泡沫轻质土在软基处理中的应用

摘要：近年来，泡沫轻质土在工程建设中逐步得到应用，尤其是在软基处理中，效果显著。泡沫轻质土具有环保节能的优点，而且价格低廉，应用于工程建设中可以提高强度，增强建筑物的整体性能，提高工程的施工速度与质量。因此，本文中结合某高速公路施工中泡沫轻质土的应用案例，探讨该施工技术的要点，希望为今后同类工程提供借鉴。

关键词：泡沫轻质土；工程；设计；施工

泡沫轻质土是近年来我国在日本引进的一种施工技术，在我国公路建设中发挥了非常重要的作用，并且在很多工程领域中都得到了推广与应用，尤其是在软基处理中效果显著。文章中探讨了泡沫轻质土的生产及施工工艺的特点，以及应用之后的良好效果，满足了构造物对荷载大小的要求，对泡沫轻质土在同类型路基填筑中的施工起到了较好的推广作用。

一、工程概述

某高速公路S03标段具有软土的特点，根据工程设计要求需要使用泡沫轻质土进行处理，应用范围为互通立交泡沫轻质土处理路基和收费岛泡沫轻质土处理路基，在互通立交泡沫轻质土路基中只有匝道桥台台背回填路基，反开挖施工泡沫轻质土前，路基预压时间按不超过1个月控制，以对比泡沫轻质土路基和常规路基的桩土应力比；其他路段（包括跨天然气管道路段）泡沫轻质土施工前不需要预压。而收费岛泡沫轻质土路基应对地基土进行预压处理，预压时间不少于3个月，预压土压实度不低于90%。主要设计技术指标有湿密度级别D600；强度等级分别为F0.6（收费岛设计强度等级）、F0.8（互通立交设计强度等级）、F1.0（为路基底部两层钢丝网间、顶部两层钢丝网间泡沫轻质土的强度等级）；泡沫标准密度50kg/m?；发泡倍率不低于1600。

二、泡沫轻质土的制备

1.材料形成

泡沫轻质土，是通过物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，用机械方式充分发泡，按照一定比例与必须组分（水泥基胶凝材料、水、细粒砂或砂性土等）均匀混合并经物理、化学作用硬化形成的一种新型轻质材料。该材料与水泥稳定土类似，水泥是其形成强度的主要固化剂，亦可掺入石灰、粉煤灰及早强剂等外掺料。

泡沫轻质土的生产流程：泡沫的生成水泥砂浆的制备 泡沫与水泥砂浆的拌合。形成的泡沫轻质土材料，其中气泡将各组分相互隔开，使得材料内部细孔分布均匀。通过改变各种成分的配合比，也可以调节泡沫轻质土的强度，用以满足设计强度要求。

泡沫轻质土内含大量的微小气泡群，其容重可以通过调整土体中的气泡和固化剂的配合比，按照需要使其容重控制在5-16kN/m3内进行调整。

2.泡沫轻质土生产过程中注意以下几个方面：

（1）选用良好性能的发泡剂，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。

（2）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。

（3）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。

三、施工方法

1.原地基处理

①如有软基处理应在软基处理检测合格后，匝道桥台台背回填路基，反开挖施工泡沫轻质土前，路基预压时间按不超过1个月控制。

②当在桥台桩基、承台完成后，无需预压直接进行钢筋砼保护壁施工。

③当在收费岛原地面进行填土预压，预压期为3个月。预压土分层填筑，压实度不小于90%。预压土的填土高度为绝对高程2米为准。

2.基槽开挖及排水

泡沫轻质土路基基槽开挖施工前，做好防、排水工程等施工准备工作。基槽开挖边坡坡比除设计明确规定的外，其余坡比应控制在1：0.8～1：1范围内。

基坑开挖成型后，在四周角部各设置一集水井（60×60×60cm），四边按照双向排水设置排水沟（30×30×30cm），设潜水泵抽水，保持基坑不被水浸泡。

3.钢筋砼保护壁施工

1）基础施工

钢筋砼保护壁基础的施工按跳槽施工，几个作业面可同时施工。基坑开挖至设计标高后，自检，抽检地基承载力、基坑宽度、长度、平整度等各项指标并报请监理工程师批准后，进行钢筋绑扎、立模，同时预埋面板钢筋，再浇筑混凝土。当砼面达到设计标高时，停止浇注，人工抹面整平，初凝12小时后进行洒水养护。

