泡沫混凝土在公路隧道施工中的應用

童虎

/中鐵四局集團有限公司南京分公司

泡沫混凝土在公路隧道施工中的應用

童虎

/中鐵四局集團有限公司南京分公司

泡沫混凝土具有輕質高強、直力性、高流動性、密度和強度可調節等優勢特點，因此備受公路隧道施工青睞。據此，本文通過實例，對泡沫混凝土在公路隧道施工中的應用進行了詳細分析，并提出了一些合理的質量控制措施。

泡沫；混凝土；公路；隧道施工

一、泡沫混凝土的性能特點

1、直立性

凝固成型后的泡沫混凝土是一個整體，支撐性極好，無需夯實和模板支撐，可有效緩解道路沉降，橋頭跳車等問題，可以減少道路擴建征地量，節約資金。

2、輕質高強

容重最小可達150kg/m3，相當于普通混凝土的1/2～1/10倍，抗壓強度最高可達30MPa。

3、高流動性

攪拌混合后的泡沫混凝土漿料承液體狀態，可以流動至作用面的各個角落、縫隙。

4、抗水性能強

泡沫混凝土吸水率較低，相對獨立的封閉氣泡及良好的整體性，使其具有一定的防水性能。

5、環保性能好

所需原料為水泥和發泡劑，發泡劑大都接近中性，故泡沫混凝土屬無機材料，無毒無害，不會破壞周圍土地的性質。

6、低彈減震性好

多孔性使其具有低的彈性模量，從而使其對沖擊載荷具有良好的吸收和分散作用。

7、生產、施工方便

泡沫混凝土可在廠內生產成砌塊，也可在現場施工，直接現澆成整體。使用專業水泥發泡機自動化作業，可泵送實現垂直高度200米的遠距離輸送，工作量為80～300立方/工作日。

8、隔音、耐火性能好

泡沫混凝土中含有大量分布均勻的獨立氣泡，屬多孔材料，吸音能力為0.09～0.19%，是普通混凝土的5倍，具備有效隔音的功能。泡沫混凝土是無機材料，不會燃燒，具有良好的耐火性。

9、密度和強度可調節

容重范圍：150kg/m3～1600kg/m3，抗壓強度：0.2MPa～30MPa，密度和強度的可調節性可滿足不同工程的設計需求。

二、泡沫混凝土在花石崖隧道塌穴填充中的應用分析

（一）塌方段工程概況

圍巖砂巖夾泥巖，有薄層狀煤層夾層，巖體較破碎，中厚層狀，節理裂隙發育，層間粘結力差，掌子面自穩能力差，拱頂有采空區。塌腔體位于YK141+165-YK141+084段，具體如圖1所示。

圖1

（二）泡沫混凝土材料模型的選取

泡沫混凝土經過試驗表面，其具備典型的靜水壓縮破壞特性，所以，傳統摩爾-庫倫模型選擇使用水泥標號42.5R的普通硅酸鹽水泥，其與相關規范要求相符。而配合比設計，水泥用量為200kg/m3，飲用水用量為60kg，發泡劑為1.5kg。水灰比基數為1:0.25～0.35之間，對水灰比進行嚴格控制。按照設備的用水量，制定固定的量桶。而發泡劑則選擇使用發泡培率大于200倍的復合型水溶性發泡劑。

（三）施工工藝

塌腔的長度為81m，在施工過程中，對隧道初期支護拱頂，按照10的間距，穿過管道，預埋Φ108mm的泵送管，以此回填灌漿。與此同時，還要對施工工藝和施工工序進行嚴格控制，泵送混凝土方量每次循環按照200m3為標準，回填的長度為40m，泵送的距離控制在250m以內，高度為18m，分層灌注塌腔。每次的灌注厚度都需要嚴格控制在1.5m左右，切實依據監測數據，對回填的厚度和數量進行適當調整。具體如2所示。

