泡沫混凝土在深厚填土邊坡治理工程中的應(yīng)用

蘇貴君

(山西交通科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006)

0 前 言

泡沫混凝土，是利用發(fā)泡機(jī)的發(fā)泡系統(tǒng)，采用機(jī)械方法進(jìn)行有效的發(fā)泡，將泡沫加入到骨料、水泥與摻合料當(dāng)中，制成漿料，經(jīng)過充分的攪拌之后，運(yùn)送到泵送系統(tǒng)當(dāng)中現(xiàn)澆成模具成型，養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間后形成的含有較多封閉氣孔的新型高強(qiáng)度材料。由于我國邊坡治理工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，深厚填土邊坡治理施工難度較大，為了有效提升深厚填土邊坡治理效果，施工單位采用泡沫混凝土較多，為了保證泡沫混凝土在深厚填土邊坡治理工程當(dāng)中得到高效的運(yùn)用，本文深入研究深厚填土邊坡治理工程中泡沫混凝土的應(yīng)用要點(diǎn)。

1 深厚填土邊坡治理工程中應(yīng)用泡沫混凝土的重要性

泡沫混凝土作為一種新型的建筑材料，具有節(jié)能、環(huán)保的特點(diǎn)，將其應(yīng)用到深厚填土邊坡治理工程當(dāng)中，具有良好的實(shí)踐意義。最近幾年以來，我國的深厚填土邊坡治理工程數(shù)量不斷增多，因?yàn)檫吰碌刭|(zhì)條件過于復(fù)雜，要想有效提升深厚填土邊坡治理效果，施工單位制定了泡沫混凝土擋墻施工方案，從工程可行性角度分析，通過采用泡沫混凝土擋墻施工方案，能夠有效降低工程造價(jià)，提升工程景觀治理效果。

在深厚填土邊坡治理工程項(xiàng)目之中，通過運(yùn)用泡沫混凝土，能夠減小自重，對(duì)邊坡土體破壞較小。在邊坡填土過程當(dāng)中，因?yàn)榕菽炷辆哂休p質(zhì)的特點(diǎn)，能夠有效減小填土荷重，降低邊坡土層的附加應(yīng)力。將泡沫混凝土應(yīng)用到深厚填土邊坡治理工程當(dāng)中，能夠減少土層開挖，保證既有土層的穩(wěn)定性與可靠性，減少山體滑坡現(xiàn)象的發(fā)生。

此外，由于泡沫混凝土具有自立性，在垂直填土過程當(dāng)中，土體上層壓力對(duì)下層土體影響較小，垂直臨空面?zhèn)葔毫μ貏e小，可以忽略不計(jì)，有效提高了深厚填土邊坡的可靠性。在以往的邊坡治理工程混凝土施工環(huán)節(jié)，作業(yè)人員需要將混凝土進(jìn)行充分的振搗，但是，泡沫混凝土的有效運(yùn)用，作業(yè)人員無需振搗，可以不采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行碾壓，操作性較強(qiáng)，受外界環(huán)境影響較小[1]。

2 泡沫混凝土的性能

2.1 保溫隔熱性能較好

泡沫混凝土當(dāng)中含有較多的封閉細(xì)微孔隙，其熱工性能較為突出，使得泡沫混凝土的保溫隔熱性能較好，與普通混凝土相比較來講，泡沫混凝土的保溫隔熱性能較為顯著。通常來講，密度等級(jí)在300～1 200 kg/m3的泡沫混凝土，其導(dǎo)熱系數(shù)在0.08～0.3 W/(m·k)，熱阻是常規(guī)混凝土的15倍左右。通過妥善運(yùn)用泡沫混凝土，能夠取得較好的節(jié)能效果。

2.2 隔音和耐火性能較好

泡沫混凝土屬于多孔材料，是一種性能較好的隔音材料，在一些高層建筑與超高層建筑工程當(dāng)中，利用泡沫混凝土作為隔音板，能夠取得較好的隔音效果[2]。泡沫混凝土屬于無機(jī)材料，輕易不會(huì)燃燒，其耐火性較為突出，將其應(yīng)用到房屋建筑工程項(xiàng)目之中，能夠有效提升建筑工程的防水性能。

