浅谈泡沫混凝土在公路工程中的应用

徐建坤，朱益军，王 浩

XU Jiankun1，ZHU Yijun2，3，WANG Hao3

(1.丽水市50 省道莲都段改建工程指挥部，浙江 丽水323006;2.浙江省交通规划设计研究院，浙江 杭州310006;3.浙江工业大学建筑工程学院，浙江 杭州310012)

1 概 述

泡沫混凝土是轻质水泥基质的建筑材料。它采用物理方法将发泡剂制备成泡沫，再将泡沫按特定比例混入到搅拌均匀的水泥基浆以及外加剂和集料组成的混合料浆中，浇筑凝固成型的、含有大量均匀、封闭气孔的轻质微孔混凝土。随着社会经济发展，公路工程对填筑材料的要求也越来越高。泡沫混凝土具有轻质性、强度可调、高流动性、固化后的自立性、低渗透性、保温隔热性、耐久性等优点，近年来被大量应用于软基路堤、拓宽路堤和结构物背部填筑，同时也在滑坡绕行回避、崩塌抢修、桥头跳车病害等问题上得以应用。因此，社会经济效益十分显著［1-2］。

2 泡沫混凝土基本特性

泡沫混凝具有良好的性能，能够适应工程建设的多种需求，大致可体现为以下几个方面:

2.1 轻质且密度可调

泡沫混凝土干密度为300～1000 kg/m3，相当于土石填料的1/5～1/3，水泥混凝土的1/6～1/3，且密度调整技术上简单易行。

2.2 强度可调性

泡沫混凝土抗压强度与干密度之间具有一定的线性相关性，通过调节水泥的掺量和气泡率，使其可调，公路工程一般常用范围为0.3～2.0 MPa。

2.3 高流动性

泡沫混凝土具有良好的流动性，可便于管道泵送，能实现数十高差条件下远距离输送，有利于保证不规则空洞密实充填，适合现场浇筑施工，与主体紧密结合。

2.4 自立性

泡沫混凝土以水泥为固化剂，水泥初凝后呈现为气泡孔壁，表现出良好的自立性，构筑成型后几乎没有侧推力或土压力，整体性好且便于垂直构筑。

2.5 保温隔热、隔音及抗冻融性能

泡沫混凝土含有大量的气泡，孔隙率可达40%～70%，导热系数小，具有良好的保温隔热、隔音及抗冻融性能。

2.6 弱渗透性

现浇泡沫混凝土吸水率不高，均匀、独立且细密的封闭气泡及良好的整体性，使其具有一定的防水性能。

2.7 易风化

泡沫混凝土主要由水泥浆体和孔径为0.01～1 mm 的气泡群组成，作为路堤填料时，表面不能直接暴露，必须采用包封措施，以避免雨水周期性浸润和风干风化导致的泡沫混凝土碎落和流失现象［3］。

3 公路工程中泡沫混凝土的应用

3.1 公路工程中泡沫混凝土应用分类

公路工程实际应用中，泡沫混凝土填筑主要适用于软土地基路堤填筑、结构物台背换填、拓宽路堤和用地受限路段等范围。公路工程泡沫混凝土干密度多为300～660 kg/m3，强度约为0.5～1.5 MPa，主要采用纯水泥浆和泡沫群混合而成，现场浇注施工十分方便、快捷，施工设备轻巧，搬运方便，加上其固化之后有良好的自立性和耐久性，泡沫混凝土作为一种优质的填筑材料，在一些特殊工程中技术经济优势尤为突出，其在容重和强度方面均能胜任软土地区路堤填筑的工程适用性。具体应用分类见表1。

表1 泡沫混凝土在公路行业应用分类及其主要技术特性

3.2 泡沫混凝土应用案例

3.2.1 人造硬壳层

人造硬壳怪技术见图1。该技术适用于滨海深厚软土地基的低矮路堤(填高低于2.5 m)。由于滨海区域地基十分软弱，地表硬壳层非常薄弱，常规地基处理施工机械进场颇为困难，而且针对低矮路堤采用专项地基处理也并不经济。而泡沫混凝土现浇具有硬化快，设备轻盈，进场方便的特点，轻质填筑的路堤不仅能为机械施工提供场地平台，而且能有效降低路堤荷载重量，进而降低了地基承载力要求，提升了路堤稳定性，有利于软土路堤工后沉降的控制［4］。目前，该技术已在乐清湾疏港公路等工程上取得了良好的试验应用。

