公路赤泥基泡沫輕質土路基施工關鍵技術及效果分析

中圖分類號：U416. 1⁺ 1文獻標識碼：ADOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.04.004

文章編號：1673-4874（2025）04-0011-03

0 引言

泡沫輕質土是一種新型建筑材料，其是由水泥、礦物摻合料和水制成的水泥漿，并與通過物理發泡形成的氣泡群混合，再經過一系列物理化學反應后形成具有大量封閉孔隙的輕質材料[1-2]，具有良好的輕質性、強度密度可調節以及硬化后可自立等特點，目前被廣泛應用于道路工程中，特別在道路橋梁減跨方面具有極高的應用價值[3]。

廣西是我國重要的鋁礦產資源基地，素有“有色金屬之鄉”之稱，同時也堆存有大量堆積的赤泥廢棄物，不僅占用了大量土地，還存在一定污染環境的風險[4]。為了規模化消納赤泥，不少學者提出將赤泥用于制備泡沫輕質土，并證明了赤泥基泡沫輕質土具有可靠的路用性能[5-6]。然而，目前針對赤泥基泡沫輕質土應用于路基的工程案例極少，在廣西應用尚處空白。為此，本文以廣西某高速公路赤泥基泡沫輕質土路基為背景，總結了公路赤泥基泡沫輕質土路基擋墻施工、赤泥預處理和赤泥基泡沫輕質土澆筑等施工技術要點和環境監測措施，為后續類似工程施工提供有力的參考依據。

1 工程概況

赤泥基泡沫輕質土路基工程依托廣西某高速公路工程實施。該高速公路設計速度為 100km/h ，路基寬度為26.0m，設置雙向四車道。赤泥基泡沫輕質土路基澆筑總方量約為4600 m³"，所處區域地基土為強風化砂巖。該路段原設計為分離式立交橋，經研究發現采用泡沫輕質土路基具有更高的經濟效應，故對該橋梁進行設計優化，使用赤泥基泡沫輕質土路基進行橋梁減跨，替代橋尾一跨橋梁。

2路基結構設計

赤泥基泡沫輕質土路基典型斷面如圖1所示，采用“外包C25混凝土薄壁擋墻 + 內部澆筑赤泥基泡沫輕質土\"的直立式輕質路基結構形式。C25現澆擋板內每3.0m設置一道直徑為5cm的PVC排水管，赤泥基泡沫輕質土路基底部每隔10m設置一道橫向滲溝，每隔一級臺階設置一道縱向滲溝，路基頂面設置一層厚度為0.5mm的HDPE防滲土工膜，路基頂部以下1m高度范圍內設置兩層6.5mm@10cm × 10cm鋼筋網，往下每隔2m設置一層 ?6. 5mm@10cm × 10cm鋼筋網。

圖1赤泥基泡沫輕質土路基典型橫斷面圖

3施工技術要點

3.1 基底處理

根據赤泥基泡沫輕質土路基的設計高程和尺寸進行開挖、清理、整平、壓實，并確保澆筑區場地平面尺寸及基底高程與設計值的偏差在 ±0.1mm 。赤泥基泡沫輕質土容重雖遠低于普通路基土，但為更好地抑制路基沉降，對基底的壓實度要求仍應gt; 90% 。

完成上述步驟后，在基底處設置橫向和縱向滲溝或其他排水設施。在澆筑施工前，應確保基底無明顯積水，以防止軟弱夾層的形成，同時確保泡沫輕質土與基底土之間形成牢固的黏結界面。積水清除后，建議在基底澆筑一層 5～10 cm厚的水泥基泡沫輕質土進行硬化處理采取這一舉措可以在起到加強基底防滲作用的同時，分散赤泥基泡沫輕質土澆筑時產生的沖擊力。

3.2保護壁施工

填筑場地清理壓實完畢后，按基槽開挖 $$ 鋼筋模板安裝 $$ 墻身雙排腳手架搭設及拆除 $$ 墻身模板安裝 $$ 混凝王澆筑流程進行30cm厚的C25直立式鋼筋混凝土保護壁的施工。按設計尺寸開挖保護壁底座的基槽，鋪設一層50cm厚碎石墊層。保護壁應設置變形縫，變形縫處鋼筋斷開，采用泡沫模板或瀝青麻絲填塞。混凝土應具備良好的坍落度和施工性能，應連續澆筑，防止分層，每次澆筑混凝土厚度以50cm為宜，并及時用振搗棒分層振搗，保證混凝土密實和孔隙氣體順利排出。混凝土初凝后及時灑水養護，待混凝土具有一定強度后再拆模覆蓋土工布養護。

通過與傳統的預制掛板對比可以發現，鋼筋混凝土保護壁的整體性強、剛度大，單澆筑層厚可達 0.8～ 1.0m ，而傳統的預制掛板通常在0 ；保護壁內側設置的預留鋼筋，可在赤泥基輕質土硬化后起到錨固作用，從而提高路基整體性。