此外，泡沫混凝土密度特別小，在建筑工程內(nèi)部墻體與外部墻體，包括樓面與立柱等結(jié)構(gòu)當(dāng)中使用此種材料，能夠有效降低建筑物自重。針對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件，通過妥善應(yīng)用泡沫混凝土，能夠保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力得到有效提升[3]。

2.3 整體性較好

泡沫混凝土能夠現(xiàn)場澆筑使用，和項(xiàng)目中的主體結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合，具有較強(qiáng)的整體性。因?yàn)榕菽炷辆哂卸嗫仔蕴攸c(diǎn)，使得其具備較低的彈性模量，針對(duì)外界的沖擊荷載，起到良好的吸收與分散的作用[4]。現(xiàn)澆泡沫混凝土的吸收率特別低，有各自獨(dú)立的封閉氣泡，其整體性較強(qiáng)，具有較好的防水性。

2.4 耐久性好

泡沫混凝土的科學(xué)應(yīng)用，能夠保證常規(guī)混凝土裂縫與不均勻沉降問題得到有效解決[5]。例如，在某深厚填土邊坡治理工程當(dāng)中，通過采用泡沫混凝土進(jìn)行施工，能夠有效減少邊坡的沉降量，提高邊坡的可靠性與完整性，延長邊坡使用壽命。

2.5 施工時(shí)間較短

泡沫混凝土施工流程較為簡單，施工技術(shù)難度小，而且其施工周期短，有效增強(qiáng)邊坡治理效果。泡沫混凝土的科學(xué)運(yùn)用，能夠減少人力與物力的支出，有效降低工程造價(jià)，經(jīng)濟(jì)效益特別顯著。由于泡沫混凝土獨(dú)特的性能，將其應(yīng)用到深厚填土邊坡治理工程之中，能夠更好地簡化邊坡治理施工流程[6]。

3 泡沫混凝土在深厚填土邊坡治理工程中的應(yīng)用要點(diǎn)研究

3.1 項(xiàng)目概況

某深厚填土邊坡場位于河塘的南側(cè)，為東西走向，邊坡長度為75.0 m，高度為9.6 m，坡頂標(biāo)高為43.6 m，坡底標(biāo)高為33.5 m。在此段河道邊坡上部，采用重力式磚砌擋墻進(jìn)行支擋，支擋高度為2.5～6.5 m。在當(dāng)前實(shí)際，磚墻和墻體后部的土體出現(xiàn)大面積的滑坡，中間部位的坡面呈現(xiàn)裸露狀，植被較為稀疏，雜草較多。邊坡的頂部是空地，與人行道相距15.0 m。在此深厚填土邊坡治理工程當(dāng)中，東側(cè)的擋墻高為8.6 m，西側(cè)的擋墻高度為5.8 m，現(xiàn)階段穩(wěn)定性比較好，沒有出現(xiàn)明顯的變形失穩(wěn)現(xiàn)象。

3.2 合理制定邊坡治理方案

結(jié)合此深厚填土邊坡治理工程的地理?xiàng)l件，包括周圍的生態(tài)環(huán)境，施工單位將支護(hù)段分成兩段，分別是A段與B段，其中，A段與河塘相鄰，東側(cè)與該地區(qū)的市政主干道相鄰，道路下部分布著大量的電氣、燃?xì)馀c污水管道；B段垂直坡面位置埋設(shè)一根直徑為1.6 m的混凝土排水管道。此深厚填土邊坡治理工程周圍生態(tài)環(huán)境特別復(fù)雜，對(duì)位移和沉降較為敏感，施工空間也特別狹窄[7]。

