李蘭勛

（石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050000）

0 引言

我國(guó)的濱海地區(qū)分布著范圍極大的深厚軟土層，若直接在這一區(qū)域進(jìn)行路基修建，難免會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降，對(duì)道路質(zhì)量造成很大影響。針對(duì)這一實(shí)際情況，采用泡沫混凝土進(jìn)行換填是當(dāng)前最新興、最有效的一種解決方式。泡沫混凝土是在普通混凝土原材料基礎(chǔ)上通過發(fā)泡劑及其他外加劑的摻加形成的新型多孔材料，能在保證強(qiáng)度的基礎(chǔ)上提高質(zhì)量，且便于施工。

相關(guān)學(xué)者針對(duì)這種新型混凝土材料進(jìn)行研究后，得出以下結(jié)論：相較于普通路堤填料，泡沫混凝土不僅強(qiáng)度與壓實(shí)度均良好，而且底部抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)往往更高；經(jīng)實(shí)測(cè)，某路基在換填泡沫混凝土后，在542kg/m3的密度條件下強(qiáng)度可達(dá)1.20MPa，可見通過泡沫混凝土適當(dāng)換填能起到減小路基沉降的作用；此外，確定了混凝土強(qiáng)度和密度、養(yǎng)護(hù)之間的關(guān)系，認(rèn)為摻合料并不會(huì)對(duì)混凝土強(qiáng)度造成過大的影響；當(dāng)濕密度為800kg/m3時(shí)，7d 齡期抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到1.55MPa，而28d齡期抗壓強(qiáng)度更可達(dá)到2.63MPa，這是其他任何路堤填料都無法達(dá)到的?？梢?，泡沫混凝土在濱海軟土區(qū)這種特殊地質(zhì)條件中表現(xiàn)出良好的應(yīng)用適用性，只要保證施工操作按照規(guī)范及設(shè)計(jì)要求認(rèn)真執(zhí)行，即可使泡沫混凝土的應(yīng)用發(fā)揮出應(yīng)有的作用效果。

1 工程概況

某公路工程合同段起訖樁號(hào)為K131+100—K147+768，總長(zhǎng)約16.67km，從中截取一段作為研究對(duì)象（樁號(hào)為K134+800—K138+700），該段包含多種處理方式，均通過泡沫混凝土實(shí)施換填，總換填長(zhǎng)度7 833m。該項(xiàng)目所在區(qū)域主要為低山丘陵和濱海平原，表層土以灰色硬土層為主，表層為處于軟塑至可塑狀態(tài)的粉質(zhì)黏土，呈灰黃色；上部以海相淤泥質(zhì)土為主，該層的下部包括海相（沖積）粉與處于軟塑狀態(tài)的黏性土，其性質(zhì)相對(duì)較差；中部有兩層湖相（沖積）粉質(zhì)黏土分布，呈灰黃色與青灰色，處于可塑狀態(tài)，實(shí)際分布并不連續(xù)，該層的下部以海積黏土為主，處于軟塑至可塑狀態(tài)，此外還可見處于中密狀態(tài)的粉砂，性質(zhì)為較差至一般；底部以湖相（沖積）黏性土為主，層厚較大，呈灰黃色與青灰色，處于可塑至硬塑的狀態(tài)，性質(zhì)相對(duì)良好?，F(xiàn)結(jié)合該段路基實(shí)際情況，對(duì)其泡沫混凝土換填施工作如下分析介紹。

2 路基施工

2.1 材料

水泥使用標(biāo)號(hào)不低于42.5 的普硅水泥，應(yīng)能滿足氣泡穩(wěn)定性、抗壓強(qiáng)度及流動(dòng)度等各方面要求；以表面活性劑為發(fā)泡劑，注意不可使用動(dòng)物蛋白類，且標(biāo)準(zhǔn)氣泡群密度需保持在45～50kg/m3范圍內(nèi)，稀釋倍數(shù)不低于60，發(fā)泡倍數(shù)需達(dá)到20 以上[1]。其外觀應(yīng)達(dá)到均勻且透明，在常溫條件下沒有析出及沉淀，同時(shí)也不能存在異味，以免對(duì)環(huán)境造成不利影響。發(fā)泡過程中產(chǎn)生的所有泡沫，其大小應(yīng)保持均勻且應(yīng)盡可能細(xì)密，泡沫的直徑不能超過1.0mm；施工時(shí)使用的水應(yīng)能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提出的要求。

