在高填方路基施工中泡沫轻质土应用研究

在高填方路基施工中泡沫轻质土应用研究
发布时间：2022-03-10T07:42:52.885Z 来源：《科技新时代》2022年1期作者：尹新钦
[导读] 随着经济建设的快速发展，以及人们物质生活水平的不断提高，汽车数量和种类持续增长，对高速公路质量提出了更高的要求，同时建设时间较长的公路已无法满足日益增长的交通运输要求，需要对其进行扩建和改造。

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摘要：随着经济建设的快速发展，以及人们物质生活水平的不断提高，汽车数量和种类持续增长，对高速公路质量提出了更高的要求，同时建设时间较长的公路已无法满足日益增长的交通运输要求，需要对其进行扩建和改造。

另外由于现阶段高速公路的路基质量要求不断提高，高填方路段软基处理往往施工周期较长、成本较高、质量控制难度较大，而灰土填筑方式在进行路基处理时，存在着沉降大、施工速度慢等不足，而通泡沫轻质土的运用，能够使上述问题有效解决。

本文结合泡沫轻质土及其制备工艺，对其应用优势及其在高填方路基中的应用进行分析，并对泡沫轻质土在公路拓宽工程中的具体应用进行探讨。

关键词：高填方路基施工；泡沫轻质土；路基施工工艺
引言：
与传统路基施工工艺相较之下，路基施工中使用泡沫轻质土，能够提高施工效率，并且具有工期保证、施工进度快、施工便捷、环境污染小等特点，其使用机械设备也相对较滤，能够实现连续作业，同时由于此材质量较性，能够使路基整体荷载减轻，所以对高填方软土路基中泡沫轻质土的应用加大研究力度，使其应用成效能够更好地体现，有效减少填方产生的竖向附加应力所带来沉降影响及路堤放坡面积，使路基耐久性和稳定性有效提高，施工周期缩短，工程成本切实降低。

一、泡沫轻质土及制备工艺概述
（一）泡沫轻质土
此材料主要运用物理原理，按照一定的比例，将水泥基胶凝材料、掺和料、水、集料等进行拌合，通过泵送系统，将拌和料与发泡剂溶液进行混合，制作成为泡沫轻质土，并经过现浇施工及自然养护，使其能够硬化形成一种有着大量封闭气孔的新型轻质保温材料。

因此泡沫轻质土作为气泡状绝热材料，使混凝土内部中存在大量封闭泡沫孔，使其能够隔热保温及实现轻质化。

在水泥基浆中，通过集料及外加剂的适量添加，能够进一步扩展此材料的应用功能，能够提高水泥的均匀性。

另外此材料具有良好的轻质性、凝结性、流动性、强度特性以及密度和强度可调性，并且在干燥固化后，能够具备良好的渗透性和自立性。

（二）泡沫轻质土制备流程
此材料制备流程主要包括以下步骤：首先泡沫生成；其次进行水泥砂浆；再次将水泥砂浆与泡沫进行混合，形成泡沫轻质土；最后进行浇筑施工。

其制备流程如图一所示。

图一泡沫轻质土制备流程
（三）制备设备安装
泡沫轻质土制备过程中，首先搅拌站完成水泥浆拌合扣，利用软管泵将其输送至搅拌缸，其作为制备设备的前端设备，通常采用管道采用钢骨架复合硬管，并且制备设备应根据现场工作面实际情况进行就近放置。

在设备使用前，应对设备进行安装调试，其中包括了接通浆料管路、气体管路、泡沫管路，再通电调试电路，最后通过试运行，对设备进行全面调试。

同时对各项运行参数进行测试，确保其满足运行要求。

另外制备设备通过外接复合软管，进行浇筑泡沫轻质土的输送管路。

发泡装置通常利用压缩空气和发泡剂溶液有效混合，进而形成泡沫，应避免采用搅拌发泡的方式，同时需要对稳定的发泡倍率进行设定，确保泡沫密度符合相关标准[1]。

应保证水泥浆拌和制作与泡沫轻质土拌合制作分开实施，并且在水泥浆的初凝时间内进行泡沫轻质土浇筑，并保证在此时间完成作业，同时在现场对搅拌制作水泥浆的专用搅拌站进行设置。

其次在制作设备需要能够对原材料进行自动计量数及显示，在拌和制作过程中，可以对水泥浆或泡沫流量进行及时调节。

另外在泡沫成型过程中，应保证在搅拌时间内材料混合均匀，并且在出料装中，水泥浆或泡沫轻质土的停留时间应控制在2小时之内。

二、现浇泡沫轻质土应用优势分析
与传统路基施工方法相较之下，此材料在地铁、高等级公路等施工项目中加以应用时，能够使传统路基施工弊端有效克服，并且其应用优势包括了以下几方面∶
此材料具有高强及不可压缩特性，与传统填料相较之下，能够在工后沉降问题解决中发挥自身优势，尤其是置换原地面填料时，能够使基底应力显著降低，对工后沉降实现有效控制。

