泡沫轻质土在桥头路基治理中应用研究

李国华

(河北路桥建设有限公司， 河北 石家庄 050000)

泡沫轻质土又称泡沫砼，它是先把发泡剂通过机械制泡法制成泡沫，然后在泡沫中按一定比例掺加水泥与其他材料形成泡沫浆体，通过泵送系统现浇并经自然养护得到的含有大量封闭气体的轻型填筑材料。该文将它应用于桥头路基处治，研究处治方法及质量控制措施。

1 泡沫轻质土的特点

(1) 质量轻。由于泡沫轻质土内分布很多闭合的气泡，气泡膜韧性较强，气泡之间不会出现透水现象，材料的重度可人为控制在3～18 kN/m3。

(2) 强度可调整。泡沫轻质土可通过控制气泡含有率、水泥掺量和种类对其强度进行调整，其强度可控制在0.3～5.0 MPa。

(3) 流动性好。泡沫轻质土可通过泵送实现长距离运输，其水平输送距离可达500 m，垂直输送距离可达100 m。

(4) 自立性与低弹减振性好。泡沫轻质土的固化剂为水泥，初凝后会固化自立，可实现垂直填筑，不会对挡土结构产生推挤力，用于防护与填筑桥台工程可简化设计。泡沫轻质土的弹性模量低，对冲击载荷具有良好的分散与吸收作用。

(5) 良好的防水性与耐久性。泡沫轻质土中封闭气泡相对独立，整体性好，吸水率低，透水系数小，具有良好的防水性能。泡沫轻质土为水泥类材料，具有与水泥砼等同的耐久性。

(6) 环保性能好。泡沫轻质土使用的发泡剂和水泥不含对环境有害的成分，能避免污染环境；且其中含有大量气泡，导热系数低，抗冻融、隔音、隔热效果好。

(7) 在路基中应用效果良好。用于路基中可实现路基垂直填土，节省投资、减少拆迁、节省用地，大幅降低填土荷重；施工时不需机械振捣和碾压，通过配管泵送，作业面小，施工工期短；可使填土荷载大幅降低，路基的附加应力减少，路基的侧移与沉降得到抑制，从而提高路堤的稳定性。用于路基和桥梁结合部，可缓解路基与桥台结合部的沉降，使路基结合部与桥台的刚性突变得到缓解，消除填料自身工后沉降，对桥台结构物的推挤作用小。

2 泡沫轻质土对桥头路基的治理

2.1 工程概况

河北省道改扩建工程S126YH-SG2标段，起讫桩号为K2+587.629—K3+825.629，全长1 238 m。地面段设计道路等级为城市主干路，高架段公路等级为一级公路。设计速度，地面段为60 km/h，高架段为80 km/h。道路横断面采用双向六车道四幅路形式，标准横断面布置形式为3.0 m人行道+4.5 m非机动车道+7.0 m侧分带+11.5 m机动车道+8 m中分带+11.5 m机动车道+ 7.0 m侧分带+4.5 m非机动车道+3.0 m人行道，宽度为60 m。地面段上下匝道断面布置形式为3.0 m人行道+8.5 m机非混行集散车道+10.0 m侧分带+11.5 m机动车道+8 m中分带+11.5 m机动车道+10.0 m侧分带+8.5 m机非混行集散车道+3.0 m人行道，宽度为74 m。跨河桥设计为三跨变高度钢-砼混合预应力连续箱梁，跨径组合为35 m+130 m+35 m，总长200 m。两侧桥台设计为埋置式，台下设3根1.8 m钻孔灌注桩。

桥台台前设置防洪防汛及检修通道，台前下挖深度较大，无法设置锥形护坡，导致桥台前后土压力不平衡；台背河岸处填土厚度为8 m，对桥台形成侧向土压力较大。为减小台背土压力，防止桥台倾覆，采用泡沫轻质土作为台背路基回填材料。施工期间的温度为15～30 ℃，水泥采用32.5硅酸盐水泥，水泥∶水=320∶195(质量比)，气泡含有率70%，湿容重5.5 kN/m3。泡沫轻质土的性能指标要求见表1，处治方案见图1。

表1 泡沫轻质土的性能指标

图1 泡沫轻质土处治桥头路基示意图(单位：cm)

