气泡混合轻质土在公路加宽工程中的应用

气泡混合轻质土在公路加宽工程中的应用作者：方竞
来源：《科技创业月刊》 2013年第4期
方竞
（中铁七局集团武汉公司湖北武汉４３００７４）
摘要：气泡混合轻质土是一种内含丰富细微泡沫的人工制作的土工材料，突出特点是容
重小、轻质化。

在路基加宽工程中，采用气泡混合轻质土作为路基填料可以较好地解决路基加
宽部分与原有路基的差异沉降及施工面不足的问题，保证工程质量，缩短施工工期。

采用这种
技术能最大限度地节省用地，降低工程整体造价，具有显著的综合经济效益及社会效益。

关键词：气泡混合；轻质土；路基填料
中图分类号：TU44
文献标识码：Ａ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１３．０4．０82
２０世纪７０、８０年代，日本最早开始将泡沫轻质土大规模应用于替代填土的工程领域。

我国于２００２年引进并发展了该技术，目前已在北京奥运鸟巢、北京地铁奥运支线、京珠高
速公路、汕头中山东路改造、广州清河东路扩建改造等工程中成功应用。

１气泡混合轻质土及其特性
１．１气泡混合轻质土
它是用物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，与必须组分（水泥基胶凝材料、水）及可选
组分（集料、掺合料、外加剂）按照一定的比例混合搅拌形成的一种人工制作的土工材料。

突
出特点是在其内部形成封闭的泡沫孔，内含大量微小气泡群，气泡各自独立闭合，气泡之间互
不通水，容重比一般土体要小，使土轻质化和保温隔热化。

１．２气泡混合轻质土的主要特性
（1）轻质性。

通过对气泡和固化剂的含量进行调整，轻质土的容重可以在４—１５ｋｇ／ｍ３内进行调整。

干体积密度为３００～１６００ｋｇ／ｍ３，相当于普通水泥混凝土的１／５～１／８左右，可减轻建筑物整体荷载。

（2）整体性。

可现场浇注施工，与主体结合紧密，不需留界隔缝和透气管。

（3）低弹减震性。

气泡混合轻质土的多孔性使其具有低的弹性模量，从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。

（4）耐水性。

现浇气泡混合轻质土吸水性较小，相对独立的封闭气泡及良好的整体性，使其具有一定的防水性能。

（5）高流动性。

气泡混合轻质土具有良好的流动性，可以通过管道泵送，最大输送距离可以达到５００ｍ，最大泵送高度可以达到３０ｍ，因此，气泡混合轻质土的填充性好。

（6）环保性。

气泡混合轻质土所需原料为水泥和起泡剂，起泡剂为中性，不含苯、甲醛等有害物质，避免了环境污染和消防隐患。

起泡剂使用的同时可以减少水泥用量，降低综合成本。

且因其含有大量气泡，热导系数小，具有良好的隔热、隔音及抗冻融性能。

（7）施工速度快。

气泡混合轻质土在浇筑时不需要振捣和碾压作业，可在不规则、窄小空间作业。

只需使用简单的机器可实现自动化作业，可实现８００ｍ的远距离输送，工作量为１
５０～３００ｍ３／日。

（8）自立性好。

气泡混合轻质土采用水泥为固化剂，固化后可自立，对挡土结构物几乎没有推挤力，可以进行垂直填筑。

基于气泡混合轻质土的上述特点，目前已经在路基加宽、桥（涵）台背填筑、软基路基填筑、空洞填充、隧道口开挖、冻土地带工程处理、隔热、隔音层的浇筑等工程中应用。

２气泡混合轻质土在公路拓宽工程中的应用
２．１施工工艺
施工工艺详见图１：
２．２施工要点
（1）施工准备。

①测量放样，确定路基开挖边线；②按放样开挖线进行既有路基开挖施工，并按要求开挖台阶；③采用ＣＦＧ桩、粉喷桩、搅拌桩等方法对原路基进行加固；④进行挡板
基础的开挖和基础混凝土浇筑施工，施工前在基础内预埋横向ＰＶＣ排水管；⑤在路基填筑轻
质土底部铺设碎石垫层和土工膜及钢筋网。