此材料具有高流动性，能够使施工效率有效提升，施工工期大幅度缩短。

其优势主要体现在：如采用常规填料，需要对施工便道进行修，并通过分层碾压的方式进行路基压实，不仅施工成本增加，施工时间较长，通过泡沫轻质土的应用，能够利用管道泵进行输送，使便道施工环节节省或简化，使施工准备时间缩短，同时此材料能够实现连续性施工作业，无需进行碾压以及间断路基填筑，另外以往路基填筑通常至少要三至五个月才能完成施工任务，应用此材料能够有效缩短施工时间。

此材料能够实现垂直填筑，减少施工作业面，使挡土结构及桥跨节省和减少，并能够避免对部分高压线、通讯管路等进行拆迁，以及永久占地等情况出现[2]。

此材料强度较高，且重量较轻，能够使施工建筑荷载有效减轻，与普通路奉强度相较之下，泡沫轻质土路基能够达到其2至4倍。

同时可根据工程实际需要，对材料密度和强度进行有效调整。

此材料整体性能良好，施工中不易形成裂缝，并且在应用于路基软基处理过程中，与常规软基处理方案相较之下，其施式工艺更简单，造价更低。

此材料主要利用中性发泡剂和水泥进行制备，具有良好的环保性、无毒无害，能够有效防止施工过程中对环境造成污染。

三、泡沫轻质土在路基施工中应用分析
（一）软土路基填筑
在一般软土路段运用灰土填筑方式，其沉降及稳定计算和控制往往无法满足达施工规范要求，并且通常运用堆载预压、管桩或水泥搅拌桩等复合地基处理方式，不仅施工工期较长，更适合于压缩性较高的土质，并且桩处理对上方净空有较高的要求，其成本造价也偏高。

通过泡沫轻质土的应用，应其密度较小，能够使路基对地基的附加应力大幅度降低，进行填筑时，能够对软土地区的工后沉降进行控制，进而对复合地基处理方式进行有效替代，使工程造价大幅度降低[3]。

（二）台后路基填筑
路桥施工中，需要对软基路段分界处加强重视，为了使桥头跳车现象减少，通常通过引桥跨径加大，使分界处路基填筑高度降低，但会导致桥梁造价增加。

通过此材料的应用，能够在桥头高填路段充分发挥其自立性及轻质性特点，能够使高填路段工后沉降有效减少，并通过其压缩性较低优势的充分发挥，使桥头跳车现象最大程度减少，同时也相应缩短了引桥跨径，使桥梁造价得以有效控制。

（三）路基病害处理
在施工过程中，路基极容易受降雨影响而产生裂缝、下错和鼓胀等问题，甚至出现排水沟挤压变形等现象，为了防止病害进一步扩大，可利用此材料进行病害处理。

首先对坡面裂缝、路槽及平台进行封闭，避免雨水不断渗入；对衔接段进行开挖后，填土全部卸载，并保证地面整平和压实，确保横坡能够实现顺利排水。

其次根据病害成因和实际地形地貌特点，利用此材料进行置换，使荷载重量减轻，进而实现病害整治。

（四）综合比较常用填筑材料应用
在石灰土填筑方案中，主要利用石灰土进行填筑碾压、夯实，在确保每层密实度符合设计要求后，再对下一层进行填筑作业，能够使其他因素影响有效排除，便施工工期较长、工艺复杂[4]。

此方案的优势体现在填筑成本较低。

但施工过程中一旦遇到雨季，会加大灰土含水率，直接碾压无法成形，对压实度造成一定影响。

需要对灰土进行晾晒，控制其含水率，会造成工期较长。

另外完成路面结构层施工后，极容易在后续使用中发生不均匀沉降，导致桥头跳车现象出现。

在泡沫轻质土填筑方案中，利用现场机械化泵送、泡沫轻质土浇筑，并结合辅助模板进行施工，通常在泡沫轻质土具备初始强度后，再进行下一层浇筑，间隔约14小时，施工工期较短。

此方案具有作业面较小，对其他区段施工不造成影响，不会对其他施工设备造成占用，不容易受到天气影响，并且施工速度快，工期能够保证，另外由于减少了基础施加荷载，能够使工后沉降问题缓解，使后期维修费用节约，但不足之处在于前期填筑成本相对增加。

但由于填筑泡沫轻质土具有良好的整体抗冲击性能，使路基保持超固结状态，使沉降及不均匀沉降、路堤填料本身的工后沉降有效减少和消除，能够使工后台背维修费用大幅度减少，因此其综合成本仍相对较低，性价比较高，且经济优势明显。