2.2 配料

發(fā)泡劑按照要求的稀釋倍數(shù)進(jìn)行稀釋，通過稀釋，使氣泡群的密度達(dá)到48.1kg/m3；確定適宜的發(fā)泡倍數(shù)，按照要求的壓力將壓縮空氣和完成稀釋后的發(fā)泡劑均勻混合，以生產(chǎn)出密度符合標(biāo)準(zhǔn)要求的泡沫；按照經(jīng)試驗(yàn)確定和驗(yàn)證通過的配比確定泡沫含量，并盡快對(duì)定量后的泡沫和水泥基漿料進(jìn)行混合；根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)于一般路面，其底面下層30～110cm 深度范圍內(nèi)所用泡沫混凝土的干容重應(yīng)不超過6.5kN/m3，宜保持在5.5～6.5kN/m3范圍內(nèi)，28d 齡期抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到1.0MPa 以上，流動(dòng)度保持在160～200mm 范圍內(nèi)；底面下層110cm 深度以下所用泡沫混凝土的干容重應(yīng)不超過5.5kN/m3，宜保持在4.5～5.5kN/m3范圍內(nèi)，28d 齡期抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到0.7MPa 以上，流動(dòng)度保持在160～200mm 范圍內(nèi)；如果換填的深度是1.0m，則所用泡沫混凝土的干容重不能超過6.5kN/m3，宜保持在5.5～6.5kN/m3范圍內(nèi)，28d 齡期抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到1.0MPa 以上，流動(dòng)度保持在160～200mm 范圍內(nèi)；在首件施工過程中，按照1.0MPa 的強(qiáng)度要求進(jìn)行配合，即水泥∶水∶氣泡群=380∶220∶657.4[2]。

2.3 澆筑

本次泡沫混凝土施工主要通過配管泵送方式進(jìn)行澆筑，在泵送開始前，對(duì)管接頭進(jìn)行必要的緊固與檢查，使接頭達(dá)到牢固。在泵送過程中，應(yīng)隨時(shí)對(duì)泵管壓力及接頭實(shí)際牢固情況進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)壓力異常，應(yīng)立即檢查并將發(fā)現(xiàn)的故障排除。在實(shí)際的澆筑過程中，泵管出口和澆筑面之間的角度不能太小，同時(shí)應(yīng)進(jìn)入到混凝土液面以下至少10cm，以有效減少泡沫的消泡量。另外，澆筑時(shí)的停留時(shí)間不能過長(zhǎng)，否則可能導(dǎo)致堵管。在實(shí)際澆筑施工中，應(yīng)盡可能減小對(duì)拌和物造成的擾動(dòng)，同時(shí)密切關(guān)注拌和物發(fā)生的變化，通過分段流水作業(yè)對(duì)泡沫混凝土進(jìn)行攤鋪。對(duì)于單層澆筑厚度，除了較為狹小的面積可按照不超過1.0m 進(jìn)行控制，其他均按照0.3～0.8m 的范圍控制[3]。

2.4 布網(wǎng)

在澆筑體中與頂面相距0.35m 的位置進(jìn)行布網(wǎng)，網(wǎng)格尺寸按5cm×5cm 控制，采用直徑為3.2mm 的鋼絲。網(wǎng)片之間使用焊接的方式相連，橫、縱向搭接長(zhǎng)度分別按照30cm 與20cm 控制。將混凝土澆筑完畢且達(dá)到終凝后，現(xiàn)場(chǎng)人員方可開始布網(wǎng)。鋼絲網(wǎng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到以下要求：抗拉強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到300MPa以上，鋼絲直徑在3.1～3.3mm 之內(nèi)，網(wǎng)格長(zhǎng)度在45～55mm之內(nèi)，網(wǎng)格寬度在45～55mm之內(nèi)，超偏差網(wǎng)孔數(shù)量不超過總數(shù)的0.3%[4]。

2.5 養(yǎng)護(hù)

當(dāng)遇到強(qiáng)降雨或連續(xù)小雨時(shí)，應(yīng)對(duì)沒有固化的混凝土表面進(jìn)行有效的遮雨，當(dāng)重新對(duì)上層混凝土進(jìn)行澆筑時(shí)，需對(duì)已經(jīng)被雨水浸泡導(dǎo)致消泡的混凝土進(jìn)行鏟除，在混凝土達(dá)到固化之前，應(yīng)防止任何擾動(dòng)。澆筑完成且達(dá)到終凝狀態(tài)之后，應(yīng)立即使用土工布或者是塑料薄膜進(jìn)行覆蓋，并進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，實(shí)際養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)達(dá)到7d 以上[5]。已經(jīng)完成施工的表面層不能進(jìn)行打眼鑿洞，若必須進(jìn)行，則需對(duì)損壞的部位進(jìn)行必要的密封處理。