图1 人造硬壳层技术

3.2.2 路堤滑塌抢险

泡沫混凝土适用于路基大型崩塌、滑塌的快速应急抢险，图2 为杭新景高速千岛湖支线高路堤滑塌及其泡沫混凝土浇注修复的实施照片，塌方高度约16 m，抢修仅用了30 d 即恢复通车，从而体现了该技术的重大社会经济效益。

图2 路堤滑塌处治案例

3.2.3 滑坡上方轻质路堤绕行

泡沫混凝土填筑体在滑坡体上方通过时，应少占地，少破坏，路堤横断面的外立面宜采用直立式或组合台阶式，并将基础落在稳固的地基上。图3 和图4 为诸永高速公路台州段K120 滑坡场地采用12 m 高的泡沫混凝土路堤在滑坡体上方穿绕而过的型式。该方案(表2)一方面结合滑坡体上方卸载、反压坡脚，为轻质高路堤提供了稳固的地基平台［5］;另一方面采用泡沫混凝土路堤直立填筑有效避免了桥头高大锥坡和大体积填筑的加载效应，为滑坡体处治提供了良好的工程技术条件。这样不仅克服了土地征用政策处理难题，而且巧妙地实现了高路堤下方的滑坡体治理，有效保护了峡谷底部河道的河床横断面，顺利保障了高速公路按期完成通车的目标，并节省工程抢险造价数百万，使其技术经济效益颇受赞誉。

图3 路堤滑塌处治

图4 滑坡路段典型路基横断面

表2 诸永K120 高路堤泡沫混凝土方案与其他方案技术经济比较

3.2.4 空腔充填治理

泡沫混凝土具备轻质，强度可调节性(工程上一般在0.5～1.5 MPa 范围内调节)，同时兼具混凝土的流动性、可充填性，其可利用成为一种良好的填充材料，并能广泛应用于隧道塌方、漏水封堵、孔洞充填、明洞地基处理等工程措施之中，同时可降低隧道二衬的结构承载要求。

以溶洞“天坑”处治为例，黄衢南高速公路闽向K1478 +520 m 左幅地段曾发生路堤圆形塌陷，形成一个直径8.3 m、深6.0 m 的圆柱形坑洞。见图5。根据地质资料分析，岩溶和地下水的作用促使路基底部土洞的形成和发展，导致路基突发性塌陷。为此制定了泡沫混凝土填埋坑洞的方案(表3)，快速恢复了高速公路通车，并取得了良好的成效。

图5 溶洞诱发的“天坑”快速充填技术

表3 泡沫混凝土填料与其他材料技术经济对比

4 结论与建议

泡沫混凝土的应用为公路工程建设提供了一些新的技术手段，其在浙江省公路软土路堤、拓宽工程、桥头跳车治理、地质灾害预防与治理工程、隧道空腔填充工程、溶洞与采空区回填、病害抢修与加固工程等诸多领域均展开了广泛的工程应用，取得了卓越的工程实效，社会经济效益显著，具有广阔的应用前途。但是，随着泡沫混凝土市场需求的增加，目前，各地各类厂家配制的泡沫混凝土质量指标参差不齐，甚至出现鱼目混珠、以次充好的乱象，严重危害到公路工程的施工质量，因而，泡沫混凝土在公路工程上的技术应用亟待通过标准化加以规范和指导［6］。

［1]项小伟.软土区域沿河路堤拓宽技术方案研究［J］. 交通建设与管理，2013(7):74 -773.

［2]陈敬洪.某工程软土地基处理方案比选［J］. 山西建筑，2012，38(23):65 -66.

［3]龚晓南.地基处理技术发展与展望［M］. 北京:中国水利水电出版社，2004.

［4]王海能，王仲艳. 泡沫混凝土在公路工程施工中的应用探索［J］.科技与企业，2013(4):176 -177.

［5]张宏伟，苗振云.泡沫混凝土在公路工程施工中的应用［J］.科技致富向导，2013(17):68 -71.

［6]盛寿桥.泡沫混凝土在公路软土基中的应用［J］. 公路交通科技:应用技术版，2014(3):45 -49.