泡沫混凝土換填工藝在軟基路基處理的應用探究

摘要：泡沫混凝土是通過將水、固化劑、氣泡群等材料，按一定配比及拌和制備工藝，摻入混凝土原材料制備的輕質微孔型混凝土。與常規混凝土相比，泡沫混凝土具備密度小、質量輕、透水性低、流動性好、配比自由度高、施工便捷等優勢，將其應用于軟基路基換填中效果明顯，可有效解決軟基路基沉降等病害。介紹泡沫混凝土特性、換填工序，分析泡沫混凝土換填工藝的施工要點，在此基礎上闡述泡沫混凝土換填工藝在軟基路基處理質量控制措施。

關鍵詞：泡沫混凝土；換填工藝；軟基路基；質量控制

0" "引言

公路、橋梁建設施工地形環境復雜多變，常涉及丘陵、山區等地域，在路橋施工建設過程中如遇到軟基路基情況，應通過有效手段對其進行處理，否則易產生路基沉降等病害，降低路基的使用品質。與常規混凝土相比，泡沫混凝土具備密度小、質量輕、透水性低、流動性好、配比自由度高、施工便捷等優勢，將其應用于軟基路基換填中效果明顯，可有效解決軟基路基沉降等病害，有利于降低建設及維修成本，提升路橋運行效益。

1" "泡沫混凝土特性分析

泡沫混凝土是一類微孔質輕型施工材料，利用水溶混合液及泡沫制劑形成氣泡群液體，并在氣泡群液體摻入適量的外加劑、鈣混合料、硅混合料及水等配料，通過工程所需配比及一系列拌和、澆筑和保養等操作工藝作用制備而成的多孔輕質材料[1]。從材料試驗及施工實踐獲知，泡沫混凝土材料具備了較好的物理特性。

其具備優良的應用質量，具有良好的隔熱、耐火性能。通常，應用泡沫混凝土后的路基質量相比常規材質混凝土自身質量可減少近25%，阻熱效果可達常規混凝土的10倍以上。同時，泡沫混凝土現場澆筑極其方便，可與工程主體施工并行，實現工程整體結構的高效統一。相較于常規型混凝土材質，泡沫混凝土的制備更便利，耐久穩定性更突出，耐壓效果表現良好，最高綜合耐壓強度可達20MPa以上。泡沫混凝土材料自身不含甲醛、苯等有毒害復合材質，還兼具良好的綠色環保特性。泡沫混凝土試塊如圖1所示。

2" "泡沫混凝土換填工序

泡沫混凝土在路橋路基等部位的混凝土建設中應用較廣。其換填工序如下：測量放樣施工→挖設基坑→進行基底場地整備→混凝土模板裝設→制備泡沫混凝土→填澆泡沫混凝土→混凝土保養處置→碎石隔離層設置操作[2]。為保障路橋地基施工的設計承載效果，要根據施工組織設計，嚴格對泡沫混凝土換填工序進行管控。

3" "泡沫混凝土換填工藝施工流程

3.1" " 挖設基坑及基底場地整備

根據路橋工程設計完成測量放樣實施后，施工單位應根據測量放樣結果實施基坑的挖設操作。路橋軟基基坑的開挖，通常采用挖掘機，挖掘深度保持在高于換填掛鍍5cm位置。此工序應保證基底設計寬度小于設計開挖寬度。

開挖結束應對基底表面實施清理，處理松散土質并清除積水，同時采用振動方式碾壓平整基面，確保壓實程度符合設計要求。裝接排水管道，在最低位置安置直徑超1m的泄水孔。隨后沿中間分隔區域，向邊緣換填體下方延展鋪裝防滲水土工布，延展距離應達到基底部2m位置，保證土工布完好無拼接。

3.2" " 裝設混凝土模板

先完成泡沫混凝土換填斷面的分割與分層操作。分割過程應重點考量分割強度、距離及每層澆筑層厚等參數，同時關注換填高度、機械能效、混凝土凝固時長等參數。分割強度臨界標準通常設置為1.0MPa和0.7MPa，分割距離通常設置為5～15m區間，每層澆筑層厚通常設置為0.3～0.7m區間[3]。