結(jié)合深厚填土邊坡治理工程所在地區(qū)的水文地質(zhì)條件，施工單位從經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)行分析，在A段采取雙排樁+鋼管樁注漿支護(hù)方式。雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的有效運(yùn)用，能夠提升空間利用率，而且其側(cè)向剛度較大，能夠有效減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移，無需設(shè)置內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)或者錨桿。B段則采取雙排樁支護(hù)方式，支護(hù)樁的直徑為1.3 m，樁間距保持在2.6 m左右，樁排距離為3.6 m，樁間需要設(shè)置 厚度為150.0 mm的C30混凝土面板。B段的垂直邊坡支護(hù)面分布混凝土排水管，該排水管的直徑為1.8 m，管壁的厚度為150.0 mm，埋深為8.0 m，若施工單位采用施工雙排樁，在灌注施工環(huán)節(jié)，特別容易破壞混凝土排水管[8]。

第一，泡沫混凝土擋墻方案。施工單位采取泡沫混凝土代替原有的邊坡坡體填土，將泡沫混凝土設(shè)置成臺(tái)階狀，該臺(tái)階的寬度為2.0 m，支護(hù)高度達(dá)到了6.5 m。B段的雙排樁與冠梁直接延伸到終點(diǎn)，一直嵌入到泡沫混凝土擋墻的頂部，形成一個(gè)較為完整的支護(hù)體系。對(duì)于施工單位來講，可以采取密度等級(jí)為A10的泡沫混凝土進(jìn)行施工，將此區(qū)域雜填土有效置換，避免排水管上部受到較大的附加應(yīng)力。如果河水出現(xiàn)上漲，能夠防止泡沫混凝土出現(xiàn)上浮現(xiàn)象。

第二，采取吸水率等級(jí)為MW10、等級(jí)FC4的泡沫混凝土，抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)小于4.0 MPa。在泡沫混凝土施工環(huán)節(jié)，擋土墻基槽內(nèi)部采取掛網(wǎng)噴射混凝土施工方式，混凝土的噴射厚度為100.0 mm，在邊坡的坡面位置，需要設(shè)置C30的現(xiàn)澆混凝土面板，其厚度為150.0 mm。施工作業(yè)人員還要在泡沫混凝土擋墻周圍的頂部與底部，進(jìn)行科學(xué)的密封，能夠避免河水或者地下水的滲入[9]。

通過采取泡沫混凝土擋墻施工方案，利用臺(tái)階狀泡沫混凝土擋墻來替換原有的雜填土，能夠有效提升泡沫混凝土的施工密度，防止出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，進(jìn)而更好地降低工程造價(jià)，縮短邊坡支護(hù)周期，提升河道景觀效果。施工單位通過對(duì)泡沫混凝土擋墻實(shí)施抗滑與穩(wěn)定性計(jì)算，該擋墻的安全系數(shù)符合相關(guān)規(guī)定要求。

3.3 深厚填土邊坡治理工程泡沫混凝土施工要求

3.3.1 泡沫混凝土施工要求

泡沫混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為FC4，其抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值大于4.0 MPa。一般來講，泡沫混凝土中使用普通硅酸鹽水泥較多，其強(qiáng)度等級(jí)為42.5以上。泡沫混凝土施工過程當(dāng)中，最好采用分層澆筑方法進(jìn)行施工，單層澆筑厚度不宜超過0.5 m。泡沫混凝土中的發(fā)泡劑最好采用合成類高分子表面活性劑，保證發(fā)泡劑的外觀均勻、透明，在常溫條件之下，不會(huì)出現(xiàn)任何異物或者沉淀[10]。泡沫混凝土中所使用的發(fā)泡劑能夠產(chǎn)生大小較為均勻的泡沫，無刺激性氣味，泡沫大小保持均勻，直徑不宜超過1.0 mm，發(fā)泡劑要具備出廠合格證明與質(zhì)量檢驗(yàn)書。

