轻质泡沫混凝土在山区高速高陡路堤施工中的应用

陈贺文

中交一公局厦门工程有限公司    福建  厦门  361000

摘要：近年来，我国公路建设发展迅速，目前全国高速公路通车总里程已达到16万公里，虽然公路质量有了极大提高，但因路基沉降导致路基开裂、桥梁台背、横向结构物台背处产生跳车现象屡见不鲜，降低了公路的使用性能及行车的舒适性，增加了行车风险。国内常见路堤施工的填料大多为土质、石质、土石混填等，而轻质泡沫混凝土大多是作为建筑物保温材料，在高速公路路堤施工中的应用较少，主要用于补偿地基、道路、桥梁、隧道的填充层。作为陡坡路堤填料具有重量轻、强度高、减轻结构自重荷载、耐久性好、抗震性能好等优点。

关键词：轻质泡沫混凝土、路堤、填料

一、引言

泡沫轻质土是指利用生产设备对发泡剂水溶液进行加工，然后和水泥基胶凝材料、集料、添加剂等按照特定比例混合后浇筑形成的一种轻质材料。通过对轻质泡沫混凝土路堤施工技术的研究，总结针对特殊、复杂地形下的路基施工技术。解决因地形及工后沉降、不均均沉降等原因造成的路基施工中的常见问题，减少路基病害，提高路基质量及使用年限。

在路基施工中，可替代原本的路基填筑材料，避免路基高挖高填对环境的破坏，其能垂直填筑的特性可节约土地资源，对自然环境的保护有重大意义。

二、工程概况

龙岩靖永高速公路K19+195~K19+261段为金丰溪2号大桥与狮象潭中桥间短路基，金丰溪2号大桥8#桥台桩号为K19+195,狮象潭中桥0#桥台桩号K19+261。该段路基为整体式路基，半填半挖断面形式，左侧为填方路堤，右侧为挖方路堑。原设计左侧K19+195~K19+260 段路基采用衡重式挡土墙断面，最大墙高10.0m。

陡坡路堤示意图

三、原地形情况

K19+200~K19+230 段原地形施工实测地面线较设计图中地面线降低1.0~3.0m，需增加挡土墙高度至13.0m，现场对挡墙基底进行轻型动力触探原位测试，地基承载力最小仅为92kPa,最高为188kPa,不满足设计文件中13m高挡土墙地基容许承载力不小于250kPa的要求。

金丰溪2号大桥8#桥台为肋板式桥台，为满足台背填土稳定性需求，需向小桩号方向按1:1.5坡率进行放坡，并需要向小桩号方向顺延挡土墙作为锥坡填土侧向支撑，需增加大量征地。由于红线外侧为生态林地，征地困难，为确保运梁通道贯通及工期要求，采用轻质泡沫混凝土路堤，避免陡坡路堤高填方带来的稳定性问题及大量征地占用土地资源问题。

四、轻质泡沫混凝土路堤施工技术

路堤填筑材料由土石方调整为轻质泡沫混凝土，轻质泡沫混凝土其密度低、重量轻，对于挡墙基础承载力不足及软弱地基路段，是一种理想的软弱地基处理方法，其地基承载力要求低，结构强度高，根据国内使用经历，其结构稳定安全，其施工成本高、施工难度低、施工工艺较为简单，施工重点是开挖台阶、保护面板和浇筑层厚控制，轻质泡沫混凝土材料、场地、施工方法和控制要点如下：

4.1.轻质泡沫混凝土配比设计及试验检测

轻质泡沫混凝土主要材料为水泥、水和发泡剂材料组成，通过合理的配合比设计，可根据不同的填土高度设计适合的泡沫砼强度。

泡沫剂：泡沫剂应出具出厂合格证，合格证应明确匀质性指标，且匀质性指标应满足《泡沫混凝土用泡沫剂》（JCT 2199-2013）的要求。

水泥：水泥应采用 42.5 级硅酸盐水泥，且其性能应满足相关国家规范的要求。

轻质泡沫混凝土配合比设计应采用纯水泥配合比，料浆沉降率不超过 5%。流值应控制在 170~190mm 范围。

试验检测要求：抗压强度试验试块采用 10cm×10cm×10cm 立方体试块。要求压力机采用小量程砂浆压力机进行抗压试验，且强度结果不做尺寸折减；配合比强度试验以 6 块试块为一组，分别测定 7 天龄期和 28 天龄期强度；配合比试配试验及试验报告应经三方签字确认并审批。

轻质泡沫混凝土设计指标及配合比

距泡沫轻质	施工湿密度	28d 无侧限抗	泡沫混凝土配合比
土顶部距离	Rfw(kg/m3)	压强度(MPa)	42.5水泥(kg)	水(kg)	发泡剂(L)
0~0.8m	600	≥1.0	332	216	645
＞0.8m	550	≥0.8	355	231	636