四、泡沫轻质土实际应用案例分析
在某山区公路拓宽工程中，其路面结构为双向两车道，需要对现有路面进行拓宽，在一侧增设两条车道。

通过泡沫轻质土的应用，能够使土方填筑工程量减少，建设周期缩短，使高填方所造成的工后沉降等问题有效解决。

（一）施工准备阶段
首先根据基槽施工设计，开挖老路基，并形成阶梯状，将大平台设置在相应位置。

同时开挖过程中，一旦出现地下水位较高，应结合具体情况和需要，利用轻型井或管井等措施进行降水，保证开挖地下水位低于基坑底标高。

另外完成开挖后，应对基底杂物进行及时清理，整平压实场地。

（二）拓宽侧外围挡板设置
对基础尺寸进行测量定位，在定位位置上，将侧外围挡板支设进行拓宽，采用预制钢模板作为挡板，能够强度和刚度有效提升。

同时应遵循随浇筑随砌的原则安装挡板，保证每次安装高度均高于单层结构厚度，并且砌筑挡板勾缝应加强处理，保证其不能超过1cm。

其次路基还应在纵向方向上，每隔一段距离设置一道横向的变形缝。

施工缝设置应与浇筑段模板尽可能一起设置，在纵向相邻浇筑段之间进行木胶板施工模板安装，在板后进行夹板铺设，同时浇筑区间可利用采塑料布加强密封，避免泡沫轻质土流失。

另外完成挡板安装后，进行大平台锚孔钻进，对锚栓和锚索进行安装，最后对锚孔进行注浆作业。

完成泡沫轻质土浇筑后，连接预制挡板和锚索，将钢丝网铺设在泡沫轻质土表面，再对上层进行浇筑。

（三）制备泡沫轻质土
通过泡沫轻质土的应用，使传统路基土石填料得以完全替代，所以需要对泡沫轻质土的制备质量加强重视，其直接影响着整体施工质量。

泡沫轻质土制备主要材料包括了水泥和发泡剂。

并根据相应的施工配合比设计，采用间歇式搅拌机对水泥基浆进行拌和，拌和应保证各组分能够充分混合且，搅拌均匀。

其次将拌和好的水泥基浆在储存罐内进行存储，同时应防止水泥浆出现沉淀，储存罐需要进行二次搅拌。

另外利用压缩空气，与发泡剂溶液进行有效混合，并结合发泡剂的稀释倍率，确保发泡倍率稳定的同时，使标准泡沫密度的泡沫得以形成。

按照相应的施工配合比设计要求，均匀混合水泥基浆和制备好的泡沫，使所产生的泡沫轻质土与设计标准相符合。

（四）路基浇筑养护
在路基浇筑过程中，可采用分段浇筑的方法，使模板利用率及施工效率有效提升，施工进度加快。

在实际施工时，进行一个分区的间隔，模板拆除需要在泡沫轻质土初凝后，拆除的模板可进行重复利用，使施工成本有效节约。

另外在浇筑时，浇筑管可沿管道放置方进行前后移动，避免进行左右移动。

同时应对单层浇筑厚度加强控制，并防止出料口悬空，并尽可能保证浇筑口处于水平状态。

在材料浇筑完成后，在其硬化成型强度还未达到设计强度要求时，应避免直接投入使用，且不能在填筑体表面直接进行车辆或机械操作。

完成泡沫混凝土每层浇筑，且完成硬化后，再进行下一层浇筑，并利用塑料薄膜或土工布，对填筑体顶层表面进行，对其进行保湿养护。

另外当浇筑达到设计标高，其养护时间应保证不低于３d，同时在养护期间，应防止在其表面进行物品堆放或人员走动，避免影响其气泡结构，无法保证施工质量。

在完成路基浇筑后７ｄ内，需要利用覆盖或洒水进行养护或，并在其表面铺设一层无纺土工布作为垫护，避免泡沫轻质土被下承层尖锐物所破坏，之后再在其上面进行一层防渗土工膜铺设。

另外针对相邻土工膜，应对重叠搭接宽度加强控制，保证其不少于5cm。

铺设完成后，为了防止土工膜因暴晒而出现老化现象，应尽快进行包边土施工，并及时进入路基下承层施工。

结束语：在公路高填方路基施工中，通过泡沫轻质土应用，能够对常规填土或常规填充材料进行有效替代，并因其所具备的良好自立性、轻质性、强度、流动性、环保性，以及施工便捷等应用优势，在地下结构物减荷、软基减荷、桥梁减跨、陡坡路堤坡脚收坡等环节中得到广泛应用。

另外在高填方路基病害处理中，也可利用此材料，能够取得良好的处理效果，工后路基稳定性及安全性有效提升，因此在高填方路基中，泡沫轻质土应用具有较高的可靠性、安全性及经济性。

参考文献：
[1] 卢玲. 泡沫轻质土在高填方路基施工中的应用[J]. 2020.
[2] 李亚琼. 泡沫轻质土在高填方路基改建施工中的应用[J]. 四川建材, 2020, 46(9):2.
[3] 何维. 泡沫轻质土在高填方路基拓宽施工中的应用[J]. 四川建材, 2018, 44(10):2.
[4] 洪天鹿. 浅谈泡沫轻质土在高填方路基病害中的应用[J]. 黑龙江交通科技, 2018, 41(4):2.。