史永康

（中电建路桥集团有限公司，北京 100000）

1 工程概述

新乐至元氏高速公路郭村至拐角铺段（京石高速）于1994年建成，原设计为双向四车道，承担着河北省省会石家庄与京津间的交通功能，是石家庄机场最重要的集疏运通道。随着区域社会经济发展，京津冀协调发展、区域交通一体化的需要，该路段现状难以满足日益增长的交通需求，服务水平逐步降低，将成为瓶颈路段。河北省委、省政府为了解决这一难题决定于2018年5月全面对新元高速进行改造扩建。文章依托新元高速路基加宽工程，对泡沫轻质土在高等级公路加宽中的优越性进行探讨。

2 泡沫轻质土的概念

泡沫轻质土是一种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[1]。

3 泡沫轻质土施工工艺流程及技术指标

3.1 工艺流程

泡沫轻质土的生成工艺流程具体如图1所示。

图1 泡沫轻质土的生成工艺流程

3.2 主要技术指标

泡沫轻质土路基施工湿密度及强度如表1所示。

表1 泡沫轻质土路基施工湿密度及强度

4 泡沫轻质土施工前准备

4.1 清表、台阶开挖

根据设计边线采用全站仪测量放线。开挖范围标识后，采用0.6m3挖机开挖台阶及进行基底粗开挖。开挖形成的台阶表面必须平整，质地要坚实，无松散，且棱角分明。清表、台阶开挖如图2所示。

图2 清表、台阶开挖示意图

4.2 基底及台阶处理

基底开挖完成后，采用轻型触探仪检验基底的承载力，设计要求不小于80kPa，如果达不到设计要求，采取相应措施，直至满足设计要求。台阶开挖完成后表面利用PZ-5D喷射机喷M7.5#水泥砂浆，厚度为2cm。

4.3 泡沫轻质土护壁

泡沫轻质土护壁基础为C25混凝土基础，埋深0.5m，尺寸为30cm高、60cm宽。

（1）基础开挖。采用1m3挖机按照1∶1的坡比挂线开挖，人工修整边坡及整平基底。

（2）基础混凝土浇筑。基础混凝土模板采用木模板，混凝土在拌和站集中拌制，混凝土搅拌车运输，插入式振捣棒振捣，顶面采用人工收面；混凝土浇筑完成后，按照设计间距及位置在混凝土内埋设L75mm×75mm×6mm角钢。

（3）基础回填。位于基底部位的基础混凝土浇筑完成后，基坑内侧回填级配砂砾石，外侧回填素土，每层厚20cm，人工夯实，压实度按照91%控制。

（4）保护面板的制作及安装。保护面板尺寸为90cm×30cm的C40混凝土，在预制场集中预制，强度满足要求后，运输车运输至施工部位，每一块横竖向通过M10砂浆砌筑，人工挂线安装，保护面板表面平整度通过人工挂线保证平整度及垂直度，人工M10砂浆勾缝，缝宽为1cm，砂浆饱满，勾缝密实。将面砖表面清理干净，保证勾缝横平竖直的美观。施工完成后通过直尺或塞尺检验表面平整度和垂直度。每一块保护面板需与L75mm×75mm×6mm支柱连接牢固。

5 泡沫轻质土施工

5.1 工艺性验证分析

（1）施工前，将路基划分为若干个浇筑区，每个浇筑区应划分为若干个浇筑层，浇筑区的划分应符合以下要求：当路基纵横向尺寸较大时，单个浇筑区顶面面积最大不应超过400m2，以200～300m2为宜。

（2）单个浇筑区长轴方向长度不宜超过30m，浇筑层的划分应符合以下要求：单层厚度宜为0.3～1.0m；路床部位应按2m×0.4m或1m×0.8m划分浇筑层；设计金属网位置于浇筑层分层界面。

5.2 泡沫轻质土浇筑

（1）对于泡沫轻质土浇筑方量大的，浇筑点密集进行立罐泵送浇筑的辐射半径为600m，采用生产量大的设备进行浇筑施工。

（2）对于泡沫轻质土浇筑方量小的，浇筑点分散进行罐车制备浆体现场使用小型设备浇筑（施工时应注意浆体的最大延迟时间，即从浆体制备运输到现场不超过1h，超过2h应废弃）。

