泡沫轻质土在道路工程中的应用

泡沫轻质土在道路工程中的应用

严亚芳

浙江金峨生态建设有限公司  浙江宁波  315100

摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，道路工程建设越来越多。对于陡坡路堤或桥头、涵台背难以压实的填方路堤段，采用泡沫轻质土路基的施工工艺作为施工质量的技术保证。泡沫轻质土因具有轻质高强的特点被广泛应用于公路工程改扩建施工中。首先分析泡沫轻质土的特性，其次探讨泡沫轻质土在道路工程中的应用，能够为同类工程提供参考。

关键词：泡沫轻质土；公路路基；改扩建

引言

随着高速公路交通量快速增加，早期修建的高速公路已经难以满足当前交通运输量的要求。在此背景下，我国积极开展高速公路改扩建工程，以提升高速公路运输能力。在公路改扩建工程中，采用常规填土作为新路基填料，经常会出现拓宽路基结合部位纵向裂缝、路基下沉开裂等病害。为解决这一问题，建议在路基拓宽中采用泡沫轻质土作为填料，有效降低新旧路基沉降量，提升改扩建路基路面的施工质量。

1泡沫轻质土的特性

泡沫轻质土是将泡沫剂与水稀释成均匀的水溶液发泡剂，用机械方法制备成泡沫，再将泡沫与水泥净浆液（根据强度、工作性及节约成本等需要，可添加适量的外加剂、掺合料或细集料）经机械混合搅拌、浇筑成型、养护固结而形成的轻质微孔混凝土。泡沫轻质土工艺是将几种原材料通过一定的工艺设备制备而成的新型材料，具有自重轻、强度高等优势，因此广泛应用于现代工程建设中。泡沫轻质土是将发泡剂制成泡沫后，与水泥、水及其他掺合料、外加剂等按照一定的比例配合而成。其制作过程主要分为两步，一是制作泡沫，二是制作料浆，然后将两者结合形成泡沫轻质土成品。与普通填土和普通混凝土相比，泡沫轻质土具有以下特性：（1）轻质性。泡沫轻质土的密度为300～1000kg/m3，与普通混凝土相比，密度较小，能够减轻填土路基的整体荷载。（2）强度高。泡沫轻质土的无侧限抗压强度一般为0.6～1.5MPa，强度大于普通填土路基土的承载力。（3）耐水性。泡沫轻质土是水泥与粉煤灰等掺合料制作而成，具有大量的闭口孔隙，开口孔隙较少，密封性能好，具有良好的耐水性能。（4）耐久性能好。泡沫轻质土具有良好的工程使用性能，使用寿命长。

2泡沫轻质土在道路工程中的应用

2.1发泡剂

在制备泡沫轻质土时，要稀释发泡剂，借助发泡装置产生泡沫，将发泡溶液掺入到混凝土浆液内进行搅拌，搅拌后生成泡沫轻质土。目前，常用的发泡剂主要包括以下三种类型：松香型发泡剂，具备成本低的优势，但是其稳定性较差，难以满足生产低密度泡沫轻质土的要求；蛋白质型发泡剂，具备泡沫稳定性好的优势，但其价格偏高，操作要求较高；表面活性剂类发泡剂，具备发泡倍数大的优势，但泡壁较薄、泡沫消失快。

2.2沉陷及裂缝处理

现浇泡沫轻质土浇筑施工过程中，对于宽度大于3mm的裂缝，应通知监理单位和设计单位，进行现场调研后提出处理措施。

2.3现场施工配合比调制

泡沫轻质土施工现场不宜采用小型水泥发泡机，应采用变频水泥发泡机，采用具有发泡、水泥净浆生产、泡浆混合及泵送一体化功能的专用自动化生产设备。在施工现场，通过对泡沫轻质土气泡群湿容重的检测来调节气泡和泡沫轻质土的质量，确保泡沫轻质土的质量满足设计要求。