2.6 注意事項(xiàng)

泡沫混凝土使用的所有原材料都能對(duì)環(huán)境造成危害，同時(shí)應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范提出的各項(xiàng)要求。在實(shí)際的澆筑施工中，應(yīng)盡可能降低消泡量，以免給拌和物造成擾動(dòng)，通過嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)控制，使泵管的出口始終處在混凝土液面下部，不可采用噴射的方式進(jìn)行澆筑。澆筑施工結(jié)束后，應(yīng)立即開始養(yǎng)護(hù)，在實(shí)際的養(yǎng)護(hù)過程中，不允許任何人員與車輛通行或堆載重物。

3 質(zhì)量控制

質(zhì)量檢查按照以下標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格進(jìn)行：

（1）泡沫密度：規(guī)定值為45～50kg/m3，開工前進(jìn)行一次自檢；

（2）濕容量：不能超過配合比的設(shè)定值，每澆筑完100m3進(jìn)行一次自檢；

（3）流動(dòng)度：規(guī)定值為160～200mm，每澆筑完100m3進(jìn)行一次自檢；

（4）吸水率：不大于設(shè)計(jì)值，每澆筑完400m3進(jìn)行一次自檢；

（5）氣泡率：不小于配合比設(shè)計(jì)值，每澆筑完100m3進(jìn)行一次自檢；

（6）抗壓強(qiáng)度：不小于設(shè)計(jì)值，每澆筑完400m3進(jìn)行一次自檢；

（7）干容重：不大于設(shè)計(jì)值，每澆筑完400m3進(jìn)行一次自檢；

（8）軟化系數(shù)：不小于0.7，在浸水過程中每澆筑完100m3進(jìn)行一次自檢。

澆筑體的任意切面的氣孔表觀質(zhì)量具體可分成以下兩級(jí)：當(dāng)滿足以下要求其中一種時(shí)，可視為合格：氣孔的分布保持均勻且細(xì)密，呈封閉狀，大部分氣孔的孔徑不超過0.5mm，且所有氣孔的孔徑都滿足不超過1.0mm 的要求；氣孔總體上保持均勻和細(xì)密，呈封閉狀，不少于90%的氣孔，其孔徑滿足不超過1.0mm的要求，在部分切面可以見到大氣孔，但每個(gè)切面中孔徑超過3.0mm 的氣孔，其數(shù)量不超過8 個(gè)，同時(shí)最大孔徑不超過5.0mm。當(dāng)滿足以下要求其中一種時(shí)，可視為不合格：氣孔分布與大小不均，絕大部分氣孔的孔徑超過1mm，且伴有孔徑在3mm 以上的大氣孔；在部分切面可以見到大氣孔，且每個(gè)切面中孔徑超過3.0mm的氣孔，其數(shù)量超過8個(gè)或最大孔徑超過5mm。

經(jīng)檢測(cè)可知，采用泡沫混凝土進(jìn)行換填，能有效減輕路面沉降，換填之前，15年沉降可達(dá)到32.36cm，而按照1m 的厚度進(jìn)行換填之后，15 年沉降減小至30.08cm；按照2m 的厚度進(jìn)行換填之后，15 年沉降進(jìn)一步減小至28.65cm，相較于換填之前，可減小3.71cm左右的沉降，效果較為顯著。

4 結(jié)論

（1）采用泡沫混凝土對(duì)路基進(jìn)行換填施工時(shí)，應(yīng)對(duì)各類原材料的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)予以嚴(yán)格控制，以此達(dá)到環(huán)境與工程質(zhì)量等方面的要求。另外，在澆筑施工中還應(yīng)盡量減少對(duì)混凝土造成的擾動(dòng)，并對(duì)養(yǎng)護(hù)給予足夠的重視。

（2）施工中應(yīng)對(duì)混凝土各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，包括密度、容重與流動(dòng)度等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工后質(zhì)量的有效控制。另外，在必要的情況下可通過切面觀察混凝土表觀質(zhì)量。

（3）泡沫混凝土能在保證強(qiáng)度的基礎(chǔ)上大幅減輕質(zhì)量，在軟土區(qū)路基施工中十分適用，能通過降低附加應(yīng)力起到減小沉降的作用。