（3）单次浇筑最佳长度。根据施工现场实际情况确定单次浇筑最佳长度，具体指标应根据现场设备生产能力、浇筑段宽度、浇筑厚度、泵送距离、水泥容许施工时间来确定。

（4）单次浇筑最佳厚度。在泡沫轻质土浇筑施工中，浇筑厚度方面验证结合公路工程标准及国家指标要求，相同材料作为路基填料时，浇筑厚度不宜小于50cm，且浇筑厚度较小时，施工时间显著延长，浇筑厚度过大即超过1m后，泡沫轻质土自身质量大，在浆体未终凝前坍缩量大，不稳定，且体积过大，整体发热量不容易控制，更容易开裂，适宜的浇筑厚度为60～80cm。

5.3 沉降缝设置

接缝材料应具有与泡沫轻质土壁黏结牢固、回弹性好、不溶于水、不渗水、高温时不挤出、不流淌、抗嵌入能力强、耐老化龟裂、负温拉升大、低温时不脆裂、耐久性好等性能。

泡沫轻质土浇筑时，每浇筑高度达到3m位置时设置一道横向不锈钢格栅，以此增加侧向应力，提升泡沫轻质土已浇段和未浇段的整体性。为保持泡沫轻质土整体性，其底部施工时应使用油毡、土工织物等材料，以确保泡沫轻质土浇筑的整体性，减少反射裂缝。

5.4 纵缝和横缝设置

根据浇筑面沿行车方向，可以设置纵缝和横缝。设置纵缝时一次铺筑宽度应大于4.5m。

设置横缝时应结合生产设备产量，设置横向施工缝、横向缩缝、横向胀缝。每天施工完成后，截断部分留待后续施工操作形成的缝为横向施工缝。临近桥梁和其他固定构造物处或与其他道路相交处，应设置横向胀缝；为保障泡沫轻质土使用过程中各项施工的顺利开展，还应在一定范围内设置横向缩缝，以消除其中内力作用的影响。各个缝隙在各个浇筑层之间应错缝施工，错缝间距应大于0.5m，以免形成贯通性裂缝，进一步反射至路面，导致路面开裂。

5.5 侧挡板设置

路边缘带使用角钢作为骨架，预制混凝土墙面板为主体（墙面板向内应具有预埋钢筋，预埋钢筋支出部分与角钢焊接在一起），整体施工方法与加筋土挡土墙类似，即首先做好基础施工，然后锤击将角钢打入设计基层且基层上最高处平齐，将预制好的墙面板使用砂浆砌筑好，并使用钢筋通过焊接的方式将墙面板和角钢焊接为一个整体。每安装一个层次墙面板，浇筑一层泡沫轻质土（泡沫轻质土未形成强度时，该墙面板主要起抵抗已浇筑的泡沫轻质土侧向应力作用；待泡沫轻质土终凝后起保护面层及装饰的作用），然后持续施工至工程需要的设计标高为止。

5.6 成品养护

浇筑成型的泡沫轻质土应及时覆盖并洒水养护，在水平方向浇筑前应间隔2m预埋钢管，同时竖向也应预埋钢管，平均每根竖向钢管作用面积为10m2，用以降低内部温度。外覆盖薄膜养护，这是为了保持外部温度，减少内外温差，降低反应放热，减少裂缝。

6 泡沫轻质土施工在高速公路改扩建工程中的优点

（1）施工便捷高效，可大幅缩短施工工期。较常规路基土填筑，泡沫轻质土施工准备期短，填筑施工通过管道泵送实现，可不修或少修施工便道。

（2）扩建路基可垂直填筑，节省永久占地或避免拆迁，实现改扩建工程修建的经济化。

（3）泡沫轻质土进行加宽路基填筑，能有效降低拓宽部分填土的容重，减少附加荷载总成的工后沉降，消除旧路加宽新旧路基之间的差异沉降，避免纵向开裂[2]。

（4）高流动性，采用管道泵送浇筑，自流平、自硬化、施工作业面小，可避免某些地段高压线、通信管路等的拆迁。

（5）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。

7 结束语

通过新元改扩建高速实际运用的经验，证明泡沫轻质土在高速改扩建工程施工中，尤其是在软土地基、征地拆迁困难、工期要求紧、用地费用高的路段与常规路基施工比较有明显优势。随着对泡沫轻质土的理论和应用研究的进一步深入，其性价比将进一步得到提高，应用前景将更为广阔，社会经济效益将更为显著。