气泡混合轻质土（FCB）在路基工程中的应用

旃智顺

摘 要：近年来气泡混合轻质土作为一种新型材料在公路工程中得到广泛推广，但各项目施工工艺及细节把控还不够完善。基于此，以高恩至恩平高速公路某路段气泡轻质土施工为工程实例，阐述了其材料特性与设计原则，具体分析了其施工过程中工艺流程与质量控制要点，为气泡轻质土技术进一步完善、标准化施工提供借鉴依据。

关键词：气泡混合轻质土 路基填料 土工膜

1.工程概况

K3+920-K4+075段气泡轻质土填筑路堤，为半填半挖路基段，长度155m，最大填高10.5m，最大填筑宽度为25.5m，总方量为19357.6m3。此路段属于高陡坡路段，坡脚为村落，采用一般路基填筑机械操作困难，土方工作量大，对环境、村庄影响比较大，故而采用垂直墙面的气泡混合轻质土方案。

2.气泡混合轻质土特点

气泡混合轻质土是公路建设领域的一种新型轻质填筑材料，由水泥、水、气泡群、以及添加材料（粉煤灰、矿粉或细砂等）按一定配合比例混合凝结而成，具有以下工程特性：（1）轻质性。用于路基填料容重一般≤6.5kN/m3；（2）强度可调性。强度可根据设计要求调整，用于路基填料强度范围为0.8MPa～1.2MPa；（3）固化后的直立性。浇筑4h后就会开始固化自立，可进行垂直填筑，节约用地；（4）良好的施工性。具有良好的流动性，可远距离泵送，自流平无须振捣碾压；（5）耐久性。作为水泥基材料，其耐久性、耐热及抗油污能力强，与混凝土耐久性相同；（6）保温隔热。自身含大量封闭气泡，导热系数小，隔热、隔音及抗冻融性能优越。气泡混合轻质土已大量用于道路加宽、软基路堤、桥台台背、陡坡路堤、地下结构物减荷回填、软土地基与基础处理、塌方快速抢险修复、寒区路堤填筑等工程。

3.设计原则

整个气泡混合轻质土结构由4部分組成，包括排水系统，支撑系统，路面结构及气泡混合轻质土主体，排水系统包括地表渗水（设置碎石垫层）及路面结构下渗水（设置防渗土工膜），支挡系统相当于气泡混合轻质土形成过程中的模板，其面板在气泡混合土强度形成后起装饰及保护作用，路面结构起应力扩散作用，使气泡混合轻质土均匀受力；气泡混合轻质土本身由水泥、水、发泡剂水化反应生成，其设计无侧限抗压强度：路槽下80cm范围内为1.2MPa，其余区域为0.8MPa。

4.气泡混合轻质土施工

4.1施工流程（见图1）

4.2施工准备

（1）基底处理。清除边坡表面松土，树根，有机质土等，开挖台阶宽度尽量>3m，可视地形适当调整，台阶面设1%的外倾横坡，台阶开挖后用轻型压路机碾压密实。铺设≥15cm的碎石垫层与15cm石屑隔离层，碎石垫层起排水作用，石屑起隔离气泡土作用。垫层用压路机碾压密实，可阻值气泡土浆液浸入碎石层而填充碎石间隙。

（2）支护系统施工。面板基础埋置于原地面以下，基坑开挖后清除松土浮土。面板用C25砼分块预制，每块尺寸为90×30×6cm，面板设置φ2mm@5cm×5cm钢筋网片，四角预埋φ6mm钢筋用于安装时固定。角钢立柱在基础浇筑时预埋于砼中，立杆与面板随气泡土分层浇筑加高。面板之间的接缝、面板与地基之间要填充密实，避免漏浆；立柱和面板要牢靠，避免垮塌。面板之间的变形缝用夹板填塞满，变形缝砼气泡土设置在同一断面，表面作勾凹缝美化处理。

（3）设备材料准备。水泥采用P.O42.5R水泥，发泡剂采用GSF40B型。气泡混合轻质土顶面用防渗土工膜包裹，土工膜为M2/PE型号，厚度为2mm，伸长率>50%，纵、横向拉伸强度≥18kN/m，纵、横向直角撕裂强度≥100N/mm，CBR顶破强度≥6000N，垂直渗透系数≤5×10cm/s。

气泡混合轻质土使用前要综合施工各因素对其的影响，选择合适的配比方案。由于施工面与坡脚施工便道高差达30m，水平最大距离近200m，机械进入不便，将储料罐及搅拌设备设置于坑美1#桥8#～9#间，于11#～12#间（与搅拌站高差15m，水平距离90m）设置中转站及发泡机。采用软管输送，设备生产能力100m3/h。

4.3气泡混合轻质土浇筑

气泡土顶面1.3m范围内安装3层钢筋网，底部1m范围内安装2层钢筋网进行补强，加强气泡土的稳定性及整体性，钢筋网规格为φ4.2mm@10×10cm，层间距50cm，钢筋网在相应层浇筑前安装。

水泥浆采用软管泵送至中转站，由发泡机加入发泡剂搅拌后进行输送至工作面，从软管的前端直接浇筑，出料口要埋入气泡混合轻质土中且尽量靠近气泡混合轻质土的表面。水平分层浇筑厚度为0.6m，最大应≤1m；最小为≥0.2m，上一层浇筑作业应在下一层浇筑终凝后进行，每隔10～20m须沿气泡轻质土、面板及其基础横断面设置通长沉降缝。沉降缝宽1cm，全断面用夹板填塞。

中间层停留时间较长或者最后一层轻质土浇筑完成后，为了防止由于急速干燥而产生裂缝，固化后需用湿润土工布进行覆盖养生，但应避免气泡土表面形成流水。

顶层气泡土达到强度后进行土工膜铺设，土工膜尽量减少接头，接头搭接沿路基纵横坡高侧在上，地测在下，土工膜铺装完成后填筑路面结构水稳层，填筑从高侧向低侧进行，采用倒推法施工，第一层压路机静压，防止施工机械等集中荷载直接作用于气泡轻质土上。

4.4施工关键点

（1）由于气泡混合轻质土质量较轻，为防止结构体上浮，必须保证基底排水层完善有效。施工过程中出现浇筑气泡土时浆液下渗至碎石透水层，填充碎石间隙，封闭排水通道。在设计及施工时在碎石层上增加细粒的石屑垫层，压实的石屑能有效隔离气泡土浆液与透水层，保证排水层有效。

（2）气泡土由大量气泡及气泡外薄壁水泥浆壳构成，在水流作用下极易造成水泥浆壳破坏，造成气泡土冲刷，所以尽量连续施工，减少中间施工层中暴露时间，减少不利雨水天气对气泡土影响。

（3）施工过程中及完成后做好气泡土保护，避免集中荷载作用，达到强度后立即施作水稳层及路面结构，保证气泡土均匀受力。

（4）气泡土中部水化热无法有效传导降温，与顶面形成较大温差，采取较小分层厚度及减小中间层外露时间方法减小内外温差。

5.结束语

气泡混合轻质土作为一种新型材料，在公路施工中得到很大认可和运用，本文从结构角度论述气泡混合轻质土施工过程，充分利用材料优点，在施工中采取有效措施保证其优点得以最大保障，为气泡混合轻质土进一步推广运用提供实践依据。

参考文献：

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