泡沫混凝土在某跨线桥接坡道路工程中的应用

高飞

（上海富达工程管理咨询有限公司）

1 工程概况

1.1 项目概况

凌空路-迎宾大道立交改建工程中迎宾大道改建工程总长约1.1km，按规划道路红线宽度100m一次改建。以跨线桥形式上跨凌空路，维持原红线宽度及车道规模；凌空路改建工程实施范围南起凌空路南联络道交叉口，北至凌空路北联络交叉口，路线全长约0.8km，按路幅总宽36m一次改建。

迎宾大道设计等级维持原城市快速路标准不变，设置双向八车道，新建跨线桥438m，双幅布置，中央分隔带12m，每幅桥面净宽16m。跨凌空路桥主跨采用30m+40m+30m预应力钢筋混凝土连续梁，引桥采用2×19m或3×25m简支变连续小箱梁结构。标高抬高需新建路线长264m。迎宾大道4条上下匝道与凌空路形成平面交叉。凌空路道路改造836m，新改建桥梁四座。

1.2 泡沫混凝土工程概况

迎宾大道主线跨凌空路桥的接坡总长264m，原设计接坡道路结构为石灰土路基，路面结构层为级配砂砾垫层、水泥稳定碎石基层、沥青混凝土面层。因工期原因跨线接坡道路结构变更采用泡沫混凝土作路基填筑至底基层标高（平均厚度1.2～1.3m），其上铺筑20cm厚C30钢筋混凝土作为路面基层，然后摊铺沥青混凝土面层。

泡沫混凝土总量约11000m2，迎宾大道有12m宽的中央分隔带，跨线桥接坡泡沫混凝土施工作业区分为四块，每块面积约2300m2。

2 泡沫混凝土的特点和优势

2.1 微孔性

泡沫轻质土是一种微孔类轻质材料，其内部含有无数个微细独立均匀气泡，具有良好隔热保温性能。

2.2 轻质性

作为道路填筑材料，是普通填土材料重度的1/3左右，有效减小了填土对地基的附加应力，因此能够减小高填土的沉降量。

2.3 可调节性

根据工程需要，通过调整水泥用量、气泡群含量，或掺入可选添加材料，其容重可在2～15kN/m3范围内调节，强度可在0.3～8.0MPa范围内调节。用作路基填筑时，容重常选用4～6kN/m3，强度常选用0.5～1.5MPa。

2.4 高流动性

可通过管道进行远距离泵送，一级水平泵送距离可达500m，垂直泵送高度可达30m以上。

2.5 良好的施工性

浇注后可自流平、自硬化、自密实，不需机械摊铺、振捣和碾压。施工效率高，适合于长距离、管道或狭小空洞内充填施工。

2.6 凝结自立性

泡沫轻质土属水泥类材料，具有与普通混凝土类似的初凝、终凝等特性，硬化后具有良好的自立性，其垂直临空面侧压力为0，可直立填筑，不需放坡施工，且对台背等结构物无侧压力。

由于轻质土本身比重较小，仅为素土比重的1/3～1/2，故软土地基处理后，不需要对地基进行补强，填筑时为流动性液体，固结后为整体结构，对挡墙及台背不存在侧向压力，即软基处理完后，可直接作直立挡墙，碎石垫层、高压旋喷桩可取消不做，轻质土的使用可保证引桥的稳定性及减少不均匀沉降。

3 技术指标

3.1 性能指标

（1）泡沫混凝土技术指标。

表1

（2）发泡剂性能指标。

表2

3.2 配合比设计

表3

4 施工工艺

根据施工内容，各分项工程总体施工工序为：测量放线→边坡开挖→基底处理→轻质土分层浇注→路面结构层施工。

4.1 泡沫混凝土的生产

4.1.1 材料选择

水泥采用PO.42.5普通硅酸盐水泥，符合相关规范外，还须满足抗压强度等设计指标的要求。

水采用一般工程用水，参照普通水泥混凝土用水标准。发泡剂采用环保型中性发泡胶，每批必须有产品合格证。

4.1.2 泡沫混凝土的制备

泡沫混凝土制作设备单台产能不小于90m3/h。泡沫混凝土制作设备应具有原材料自动化计量功能，在拌和制作泡沫混凝土时，应能调节水泥浆或气泡流量；材料计量精度应满足规范要求。

（1）水泥浆制备，由搅拌站制备水泥浆，制浆前向搅拌站工作人员做好交底工作。水泥浆液的水灰比按设计配合比，水泥浆的湿密度误差控制在±2%以内。制好的水泥浆泵送至轻质土制备设备（轻质土车载移动设备）。

