa及1.0MPa作為強度分割標準。換填斷面單層混凝土澆筑厚度應盡量控制在50cm左右。在完成分層作業(yè)后，就需要開展后續(xù)的澆筑區(qū)支模作業(yè)。結合以往施工經(jīng)驗，靈活選擇竹膠板或木夾板作為主要的換填支模材料，確保其穩(wěn)定性、強度、厚度、剛度等均滿足實際施工標準。在使用木夾板時，應使其厚度控制在1～2cm之間；在使用竹膠板時則應使其厚度控制在1.2cm左右。在正式支模作業(yè)時，需提前在模板內(nèi)側精確標注泡沫混凝土澆筑厚度及分層標記線，并直接使用角鋼或木方+鋼筋的方式進行加固。在固定木方期間，應使得橫向木方位于模板中間位置，縱向木方間距控制在0.6m左右，以提高模板整體性，避免發(fā)生漏漿、留縫等問題。

3.4 泡沫混凝土制備

為提高泡沫混凝土制備工作規(guī)范化，在換填作業(yè)初期需要依據(jù)實際設計要求準備水、骨料、水泥、泡沫劑、外加劑、摻合料等建材，并嚴格控制材料制備流程。應根據(jù)施工要求稀釋發(fā)泡劑，并通過壓縮空氣等物理方式使發(fā)泡劑與水溶液充分混合，保證整個發(fā)泡過程穩(wěn)定可調(diào)，嚴禁采用攪拌發(fā)泡的方式。隨后，可根據(jù)施工配合比設計要求，確保一定比例的水泥混合料漿可與泡沫混合，進而得到性能突出、氣泡均勻的泡沫混凝土建材。最后，技術人員則需對混合得到的泡沫混凝土質(zhì)量進行檢測，判斷其強度等級、導熱系數(shù)、干密度、構件尺寸及外觀等是否出現(xiàn)偏差，保證材料滿足相關行業(yè)標準，如氣泡群密度在45～50kg/m3內(nèi)，泡沫直徑小于1mm，干密度誤差小于5%，常溫條件下不發(fā)生析出及沉淀現(xiàn)象，單塊最小平均混凝土強度大于17MPa，泡沫混凝土構件破損處小于3cm等[2]。

3.5 泡沫混凝土澆筑

泡沫混凝土的澆筑成效將對整個公路的施工質(zhì)量產(chǎn)生直接影響?，F(xiàn)場施工主要利用配管泵送的操作方法，以分層澆筑的方式完成路基換填施工。具體施工要點如下：

在準備階段，需全面檢測輸送管接頭牢固性，嚴禁出現(xiàn)材料中途泄漏等問題。

在澆筑過程中，應時刻控制好出漿口位置材料的質(zhì)量，保證其濕重配合比誤差小于0.2KN/m3，同時材料的流動度應保持在160～200mm之間，檢測合格后方可完成后續(xù)施工。同時，也應當保證澆筑泵管與澆筑面板間保持一定的傾斜角，嚴禁出現(xiàn)由上向下的噴射澆筑方法。另外，澆筑管口應深入混凝土下10cm，以達到消泡目的?？紤]到澆筑高度、面積等因素對施工質(zhì)量的影響，技術人員應及時判斷澆筑面游離氣泡移動方向，并由此科學移動管口，避免發(fā)生氣泡堆積問題。若澆注管管口停滯時間超過半小時，則需及時清理管道。

在分層澆筑期間，需盡量采用由中心到四邊的多點澆筑方法，避免澆筑混凝土直接沖擊模板底部及伸縮縫，造成接縫滲漏，也應當注意將單層澆筑厚度控制在1m以內(nèi)，分層區(qū)間的厚度控制在50cm左右，在混凝土澆筑至頂層時，可利用人工掃平、向后直拉的方式拖移澆筑管，以確保泡沫混凝土表面平整性并減小擾動。

在混凝土初凝階段，應依據(jù)原有施工方案設計鋼筋網(wǎng)片。其中，可在距泡沫混凝土構件頂部35cm及距底部50cm的位置分別加設50×50mm、直徑為3.2mm鋼筋網(wǎng)，確保其鋪設平整，并用鍍鋅鋼絲進行連接固定，將橫向、縱向搭接寬度分別控制在30cm、20cm左右，同時引進臺階式施工工藝做好頂部橫坡調(diào)整，可將10m作為間隔設計橫向縫，并在施工縫處設計寬約2cm的沉降縫、在斷面突變位置設計變形縫，最后用1～2cm厚的模板進行填充[3]。

3.6 養(yǎng)護施工

每層澆筑工作完成后，技術人員需要做好規(guī)范化養(yǎng)護作業(yè)。一是若施工期間遭遇降水問題，應對未固化的區(qū)域進行遮擋，若是出現(xiàn)雨水浸泡問題，則需鏟除并重新澆筑上層混凝土。二是可采用土工布灑水覆蓋養(yǎng)護的作業(yè)方式，防止其出現(xiàn)暴曬問題，并盡量避免設備及人員在澆筑好的區(qū)域隨意通行或堆放雜物。三是應保證養(yǎng)護時間不少于3d，避免對泡沫混凝土產(chǎn)生擾動。

