淺談泡沫混凝土在公路工程中的應用

徐建坤，朱益軍，王 浩

XU Jiankun1，ZHU Yijun2，3，WANG Hao3

(1.麗水市50 省道蓮都段改建工程指揮部，浙江 麗水323006;2.浙江省交通規劃設計研究院，浙江 杭州310006;3.浙江工業大學建筑工程學院，浙江 杭州310012)

1 概 述

泡沫混凝土是輕質水泥基質的建筑材料。它采用物理方法將發泡劑制備成泡沫，再將泡沫按特定比例混入到攪拌均勻的水泥基漿以及外加劑和集料組成的混合料漿中，澆筑凝固成型的、含有大量均勻、封閉氣孔的輕質微孔混凝土。隨著社會經濟發展，公路工程對填筑材料的要求也越來越高。泡沫混凝土具有輕質性、強度可調、高流動性、固化后的自立性、低滲透性、保溫隔熱性、耐久性等優點，近年來被大量應用于軟基路堤、拓寬路堤和結構物背部填筑，同時也在滑坡繞行回避、崩塌搶修、橋頭跳車病害等問題上得以應用。因此，社會經濟效益十分顯著［1-2］。

2 泡沫混凝土基本特性

泡沫混凝具有良好的性能，能夠適應工程建設的多種需求，大致可體現為以下幾個方面:

2.1 輕質且密度可調

泡沫混凝土干密度為300～1000 kg/m3，相當于土石填料的1/5～1/3，水泥混凝土的1/6～1/3，且密度調整技術上簡單易行。

2.2 強度可調性

泡沫混凝土抗壓強度與干密度之間具有一定的線性相關性，通過調節水泥的摻量和氣泡率，使其可調，公路工程一般常用范圍為0.3～2.0 MPa。

2.3 高流動性

泡沫混凝土具有良好的流動性，可便于管道泵送，能實現數十高差條件下遠距離輸送，有利于保證不規則空洞密實充填，適合現場澆筑施工，與主體緊密結合。

2.4 自立性

泡沫混凝土以水泥為固化劑，水泥初凝后呈現為氣泡孔壁，表現出良好的自立性，構筑成型后幾乎沒有側推力或土壓力，整體性好且便于垂直構筑。

2.5 保溫隔熱、隔音及抗凍融性能

泡沫混凝土含有大量的氣泡，孔隙率可達40%～70%，導熱系數小，具有良好的保溫隔熱、隔音及抗凍融性能。

2.6 弱滲透性

現澆泡沫混凝土吸水率不高，均勻、獨立且細密的封閉氣泡及良好的整體性，使其具有一定的防水性能。

2.7 易風化

泡沫混凝土主要由水泥漿體和孔徑為0.01～1 mm 的氣泡群組成，作為路堤填料時，表面不能直接暴露，必須采用包封措施，以避免雨水周期性浸潤和風干風化導致的泡沫混凝土碎落和流失現象［3］。

3 公路工程中泡沫混凝土的應用

3.1 公路工程中泡沫混凝土應用分類

公路工程實際應用中，泡沫混凝土填筑主要適用于軟土地基路堤填筑、結構物臺背換填、拓寬路堤和用地受限路段等范圍。公路工程泡沫混凝土干密度多為300～660 kg/m3，強度約為0.5～1.5 MPa，主要采用純水泥漿和泡沫群混合而成，現場澆注施工十分方便、快捷，施工設備輕巧，搬運方便，加上其固化之后有良好的自立性和耐久性，泡沫混凝土作為一種優質的填筑材料，在一些特殊工程中技術經濟優勢尤為突出，其在容重和強度方面均能勝任軟土地區路堤填筑的工程適用性。具體應用分類見表1。

表1 泡沫混凝土在公路行業應用分類及其主要技術特性

3.2 泡沫混凝土應用案例

3.2.1 人造硬殼層

人造硬殼怪技術見圖1。該技術適用于濱海深厚軟土地基的低矮路堤(填高低于2.5 m)。由于濱海區域地基十分軟弱，地表硬殼層非常薄弱，常規地基處理施工機械進場頗為困難，而且針對低矮路堤采用專項地基處理也并不經濟。而泡沫混凝土現澆具有硬化快，設備輕盈，進場方便的特點，輕質填筑的路堤不僅能為機械施工提供場地平臺，而且能有效降低路堤荷載重量，進而降低了地基承載力要求，提升了路堤穩定性，有利于軟土路堤工后沉降的控制［4］。目前，該技術已在樂清灣疏港公路等工程上取得了良好的試驗應用。

