泡沫混凝土在高速公路软基条件下的换填工艺

程强

（河北广通路桥集团有限公司，河北 邯郸 050000）

0 引言

高速公路工程是我国交通基础网络设施建设的重要内容，对于加强区域联系、带动区域经济发展具有重要作用。随着交通网络布局的日益完善，高速公路工程的建设环境愈发复杂，如在项目施工中常遇软弱地基，采用泡沫混凝土对这些软基进行换填处理，能有效提升路基承载能力，满足高速公路高质量建设需要。

1 泡沫混凝土的性能特征及工艺流程

1.1 性能特征

作为工程项目建设中较为常见的一种轻质、微孔材料，泡沫混凝土主要是在机械方法的作用下，混合泡沫剂和水溶液制成泡沫，随后将这些泡沫加入含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂的浆料中，最终通过搅拌、浇筑、养护等工艺应用而形成的一种多孔材料（见图1）。结合工程实际可知，泡沫混凝土本身具有较强的物理和力学性能。一方面，泡沫混凝土的质量较强，保温隔热效果较好，一般使用该材料后，构筑物的自重可降低25%作用，同时其热阻约为普通混凝土的10～20倍。另一方面，除隔音耐火性能突出外，泡沫混凝土还可现场浇筑施工，并与工程主体进行紧密结合，有效地保证了工程结构的整体性，并且基于多孔性特征材料弹性模块低，低弹减震性能较好。此外，对比其他类型混凝土材料，泡沫混凝土还具有生产方便、耐久性好的特征，并且其抗压优势突出，整体抗压强度约0.5～22.2MPa，使用该材料后，由于材料不含苯、甲醛等有害物质，还能有效保证材料及功能建设的环保性能[1]。

图1 泡沫混凝土

1.2 泡沫混凝土换填施工流程

高速公路混凝土施工中，泡沫混凝土的应用较为广泛。从项目施工过程来看，泡沫混凝土换填施工先需要完成工程测量放养，进行基坑开挖和基底压实检测，随后开展防渗土工织物施工，完成模板安装及泡沫混凝土生产后，还需要进行混凝土的分层浇筑、养护，并进行碎石隔离层施工。严格该控制泡沫混凝土换填施工管理层，能有效保证高速公路基础承载能力和稳定性。

2 基于高速公路软基条件的泡沫混凝土换填工艺要点

2.1 基坑开挖及检测

结合高速公路设计标准完成测量放线工作后，项目施工人员需结合基坑边线开展基坑开挖工作。高速公路软基基坑一般采用挖机进行开挖施工，开挖深度控制在换填标高以上5cm 处，该环节中，基坑的基底宽度应不少于设计宽度，同时基底表面应整体平整、密实，且没有其他松散杂质和积水。完成基坑开挖后，对基坑进行初振碾压，保证基底的压实程度。完成基地压实并完成检测后，需铺设防渗土工织物，土工织物沿着中央分隔带向两边填筑体下部延伸，土工织物应延伸到两边填筑体底部2m 处，且整个防渗土工织物完整无搭接[2]。

2.2 模板安装

模板安装初期阶段先需要进行泡沫混凝土换填断面分割和分层。划分时，除考虑分割长度、强度、单层浇筑厚度外，还应考虑，换填深度、水泥初凝时间、设备产能等因素。分割长度一般控制在5～15m，按照强度实施分区时，常用的界限标准为0.7MPa 和1.0MPa。换填断面单层浇筑厚度多按照0.3～0.8m 的标准控制。完成浇筑区和浇筑层划分后，需规范开展浇筑区支模施工，现阶段，木夹板、竹胶板在泡沫混凝土换填支模施工中的应用较多，模板应厚度合理，强度、刚度、稳定性突出，如使用木夹板时，其厚度应控制在10～20mm，使用竹胶板时，竹胶板的厚度应控制在120mm左右。正式支模中，应在模板的内侧做好分层标记线，通过钢筋和木方进行模板支撑加固，横向木方加固施工时，木方应处于模板的中部，纵向木方加固中，要求木方的间距保持在60cm，以保证模板的整体性，确保模板在使用阶段无缝隙，不漏浆[3]。完成支模后，还需要对模板平面位置、顶部高程、模板接缝进行再次检查，同时做好支撑加固和模板线性控制，为泡沫混凝土换填施工创造良好条件。

2.3 泡沫混凝土生产

规范化的生产泡沫混凝土，能从源头上并保证高速公路软基换填施工质量。在换填施工初期阶段，首先需要按照设计标准准备水泥、骨料、掺和料、外加剂、泡沫剂和水，为混合料的配置奠定良好基础。其次，应严格控制泡沫混凝土的生产流程，该环节中，应通过物理方法将发泡剂制备成泡沫，然后将泡沫混入搅拌均匀的泥浆中，以形成气泡均匀、性能突出的混合料（见图2）。最后，应规范开展泡沫混凝土的检测工作，主要检测指标包括干密度、导热系数、混凝土强度等级，还包括泡沫混凝土构件尺寸偏差和外观。一般要求泡沫混凝土的各项指标满足《泡沫混凝土》（JG/T 266—2011）的标准，如泡沫混凝土干密度容许误差不超过5%、C20泡沫混凝土单块最小平均值不小于17MPa、泡沫混凝土构件物不存在超过30mm的缺棱掉角问题等。

