现浇泡沫轻质土施工工法

现浇泡沫轻质土施工工法1.前言根据《现浇泡沫轻质土技术规程》（CECS 249：2008，下称《规程》）的定义，泡沫轻质土是“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、掺和料、外加剂按照一定的比例混合搅拌，并经物理化学作用硬化形成的一种轻质材料”。

对于类似材料，国内的叫法普遍为泡沫混凝土。

就硬化成型的过程而言，泡沫轻质土与泡沫混凝土并无本质区别。

《规程》之所以称“泡沫轻质土”，一方面沿用了国内“泡沫混凝土”中“泡沫”一词的普遍叫法，另一方面，其更大程度是用于替代填土，对其性能要求更侧重于满足替代常规填土，而不是作为混凝土来使用。

2.功法特点泡沫轻质土工法对工后沉降的控制较常规工法更有优势，尤其是向原地面以下进行置换填筑时，可显著降低基底应力，有效控制工后沉降。

1) 施工便捷高效，可大幅缩短施工工期。

这主要体现在三个方面：较常规路基土填筑，泡沫轻质土施工准备期短，如常规路基填筑经常需要大量修筑施工便道，而泡沫轻质土填筑施工通过管道泵送实现，可不修或少修施工便道；泡沫轻质土施工可每天连续进行，无需因碾压问题而间断路基填筑；泡沫轻质土天然地基工法节省了复合地基桩基施工的时间。

就一般的工程项目而言，复合地基从施工到检测合格，因龄期问题，一般都需要3～5个月才能完成。

2) 可垂直填筑，节省永久占地或避免拆迁。

3) 由于采用管道泵送浇筑，施工作业面小，可避免某些地段高压线、通讯管路等的拆迁。

4) 常规复合地基工法多为隐蔽工程，施工质量难以保证。

而泡沫轻质土工法属非隐蔽工程，施工质量较易控制，可靠度高。

3.适用范围桥台台背高路堤软基路段、一般软基路段、新近填海路段、施工作业高度受限软基路段、征地困难或拆迁困难软基路段、抢工期软基路段地下管道、线缆无法迁移路段。

4.工艺原理4.1 软基沉降变形的本质软基沉降变形的本质可用有效应力原理来说明：在附加应力的作用下，超孔隙水压力不断消散、有效应力不断增长；与此同时，随超孔压的消散，软土中的自由水不断排出，由此，其体积压缩，表现为沉降的发生。

在这个过程当中，对工程起决定作用的主要是三个方面：1) 附加应力附加应力的大小决定了软土层最终总沉降量的大小：当附加应力全部转化为有效应力时，总沉降完成；故附加应力越大，总沉降越大。

2) 固结度固结度Ut 可用下式表达:……………………………………………(1-1)式中t S 表示当前t 时刻已完成沉降；∞S —最终总沉降；’σ 软土层有效应力； σ软土层附加应力。

固结度的意义在于表征了当前时刻已完成沉降占总沉降的比例。

3) 工后沉降设工后沉降基准期末的固结度位U1，施工期末的固结度为U2，工后沉降为△S ，则工后沉降可用下式表达：△S=（U1-U2）.∞S ……………………………………… (1-2)σσ’==∞S S U t t工后沉降通常是软基路段重点控制的指标；从设计到施工，软基路段的一个重要任务就是尽可能降低工后沉降，以确保公路工后的正常使用，并减少工后维修费用。

4.2 控制工后沉降的途径由式1-1及式1-2可知，可通过两种途径来降低工后沉降：1）通过提高St来提高竣工时的固结度U2，以此控制工后沉降。

具体的实现方法为排水预压法：通过设置竖向排水体如袋装砂井或塑料排水板，通过堆载预压或真空预压的方式来加快软土层的固结速率，使竣工时的固结度达到足够大，确保工后沉降满足要求。

该法的主要特点是具有较好的经济性，缺陷是需要足够的预压时间，很多时候与工期的要求相矛盾。

2）降低软土层的附加应力以降低总沉降，以此控制工后沉降。

实现方法有两种方式：方式一桩式复合地基法桩式复合地基是设置一定密度的搅拌桩、CFG桩或预应力管桩等强度远较软土层强度要高的桩体，将上覆荷载大部分转移至这些桩体来承受，从而降低软土层所承受的荷载和附加应力，实现控制工后沉降的方法。