劃分換填澆筑區域并分層后，應實施模板支設。選擇適當厚度模板，保證模板支設的剛度、強度等質量，竹膠板厚度應達到12cm，木夾板厚度應限定在1～2cm區間。模板內中設置好分層標定，并利用木方和鋼筋實施緊固。縱向木方之間距離應為0.6m，橫向木方設置與模板中間位置，以防止灌注泡沫混凝土時形成漏漿。模板裝設完成后，應對模板頂端高程、平面標高、拼接縫位置進行復檢，嚴格控制加固支撐剛性和模板線性。

3.3" " 制備泡沫混凝土材料

泡沫混凝土制備質量是路橋軟基換填工程質量的保證。換填工程實施初期，應根據工程設計要求，篩選準備骨料、拌合料、水泥、泡沫劑、水等制備材料，嚴控泡沫混凝土制備工藝。利用物理方式將發泡劑制成泡沫，并將其摻入泥漿充分拌和，以制備成泡沫勻稱、性能達標的混凝土材料。初期制備完成后，應依據導熱系數、干密度、強度等級及外觀尺寸偏差等參數，嚴格實施泡沫混凝土質量測量?；炷粮擅芏绕钊≈祽刂圃?%以下，構件缺塊缺棱的外觀尺寸偏差應控制在30mm以內，C20號標準泡沫混凝土每塊最小強度應大于17MPa[4]。泡沫混凝土制備流程如圖2所示。

3.4" " 填澆泡沫混凝土

填澆泡沫混凝土是軟基路基換填工藝的關鍵工序，如實施得當，可有效強化路橋軟基地基的強度。通常選取配管泵送工藝實施泡沫混凝土的填澆施工。

在泡沫混凝土泵送填澆準備期，應保證輸送管接觸位置緊固到位，泵送管接頭應牢靠且緊密，封閉良好無泄漏。填澆混凝土時，應嚴格管控泡沫混凝土混合漿拌和質量，在出漿位置驗證其配合比，其偏差應低于0.2kN/m3，其混合料流動性參數應控制在160～200mm區間。待驗證符合設計要求后方可實施填澆[5]。

澆筑時應根據設計要求，嚴格控制澆筑深度和澆筑面積。嚴格控制澆筑面游離泡沫的流向檢測，根據泡沫流向，隨時調整填澆泵管口的方向和填澆位置，避免泡沫的過度聚集。應控制填澆面板同填澆泵管道形成的傾斜角，避免采用從上至下的噴澆模式實施混凝土澆筑。泡沫混凝土填澆如圖3所示。

分層填澆混凝土漿料時，如果填澆操作空間有限，應控制每層填澆厚度小于1m。正常操作空間填澆時，每層填澆厚度應控制在0.3～0.8m區間。初凝過程中，應根據施工需求在底面及頂端安裝鋼筋網，通過階梯狀調整頂端橫坡的鋼筋網布設?；炷撂顫矊嵤┻^程中，如遇未硬化充分的混凝土層，應實施防雨處置，并在后續填澆時降低泡沫混凝土的拌和擾動幅度。

3.5" " 混凝土保養處置

待泡沫混凝土填澆完畢，實施混凝土保養處置。檢測混凝土達到終凝狀態后，使用土工織物實施蓋裝處理，并通過灑水保持表面濕度，防止陽光直射暴曬形成裂縫。保養期間，應避免車輛、機械在混凝土上方操作運轉，避免在混凝土表面放置重物。保養處置期應大于7日時長，保養處置完成后對泡沫混凝土進行全方位質量檢驗。

3.6" " 設置隔離層

碎石隔離層設置的作用是對泡沫混凝土整體施工質量有效防護。碎石料包含的針片狀骨料碎石的占比，應低于總碎石料的20%，并保證石料整體的清潔、無雜物[6]。級配篩選后的碎石隔離層，應經過碾壓設備實施靜壓處置，同時應避免使用振動碾壓模式處理。將碎石隔離層厚控制在30cm左右，并通過雙層分層碾壓，下層厚應根據實際階梯情況確定，上層厚應控制在13cm左右?？刂扑槭綦x層壓實效果時，應保證壓實率超過95%，碎石壓碎率低于30%。