（2）护壁预制。

由于气泡混合轻质土具有高流动性，在进行施工时必须采用保护壁或者模板成型的方式，且由于气泡是轻质土的有效组分，从避免流体气泡溢出的要求出发，在保护壁
板间、壁板和地基间都应保证不能漏浆，故在路基加宽工程中需预制护壁作为模板砌筑于路基
外侧。

预制混凝土面板用Ｃ２５小石子混凝土浇筑，制作时预埋Φ６钢筋焊接环。

（3）护壁安装。

按设计放样桩位及高程开挖至基础以下垫层底面高程。

在基坑内铺设１５ｃｍ级配碎石垫层及１５ｃｍ石屑垫层，在离面板内侧２８ｃｍ处打设Ｌ：７５×７５×６角钢，角钢打入基础以下深度为１ｍ，间距９０ｃｍ，垫层上浇筑Ｃ２５砼基础，基础浇筑时须
在面板板处预留６ｃｍ×６ｃｍ护壁槽。

在护壁预留槽内坐浆安装第一块护壁，上下护壁采用
水泥砂浆错缝砌筑，缝宽１ｃｍ，上下护壁与护壁间在内侧用Φ６钢筋将护壁上的预埋环焊接
连接，再用Φ６钢筋拉杆焊接至角钢支柱上。

（4）浇筑区划分及设置。

沿线路走向每隔１０ｍ左右或在地形突变处设置一道沉降缝，缝内填塞沥青木板或夹板。

沉降缝隔板与护壁、既有路基形成若干浇筑区。

当沉降缝隔板安装高
度及护壁安装高度大于１ｍ、护壁砂浆终凝后可以进入轻质土浇筑施工。

（5）轻质土制备。

轻质土的气泡由发泡剂加水与压缩空气混合制成，气泡和集料在现场搅拌后制成轻质土。

（6）泡沫轻质土施工。

为确保轻质土中的主要组分能够独立细微并且均匀地分布，必须在浇筑前后减少其消耗。

在浇筑时，由于气泡混合轻质土的自重作用会导致气泡压缩和消解，因
而其浇筑施工的厚度必须加以限制，应控制在０．３～０．６ｍ，不得大于０．６ｍ，否则会
因单层自重过大引起消泡，即采取分层浇筑；浇筑口与浇筑边缘的距离以５ｍ为宜，否则由于
轻质土的推挤压力会导致气泡消解。

当实施填充的部位其比较狭小的情况且浇筑厚度超过１ｍ
以上时也无法对施工质量导致影响的情况除外。

（7）养护。

在每层轻质土浇筑完毕后，应采用防渗土工布对表面进行整体保湿养护，避免出现暴露失水形成表层粉末现象；养护龄期不低于３d。

（8）脱模。

一般情况下，施工中的模板或保护壁不需拆除。

３施工注意事项
主要包括：护壁为永久性设施，其外侧面应确保平整、色泽均匀，避免被污染；泡沫轻质
土单层浇注厚度，控制在０．３－０．６ｍ；泡沫轻质土单个浇注区浇注层的浇注施工时间应
控制在水泥浆初凝时间内；上一浇注层必须待相邻的下一层浇注层终凝后方能浇注施工；应尽
可能沿浇筑区长轴方向自一端向另一端浇筑；如采用一条以上浇注管浇注时，则可并排地从一
端开始浇注，或采用对角的方式浇注；进行表面扫平浇筑时，应尽量使浇注口保持水平，浇注
口离当前浇筑轻质土表面高度≦１０ｍｍ；下雨时禁止浇筑施工，当遇大雨或暴雨天气，未固
化的泡沫轻质土表面应采取遮雨措施，防止雨水冲击造成轻质土表面消泡。

