基于软土地区不良地质条件的泡沫混凝土换填及施工控制

郝飞

（邢台路桥建设总公司，河北 邢台 054000）

当前，有不少高速公路建设项目位于软土路基上，在软土地基上进行高速公路建设时，需要对软土路基的不均匀沉降状况进行科学处理与控制，本文背景工程中的某新建高速公路项目即属于软土地基区域，为减少项目建成通车后的不均匀沉降现象，拟参考预压期的沉降监测数据，决定对工程某区段内的软土路基开展泡沫混凝土换填处理。在制备泡沫混凝土时，一般是先将由水泥浆、掺合料和外加剂等构成的混合液搅拌均匀，再加入一定比例由发泡剂制得的泡沫。泡沫混凝土属于一种性能优良的轻质建材，其浇筑凝结成形后，即形成包含有许多均匀分布的封闭气孔的微孔轻质混凝土。

一、泡沫混凝土的性能特征及工艺流程

（一）性能特征

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到含硅质材料、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。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倍～20倍。另一方面，泡沫混凝土可现场浇筑施工，并与工程主体紧密结合，能有效保证工程结构的整体性，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，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0.5MPa～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]。

（二）泡沫混凝土换填流程

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需要先完成工程测量放养，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，在完成模板安装及泡沫混凝土生产后，还需要分层浇筑和养护混凝土，并进行碎石隔离层施工。严格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。

二、软土地区不良地质条件下的泡沫混凝土换填施工

（一）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掘工作。高速公路软土路基基坑一般采用挖机开挖施工，开挖深度控制在换填标高以上5cm处，该环节中，应控制基坑的基底宽度，要求其不少于设计宽度，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，还需要对基坑开展初步振动碾压，保证基底的压实程度。另外在完成基地压实并完成检测后，需铺设防渗土工织物，一般土工织物沿着中央分隔带向两边填筑体下部延伸，要求土工织物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]。

（二）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。在具体划分中，除考虑分割长度、强度、单层浇筑厚度外，换填深度、水泥初凝时间、设备产能等都是施工人员需要考虑的重要因素。一般在分割长度控制中，多按照5m～15m的标准划分，而当按照强度实施分区时，0.7MPa和1.0MPa是两个较为常用的界限标准。换填断面单层浇筑厚度多按照0.3m～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，要求模板厚度合理，强度、刚度、稳定性突出，如使用木夹板时，其厚度应尽量控制在10mm～20mm，使用竹胶板时，应控制竹胶板的厚度保持在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，要求木方处于模板的中部，纵向木方加固中，要求木方的间距保持在60cm，以此来保证模板的整体性，确保模板在使用阶段无缝隙，不漏浆[3]。完成支模后，还需要再次检查，模板平面位置、顶部高程、模板接缝同时做好支撑加固和模板线形控制，为泡沫混凝土换填施工创造良好条件，

（三）泡沫混凝土生产

规范化生产泡沫混凝土，能从源头上并保证高速公路软土路基换填施工质量。在换填施工初期阶段，首先需按照设计标准准备水泥、骨料、掺合料、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，以此来形成气泡均匀、性能突出的混合料，如图1所示。最后根据规范开展泡沫混凝土的检测工作，主要检测指标需要包含干密度、导热系数、混凝土强度等级，以及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》（JGT266-2011）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，泡沫混凝土构件无超过30mm的缺棱掉角问题等。

图1 泡沫混凝土生产流程

（四）泡沫混凝土浇筑

作为泡沫混凝土换填施工的核心环节，混凝土浇筑对于高速公路软弱地基的增强处理具有积极作用。一般泡沫混凝土采用现场配管泵送施工的方式浇筑，具体施工要点包括：在泵送混凝土浇筑准备阶段，以及系统检测输送管接头的紧固程度，要求泵送管接头密实、牢固不泄露；在泡沫混凝土浇筑过程中，应重视出浆口的泡沫混凝规格质量的控制，一般出浆口泡沫混凝进行湿重与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浇筑施工；在具体浇筑过程中，应重视浇筑泵管的系统控制，要求其与浇筑面板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，要求管口埋入混凝土内部10m，以此来降低混凝土的消泡量，如图2所示。

图2 泡沫混凝土浇筑

在考虑浇筑面积大小、高度的基础上，注意检查浇筑面游离气泡的走向，并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。

分层浇筑过程中，若浇筑空间面积狭小，则浇筑厚度应控制在1m以内，而在其他浇筑区域，要求分层的厚度控制在0.3m～0.8m。在混凝土初凝阶段，还需要按照设计要求，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。

泡沫混凝土浇筑中，应重视混凝土浇筑环境的系统控制，一般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 泡沫混凝土纵向分层、分段图

（五）养护施工

完成泡沫混凝土浇筑后，还需要规范化地进行混凝土的养护施工。一方面，待浇筑的泡沫混凝土终凝后，需采用土工布覆盖，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。另一方面，应重视控制泡沫混凝土养护时间，一般其养护时间不少于7d。另外，按照相关标准检测泡沫混凝土整体质量后，再开展后续级配碎石隔离层施工。

（六）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开展碎石隔离层施工。在碎石材料选用中，要求材料中针片状颗粒的总量保持在20%以内，碎石材料应整体清洁，无黏土块、植物根茎等杂物。一般级配碎石隔离层施工采用轮胎式压路机静压处理，施工中严禁使用振动碾压方式。通常碎石隔离层的厚度保持在30cm左右，分两层碾压模式，一般上层厚13cm，而下层厚度需结合分台阶情况动态调整。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%。

四、换填施工质量控制措施

（一）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。一般在泡沫混凝土材料选用中，应将原材料的质量控制作为重点，如使用硅酸盐水泥时，要求水泥的强度等级保持在42.5以上。发泡剂选择中，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45kg/m3～50kg/m3，稀释倍数和发泡倍数分别不得小于60倍和30倍。当发泡产生泡沫时，要求泡沫的大小均匀细密，直径保持在1mm以内。值得注意的是，完成泡沫混凝土材料原材料质量检查后，还需要控制泡沫混凝土设备，确保其具有自动进料、电子计量、自动控制和信息显示等诸多功能，然后按照实际情况配置材料，以满足后期应用需要。

（二）落实施工过程控制

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土路基泡沫混凝土换填施工质量。在项目施工初期阶段，要求系统开展施工区域勘察工作，结合勘察资料完成软土路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，实施施工技术较低，确保施工人员准确掌握软土路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开展泡沫混凝土施工。最后完成项目施工后，还需要规范化地检测软土路基泡沫混凝土换填施工质量，该环节中，应系统检测换填施工质量，软土路基整体承载能力、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。

五、结语

泡沫混凝土换填工艺在高速公路软土路基处理中应用广泛，其能有效增强软土路基承载能力，满足高速公路建设及安全运行需要。泡沫混凝土材料在软土路基换填施工中应用，能有效地提升软土路基换填施工质量，推动高速公路建设工程的持续、稳定发展。