2.4水平位移

采用泡沫轻质土的路基改扩建试验路段中，新老路基坡脚处的水平位移量随着地基深度的增加而显著降低，当地基深为7m时，水平位移达到最大值，与常规填土相比降低73%。当路基高度为4m时，采用泡沫轻质土填料的地基表面水平位移比采用常规填土的地基表面水平位移降低78%。由此表明，在公路路基改扩建工程中采用泡沫轻质土作为填料，能够保证竖向沉降量与水平位移量均达到技术规范要求，且两项指标控制效果明显优于常规填土填料，验证了泡沫轻质土在路基拓宽中应用的技术可行性。

2.5参数分析

由于泡沫轻质土可针对不同地质环境对材料配合比进行一定的改动，以改变自身力学特性适应不同地质条件的要求，为研究不同力学特性下分层填筑泡沫轻质土对路基沉降的影响，对泡沫轻质土部分力学特性展开参数分析，得到各参数在一定变化范围路面中线沉降曲线，分析其变化规律。

2.6施工注意事项

（1）泡沫轻质土在浇筑施工前应确保基底无软基存在以及基底无积水现象，清除表土后，整平夯实路基基底，要求压实度不小于90%，严格按照相关技术要求进行碎石垫层施工以及检测验收。（2）泡沫轻质土不宜一次浇筑太厚，浇筑厚度应控制在50～100cm为宜。（3）单个浇筑范围区浇筑层的浇筑时间应控制在水泥的初凝时间范围内，不应超过2h。（4）应沿浇筑范围内长轴方向向另一端施工，不能断开或者两头向中间浇筑。（5）在浇筑过程中，需要移动浇筑管时，应沿浇筑管方向前后移动，而不宜上下移动或左右移动。（6）路床范围进行泡沫轻质土施工时，每层浇筑完成后，应采取一定措施进行覆盖养护，养护时间不宜小于7d。

2.7变形缝设置

当泡沫轻质土浇筑长度超过15m时，按照10～15m的间距设置变形缝，缝宽为2cm，上下相邻浇筑层变形缝交错布置。变形缝填缝材料采用2cm厚的泡沫夹板。

2.8沉降分析

（1）竖向沉降。①沉降监测方法。在路基拓宽过程中，跟踪检测路基表面和路堤顶面的沉降分布情况，沉降监测采用沉降杯。每浇筑一层泡沫轻质土测定一次沉降杯的数值，浇筑完毕后再测定一次，路床、路面铺筑完工后最后测定一次。②每层填筑高度为1m，根据监测数据显示，随着分层施工层数的增加，泡沫轻质土拓宽路基的沉降值也会随之增大。③与常规填土相比，拓宽后的路基表面沉降量下降幅度相对较低。④根据对比监测数据可知，在采用泡沫轻质土改扩建的路基工程中，各项监测数据满足路基竖向沉降要求。（2）水平位移。采用泡沫轻质土的路基改扩建试验路段中，新老路基坡脚处的水平位移量随着地基深度的增加而显著降低，当地基深为7m时，水平位移达到最大值，与常规填土相比降低73%。当路基高度为4m时，采用泡沫轻质土填料的地基表面水平位移比采用常规填土的地基表面水平位移降低78%。由此表明，在公路路基改扩建工程中采用泡沫轻质土作为填料，能够保证竖向沉降量与水平位移量均达到技术规范要求，且两项指标控制效果明显优于常规填土填料，验证了泡沫轻质土在路基拓宽中应用的技术可行性。

2.9养护

轻质土路基顶面浇筑至设计高程后，及时采用塑料薄膜进行表面覆盖，以对轻质土路基进行养护，养护时间为 7d。在养护期内，严禁在轻质土路基顶部直接行使工程机械设备或社会车辆；若发生预期之外的不确定碾压应及时补料复填。

结语

泡沫轻质土施工技术，广泛应用在建（个）元高速公路泡沫轻质土路基段，严格执行泡沫轻质土路基标准工艺流程，认真执行施工技术规范、技术标准及有关操作规程，编制施工程序，通过全线的推广应用及施工质量体现，验证了施工技术的可行性，节省工期的同时确保发泡剂性能检验基础要求、泡沫轻质土技术指标、密度实时控制允许误差均满足泡沫轻质土路基验收标准，所有泡沫轻质土路基段均实现一次性通过验收，在满足设计要求的同时补充并提高了特殊路基的施工技术标准。

参考文献

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