泡沫混凝土在某跨線橋接坡道路工程中的應(yīng)用

高飛

（上海富達(dá)工程管理咨詢有限公司）

1 工程概況

1.1 項目概況

凌空路-迎賓大道立交改建工程中迎賓大道改建工程總長約1.1km，按規(guī)劃道路紅線寬度100m一次改建。以跨線橋形式上跨凌空路，維持原紅線寬度及車道規(guī)模；凌空路改建工程實施范圍南起凌空路南聯(lián)絡(luò)道交叉口，北至凌空路北聯(lián)絡(luò)交叉口，路線全長約0.8km，按路幅總寬36m一次改建。

迎賓大道設(shè)計等級維持原城市快速路標(biāo)準(zhǔn)不變，設(shè)置雙向八車道，新建跨線橋438m，雙幅布置，中央分隔帶12m，每幅橋面凈寬16m。跨凌空路橋主跨采用30m+40m+30m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)梁，引橋采用2×19m或3×25m簡支變連續(xù)小箱梁結(jié)構(gòu)。標(biāo)高抬高需新建路線長264m。迎賓大道4條上下匝道與凌空路形成平面交叉。凌空路道路改造836m，新改建橋梁四座。

1.2 泡沫混凝土工程概況

迎賓大道主線跨凌空路橋的接坡總長264m，原設(shè)計接坡道路結(jié)構(gòu)為石灰土路基，路面結(jié)構(gòu)層為級配砂礫墊層、水泥穩(wěn)定碎石基層、瀝青混凝土面層。因工期原因跨線接坡道路結(jié)構(gòu)變更采用泡沫混凝土作路基填筑至底基層標(biāo)高（平均厚度1.2～1.3m），其上鋪筑20cm厚C30鋼筋混凝土作為路面基層，然后攤鋪瀝青混凝土面層。

泡沫混凝土總量約11000m2，迎賓大道有12m寬的中央分隔帶，跨線橋接坡泡沫混凝土施工作業(yè)區(qū)分為四塊，每塊面積約2300m2。

2 泡沫混凝土的特點和優(yōu)勢

2.1 微孔性

泡沫輕質(zhì)土是一種微孔類輕質(zhì)材料，其內(nèi)部含有無數(shù)個微細(xì)獨立均勻氣泡，具有良好隔熱保溫性能。

2.2 輕質(zhì)性

作為道路填筑材料，是普通填土材料重度的1/3左右，有效減小了填土對地基的附加應(yīng)力，因此能夠減小高填土的沉降量。

2.3 可調(diào)節(jié)性

根據(jù)工程需要，通過調(diào)整水泥用量、氣泡群含量，或摻入可選添加材料，其容重可在2～15kN/m3范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，強度可在0.3～8.0MPa范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。用作路基填筑時，容重常選用4～6kN/m3，強度常選用0.5～1.5MPa。

2.4 高流動性

可通過管道進(jìn)行遠(yuǎn)距離泵送，一級水平泵送距離可達(dá)500m，垂直泵送高度可達(dá)30m以上。

2.5 良好的施工性

澆注后可自流平、自硬化、自密實，不需機械攤鋪、振搗和碾壓。施工效率高，適合于長距離、管道或狹小空洞內(nèi)充填施工。

2.6 凝結(jié)自立性

泡沫輕質(zhì)土屬水泥類材料，具有與普通混凝土類似的初凝、終凝等特性，硬化后具有良好的自立性，其垂直臨空面?zhèn)葔毫?，可直立填筑，不需放坡施工，且對臺背等結(jié)構(gòu)物無側(cè)壓力。

由于輕質(zhì)土本身比重較小，僅為素土比重的1/3～1/2，故軟土地基處理后，不需要對地基進(jìn)行補強，填筑時為流動性液體，固結(jié)后為整體結(jié)構(gòu)，對擋墻及臺背不存在側(cè)向壓力，即軟基處理完后，可直接作直立擋墻，碎石墊層、高壓旋噴樁可取消不做，輕質(zhì)土的使用可保證引橋的穩(wěn)定性及減少不均勻沉降。

3 技術(shù)指標(biāo)

3.1 性能指標(biāo)

（1）泡沫混凝土技術(shù)指標(biāo)。

表1

（2）發(fā)泡劑性能指標(biāo)。

表2

3.2 配合比設(shè)計

表3

4 施工工藝

根據(jù)施工內(nèi)容，各分項工程總體施工工序為：測量放線→邊坡開挖→基底處理→輕質(zhì)土分層澆注→路面結(jié)構(gòu)層施工。

4.1 泡沫混凝土的生產(chǎn)

4.1.1 材料選擇

水泥采用PO.42.5普通硅酸鹽水泥，符合相關(guān)規(guī)范外，還須滿足抗壓強度等設(shè)計指標(biāo)的要求。

水采用一般工程用水，參照普通水泥混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)泡劑采用環(huán)保型中性發(fā)泡膠，每批必須有產(chǎn)品合格證。

4.1.2 泡沫混凝土的制備

泡沫混凝土制作設(shè)備單臺產(chǎn)能不小于90m3/h。泡沫混凝土制作設(shè)備應(yīng)具有原材料自動化計量功能，在拌和制作泡沫混凝土?xí)r，應(yīng)能調(diào)節(jié)水泥漿或氣泡流量；材料計量精度應(yīng)滿足規(guī)范要求。

（1）水泥漿制備，由攪拌站制備水泥漿，制漿前向攪拌站工作人員做好交底工作。水泥漿液的水灰比按設(shè)計配合比，水泥漿的濕密度誤差控制在±2%以內(nèi)。制好的水泥漿泵送至輕質(zhì)土制備設(shè)備（輕質(zhì)土車載移動設(shè)備）。