该法的特点是时间短，效果显著，但缺陷是造价偏高，同时，桩体的施工会产生侧向挤出效应，对周边的临界结构物会带来不利的影响。

方式二轻路堤法该法直接降低路堤荷载和软土层的附加应力。

传统的轻路堤法有粉煤灰路堤、EPS路堤等。

泡沫轻质土用于路桥过渡段填筑，属于轻路堤法，其控制工后沉降的原理在于降低附加应力；当用于旧路改造项目时，如填筑厚度适当向原地面以下延伸，可使软土层的附加应力小于有效应力，软土层处于超固结状态，从而确保工后沉降为0。

汕头市中山东路改造工程，即采用了泡沫轻质土技术对全线软基路堤桥台两侧沿路线纵向各50m范围的路基进行了换填处理，其换填厚度向原地面以下延伸了1m，确保改造后的台背地基土处于超固结状态，避免了工后沉降，在该范围内没有进行任何软基处理，并取消了常规的桥头搭板。

一年多来的使用效果良好（参见下图）。

图1 汕头中山东路改造前后实况图片（改造前，桥头搭板因沉降而断裂）5.施工工艺及操作要点5.1 工艺流程泡沫轻质土的施工工艺流程主要包括四大步骤：1) 泡沫的生成；2) 水泥浆或水泥砂浆的制备；泡沫轻质土的生成即泡沫与水泥(砂)浆的混合；现场浇筑施工。

图5-1 现浇泡沫轻质土施工工艺流程图5.2 施工要点5.2.1 施工准备1) 施工前应根据设计要求进行泡沫轻质土配合比设计，试配试验时，应进行湿密度、流值和消泡试验，当流值满足要求、消泡试验确定的湿密度增加率满足要求时，应制取试件并进行养护，当消泡试验确定的湿密度增加率无法满足要求时，应调整发泡剂的稀释倍率或种类，或调整配合比组成材料的种类和用量，重新进行试配试验，当试配强度无法满足规范及设计要求时，应调整胶凝材料的用量、标号或品牌，重新进行试配试验。

2) 施工前，应结合设备生产能力、工期要求等对设计的浇筑体进行浇筑区和浇筑层的划分，为浇筑施工做好相关规划。

3) 施工前，应清除浇筑区基底杂物，尤其应排清基底的积水，当在地下水位以下浇筑时，应有降水措施，严禁在基底有水的状态下浇筑施工。

5.2.2 泡沫生成1) 泡沫是由发泡剂稀释后加压缩空气经发泡枪生成，发泡剂的性能直接影响泡沫的稳定性，用于泡沫生成的发泡剂性能应该满足下列要求：a.对环境应无不良影响，宜采用界面活性类发泡剂。

b.在0℃以上的温度环境，发泡剂不应出现离析现象。

c.稀释倍率不宜小于100。

e.标准泡沫密度宜为40kg/m3～60kg/m3。

f.发泡剂所制作的泡沫应细密，经消泡试验确定的湿密度增加率不应超过10%。

2) 拌合水不应含有影响泡沫稳定性、泡沫轻质土的强度和耐久性的有机物、油污等杂质。

3) 发泡剂的稀释、起泡应采用设备自动化控制,泡沫应细密、稳定。

5.2.3 水泥浆制备1) 水泥浆可以在现场拌合，也可使用拌合站集中供应，由于每立水泥浆含水量远大于混凝土的含水量，拌合站对水计量宜采用流量，而不宜采用重量，以加快水泥浆制备时间。