圖2

（四）監控量測

在回填初期支護拱頂10m斷面出，進行拱頂沉降和周邊收斂觀測點布置，一天進行兩次跟蹤監測，還需要及時收集施工過程中，隧道圍巖和拱頂變形的相關數據，并分析整理收集到的數據信息，對于其中很有可能存在的安全隱患，做出預警，并據此采取預防措施，避免出現二次塌方或者初期支護變形，從而保證施工的整體質量和安全。同時還要對監測數據進行深入分析，充分合理利用數值模擬法，預測圍巖變形趨勢，以此對后續施工提供更加可行的、合理的方案。經過方案施工和監測數據分析，拱頂沉降速率小于0.07～0.15m/d，周邊位移速率則小于0.1～0.2mm/d，在規定的范圍內，通過地質雷達檢測拱頂塌穴體內填充密實。施工表明，使用泡沫混凝土，可以填滿整個塌穴體和隧洞之間的縫隙，并在抗壓強度上確保符合相關要求，這就在最大程度上滿足了設計需求。

（五）在減荷回填中的應用

在減荷回填過程中，現澆泡沫混凝土可以作為深埋軟巖隧道初期支護和二次襯砌之間預留變形層填充材料，經過研究發現，深埋軟巖隧道在二次襯砌施工后，依舊會發生一定程度上的變形，所以說單純依賴于二次襯砌厚度的提高，并不能夠有效控制圍巖變形，并且襯砌結構也會很容易因為變形壓力過大，發生破壞。泡沫混凝土預留變形層能夠更好地吸收圍巖變形，進一步緩解二次襯砌所承受的變形壓力，減小襯砌變形，改善受力，通過采用較小的二次襯砌，滿足隧道長期運營要求。不僅如此，現澆泡沫混凝土還在地鐵隧道減荷、隧道超欠挖回填和地下連續通道減荷回填等工程中也得以廣泛應用和推廣。

三、泡沬混凝土隧道施工質量控制

（一）原材料質量控制

在公路隧道施工過程中，必須嚴格控制原材料，不僅要確保水泥材料和外添加劑產品與施工要求相符，還要保證原材料能夠滿足泡沫混凝土的流動性、穩定性以及抗壓強度等。

（二）發泡劑的性能要求

在隧道施工過程中，泡沫混凝土產生的氣泡一定要均勻和密實，發泡率應該大于20%，稀釋率則需要滿足40%，與此同時，還要保證氣泡之間是相分離的，具備良好的獨立性。

（三）加強施工工藝控制

在建模時，泡沫混凝土模板一旦出現水平差或者傾斜度，必須及時進行適度調整，確保水平率可以滿足相關設計規范和要求，保證模板工程具備良好的平整性和穩定性。

（四）注重澆筑養護

在泡沫混凝土澆筑時，應該出料口和澆筑面的平衡性進行嚴格控制。在施工過程中，混凝土初凝前，還需要完成澆筑施工，在此階段澆筑層終凝之后，才能夠進行下層澆筑。在頂層澆筑施工結束后，還需要采取養生塑料膜，對其加以覆蓋養護，養護時間在5h左右。如果在澆筑時，碰到雷雨天氣，則需要采取有效的避雨措施，確?；炷敛粫苡晁绊憽?/p>

四、結語

綜上所述，泡沫混凝土以其自身的獨特優勢，得以在公路隧道工程廣泛應用，并獲得了良好的施工效果。而隨著公路擴建工程項目規模逐漸擴大，人們對施工材料的環保要求越來越高，這就進一步促使了泡沫混凝土的應用范圍得以擴展。這也就要求施工技術人員必須采取有效的策略，提高材料的質量，改善材料的性能，只有這樣，才能夠進一步提高隧道施工的整體質量，從而為公路隧道工程帶來良好的項目效益。

[1]董慶宇.泡沫混凝土在公路工程施工中的應用[J].科技傳播,2013(18).

[2]吳飛.泡沫混凝土在公路工程施工中的應用[J].工程建設與設計,2016(12).