泡沫輕質土路基建造施工關鍵技術研究

胡 立

(中電建路橋集團有限公司，北京 100089)

0 引言

隨著國內工程建設對文明環保施工的要求越來越高，泡沫輕質土這種新型無污染工程材料逐步進入到工程建設領域。泡沫輕質土作為性能優良的輕質填料在陡坡路堤、軟土路段的應用取得了良好的效果，提高了路基施工質量。相較傳統的水泥土、石灰土等臺背回填、特殊路段回填材料，泡沫輕質土自重輕，回填時無須進行專門的地基處理，同時由于泡沫輕質土硬化成型后其強度較水泥土、石灰土顯著提高，有效降低了工后路面沉降[1]。

1 泡沫輕質土形成原理及特性

泡沫輕質土這種新型材料被廣泛用于路基臺背回填、路基拼寬施工中，效果良好。其形成原理是：首先將發泡劑加水按比例進行稀釋，然后通過發泡裝置進行發泡，并將制備好的泡沫與水泥漿液進行混合攪拌，待養護硬化形成一種輕質高強材料[2]。其具有如下特性：

(1)輕質性：根據承載力要求的不同，可合理調整泡沫輕質土容重，減輕其自重，主要通過控制調整泡沫輕質土中的含氣量來實現，常用泡沫輕質土濕容重為5～6 kN/m3。

(2)強度的可調節性：根據泡沫輕質土臺背回填、路基拼寬應用部位的不同，可合理調整泡沫輕質土配合比設計，得到不同強度的泡沫輕質土，無側限抗壓強度一般為0.3～5.0 MPa。

(3)高流動性：泡沫輕質土是由發泡劑與水泥砂漿混合制成，其原材料中沒有砂石等骨料，流動性能非常好。泡沫輕質土可通過泵送施工，極大地提高了施工效率。

(4)凝結性：泡沫輕質土原材料中含有水泥砂漿，凝結效果好。為確保泡沫輕質土強度不受影響，應在初凝時間內完成澆筑施工。

2 泡沫輕質土施工工藝及關鍵技術

2.1 泡沫輕質土施工關鍵工序流程(圖1)

圖1 泡沫輕質土施工工藝流程圖

2.2 泡沫輕質土施工關鍵技術

2.2.1 保護面板的施工

泡沫輕質土澆筑時作為一種流態材料，施工時必須設置保護面板，防止其四處逸散。保護面板一般采用C30混凝土預制而成，厚度一般控制在4～6 cm，確保混凝土面板能夠承受來自泡沫輕質土的側壓力。因此必須嚴格控制保護面板的安裝質量，具體關鍵控制措施為槽鋼支柱加拉桿對保護面板進行固定，首先將槽鋼安裝進基底固定，然后逐層安裝保護面板，每安裝一層保護面板后，通過拉桿將保護面板與槽鋼連接固定起來，縱向兩塊面板之間通過砂漿粘結，最終形成槽鋼支柱與保護面板共同作用的防護體系。同時，泡沫輕質土澆筑也應重點控制澆筑高度，盡量<80 cm，有效降低保護面板的側壓力。

2.2.2 泡沫輕質土澆筑

由于泡沫輕質土在土建工程中的施工應用往往澆筑方量、尺寸較大，如果采用一次性成型澆筑，施工質量難以保證，易產生裂縫，強度不易合格，因此為提高施工質量，澆筑時應分層、分塊進行，可有效控制一次性的澆筑方量，確保泡沫輕質土強度、容重達標后，再進行下一次施工。經過驗算，泡沫輕質土分塊澆筑橫向、縱向尺寸均應控制在10～20 m，分層澆筑厚度必須經過受力驗算，滿足保護面板側壓力承載極限，確保澆筑過程中保護面板支護體系不坍塌，一般澆筑厚度控制在50 cm左右。同時在泡沫輕質土澆筑過程中應設置變形縫，確保泡沫輕質土在硬化成型過程中能夠充分釋放變形應力，減少裂縫產生。變形縫的設置數量應根據實際工程中的澆筑尺寸合理確定，以泡沫輕質土不產生裂縫為控制標準，一般間距10 m設置一道。

2.2.3 泡沫輕質土養護與維護

泡沫輕質土澆筑完成后必須進行保水養護，主要措施為在泡沫輕質土頂部設置兩層鍍鋅金屬網，然后在其上再覆蓋防滲土工膜，并定期進行灑水養護，減少水化熱導致的溫縮裂縫，養護時間≥7 d，確保在養護期內泡沫輕質土強度能夠滿足指標要求。

3 泡沫輕質土施工質量控制

泡沫輕質土的施工質量是決定其后期在路基建造中能否發揮輕質高強性能的關鍵。泡沫輕質土澆筑完成后與傳統石灰土、水泥土材料不同，其后期基本不會再發生壓實沉降變化，因此必須嚴控其施工過程的質量，確保其強度及輕質性在施工階段滿足設計要求。

(1)濕密度控制：在配合比設計基礎上進行泡沫輕質土消泡試驗，確保泡沫穩定性達標，同時濕密度越低其輕質效果越好，因此必須嚴格控制，優化降低其濕密度，以此減輕泡沫輕質土對地基的壓力。濕密度滿足要求后也必須確保其沉降值和強度滿足相關規范和設計要求。

(2)泡沫泌水率控制：泡沫泌水率是指發泡劑制泡后30 min內泡沫破碎液化成水的質量比上泡沫總質量，是反映發泡劑制泡后是否穩定、是否易破碎的一個指標。而泡沫是否穩定，是決定泡沫輕質土能否發揮其優良性能的關鍵，因此施工中應嚴格控制發泡的穩定性。

(3)流值控制：在相同水膠比的情況下，流值越大，泡沫輕質土流動性越好，當泡沫輕質土流值過大，>190 mm時，制得的泡沫輕質土穩定性會大大降低，而流值過小，泡沫輕質土泵送施工難度則會上升。

4 結語

泡沫輕質土相較傳統石灰土、水泥土等填料，具有綠色無污染、輕質高強、節約占地等優勢[3]。為了進一步提升泡沫輕質土使用過程中的穩定性、耐久性，同時降低其施工成本，下一步還需重點針對發泡劑的工作性能、施工配合比的優化進行研究。