現澆泡沫輕質土施工工法

李 斌 王小剛

天津大道工程為連接天津市區與塘沽濱海新區的城市快速路工程，其中雙港高架特大橋全長1 879 m，起點橋頭引路過渡段位于現狀大沽南路主車道，由于交通導行影響，若按原圖紙設計施工水泥攪拌樁復合地基和8%灰土填筑，填土高度達4.1 m，且距通車時間僅為3個月，填土無沉降期，勢必導致工后引路沉降大，造成橋頭跳車現象。通過現澆泡沫輕質土的應用，按合同工期完成了天津大道起點橋頭引路，最大限度減少了工后沉降，并能通過對基底沉降，基底土壓力、擋土墻和臺背側壓力的觀測，為以后優化橋頭引路設計提供了可靠的技術數據，對大力推廣現澆泡沫輕質土新材料和新工藝在國內的應用具有一定的意義。

1 工法特點

泡沫輕質土工法對工后沉降的控制較常規工法更有優勢，尤其是向原地面以下進行置換填筑時，可顯著降低基底應力，有效控制工后沉降。

1 )施工便捷高效，可大幅縮短施工工期。這主要體現在三個方面:較常規路基土填筑，泡沫輕質土施工準備期短，如常規路基填筑經常需要大量修筑施工便道，而泡沫輕質土填筑施工通過管道泵送實現，可不修或少修施工便道;泡沫輕質土施工可每天連續進行，無需因碾壓問題而間斷路基填筑;泡沫輕質土天然地基工法節省了復合地基樁基施工的時間。就一般的工程項目而言，復合地基從施工到檢測合格，因齡期問題，一般都需要3個月～5個月才能完成。

2 )可垂直填筑，節省永久占地或避免拆遷。

3 )由于采用管道泵送澆筑，施工作業面小，可避免某些地段高壓線、通訊管路等的拆遷。

4 )常規復合地基工法多為隱蔽工程，施工質量難以保證。而泡沫輕質土工法屬非隱蔽工程，施工質量較易控制，可靠度高。

2 適用范圍

橋臺臺背高路堤軟基路段、一般軟基路段、新近填海路段、施工作業高度受限軟基路段、征地困難或拆遷困難軟基路段、搶工期軟基路段地下管道、線纜無法遷移路段。

3 工藝流程及施工要點

3.1 工藝流程

泡沫輕質土的施工工藝流程主要包括四大步驟:

1 )泡沫的生成;2)水泥漿或水泥砂漿的制備;3)泡沫輕質土的生成即泡沫與水泥(砂)漿的混合;4)現場澆筑施工。

3.2 施工要點

3.2.1 施工準備

1 )施工前應根據設計要求進行泡沫輕質土配合比設計，試配試驗時，應進行濕密度、流值和消泡試驗，當流值滿足要求、消泡試驗確定的濕密度增加率滿足要求時，應制取試件并進行養護，當消泡試驗確定的濕密度增加率無法滿足要求時，應調整發泡劑的稀釋倍率或種類，或調整配合比組成材料的種類和用量，重新進行試配試驗，當試配強度無法滿足規范及設計要求時，應調整膠凝材料的用量、標號或品牌，重新進行試配試驗。

2 )施工前，應結合設備生產能力、工期要求等對設計的澆筑體進行澆筑區和澆筑層的劃分，為澆筑施工做好相關規劃。

3 )施工前，應清除澆筑區基底雜物，尤其應排清基底的積水，當在地下水位以下澆筑時，應有降水措施，嚴禁在基底有水的狀態下澆筑施工。

3.2.2 泡沫生成

1 )泡沫是由發泡劑稀釋后加壓縮空氣經發泡槍生成，發泡劑的性能直接影響泡沫的穩定性，用于泡沫生成的發泡劑性能應該滿足下列要求:a.對環境應無不良影響，宜采用界面活性類發泡劑。b.在0℃以上的溫度環境，發泡劑不應出現離析現象。c.稀釋倍率不宜小于100。d.標準泡沫密度宜為40 kg/m3～60 kg/m3。e.發泡劑所制作的泡沫應細密，經消泡試驗確定的濕密度增加率不應超過10%。

2 )拌合水不應含有影響泡沫穩定性、泡沫輕質土的強度和耐久性的有機物、油污等雜質。

3 )發泡劑的稀釋、起泡應采用設備自動化控制，泡沫應細密、穩定。

3.2.3 水泥漿制備

1 )水泥漿可以在現場拌合，也可使用拌合站集中供應，由于每立方米水泥漿含水量遠大于混凝土的含水量，拌合站對水計量宜采用流量，而不宜采用重量，以加快水泥漿制備時間。

2 )泡沫輕質土對水泥漿中水泥強度無特別要求，但所用水泥必須先進行消泡試驗，以確定其濕密度增加率是否滿足要求。

3 )水泥漿制備應連續，避免輕質土澆筑過程中，出現局部消泡、初凝現象，影響整體施工質量。

4 )水泥漿在現場應進行進一步攪拌，以保證其均勻，無沉積，同時應在出料口設置過濾網，防止較大顆粒材料堵塞泵管。

5 )施工過程中，應對每車水泥漿進行重度檢測，確保水泥漿質量穩定。

3.2.4 輕質土生成

輕質土是將氣泡加壓與水泥漿混合而成，施工過程中，每次啟動機器后，需對生產參數進行調整，以保證輕質土的濕密度與流量滿足設計要求。

3.2.5 現場澆筑

1 )泡沫輕質土單層澆筑厚度，應控制在0.5 m～1.0 m范圍。

2 )分區模板安裝要牢固，澆筑區間應采用塑料布進行密封，防止輕質土沿縫隙滲流。

3 )泡沫輕質土單個澆筑區、澆筑層的澆筑時間應控制在水泥漿初凝時間內，上層澆筑層僅當下層澆筑層終凝后方可澆筑施工。

4 )應盡可能沿澆筑區長軸方向自一端向另一端澆筑，如采用一條以上澆筑管澆筑，則可并排從一端開始澆筑，或采用對角澆筑方式。

5 )澆筑過程中，需要移動澆筑管時，應沿澆筑管放置的方向前后移動，而不宜左右移動澆筑管，如確實需要左右移動澆筑管時，則應將澆筑管盡可能提出當前已澆筑輕質土表面后再移動。