2）面板施工

浇筑基础砼，在基础砼施工完成后及时对砼凿毛，保证浇筑面板时新浇砼与已浇砼的连接。待基础砼施工完毕后3天方可进行面板施工。当面板高度大于1.2m时其支架需一同搭建，而面板的斜支撑不得与支架进行连接，避免在施工中因支架的移动引起模板不稳定。待模板安装完毕经监理工程师批准再进行浇筑砼，当面板施工分两期时，应注意混凝土交界面凿毛以保证新老混凝土的连接，同时注意预埋防撞护栏钢筋并及时收面和进行砼养护。

四、施工要点

（1）泡沫轻质土施工前，应清除填筑区基地杂物，须对基底整平夯实，保护壁的基础和面板强度达到80%后方能浇筑泡沫轻质土，泡沫轻质土施工时应做好保护壁的临时保护措施，防止其倾斜和偏移。

（2）施工时为了防止泡沫轻质土的溢出，侧面采用4cm薄壁式保护面板，顶面采用防渗土工膜（GL-2柔性乙烯-乙酸乙烯共聚物（EVA）土工膜）进行封堵，确保施工中模板之间，模板与地基之间的间隙应尽量消除填塞密实。同时为了增强基层抗裂性能，在轻质土体内设置了镀锌铁丝网。

（3）泡沫轻质土具有一定的分散性，为减少气泡的消解及材料分离现象，施工过程中应避免过度振动。泡沫轻质土应采用分层浇筑，单层浇筑厚度控制在0.5～1.0m，太薄或者太厚均对气泡的保护产生不利，进而影响轻质性。

（4）应尽可能沿浇筑区长轴方向自一端向另一端澆筑；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。

（5）浇筑过程中，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时，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。

（6）进行表面平整时，应尽量使浇筑口保持水平，并使浇筑口离当前浇筑轻质土表面尽可能低。

（7）应减少在已浇筑尚未固化的轻质土中来回走动，减少挤压对泡沫轻质土质量产生影响。

（8）泡沫輕质土浇筑完成后为了防止由于快速干燥而产生裂缝，固化后需要在表面覆盖塑料薄膜进行保湿养护。

五、施工效果

（1）泡沫轻质土具有较好的施工特性：拌合后其流动性和固化后的自立性良好，可垂直填土，对挡土结构物几乎没有挤压力，不需振捣和碾压作业，施工作业面要求不高。

（2）泡沫轻质土施工由于施工准备期短，施工工程中无需因碾压问题而间断路基填筑，使得施工流程便捷高效，可大幅缩短施工工期。

（3）泡沫轻质土在路基填筑中，由于其轻质性的结构特点，可大幅度地降低填土荷载，减少地基附加应力，有效控制填料荷载对盖板涵的影响，保证盖板涵的有效利用。

（4）具有一定的环保节能作用，材料的本身的组分及施工工艺对工程现场环境的影响较小。泡沫轻质土属无机材料，施作路基时不会对周围环境、水体造成污染；同时，由于其特有的轻质性，可减少路基建设用土，节省土地资源，避免过度挖掘对环境造成的破坏，对保护自然生态环境具有重要的意义。

六、结语

通过泡沫轻质土在高速公路工程中作为填料的应用，表明泡沫轻质土在路基处理中使用具有较好的填筑效果，在满足降低填土荷载的要求下，施工效果良好，又起到了对路基的保护作用，施工工期短，同时还兼顾良好的环保特性。随着对泡沫轻质土的深入研究与推广，今后将在越来越多的工程中发挥更好的性能作用。

参考文献：

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作者简介：

王进杰，男，1976年出生，毕业于西北工业大学土木工程专业，本科，公路和市政专业一级建造师，工程师，1999年7月参加工作至今一直从事公路工程施工，先后在中交一公局、中交四公局、中交三公局工作。