4" "泡沫混凝土換填工藝質量控制要點

4.1" " 混凝土原材料控制

選材過程中，應根據工程設計要求，嚴選泡沫混凝土原料。選取的硅酸鹽水泥的輕度等級應超過43，優先選取綠色環保型發泡劑，保證制出氣泡群密度在45～50kg/m3區間范圍。發泡倍數應超過30倍，稀釋系數應超過60倍。通過發泡劑制備的氣泡大小及分布應細密均勻，氣泡直徑應低于1mm。

驗證全部混凝土原料符合工程設計要求后，檢測進料機械的自控進料、用料計量、配比顯示等功能。泡沫混凝土制備機械應具備自動計量功能，且使用前應完成標定工作。根據實際工程需求確定配比，為混凝土正式填澆施工做好準備。

4.2" " 混凝土換填工藝控制要點

科學實施前期的地質勘測，根據勘測結果完成換填施工方案設計，嚴格控制混凝土換填工藝關鍵環節。裝設混凝土模板過程中，應根據工程實際需求確定模板板厚。控制強度和剛度參數符合設計要求，完成必要的加固支撐處置，確保模板平穩性。

泡沫混凝土填澆時，應采取后退模式完成填澆。嚴格控制干容重和耐壓強度等強制性指標，標養試塊組數應依據設計要求留樣。施工中涉及的泡沫混凝土廢料及沖刷廢水應規范處置，確保其符合綠色環保規范。施工過程中，應同時完成現場試驗取樣及檢測工作。確保檢測施工過程的各項指標符合施工要求，檢測合格方可進行后續填澆施工。

澆筑過程中，應隨時觀測模板是否存在跑漿漏漿的情況。盡量選取組合鋼模板施工，確保拼接緊實。禁止在雨天等惡劣天氣實施泡沫混凝土填澆，對于未完全硬化的混凝土應做必要的防護處理，以保證混凝土換填效果。如存在停止填澆超過30min的情況，做管道清洗處理后，方可繼續實施澆筑。

避免泡沫混凝土表面存在泥砂、油等雜質等情況，確保表面清潔后方可實施后續填澆。寒冷天氣填澆過程中應進行保溫處理，對施工用水及管道進行保溫處置，并在混凝土表面加蓋棉被保溫。沉降縫分層填澆實施時，應確保垂直貫通，沉降縫位置應加設2cm泡沫板。

4.3" " 混凝土換填工程檢測控制

混凝土換填工藝實施完畢，對泡沫混凝土的實施質量實施全方位檢測。對換填實施質量、路基整體指標及承載效果等參數實施驗證，確保符合設計要求等級。根據實際泡沫混凝土連續澆筑面積，確定取樣單位，連續澆筑低于400m3時。以200m3為單位實施單組取樣檢測，連續澆筑超出400m3時，以400m3為單位實施單組取樣檢測。

具體的泡沫混凝土換填施工中，檢測內容包含濕容重系數、氣泡密度、氣泡消泡比、混合液流動性、澆筑厚度等。以確定好的單位實施單組取樣，進行試塊檢測。施工完畢后，重點檢測混凝土干容重系數、耐壓強度、軟化性、吸水效果、表面外觀破損及平整度、施工尺寸等。

檢測試塊剖面呈現的氣泡是否均勻分布，其直徑應低于1mm，直徑超3mm的氣泡數應低于7個，不應存在直徑超過5mm的氣泡?；炷另敹讼?.6m以內區域28天耐壓強度，該值應不低于1MPa。防滲水土工織物應全面覆蓋于碎石隔離層表面，鋪設狀態應保持緊繃拉直?；炷另敹讼?0～50cm區域及底端上方40～60cm區域，全覆蓋安設鋼絲網片。

5" "結語

泡沫混凝土性能優勢明顯，其在密度、質量、透水性、流動性、配比自由度、施工便捷等方面應用表現突出，尤其應用于路橋軟基路基換填處理中效果較好，能夠科學降低路基質量，避免沉降等情況發生。本文在分析泡沫混凝土特性及換填工序基礎上，詳細論述了泡沫混凝土換填工藝在軟基路基處理實施應用過程，并總結泡沫混凝土換填工藝在軟基路基處理質量控制要點，以期為軟基路基的質量提升提供借鑒。

參考文獻

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[6] 盧蘭萍，張宇超，李明勛.CFG樁+泡沫混凝土解決軟基橋頭跳車的聯合應用研究[J].河北工業科技，2021，38（6）：528-534.