４质量控制
主要包括：每次浇注前，对设备进行完好性检查；对水泥、水及发泡剂的计划使用量进行
检查，确保单个浇注区浇注层１次性浇注完毕，避免出现单个浇注区浇注层分多次浇注完成的
情况；在设计划分浇注区浇注层时，确保单个浇注区浇注层的工程量与设备产能相匹配，避免
出现单个浇注区浇注层的累积浇注时间超过水泥浆初凝时间的现象；单层浇注时，轻质土流值
不低于１６０ｍｍ，避免出现流值偏低导致的流动剪切假缝。

路床部位面层浇注，轻质土的流
值标准按１６０～２００ｍｍ控制；浇注完毕后，应采用防渗土工布对表面进行整体保湿养护，避免出现暴露失水形成表层粉末现象；养护龄期不低于３d；浇筑后不得在轻质土表面踩踏，施工需要时，必须铺设垫板供人行走；在路床交验前，对浇注区边界进行必要的临时防护，避免
出现车辆、人员在路床表面行走而形成破坏；路床顶面需要临时行车时，应待路床强度满足设
计要求后，在其上铺设一层行驶保护层，保护层宜采用石屑，其厚度不应低于０．５ｍ，压实
度不低于８０％；路床之上临时保护层或路面结构层施工时，填料的卸料车或推土机不应直接
在路床顶面行驶，而应采取先摊铺推平前进后行走卸料的方式施工。

５应用实例
广州至清远高速公路改扩建工程（广州段）土建工程Ａ１０标段路线总长１．７０３ｋｍ。

土方工程为路基加宽及换填轻质混凝土，路基加宽段采用气泡混合轻质土技术施工。

施工时，
先采用预应力锚索加固既有路基，使其能够满足路基整体稳定性要求，待路基加固施工完成后，开挖既有路基，分层填筑泡沫混合轻质土。

泡沫混合轻质土采用泡沫与水泥浆混合制成，水泥浆在集中搅拌后由混凝土运输车运送至
浇筑地点的净浆搅拌缸内，通过软管被吸入发泡装置中，与发泡剂混合搅拌成泡沫混合轻质土。

泡沫混合轻质土通过软管被泵送到浇筑地点分层均匀浇筑。

使用气泡混合轻质土填筑路基，施工工期从５６天减少至３５天，确保了既有道路行车及
周围居民生产生活安全，且“安全、高效、经济”。

由于本次路基加宽是在既有路基上施工，
没有产生土地征收费用和房屋补偿费用，直接节约成本１２１６４００元。

６结语
路基加宽工程应用气泡混合轻质土施工技术与传统施工方法相比，主要性能优势有：
（１）施工工期短。

采用泵送现浇方式，施工快捷高效。

（２）工后沉降小。

由于填料荷载轻，可大幅度减轻施加于地基的附加应力，抑制软基路
堤的沉降和破坏。

亦可减少作用于地下结构物上的土压力，提高结构物使用的安全性及使用寿命，几乎消除了填料自身的工后沉降问题。

（３）经济效益好。

气泡混合轻质土可垂直施工，施工占地少，对交通和环境干扰影响很小。

在运用于道路的扩幅改造施工时封闭硬路肩即可，在旧路基础上加宽几乎不需征地，亦无
需拆除原有排水沟和隔离栅。

节省昂贵的用地、减少拆迁。

（４）环保性能好。

不需震捣，不需机械碾压作业，振动、噪音低。

参考文献
１陈忠平，王树林，邓江．气泡混合轻质填土新技术［Ｍ］．北京：人民交通出版社，
２００４
２皇甫海军，王雪莲．泡沫轻质土在天津大道路基扩建加宽工程中的应用［Ｊ］．道路
工程，２０１１（２４）
３陈金福，陈忠平，陈俊霖．新型轻质直立式路堤的施工过程控制［Ｊ］．山东交通科技，２０１１（２）
（责任编辑高平）。