4.2.泡沫轻质混凝土土的设备和场地要求

轻质泡沫混凝土的拌制机械设备，采用国内生产的F40型液压水泥发泡机，主机功率30KW,每小时可拌制40m³，扬程150m，无需轻质泡沫混凝土运输设备，拌制后通过管道直接浇筑至施工部位；可根据数量可调整设备；施工前，现场应平整设备和材料安放场地，场地应选在距施工地点较近的部位，易于管道安装和泡沫土浇筑。

4.3.台阶开挖

台阶开挖是轻质泡沫混凝土施工的关键施工工序，要严格控制台阶的开挖宽度和高度，轻质土填筑区与地基土衔接按 1:1.5 坡率进行修整，并设置宽2m，高度 1.33m 的台阶,台阶应有2～4%向内倾斜的横坡。轻质泡沫混凝土浇注施工前，对基底进行检查，确保基底无杂物、无积水、基底高程满足设计要求。台阶的开挖完成后，浇筑区基础底层铺设20cm碎石垫层。

台阶开挖

4.4.铺设金属网施工

采用Φ3.2mm@10cm×10cm 规格冷镀锌铁丝网，施工前检测合格。碎石垫层完成后，按基础底面以上1m、1.5m、距浇筑顶面 30cm 处和 80cm 处各铺设一层金属网，金属网设置于距浇筑顶面 30cm 处和 80cm 处，采用 U 形钉进行锚固，纵向锚固 间距 2m、横向锚固间距 1.0m。金属网平面位置应重叠搭接，搭接宽度不低于 2.5cm， 搭接处用塑料扎扣绑扎并用 U 型钉锚固。

镀锌网铺设

4.5.轻质泡沫混凝土浇筑区保护面板施工

保护面板基础施工：轻质泡沫混凝土浇筑前，首先施做保护面板基础，基础采用C25混凝土，为保证保护面板挂设牢固，基础预埋75×75×6cm角钢立杆。

保护面板预制：采用C30小石子混凝土预制或厂家购买，面板厚度4cm，长度90cm、高度30cm，保护面板预制时应按照图纸要求预埋Ø6拉杆连接筋。

保护面板安装：安装设计线到位后，采用Ø6拉杆固定筋与保护面板Ø6预埋筋连接。再将拉杆与预埋角钢立杆连接固定，立杆随浇筑高度提高焊接加高。

保护面板施工                          

4.6防渗土工膜施工

顶层轻质泡沫混凝土浇筑完成后，铺设0.5mm防渗土工膜，防渗土工膜经检测合格,土工膜铺设时搭接应采用热焊的方式，搭接宽度 5cm。铺设时，应展平拉紧，避免局部卷起的现象，必要时，可采用 U 型钉进行锚固。

4.7轻质泡沫混凝土与路面施工的衔接

轻质泡沫混凝土顶部路面必须在轻质土同条件养护强度达到 0.6MPa 时方能展开施工，且施工时，严禁自卸车、压路机、推土机等大型机械直接在轻质土顶面行走，应采取边卸料、边推平、边碾压的前进方式进行摊铺和碾压，即卸料车、压路机应在推平机械的后端卸料和行走。

4.8养护与维护

轻质泡沫混凝土浇注区顶面浇注至设计高程后，则应采用塑料薄膜进行表面覆盖，以对轻质土路基进行保湿养护；或者采用无纺土工布覆盖结合洒水的方式养护，养护时间不低于 7 天。在轻质土路基顶部路面施工前，严禁其上行驶工程机械；局部地段，无法回避时，应在合适位置铺设厚度不小于 50cm 的临时保护层或采用钢板覆盖的方式作为临时便道，以供工程机械行驶。

五、施工效果

轻质泡沫混凝土路堤填筑施工方便高效，可大大缩短施工工期。轻质泡沫混凝土采用现场拌制直接浇筑的施工方式，无需像常规路基填土那样进行分层整平碾压;在保护好原材料的情况下，路基施工质量更容易控制，不存在路基填士的最佳含水量问题，不受气候环境变化的影响，类似雨天天气停雨后即可展开施工，不会像常规路基填土那样需要晾晒而影响工期。

对施工现场和周边环境干扰较小。施工过程中，只需要对台背基坑进行简单围挡以避免杂物混入或者意外危险发生，还可分幅施工，不影响现场其他施工作业和车辆临时通行;临时施工设施简单，占地很小，减少了现场的放坡填筑，有效的节约了土地资源，减少了对周边环境的影响。

该段轻质泡沫混凝土路基建成通车后结构稳定，无沉降、跳车、路面开裂等常见病害问题，对于类似路堤工程的实施具有借鉴及参考意义。

六、结论

轻质泡沫混凝土路堤相对于普通路基填筑，少占用土地、保护山区生态环境，采用该方法较挡墙施工，施工方法简单、缩短了施工工期，相比普通路基施工沉降和边坡稳定得到有效加强。由于轻质泡沫土密度低重量轻，对路基基底的地基承载力要求低，从国内的类似工程的情况分析，其结构稳定安全。轻质泡沫混凝土施工工序简单，施工难度较小。

轻质泡沫混凝土路堤适用于挡墙基础承载力不足，一般处治方法不能满足要求，地形复杂的陡坡、受征地及建筑物影响不能放坡的特殊地段。