6 )進行掃平表面時，應盡量使澆筑口保持水平，并使澆筑口離當前澆筑輕質土表面盡可能低。

7 )盡量減少在已澆筑尚未固化的輕質土中來回走動。

3.2.6 成品保護

1 )當遇大雨、暴雨或持續時間較長的小雨天氣時，未固化的泡沫輕質土表面應采取遮雨措施，防止雨水消泡。

2 )泡沫輕質土澆筑硬化成型后，在未達到設計強度前，不宜直接進入使用狀態。

3 )泡沫輕質土澆筑至設計標高后，宜在表面覆蓋塑料薄膜進行保濕養護。

4 質量控制

為確保泡沫輕質土工程質量符合設計要求及有關規范的規定，實行以過程為主，工后檢測為輔的方針，從人員、設備、材料、施工前的準備、工程施工過程等方面對工程質量進行預控。

4.1 人員控制

1 )實行崗位責任制，做到定機、定人、定崗、定責。每處施工現場確定一名項目負責人，制定詳細的操作手、自檢人員崗位責任制。

2 )凡參加泡沫輕質土施工的人員上崗前首先要了解、掌握、重溫有關施工技術規范，明確崗位責任，做到未經培訓不得上崗。

4.2 設備控制

1 )設備性能狀態良好，配備有足夠的易損件。

2 )配備先進的自動計量工具，確保配合比準確。

4.3 材料控制

施工中的水泥應經自檢合格后方可進場，進場后的水泥應按批報檢，抽檢合格后方可投入使用，若采用商品水泥漿，則到場后按要求檢測水泥漿比重，確保質量。

4.4 過程質量控制

1 )施工場地應平整，不得有積水。

2 )根據施工工藝制定各項技術參數、施工要點，現場嚴格控制輕質土的流值及濕密度。

3 )施工中，應及時、認真地填寫原始資料，若埋設檢測儀器，應采取措施保護儀器不被破壞，觀測數據應連續、準確。

4.5 施工質量檢驗

施工質量檢驗指標為濕密度、流值和抗壓強度，檢測頻率和檢測依據執行現澆泡沫土技術規程。

5 環保措施

1 )在城市施工，水泥漿應盡量在攪拌站進行制備，防止在現場制備時污染環境。若必須在現場制備，應安裝儲灰罐，建立拌合站，采用散裝集料。

2 )作業現場保持清潔整齊，水泥漿在儲灰罐中集中拌制，施工過程中要經常檢查管道的損壞狀況，避免漏漿;施工完畢后不可隨意排放多余泥漿。建筑垃圾不亂堆、亂放，存放到指定的地點，做到垃圾日產日清。

3 )若采用袋裝水泥現場攪拌，對現場水泥應進行集中堆放，運輸和卸運時防止遺撒塵揚。

6 效益分析

采用現澆泡沫輕質土可以降低橋頭引路施工綜合成本，縮短引道施工周期，避免橋頭路基沉降，特別是在天津市市政工程中的運用，可以減少施工對城市的污染，該技術為天津地區首次使用，樹立了我公司在天津地區的良好形象。

1 )加快了施工工期，若采用水泥攪拌樁復合路基結構形式，施工周期大約為3個月，而采用現澆泡沫輕質土，施工周期僅為10 d。

2 )降低了綜合成本，采用水泥攪拌樁復合路基結構形式，施工總成本約為179萬元，而采用現澆泡沫輕質土，施工總成本為120萬元，節約59萬元，若優化擋土墻及臺背設計后，成本會進一步降低。

3 )質量穩定，采用泡沫輕質土后，路基無沉降，避免了橋頭跳車現象，也無滲水現象，提高了耐久性。

4 )對環境影響小，現澆泡沫輕質土采用商品水泥漿，現場加氣泡后進行澆筑，避免了水泥漿現場攪拌與灰土拌合、攤鋪及碾壓，對現場施工環境造成的影響降到了最低。

5 )通過現澆泡沫輕質土在本工程中的成功應用，并通過天津市各科研、設計及施工單位的觀摩和學習，進一步推廣了這種新材料、新工藝在后續設計、施工中的應用。

7 結語

對天津大道工程雙港高架特大橋主線0號橋臺采用現澆泡沫輕質土處理后，大大加快了施工進度，降低了工后沉降，同時通過對比下坡道6號橋臺臺背復合地基處理、上坡道0號臺石灰粉煤灰二灰處理，分析沉降觀測和土壓力測試數據，更好地驗證了現澆泡沫輕質土在道路軟基換填處理中的優勢，良好的質量保證、便捷的施工方法、快速的施工進度、擴大的綜合效益，在未來的工程建設中，具有很高的市場前景和推廣價值。

［1］ CECS 249∶2008，現澆泡沫輕質土技術規程［S］.

［2］ 賀玉寶.公路橋頭跳車的原因分析與解決措施［J］.科技風，2009(8)：91-92.