3.3赤泥基泡沫輕質土的生產

赤泥基泡沫輕質土生產工藝包括原狀赤泥預處理制漿和赤泥基泡沫輕質土生產澆筑兩部分，其生產與澆筑工藝流程如圖2所示。

圖2赤泥基泡沫輕質土生產工藝流程圖

3.3.1赤泥預處理制漿要點

不同于粉煤灰、高爐礦渣等粉體材料，新堆赤泥的含水率通常可以高達 35%～40% ，呈現十分黏稠的狀態，且因赤泥經過壓濾后呈塊狀，還具有不易分散的特點，這使得未經處理的赤泥難以直接與其他原料均勻混合，無法直接作為摻合料加入泡沫輕質土中。針對這一問題，本項目研發了“強制攪拌 + 高速剪切”的赤泥預處理制漿工藝（見圖3），具體步驟和實施效果如下：

（1）原狀赤泥強制攪拌：將赤泥投入雙軸臥式強制攪拌機中，原本緊實的塊狀赤泥在攪拌過程中受到擠壓重塑，形成易于分散的軟塑態赤泥。

（2）赤泥的高速剪切：通過上料螺旋將經過強制攪拌處理后的赤泥輸送至高速攪拌機中，并根據所需赤泥漿的目標密度加水；將攪拌機主軸轉速調整至400rad/min左右，在攪拌桶內設置擾流板作用下，赤泥受到高速剪切，形成細膩均勻的赤泥漿。

（3）赤泥漿儲存：將赤泥漿泵送至儲漿罐中儲存待用，儲漿罐應設置有泥漿循環泵，防止赤泥漿沉淀，保證赤泥漿的均勻性。

圖3赤泥基泡沫輕質土施工工藝簡圖

該項目通過對比分析發現，單獨采用“高速剪切\"的制漿方式無法完全將塊狀赤泥破碎，使得赤泥漿中的大顆粒含量高、均勻性差，需延長剪切的時間，制漿速度僅為 5～6m³ /h。而“強制攪拌 + 高速剪切”工藝可將塊狀赤泥處理成軟塑態赤泥，使得赤泥在高轉速條件下極易分散，制漿速度提高至10m/h，剪切效率大幅提高。

3.3.2赤泥基泡沫輕質土的生產要點

赤泥基泡沫輕質土應采用整合有發泡系統、水泥漿制備系統以及混合攪拌系統的泡沫輕質土一體機生產，設備應具備100m/h的生產能力、穩定的發泡倍率、原材料自動化計量功能。赤泥基泡沫輕質土生產技術要點如下：

（1）對氣泡群的質量進行調控，通過現場試驗不斷調節發泡系統的發泡參數，確保氣泡群密度控制在48～52 kg/m³ 標準氣泡柱靜止1h沉陷距 ?5mm 泌水量 25mm 0

（2）赤泥基泡沫輕質土應進行試生產，并開展赤泥基泡沫輕質土的濕密度、流值和抗壓強度測試。研究表明，泡沫輕質土的原料比例確定后，其性能主要受濕密度大小的影響8，采取試生產可以精準確定設備參數，保證后續生產的赤泥基泡沫輕質土濕密度不偏離設計要求。

（③按照設計比例將水泥、摻合料、赤泥漿輸送至泡沫輕質土生產一體設備中，制成混合漿料，并與氣泡群混合均勻制成赤泥基泡沫輕質土拌和物，且成品拌和物在出料裝置中的停滯時間應 1≤2h₀ 采取這一措施的目的是避免堵塞澆筑管，將停滯時間限制在2h以內則是因為在封閉的管內環境中，赤泥基泡沫輕質土的流動性損失相對緩慢。在該時間段內其流值仍可滿足《輕質泡沫混凝土設計與施工規范》DB45/T2720—2023）的要求 （?160mm） 。

3.4赤泥基泡沫輕質土的澆筑

3.4.1現場澆筑施工要點

結合該項目施工經驗和技術，總結形成赤泥基泡沫輕質土的現場澆筑施工要點如下：

（1）澆筑施工開展前需分析項目的實際材料、設備生產能力以及路基設計寬度、高度等參數，以明確澆筑區域面積及單次澆筑高度。

（2）赤泥基泡沫輕質土的澆筑施工應采用管路泵送方式，水平和垂直泵送距離分別 ?500π 和 ?30m ，最大澆筑面積≤400 m² ，并且沿路基縱向每隔10m設置一道變形縫，采用18mm膠合板或20mm聚苯乙烯板填充。

（3）澆筑過程中應減少對赤泥基泡沫輕質土的擾動，澆筑管與澆筑面的垂直距離應 ?1.0mmm ；應根據澆筑面積及高度，采用澆筑點中心向四周擴散或多點澆筑的方式。這是因為在大面積澆筑情況下，表面層部分區域易產生氣泡堆積，導致赤泥基泡沫輕質土的濕密度偏低、強度不足，而采用多點澆筑有助于減少氣泡堆積。