（2）泡沫制備，發(fā)泡機采用壓縮空氣與發(fā)泡劑水溶液混合的方式生成泡沫，嚴(yán)禁攪拌發(fā)泡生成泡沫。泡沫的密度誤差控制在±5%以內(nèi)。制好的泡沫也泵送至輕質(zhì)土制備。

（3）泡沫混凝土的生產(chǎn)，水泥漿和泡沫在輕質(zhì)土制作設(shè)備中充分拌和，形成泡沫水泥漿膠凝材料，經(jīng)管道泵送至施工作業(yè)面。

4.2 施工工藝及控制要點

（1）泡沫混凝土路基施工前，將路基劃分為若干個澆筑區(qū)，每個澆筑區(qū)劃分為多個澆筑層，單個澆筑區(qū)面積不大于400m2，以200～300m2為宜，單層厚度宜為0.3～1.0m之間，本工程單層厚度按0.4m控制。

（2）泡沫混凝土澆注施工前，基底清理干凈，無明顯積水和雜物。

（3）單個澆注區(qū)澆注層的澆注施工時間應(yīng)控制在水泥漿終凝時間內(nèi)；上下相鄰層的澆注間隔時間不宜小于8h。

（4）澆注方向自沿澆筑區(qū)長軸中間方向近兩端澆注；如采用一條以上澆注管，也可從兩端向中間位置澆注。本工程采用2條澆注管。

（5）澆注層有明顯差異，自較低的位置開始澆注。

（6）出料口在澆注過路中，不宜懸空；在移動澆注管、自出料口取樣、掃平表面或需要沖散澆注區(qū)內(nèi)多余泡沫時，出料口離當(dāng)前泡沫混凝土流動表面的高差應(yīng)控制在1m以內(nèi)。

（7）進(jìn)行掃平表面時，應(yīng)盡量使?jié)沧⒖诒３炙剑⑹節(jié)沧⒖陔x當(dāng)前澆筑輕質(zhì)土表面盡可能低。

（8）單個澆注層宜一次性澆注完畢，必要時最多分再次澆注，且兩次澆注的時間應(yīng)控制在6～24h。

（9）盡量減少在已澆完尚未固化的輕質(zhì)土里來回走動。

（10）路床部位的泡沫混凝土，澆注完畢后應(yīng)覆蓋塑料薄膜或無紡?fù)凉げ歼M(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)；澆注至設(shè)計標(biāo)高后，養(yǎng)護(hù)時間不應(yīng)小于7d；在泡沫混凝土未達(dá)到齡期強度時，嚴(yán)禁車輛或施工機械直接在輕質(zhì)土上行走。

（11）原則上泡沫混凝土基本可連續(xù)施工，除頂層外，其它層在施工過程中無需養(yǎng)護(hù)。

（12）做好防塵工作，在泡沫混凝土生產(chǎn)設(shè)備的進(jìn)出料口和澆筑現(xiàn)場設(shè)置噴淋裝置，在泡沫混凝土的生產(chǎn)過程和澆筑時撒水，減少揚塵對半成品質(zhì)量的影響。

5 檢測結(jié)果及效果評價

（1）自重輕，D600型泡沫混凝土濕密度6.08kN/m3，D650型輕質(zhì)土濕密度6.55kN/m3，遠(yuǎn)低于常規(guī)道路底基層填筑的密度。

（2）強度好，D600型泡沫混凝土試塊強度檢測值為1.6MPa，D650型輕質(zhì)土試塊強度檢測值為2.2MPa，符合設(shè)計強度要求，比普通路基填料強度大、離散率低。

（3）流動性、和易性好，經(jīng)現(xiàn)場檢查泡沫水泥漿的流動值達(dá)185mm，泵送距離30～260m，泵送過程順暢，泵送全過程沒因流動性差造成的堵管卡管現(xiàn)象，泵送至現(xiàn)場的漿液未發(fā)生大量泡沫集中現(xiàn)象。

（4）沉降小，迎賓大道主線道路左幅于2017年8月15日正式通車，主線右幅于2017年12月底正式通車。沉降觀測結(jié)果為：左幅主線累計沉降量小于3mm，與橋臺的沉降差小于3mm，右幅主線累計沉降量小于2mm，與橋臺的沉降差小于2mm，橋頭跳車感覺不明顯。

（5）外觀，現(xiàn)在迎賓大道跨凌空路主線瀝青面層平整、線型平順，未發(fā)現(xiàn)面層裂縫，無明顯凹陷等明顯變形，道路與兩側(cè)路基護(hù)坡之間未發(fā)現(xiàn)裂縫。

6 結(jié)語

綜上所述，泡沫混凝土在迎賓大道主線道路工程中的應(yīng)用，有效降低填土荷載，減少地基的附加應(yīng)力，抑制地基沉降和側(cè)移，提高路基的穩(wěn)定性。消除了填料自身的工后沉降，對消除橋頭跳車現(xiàn)象效果顯著。對橋臺、護(hù)坡等結(jié)構(gòu)物幾乎沒有推擠作用，整體穩(wěn)定性好。水溫穩(wěn)定性好，泡沫混凝土為水泥基材料，具有與水泥混凝土同等的水溫穩(wěn)定性和耐久性。環(huán)保性好，泡沫混凝土的原料為水泥和發(fā)泡劑，發(fā)泡劑多接近中性，不含苯、甲醛等有害物質(zhì)，無環(huán)境污染和消防隱患。施工周期短，可使工程提前投入使用，取得較好的社會效益。