浅谈泡沫轻质土的应用

浅谈泡沫轻质土的应用

郭鹏1许兆勇2

（中交四航局第二工程有限公司，广东广州 510300）

摘要：泡沫轻质土材料具有轻质、密度与强度可调、良好的施工性和环保性等特点，其性能偏重于替代常规填土，加快施工工期，减少工后沉降。本文结合新建贵广铁路13标二项目经理部管段内泡沫轻质土施工工艺实例，通过对泡沫轻质土特性，施工工艺的阐述，总结泡沫轻质土的优势及施工控制要点，为今后类似工程提供参考。

关键词：泡沫轻质土、特性、优势

1 前言

近年来我国基础建设蓬勃发展，随着发展的步伐，对于更优异的材料，更先进的施工技术需求也越来越大。泡沫轻质土是土建工程领域中近年开发的一种新型轻质填土环保材料，在国外已有几十年的应用历史。我国于2002年引进并发展了泡沫轻质土技术，由于该材料的轻质、密度与强度可调、良好的施工性和环保性等特点，该技术在北京、天津、广东、河北等重点工程中均得到了成功应用。本文就结合新建贵广铁路13标二项目经理部管段内泡沫轻质土施工实例，对该材料的质量控制要点及施工优势进行详细阐述。

2 工程概况

新建贵阳至广州铁路贺州至广州段GGTJ-13标二项目经理部管段内位于广东佛山南海丹灶镇，2014年9月27日，现场发现三水南站南广场7、8道间的207#、209#、220#、218#共4组渡线道岔铺轨位置存在安全线有效长不足50m，并与接触网专业支柱和道岔定位冲突的问题，若需要解决此问题，需要在该段路基加宽3m。而根据业主下达要求，2014年11月7日将全面封锁路基，进行为期一个月的联调联试，同时加宽里程段位于洲边村道路边缘，靠近民房，施工空间狭小，且此时路基填筑早已施工完毕，施工便道均已挖除。若按照普通方式进行施工，不仅成本偏高，更重要的是远远满足不了联调联试的时间要求，影响线路开通时间。而泡沫轻质土具有施工便捷高效，施工作业面小，工后沉降小，成本低等特点，为保证在通车时间前完成施工，本工程选用泡沫轻质土施工，总施工方量为772m³。

3 泡沫轻质土形成原理及优势

3.1 泡沫轻质土形成原理

泡沫轻质土是用物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，与必需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其中必须组分可以分为主剂和辅剂两种，主剂主要是起固结、加强土体骨架的作用，而辅剂是以催化、早凝为目的的固化材料。可选组分是根据工程的需要决定是否掺加。

轻质泡沫土中泡沫是由细小空气泡组成的分散体系，气泡之间有细微液体薄膜隔开。由于液体

的表面张力，液体表面有自动缩小的趋势，因而纯静液体经搅动后并不能产生大量泡沫。在纯静液体中，两个泡沫相碰就会毫无阻碍的结合在一起，最后气泡全部破裂。但如果在液体中溶解一种能减低气-液界面张力的物质，使形成在组成上与其他液体有区别的，且有一定机械强度的临界层。那么在两个气泡相碰时，这种临界层就可作为“缓冲层”防止气泡破裂，泡沫济液体在强大的高压空气吹动下，形成大量的表面张力极强的一个个气泡。气泡制得后，将其加入由水泥、水等组成的料浆中均匀搅拌后即成为泡沫轻质土混合料。

3.2 泡沫轻质土的优势

作为新型轻质填土环保材料，泡沫轻质土应用于施工时，克服了其余传统填料存在的问题，具有以下优势：

（1）泡沫轻质土具有不可压缩及高强特性，对工后沉降的控制较传统填料更有优势，特别是需要进行基底处理的位置处，因其轻质性，可显著降低基底应力，达到有效控制工后沉降的目标。