（2）泡沫制备，发泡机采用压缩空气与发泡剂水溶液混合的方式生成泡沫，严禁搅拌发泡生成泡沫。泡沫的密度误差控制在±5%以内。制好的泡沫也泵送至轻质土制备。

（3）泡沫混凝土的生产，水泥浆和泡沫在轻质土制作设备中充分拌和，形成泡沫水泥浆胶凝材料，经管道泵送至施工作业面。

4.2 施工工艺及控制要点

（1）泡沫混凝土路基施工前，将路基划分为若干个浇筑区，每个浇筑区划分为多个浇筑层，单个浇筑区面积不大于400m2，以200～300m2为宜，单层厚度宜为0.3～1.0m之间，本工程单层厚度按0.4m控制。

（2）泡沫混凝土浇注施工前，基底清理干净，无明显积水和杂物。

（3）单个浇注区浇注层的浇注施工时间应控制在水泥浆终凝时间内；上下相邻层的浇注间隔时间不宜小于8h。

（4）浇注方向自沿浇筑区长轴中间方向近两端浇注；如采用一条以上浇注管，也可从两端向中间位置浇注。本工程采用2条浇注管。

（5）浇注层有明显差异，自较低的位置开始浇注。

（6）出料口在浇注过路中，不宜悬空；在移动浇注管、自出料口取样、扫平表面或需要冲散浇注区内多余泡沫时，出料口离当前泡沫混凝土流动表面的高差应控制在1m以内。

（7）进行扫平表面时，应尽量使浇注口保持水平，并使浇注口离当前浇筑轻质土表面尽可能低。

（8）单个浇注层宜一次性浇注完毕，必要时最多分再次浇注，且两次浇注的时间应控制在6～24h。

（9）尽量减少在已浇完尚未固化的轻质土里来回走动。

（10）路床部位的泡沫混凝土，浇注完毕后应覆盖塑料薄膜或无纺土工布进行保湿养护；浇注至设计标高后，养护时间不应小于7d；在泡沫混凝土未达到龄期强度时，严禁车辆或施工机械直接在轻质土上行走。

（11）原则上泡沫混凝土基本可连续施工，除顶层外，其它层在施工过程中无需养护。

（12）做好防尘工作，在泡沫混凝土生产设备的进出料口和浇筑现场设置喷淋装置，在泡沫混凝土的生产过程和浇筑时撒水，减少扬尘对半成品质量的影响。

5 检测结果及效果评价

（1）自重轻，D600型泡沫混凝土湿密度6.08kN/m3，D650型轻质土湿密度6.55kN/m3，远低于常规道路底基层填筑的密度。

（2）强度好，D600型泡沫混凝土试块强度检测值为1.6MPa，D650型轻质土试块强度检测值为2.2MPa，符合设计强度要求，比普通路基填料强度大、离散率低。

（3）流动性、和易性好，经现场检查泡沫水泥浆的流动值达185mm，泵送距离30～260m，泵送过程顺畅，泵送全过程没因流动性差造成的堵管卡管现象，泵送至现场的浆液未发生大量泡沫集中现象。

（4）沉降小，迎宾大道主线道路左幅于2017年8月15日正式通车，主线右幅于2017年12月底正式通车。沉降观测结果为：左幅主线累计沉降量小于3mm，与桥台的沉降差小于3mm，右幅主线累计沉降量小于2mm，与桥台的沉降差小于2mm，桥头跳车感觉不明显。

（5）外观，现在迎宾大道跨凌空路主线沥青面层平整、线型平顺，未发现面层裂缝，无明显凹陷等明显变形，道路与两侧路基护坡之间未发现裂缝。

6 结语

综上所述，泡沫混凝土在迎宾大道主线道路工程中的应用，有效降低填土荷载，减少地基的附加应力，抑制地基沉降和侧移，提高路基的稳定性。消除了填料自身的工后沉降，对消除桥头跳车现象效果显著。对桥台、护坡等结构物几乎没有推挤作用，整体稳定性好。水温稳定性好，泡沫混凝土为水泥基材料，具有与水泥混凝土同等的水温稳定性和耐久性。环保性好，泡沫混凝土的原料为水泥和发泡剂，发泡剂多接近中性，不含苯、甲醛等有害物质，无环境污染和消防隐患。施工周期短，可使工程提前投入使用，取得较好的社会效益。