图2 泡沫混凝土生产流程

2.4 泡沫混凝土浇筑

混凝土浇筑是泡沫混凝土换填施工的核心环节，对于高速公路软弱地基的增强处理具有积极作用。泡沫混凝土一般采用现场配管泵送施工的方式进行浇筑，具体施工要点包括：①泵送混凝土浇筑准备阶段，系统检测输送管接头的紧固程度，泵送管接头应密实、牢固不泄露。②在泡沫混凝土浇筑过程中，应重视出浆口的泡沫混凝土规格质量的控制，出浆口泡沫混凝土配合比的误差不超过±0.2kN/m3，而在材料流动度检测中，出浆口材料的流动度需控制在180mm±20mm，材料检验合格后方可进行浇筑施工。③浇筑过程中，浇筑泵管与浇筑面板应保持一定的缓倾角度，严禁使用自上而下喷射式的浇筑方式。在浇筑过程中，管口应埋入混凝土内部不小于10cm，以降低混凝土的消泡量（见图3）。④在考虑浇筑面积大小、高度的基础上，注意浇筑面游离气泡的走向的检查，然后结合实际情况做好浇筑管口的移动处理，以减少气泡的堆积问题。⑤分层浇筑过程中，若浇筑空间面积狭小，则浇筑厚度不超过1m，而在其他浇筑区域，分层的厚度控制在0.3～0.8m。在混凝土初凝阶段，按照设计要求，在顶层底面设置钢筋网片，并采用台阶式的方式完成顶层横坡调整。⑥泡沫混凝土浇筑时，对于未硬化的泡沫混凝土面层，应做好其避雨处理；同时浇筑过程中应减少对泡沫混凝土的扰动[4-6]。

图3 泡沫混凝土浇筑

2.5 养护施工

完成泡沫混凝土浇筑后，进行混凝土的养护施工。待浇筑的泡沫混凝土终凝后，需采用土工布进行覆盖，并实施喷淋保湿处理，避免出现浇筑部分暴晒问题，养护过程中应减少机械设备、车辆在上面行走，同时严禁在泡沫混凝土表面堆放杂物。应重视泡沫混凝土养护时间的控制，养护时间一般不少于7d。另外，按照相关标准进行泡沫混凝土整体质量检测后，进行后续级配碎石隔离层施工。

2.6 碎石隔离层施工

完成泡沫混凝土浇筑养护及质量检测后，还需按照设计标准规范化地进行碎石隔离层施工。选用碎石材料时，材料中针片状颗粒的总量需保持在20%以内，碎石材料应整体清洁，无黏土块、植物根茎等杂物。级配碎石隔离层施工一般采用轮胎式压路机进行静压处理，施工中严禁使用振动碾压方式。碎石隔离层的厚度在30cm 左右，分两层进行碾压模式，上层厚度13cm，下层厚度需结合分台阶情况进行动态调整。在压实度控制中，应确保碎石隔离层的压实厚度保持在96%以上，材料压碎值小于30%。

3 高速公路软基泡沫混凝土换填施工质量控制措施

3.1 严格控制原材料质量

泡沫混凝土材料的选择应用对于项目整体施工质量具有较大影响。选用泡沫混凝土材料时，应将原材料的质量控制作为重点，如使用硅酸盐水泥时，水泥的强度等级应保持在42.5 以上。选择发泡剂时，所有的发泡剂应绿色无污染，同时发泡剂气泡群密度需控制在45～50kg/m3，稀释倍数不得小于60 倍，发泡倍数不得小于30倍。当发泡产生泡沫时，泡沫的大小应均匀细密，直径保持在1mm以内。完成泡沫混凝土材料原材料质量检查后，确保泡沫混凝土设备具有自动进料、电子计量、自动控制和信息显示等诸多功能，然后按照实际情况进行材料配置，满足后期应用需要。

3.2 做好施工过程控制

严格按照设计标准做好施工过程控制，能有效提升高速公路软基泡沫混凝土换填施工质量。在项目施工初期阶段，应系统开展施工区域勘察工作，结合勘察资料完成软基泡沫混凝土换填施工工艺设计，在图纸审核及问题处理的基础上，实施施工技术交底，确保施工人员准确掌握软基泡沫混凝土换填工艺技术要点。在项目正式换填施工中，应做好关键施工环节技术要点的控制，如在模板安装中，应严格控制模板厚度，保证模板刚度、强度，并实施模板支撑加固处理，保证模板稳定性。而在发泡混凝土浇筑阶段，应采用后退式浇筑的方式进行泡沫混凝土施工。完成项目施工后，规范化进行软基泡沫混凝土换填施工质量检测，该环节中，应系统检测换填施工质量、软基整体承载能力、地基整体性等指标，确保新建基础满足高速公路施工需要，能有效保证后期公路运行安全性。

4 结语

泡沫混凝土换填工艺在高速公路软基处理中应用广泛，其能有效增强软基承载能力，满足高速公路建设及安全运行需要。施工人员应充分认识泡沫混凝土材料性能特征及工程应用优势，提高其在软基换填施工中的应用水平，并结合工程实际做好各施工环节技术要点的控制，有效提升换填施工质量，推动高速公路建设工程的持续、稳定发展。