（2）泡沫轻质土具有高流动性，使得施工便捷高效，大幅度缩短施工工期。这主要体现在：

①常规填料需要填筑施工便道，需要施工空间，费时费料，而泡沫轻质土施工准备周期短，泡沫轻质土可以通过管道泵送，可不修或少修施工便道；

②泡沫轻质土施工能够连续作业，不存在碾压，则不需要间断路基填筑；

③传统的路基填筑从施工到检测合格，再等待其沉降稳定，一般都需要半年以上，而泡沫轻质土则不需要这么长的时间；

（3）泡沫轻质土具有固化后的自立性，可垂直填筑，使得施工作业面小，可避免某些地段高压线、通讯管路等的拆迁，避免永久占地。

（4）传统填料施工时，多为隐蔽工程，施工质量难以保证，而泡沫轻质土属非隐蔽工程，施工质量易控制，可靠度高。

（5）泡沫轻质土具有环保性。现浇泡沫轻质土采用搅拌站搅拌水泥浆，运输至现场加气泡后进行浇筑，对现场施工环境造成的影响降到了最低。

（6）泡沫轻质土具有经济性，其综合成本低，相较于水泥搅拌桩等复合路基结构形式具有良好的经济优势。

（7）泡沫轻质土具有耐久性。与高分子材料相比，其耐久性、耐热及抗油污能力强，具有水泥材料相等的耐久性。

4 施工工艺

4.2.1 施工流程

测量放线→边坡开挖台阶→立模板及加固→泡沫轻质土施工→养护→检测合格→下层施工。

4.2.2 测量放线及台阶开挖

由于本工程是对已完成路基进行加宽处理，故需要泡沫轻质土施工前进行台阶开挖。测量根据设计图纸放出开挖点，利用长臂挖掘机进行开挖。台阶开挖由上至下进行，台阶高度控制在0.6m~0.8m。

挖掘机开挖完成后利用小型打夯机对开挖台阶进行打夯处理，保证压实度不小于0.92，同时确保开挖基底无积水、无松软土。

4.2.3 立模板及加固

根据施工图纸以及轻质土的特性，本工程的模板采用 1.5cm厚竹胶板，竖楞及横楞均采用0.06m×0.1m×3m方木。横楞间距0.25m，竖楞间距0.4m，方木长度可根据模板情况进行调整，若方木长度不足，需要搭接，搭接长度不小于0.8m。模后采用钢管顶托支撑，支撑在固定地面的方木进行加固，每根钢管间距为0.6m。模板需要分层分块安装，每次模板安装量根据当日的工作面和工作量一起确定。分区模板安装要牢固，浇筑区间采用填缝剂进行密封、防止轻质土沿缝渗漏。模板尺寸要按台阶高度加上施工围挡控制。

4.2.4 泡沫轻质土施工

泡沫轻质土单层浇筑厚度按台阶高度控制。普通硅酸盐水泥的初凝时间大于120分钟，为保证施工质量，并考虑施工因素，轻质土的每个分区分块方量的浇筑时间应小于90分钟，以确保在初凝时间内完成。

浇筑时，应沿浇筑区长轴方向自一端向另一端浇筑；如采用一条以上浇筑管浇筑时，则可并排地从一端开始浇筑,或采用对角的浇筑方式。浇筑过程中，当需要移动浇筑管时，应沿浇筑管放置的方向前后移动，而不宜左右移动浇筑管，如确实需要左右移动浇筑管，则应将浇筑管尽可能提出当前已浇筑轻质土表面后再移动。浇筑完成后尽量减少在已浇完尚未固化的轻质土里来回走动。

4.2.5 养护

每层浇筑完毕后应采用塑料薄膜进行覆盖保湿养护，最后一层浇筑完毕后，养护龄期不低于7天。

4.2.6 变形缝的设置

泡沫轻质土每隔20m设置一道横向布置的变形缝，缝宽1～2cm，缝内用泡沫塑料板填充，贯穿整个泡沫轻质土层。

由于本工程为加宽处理，泡沫轻质土在与路基边缘相交处需设置变形缝。

纵向相邻浇筑段之间安装临时模板，临时模板采用竹胶板，板后敷设1～2cm厚泡沫塑料板。在相邻浇筑段的后浇段浇筑前，拆除临时模板，留下泡沫塑料板作为变形缝，变形缝必须保证垂直。

4.2.7 金属网及防渗土工膜的铺设

(1)路基基床顶部金属网应铺设在防渗土工膜下。

(2)金属网铺设时，应采用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5cm，搭接处用铁丝绑扎并用U型钉锚固。

(3)防渗土工膜铺设时，应注意尽量贴紧下承层；路基基床顶部应采用U型钉进行锚固，纵向锚固间距5m，横向锚固间距2m。

(4)防渗土工膜和金属网均应横向铺设。