2) 泡沫轻质土对水泥浆中水泥强度无特别要求，但所用水泥必须先进行消泡试验，以确定其湿密度增加率是否满足要求。

3) 水泥浆制备应连续，避免轻质土浇筑过程中，出现局部消泡、初凝现象，影响整体施工质量。

4) 水泥浆在现场应进行进一步搅拌，以保证其均匀，无沉积，同时应在出料口设置过滤网，防止较大颗粒材料堵塞泵管。

5) 施工过程中，应对每车水泥浆进行重度检测，确保水泥浆质量稳定。

5.2.4 轻质土生成轻质土是将气泡加压与水泥浆混合而成，施工过程中，每次起动机器后，需对生产参数进行调整，以保证轻质土的湿密度与流量满足设计要求。

5.2.5 现场浇注1) 泡沫轻质土单层浇注厚度，应控制在0.5m～1.0m范围。

2) 分区模板安装要牢固，浇注区间应采用塑料布进行密封，防止轻质土沿缝隙渗流。

3) 泡沫轻质土单个浇注区、浇注层的浇注时间应控制在水泥浆初凝时间内，上层浇注层仅当下层浇注层终凝后方可浇注施工。

4) 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，则可并排从一端开始浇注，或采用对角浇注方式。

5) 浇筑过程中，需要移动浇注管时，应沿浇注管放置的方向前后移动，而不宜左右移动浇注管，如确实需要左右移动浇注管时，则应将浇注管尽可能提出当前已浇注轻质土表面后再移动。

6) 进行扫平表面时，应尽量使浇筑口保持水平，并使浇注口离当前浇筑轻质土表面尽可能低。

7) 尽量减少在已浇筑尚未固化的轻质土中来回走动。

5.2.6 成品保护1) 当遇大雨、暴雨或持续时间较长的小雨天气时，未固化的泡沫轻质土表面应采取遮雨措施，防止雨水消泡。

2) 泡沫轻质土浇筑硬化成型后，在强度未达到设计强度前，不宜直接进入使用状态。

泡沫轻质土浇筑至设计标高后，宜在表面覆盖塑料薄膜进行保湿养护。

6.材料与设备6.1主要机械设备6.2人员配置计划主要管理人员配置计划表7.质量控制及措施为确保泡沫轻质浇注的工程质量，符合设计要求及有关规范的规定，实行过程控制为主，工后检测为辅的方法，从人员、设备、材料、施工前的准备、工程施工过程等方面对工程质量进行预控。

7.1人员保证措施上实行岗位责任制，做到定机、定人、定岗、定责。

每处施工现场确定一名项目负责人，制定详细的操作手、自检人员岗位责任制。

对现场施工和质检人员进行培训，从管理人员到工人都强化质量意识。

凡参加泡沫轻质土施工的人员上岗前首先要了解、掌握、重温有关施工技术规范，明确岗位责任，做到未经培训不得岗。

7.2设备保证措施设备是保证施工质量的前提，进场的泡沫轻质土设备必须达到以下要求：1）设备性能状态良好；配备有足够的易损件；2）配备先进的自动计量工具，确保配合比准确。

3）发泡装置应采用压缩空气与发泡剂水溶液混合的方式生成泡沫，严禁搅拌发泡生成泡沫。

4）设备单台泵送能力不应小于90m3/h。

根据总体设计计划进度，配备满足要求的机械设备，合格者方可使用。

7.3材料保证措施现浇泡沫轻质土主要原材料进场必须出具出厂合格证，同时应按下表要求进行检验。

1）开工前，应对施工所采用的水泥、施工用水及发泡剂进行有见证的消泡试验，以确定发泡剂与其它材料的适应性；其合格标准为泡沫轻质土湿密度增加率不超过10%。

2）当施工配合比强度试验和消泡试验均满足要求时，原材料可不做进场复验，但施工单位应提供水泥出场合格报告以备随时查询；监理单位认为有必要做水泥进场复验时，施工单位应无条件服从。

7.4过程质量控制1）施工场地应平整，不得有积水。

2）根据工艺制定各项技术参数、施工要点，供现场操作人员遵守。

严格控制轻质土的流值及湿密度，确保轻质土设计要求。

3）施工中，应及时、认真地填写原始记录，不允许事后编写。

每天资料都应做好签认、汇总工作，发现问题及时改正。

4）加强资料管理，施工中认真填写有关技术资料，每次浇筑要按实际产生的数据认真负责地填写资料，所有的资料数据必须真实可靠并得到监理工程师的签字认可，施工中的所有资料必须完整无缺并整理归档。