3.7 碎石隔離層施工

若是完成以上工作環(huán)節(jié)，則需開展后續(xù)的級配碎石隔離層作業(yè)。需選擇針片狀材料含量在20%以內(nèi)的碎石作為主要建材，并保證其中不含植物根莖、黏土塊、垃圾等雜物。施工人員可直接利用輪胎式壓路機進行靜壓處理，嚴禁利用振動碾壓的方式。碎石隔離層應采用分層碾壓的方法，其中上層厚度需控制在13cm左右，下層厚度則需依據(jù)實際狀況進行調(diào)整，碎石隔離層整體厚度應小于30cm，且壓實度控制在96%以上，材料壓碎值應不大于30%。

4 換填施工質(zhì)量控制措施

4.1 控制原材料質(zhì)量

實際施工期間所選用的泡沫混凝土材料應確保不會對施工人員及周邊環(huán)境造成影響，且各類技術指標應符合現(xiàn)有行業(yè)規(guī)范標準，不同規(guī)格、品牌、廠家、等級、出產(chǎn)日期的材料嚴禁混用、混放。在選擇水泥時，應參考GB175—2007《通用硅酸鹽水泥》標準，確保其強度等級在42.5以上，且使用性能滿足泡沫混凝土的使用要求；在選擇發(fā)泡劑時，應盡量保證其在常溫條件下始終呈現(xiàn)清澈透明的狀態(tài)，避免產(chǎn)生異物沉淀、析出，或散發(fā)出難聞的刺激性氣味，發(fā)泡劑氣泡群密度需始終控制在45～50kg/m3的范圍內(nèi)，且材料保質(zhì)期應不小于一年，應盡量在保質(zhì)期內(nèi)使用完畢。技術人員也需要對現(xiàn)有發(fā)泡劑進行取樣，將3000L為標準進行分批取樣，最后不足3000L的統(tǒng)一劃分為一個批次進行檢測，且每個批次應最少分為一個檢測組，一個檢測組最少開展3次檢測實驗。發(fā)泡劑也應滿足發(fā)泡倍率大于20、稀釋倍率大于40的標準，且氣泡大小相對均勻，直徑不大于1mm；施工期間也需要依據(jù)JGJ63—2006《混凝土用水標準》的相關規(guī)定選擇施工用水。在以上材料質(zhì)檢工作結束后，就需要相關工作人員合理選擇泡沫混凝土的制作設備，使其具有電子計量、自動控制進料、實時數(shù)據(jù)顯示等功能，并依據(jù)預先制定的各類材料配比開展配料作業(yè)，確保其滿足后續(xù)施工需要。

4.2 控制施工過程

在開展初期建設期間，相關技術人員應深入現(xiàn)場實地勘察，將圖紙審核作為施工重點，幫助相關工作人員明確軟土路基泡沫混凝土換填作業(yè)的重難點。在正式開展換填作業(yè)期間，則需要引進全過程管控理念，如在開展基坑開挖放坡設計期間，應盡量控制好設計參數(shù)，避免發(fā)生頂層邊角脆裂等問題，同時開挖期間應使用重型壓路機進行碾壓，確保其壓實度滿足設計標準；在鋪設防滲土工織物時，則應當使其與中央分隔帶牢牢緊貼，并在泡沫混凝土澆筑結束后，在其頂部額外加鋪防滲土工織物，使其與下層織物進行充分搭接，特別是在臺階等區(qū)域，嚴禁出現(xiàn)三角空洞區(qū)，且各織物間搭接長度應大于30cm；在模板支護期間，應控制好模板厚度及使用性能，提前制定有效的支撐加固措施，提高施工穩(wěn)定性；在泡沫混凝土澆筑期間，則應采用后退澆筑的方法，避免對混凝土結構造成擾動，并在澆筑完成后及時做好養(yǎng)護作業(yè)，防止出現(xiàn)破碎、開裂等問題；最后，則需要規(guī)范現(xiàn)有軟土路基泡沫混凝土換填施工質(zhì)量檢測標準，確保其各項指標均滿足使用要求，提高公路的使用安全性。

5 結語

綜上所述，在軟土區(qū)域開展公路施工建設中引進泡沫混凝土換填作業(yè)的方式，可全方位提高路基的穩(wěn)定性，并滿足公路建設及運營的需要。泡沫混凝土作為一種全新的路基填注材料，其操作方式較為簡便，可有效提升現(xiàn)場施工效率，節(jié)約了路基處理及沉降的時間，確保如期交工，同時也可有效防止出現(xiàn)各類擾動問題影響實際施工質(zhì)量，減少運營維護成本。

參考文獻

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技期刊數(shù)據(jù)庫（全文版）工程技術，2023（10）：162-164.

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[3] 程浩.軟土地區(qū)公路沉降段路基路面施工技術[J].中文

科技期刊數(shù)據(jù)庫（引文版）工程技術，2023（10）：74-77.

[作者簡介]劉寧（1994—），男，山東臨沂人，本科，助理工程師，研究方向：道路施工。