（4）單個澆筑層的澆筑時間控制在漿料的初凝時間內，且宜 ≤2h ，并且根據《輕質泡沫混凝土設計與施工規范》DB45/T2720一2023），上下相鄰兩層澆筑層的澆筑間隔時間應通過同條件養生下的抗壓強度確定，當下層泡沫輕質土承載能力達到上層澆筑重量的1.2倍時，即可澆筑上層泡沫輕質土。但在施工中往往無法及時測定抗壓強度。經測算發現，當下層輕質土可承載作業人員且不塌陷時，其承載能力保守估算為13 kN/m² ，而濕密度1 000kg/m³ 、層厚1m的上層輕質土施加荷載僅為 ，滿足1.2倍的條件。故無試驗條件時，可據此澆筑上層輕質土。

（5）澆筑至頂層時，保持澆筑口水平，采用后退方式拖移澆筑管進行人工掃平，確保澆筑面平整且無殘留氣泡；當頂層抗壓強度滿足達到設計要求時才可進行路面結構層施工，并且應避免大型機械直接碾壓赤泥基泡沫輕質土。

（6）嚴禁在惡劣雨雪天氣澆筑赤泥基泡沫輕質土，若澆筑過程中遇到惡劣天氣，應采取表面保護措施，以防止赤泥基泡沫輕質土消泡，導致濕密度變化。

3.4.2澆筑過程質量檢驗

項目赤泥基泡沫輕質土的濕密度和流值按表1要求進行檢測，檢測樣品宜在出料口制取。若濕密度和流值出現不滿足相關技術要求的異常情況，應及時調整生產設備參數并對濕密度和流值進行復測，直至滿足要求。

表1赤泥基泡沫輕質土現場檢測要求表

在赤泥基泡沫輕質土澆筑施工中，設備工況波動與原料供應等因素會導致濕密度產生偏差。根據文獻的研究，濕密度越高，性能越好，反之性能越差。若在澆筑時不采取措施，則會導致其性能偏離設計要求。通過多點鉆芯發現，各區域芯樣的密度偏差均在設計值±50kg/m³ 內，這表明按上述要求進行濕密度和流值檢測，可以有效保證赤泥基泡沫輕質土的施工質量。

3.4.3現場養護要點

對于現場大體積現澆的赤泥基泡沫輕質土，養護是保持其整體質量好壞的關鍵因素。該項目總結施工經驗，提出了以下養護要點：

（1）上下層非連續施工時，在下層赤泥基泡沫輕質土初凝后至上層澆筑前，應及時覆蓋塑料膜或無紡土工布進行保濕養護。

（2）上下層連續施工時，可待下層赤泥基泡沫輕質土初凝，且經過驗算應能承載上層澆筑的重量1.2倍后，澆筑上層赤泥基泡沫輕質土并進行覆蓋養護。

（3）當頂層澆筑完畢后，立即采用覆蓋土工布、薄膜、濕砂等覆蓋保濕養護，養護齡期≥7d。

上述養護措施旨在避免赤泥基泡沫輕質土水分流失，確保水化反應充分進行以有效形成強度。若養護不及時或上下層澆筑間隔過長，表層赤泥基泡沫輕質土會因水分蒸發過快引起干縮裂縫，導致內部結構破壞及強度下降。因此，分層施工時需及時采取養護措施。

3.5 環境監測

根據《一般固體廢物分類與代碼》（GB/T39198—2020），赤泥屬于第Ⅱ類一般工業固體廢物，用于道路工程中存在一定環境風險。因此，還需關注赤泥基泡沫輕質土路基的環境影響。對此，該項目提出了以下注意事項：

（1）在澆筑施工前，應根據《固體廢物浸出毒性浸出方法水平振蕩法》（HJ557一2010）及《固體廢物 浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（HJ/T299一2007）對赤泥基泡沫輕質土浸出液中的重金屬進行檢測，并且應確保其重金屬浸出限值滿足《地下水質量標準》（GB/T14848）和《地表水環境質量標準》（GB3838一2002）中三類水要求。

（2）在路基運行階段，應對赤泥基泡沫輕質土路基的周邊環境進行長期監測。監測方案應充分考慮試驗段與區域地表水的位置關系，即試驗段區域前后和臨近水系中均應布設土壤、地表水和地下水監測點。監測期至少一個水文年，頻率為施工前采樣監測1次、竣工后的豐水期、平水期、枯水期各采樣監測1次，每次連續進行2d，以充分反映赤泥基泡沫輕質土路基對周邊環境的動態影響。

4結語

赤泥基泡沫輕質土作為一種新型輕質路基材料，目前應用案例極少。與傳統水泥基泡沫輕質土路基相比，赤泥基泡沫輕質土大量利用赤泥，存在赤泥預處理難和路用環境風險等問題。為了解決上述問題，本文依托工程實踐，提出了“強制攪拌 + 高速剪切\"的赤泥漿預處理制漿工藝，有效保證了赤泥漿的均勻性和赤泥基泡沫輕質土力學性能；總結了在赤泥基泡沫輕質土的生產、澆筑和養護階段的施工技術要點和質量控制措施，并對其效果進行了評價分析。此外，還對赤泥基泡沫輕質土的環境監測要點進行了介紹。相關成果可為今后赤泥基泡沫輕質土路基的推廣提供科學依據。 ⑦

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