3.3.2 做好邊坡監(jiān)測工作

在該深厚填土邊坡治理工程當(dāng)中，總共設(shè)置了沉降和位移監(jiān)測點(diǎn)共10個(gè)，其中3個(gè)在A段，3個(gè)在B段，2個(gè)在邊坡的頂部，2個(gè)監(jiān)測點(diǎn)在支護(hù)結(jié)構(gòu)東側(cè)與北側(cè)。結(jié)合深厚填土邊坡治理工程施工環(huán)節(jié)與竣工之后的監(jiān)測數(shù)據(jù)得知，A段監(jiān)測點(diǎn)的最大沉降量達(dá)到了7.0 m，最大位移為6.2 m。施工單位要認(rèn)真按照技術(shù)指標(biāo)與配合比要求進(jìn)行施工，科學(xué)控制每m3泡沫混凝土當(dāng)中水泥、發(fā)泡劑，骨料與外加劑、泡沫混凝土專用干粉料用量。由于該邊坡治理工程施工規(guī)模較大，在一定程度上增加了邊坡監(jiān)測難度，為了保證邊坡監(jiān)測工作的順利進(jìn)行，監(jiān)測人員要認(rèn)真地按照監(jiān)測流程進(jìn)行全面監(jiān)測[11]。

結(jié)合監(jiān)測結(jié)果得知，深厚填土邊坡穩(wěn)定性較好。為了更好地提升深厚填土邊坡治理工程施工效果，在工程竣工之后，施工單位還要對(duì)此邊坡工程實(shí)施沉降與位移監(jiān)測，監(jiān)測時(shí)間不能夠少于2年。對(duì)于深厚填土邊坡治理工程施工單位來說，要重點(diǎn)檢查泡沫混凝土外觀，具體要求見表1。

表1 泡沫混凝土外觀要求

根據(jù)該深厚填土邊坡治理工程監(jiān)測數(shù)據(jù)得知，通過妥善應(yīng)用泡沫混凝土擋墻，能夠更好地降低邊坡施工成本。由于泡沫混凝土密度特別小，可以在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行密度的調(diào)節(jié)，在深厚填土邊坡治理工程當(dāng)中，通過采取臺(tái)階狀泡沫混凝土擋墻進(jìn)行有序的支護(hù)，并替換原有的土體，能夠更好地降低擋墻底部壓力，在涉水條件下，能夠有效防止泡沫混凝土產(chǎn)生向上浮力[12]。

泡沫混凝土的吸水率特別大，而且具有容易開裂的缺點(diǎn)，如果將其應(yīng)用到支護(hù)施工當(dāng)中，要想更好地提升支護(hù)施工效果，作業(yè)人員還要采取科學(xué)的施工工藝，保證泡沫混凝土的施工強(qiáng)度等級(jí)和吸水率符合設(shè)計(jì)要求，在泡沫混凝土周圍，做好一系列密封工作。

泡沫混凝土擋墻施工對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境影響較小，適用于較為狹窄的施工場地，而且施工流程較為便捷，能夠更好地縮短深厚填土邊坡治理工程施工周期，節(jié)省資金。在此深厚填土邊坡治理工程當(dāng)中，有關(guān)單位通過進(jìn)行邊坡的沉降與位移監(jiān)測，并綜合分析各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，確定該泡沫混凝土擋墻支護(hù)體系處于穩(wěn)定狀態(tài)，治理結(jié)束后，邊坡的穩(wěn)定性得到更好提升。

為了保證臺(tái)階狀泡沫混凝土擋墻支護(hù)體系的可靠性，深厚填土邊坡治理工程竣工之后，相關(guān)單位仍需要進(jìn)行有序的監(jiān)測，如果發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，要立即采用沙袋反壓坡腳的方法，進(jìn)一步提高邊坡臺(tái)階狀泡沫混凝土擋墻支護(hù)體系的安全性與穩(wěn)定性[13]。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過對(duì)泡沫混凝土在深厚填土邊坡治理工程中的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行全方位的分析，例如合理制定邊坡治理方案、明確深厚填土邊坡治理工程泡沫混凝土施工要求等，能夠保證泡沫混凝土在深厚填土邊坡治理工程當(dāng)中得到高效的利用，減少泡沫混凝土施工材料的浪費(fèi)。對(duì)于深厚填土邊坡治理工程施工單位來講，要結(jié)合邊坡結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)原有的施工方案進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，在提升泡沫混凝土施工質(zhì)量的同時(shí)，有效增強(qiáng)深厚填土邊坡治理效果。

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