2.2 处治方法

(1) 泡沫轻质土标高以路床顶部以下20 cm控制，同时确保相邻路段顶部高差≤0.2 m，以现有原地面线控制泡沫轻质土底面标高。

(2) 浇筑轻质土施工前，检查填筑区基底，保证基底无积水、无杂物。浇筑完轻质土后，采用水泥板进行纵、横坡调整。

(3) 根据设备产能划分单个浇筑区面积，单个浇筑层浇筑量不超过200 m3，并保证轻质土能在其初凝时间完成浇筑。

(4) 填土路基段的泡沫轻质土先施工，与路基交界地段顶部预留(90×90) cm台阶，余下部分预留(60×90) cm台阶。

(5) 泡沫轻质土浇筑体距底部上方40～60 cm范围内水平设置一层钢丝网，在其顶部下方30～50 cm范围内水平设置另一层钢丝网。钢丝网边长为50 mm ×50 mm或100 mm 100 mm，由直径3～6 mm钢丝焊接而成。

(6) 单层泡沫轻质土浇筑厚度控制在0.5 m，浇筑时间不超过3 h，且不大于水泥浆的初凝时间；从完成水泥浆制备至泡沫轻质土开始浇筑施工的间隔时间不大于3 h。轻质泡沫土路段基底及包边与一般路基基底处理一致，压实度按不小于90%控制，并按相关规范要求进行检查。

(7) 为避免刺破防渗土工膜，先清除下承层的尖锐物，再在下承层铺设垫护层的无纺针刺土工布，最后铺设防渗土工膜。横向铺设防渗土工膜，相邻土工膜搭接重叠宽度不低于10 cm。

2.3 施工质量控制

为保证泡沫轻质土能满足桥头路基处理要求和泡沫轻质土的施工质量，施工时选择合适的水泥用量和品种，成型时采用低水灰比，并优化养护，加强保水措施。施工质量控制措施如下：

(1) 通过试验合理确定施工配合比，选择最佳水灰比，浇筑前根据工程特点、温度、使用材料等进行适当调整。

(2) 原材料。选用低发热快硬水泥；选用的发泡剂应满足泡沫轻质土所需泡沫量、泡沫稳定性、泡沫泌水率等要求；保证骨料、砂子、水泥的比例合理。

(3) 外加剂。合理选择早强激发剂，增加泡沫轻质土抗压强度；为解决泡沫轻质土吸湿性强、干缩大的缺陷，合理选择复合外加剂。

(4) 泡沫砼拌和控制。为保证泡沫均匀性及泡径大小，合理选择泡沫轻质土发泡机。为保证施工中泡沫轻质土的混泡均匀性和速度，保证泡沫存留率与稳定性，施工中加强搅拌，保证搅拌时间，做到浇筑完泡沫轻质土后泡沫不漂浮。

(5) 温度低于5 ℃时，采用32.5强度以上等级水泥或加入早强剂以促进初凝速度。为保证单层泡沫轻质土的浇筑厚度不大于1 m，同时避免因浇筑厚度不够出现消泡造成达不到轻质目的的现象，单层浇筑厚度不低于0.25 m。

(6) 浇筑完泡沫轻质土后，不得扰动泡沫轻质土，采取静态养护，冬季、夏季养护时间分别为7～10和5～7 d。高温时，浇筑完泡沫轻质土后采用雾状喷洒的保湿养护；气温低的冬季采用覆盖塑料薄膜加稻草保湿养护；下雨时采用塑料薄膜彩条布覆盖。浇筑完14 d内，严禁人与机械通行。

3 结语

该工程桥台路基段采用泡沫轻质土处治后，湿容重、气泡含有率、配合比、抗压强度、路基沉降等均满足规范要求，未出现桥台倾覆现象，表明采用的泡沫轻质土处治方法成功，可供同类工程参考。

随着中国对资源利用、生态节能的日益重视，泡沫轻质土以其良好性能在路基中应用越来越广泛。泡沫轻质土施工中控制好水泥、外加剂等材料质量、水灰比、配合比，采用合适的发泡剂和施工机械，严格控制施工工序，并做好早期养护，才能保证泡沫轻质土的施工质量和路基的处治效果。