圖1 人造硬殼層技術

3.2.2 路堤滑塌搶險

泡沫混凝土適用于路基大型崩塌、滑塌的快速應急搶險，圖2 為杭新景高速千島湖支線高路堤滑塌及其泡沫混凝土澆注修復的實施照片，塌方高度約16 m，搶修僅用了30 d 即恢復通車，從而體現了該技術的重大社會經濟效益。

圖2 路堤滑塌處治案例

3.2.3 滑坡上方輕質路堤繞行

泡沫混凝土填筑體在滑坡體上方通過時，應少占地，少破壞，路堤橫斷面的外立面宜采用直立式或組合臺階式，并將基礎落在穩固的地基上。圖3 和圖4 為諸永高速公路臺州段K120 滑坡場地采用12 m 高的泡沫混凝土路堤在滑坡體上方穿繞而過的型式。該方案(表2)一方面結合滑坡體上方卸載、反壓坡腳，為輕質高路堤提供了穩固的地基平臺［5］;另一方面采用泡沫混凝土路堤直立填筑有效避免了橋頭高大錐坡和大體積填筑的加載效應，為滑坡體處治提供了良好的工程技術條件。這樣不僅克服了土地征用政策處理難題，而且巧妙地實現了高路堤下方的滑坡體治理，有效保護了峽谷底部河道的河床橫斷面，順利保障了高速公路按期完成通車的目標，并節省工程搶險造價數百萬，使其技術經濟效益頗受贊譽。

圖3 路堤滑塌處治

圖4 滑坡路段典型路基橫斷面

表2 諸永K120 高路堤泡沫混凝土方案與其他方案技術經濟比較

3.2.4 空腔充填治理

泡沫混凝土具備輕質，強度可調節性(工程上一般在0.5～1.5 MPa 范圍內調節)，同時兼具混凝土的流動性、可充填性，其可利用成為一種良好的填充材料，并能廣泛應用于隧道塌方、漏水封堵、孔洞充填、明洞地基處理等工程措施之中，同時可降低隧道二襯的結構承載要求。

以溶洞“天坑”處治為例，黃衢南高速公路閩向K1478 +520 m 左幅地段曾發生路堤圓形塌陷，形成一個直徑8.3 m、深6.0 m 的圓柱形坑洞。見圖5。根據地質資料分析，巖溶和地下水的作用促使路基底部土洞的形成和發展，導致路基突發性塌陷。為此制定了泡沫混凝土填埋坑洞的方案(表3)，快速恢復了高速公路通車，并取得了良好的成效。

圖5 溶洞誘發的“天坑”快速充填技術

表3 泡沫混凝土填料與其他材料技術經濟對比

4 結論與建議

泡沫混凝土的應用為公路工程建設提供了一些新的技術手段，其在浙江省公路軟土路堤、拓寬工程、橋頭跳車治理、地質災害預防與治理工程、隧道空腔填充工程、溶洞與采空區回填、病害搶修與加固工程等諸多領域均展開了廣泛的工程應用，取得了卓越的工程實效，社會經濟效益顯著，具有廣闊的應用前途。但是，隨著泡沫混凝土市場需求的增加，目前，各地各類廠家配制的泡沫混凝土質量指標參差不齊，甚至出現魚目混珠、以次充好的亂象，嚴重危害到公路工程的施工質量，因而，泡沫混凝土在公路工程上的技術應用亟待通過標準化加以規范和指導［6］。

［1]項小偉.軟土區域沿河路堤拓寬技術方案研究［J］. 交通建設與管理，2013(7):74 -773.

［2]陳敬洪.某工程軟土地基處理方案比選［J］. 山西建筑，2012，38(23):65 -66.

［3]龔曉南.地基處理技術發展與展望［M］. 北京:中國水利水電出版社，2004.

［4]王海能，王仲艷. 泡沫混凝土在公路工程施工中的應用探索［J］.科技與企業，2013(4):176 -177.

［5]張宏偉，苗振云.泡沫混凝土在公路工程施工中的應用［J］.科技致富向導，2013(17):68 -71.

［6]盛壽橋.泡沫混凝土在公路軟土基中的應用［J］. 公路交通科技:應用技術版，2014(3):45 -49.