梁志鹏，肖得

（中交一公局第二工程有限公司，江苏苏州 215000）

1 引言

我国自2002年从国外引进泡沫轻质土后，对其进行了深入的研究和改良，并在建筑工程界得到了应用。本文主要介绍泡沫轻质土在高速公路桥涵台背回填中的应用[1]。

2 应用背景

某公路工程位于黄河冲积平原区，施工难度大，使用单一的填筑方式已经不能满足现场施工质量，为减少地基和路基沉降，采用新型的泡沫轻质土路基填筑，有效地解决了这一难题。

3 泡沫轻质土的特点

泡沫轻质土是一种加入发泡剂后产生泡沫，待泡沫凝固后形成的轻质型混凝土，其原材料主要包括水泥、水和发泡剂，是公路建设领域的一种新型轻质路基填筑材料，它具有较强的轻质性、独立性、重度和强度可调节性、自流性、环保性、经济性及施工便捷性等特性。

3.1 轻质性、独立性

轻质是现浇泡沫轻质土的主要特征，可以大幅度减轻自身的荷载，减少地基的附加应力，从而减小地基的不均匀沉降和侧移，提高路基的稳定性。对桥台结构的推挤作用非常小，可以得到很好的施工效果。

3.2 重度、强度可调节性

试验室调整原材料的配合比时，需根据现场实际需要，在设计范围值内调整现浇泡沫轻质土的重度和强度。一般将现浇泡沫轻质土的重度控制在5~10 kN/m3；在不同的施工部位，泡沫轻质土的视密度和无侧限抗压强度见表1。由此可见，良好的可调节性可以满足不同工程项目的需要，具有非常重要的应用推广意义。

表1 无侧限抗压强度

3.3 泡沫轻质土的自流性及施工便捷性

泡沫轻质土作为路基填筑的替代材料，在浇筑施工时无须振捣碾压，它可以自动密实，可以更好地解决台背压实难度大等问题。另外，其良好的施工性还体现在现浇泡沫轻质土可连续浇筑施工。

3.4 经济性

泡沫轻质土的应用减小了地基的附加应力，减轻了路基的质量，并较少了征地面积。在临空面垂直情况下，台背路堤安全系数均在2.00以上，与砂砾相比安全系数提升约20%，能够大大延长公路的使用寿命，节约大量的养护资金，经济效益显著。

3.5 环保性

发泡剂是泡沫轻质材料中的组成部分，是一种不含甲醛、苯等有害物质的环保材料，能有效防止环境出现污染，对于环境与工程项目的可持续发展具有极强的现实意义，社会效益显著。

4 泡沫轻质土主要施工工艺

4.1 准备阶段

4.1.1 制备泡沫轻质土

使用泡沫轻质土施工前，实验室应根据设计要求的配合比，将水、水泥准备好，同时制备泡沫群。最后，将泡沫与水泥浆混合充分后，形成泡沫轻质土成品。

4.1.2 泡沫轻质土试验器具选用

试验器具包括：

1）容量筒：金属制成，净高10.9 cm、内径10.8 cm、筒壁厚2 mm，容积为1 L。

2）圆筒：内径80 mm、净高80 mm、筒壁厚2 mm，材质为金属质塑料。

3）电子秤：量程3 000 g，精度0.1 g。

4）平板：塑料板或光面瓷砖，厚度1 cm，边长30 cm。

5）游标卡尺：量程≥300 mm，精度0.1 mm。

6）试验用搅拌机：容量≥30 L，转速≥30 r/min；具有搅拌定时功能。

4.1.3 室内泡沫轻质土制备

1）施工前，将所需的材料提前运至室内，拌和时温度要求为20~25℃。

2）试验用发泡剂、水泥、粉煤灰等相关材料需与施工现场使用材料保持一致。

3）泡沫的用量应当通过容量筒计量，其他材料都要使用称量计量，计量精度要与水泥0.5%、粉煤灰1%、泡沫0.5%的计量精度相吻合。

4.1.4 湿密度测定

1）将容量筒内外壁清洗干净，并用干抹布擦拭晾晒至无水分，然后称其质量，精确至1 g。

2）将事先备好的泡沫轻质土放入容量筒内，泡沫轻质土需高于筒口，然即将高出筒顶的泡沫轻质土水平刮掉，使泡沫轻质土与筒口保持水平。

4.1.5 消泡试验先由实验室提前制备好轻质土，然后展开消泡试验：

1）试验员对搅拌筒内泡沫轻质土湿密度进行检测。

2）将搅拌时间设定为1 min。

3）开启搅拌机，按照设定时间搅拌制备好的泡沫轻质土。

4）搅拌完成后，对成型泡沫轻质土湿密度检测并试验。

4.1.6 材料选用

1）泡沫轻质土原材料：发泡剂、水泥、水。

2）路基材料：木胶板、泡沫板等。

利用发泡倍数、坚韧性、泌水率等指标，对不同泡沫的需求进行鉴定。施工中要达到质量要求。发泡剂要求见表2。

表2 发泡剂要求

4.2 施工流程

4.2.1 侧向挡板安装

台背侧方采用钢筋混凝土及装配式挂板作为轻质土填筑模板，设计挡墙挂板的规格为90 cm×30 cm×4 cm的C30混凝土预制板。施工过程中，基础采用钢筋混凝土，厚度为0.3 m，设计原地面往上50 cm采用钢筋混凝土结构，原地面50 cm以上采用装配式混凝土预制块拼装，预制块通过钢丝连接，受力龙骨为厚度5 mm的槽钢或三角钢[4]。

4.2.2 泡沫轻质土输送

一般采用混凝土车对泡沫轻质土进行输送会产生颠簸和震动，从而导致气泡消解。采用设备泵送的方式进行浇筑，可以很好地保护气泡群的整体性。

4.2.3 浇筑

采用泡沫轻质土设备泵送方式进行泡沫轻质土浇筑，输送管移动时需要缓慢挪动，避免输送的泡沫破碎。分层浇筑时间间隔为每层8~14 h。

4.2.4 养护

泡沫轻质土浇筑完成后，将表面使用尺杆刮平，随即进行洒水保湿养护。12~14 h后方可进行下一道施工工序。

4.2.5 沉降观测

施工结束后，需要对浇筑的泡沫轻质土进行定期沉降观测，无沉降可进行下道施工工序。

4.3 泡沫轻质土浇筑注意事项

4.3.1 浇筑施工要求

泡沫轻质土中的气泡易挥发，气泡群易破碎，因此，在施工过程中应尽量减少持续振动。进行轻体填土施工时，如考虑泡沫土自重过大，气泡会被压缩。根据类似工程施工经验，施工之前，要在小结构物边墙上画上标记，避免浇筑厚度太厚，导致自重过大而影响泡沫轻质土质量。

4.3.2 泡沫轻质土浇筑施工要点

1）路基施工时预留出泡沫轻质土浇筑位置，逆向开挖台阶，高1 m，长2 m。换填及压实施工必须满足工程要求的基底压实度和承载力和平整度。

2）浇筑泡沫轻质土时，不能一次全部浇筑完成，需要有时间间隔，温度控制在15℃以上，现场浇筑泡沫轻质土时间间隔不能小于12 h。

3）在浇筑过程中，泡沫轻质土浇筑时间要控制在4 h内，并做到工完料清，及时清洗管道，避免泡沫轻质土在管道中凝固造成管道堵塞。泡沫轻质土施工分层进行浇注：单层厚度控制在30~80 cm，且80 cm为最佳；同一部位上下相邻浇筑层应留有时间间隔达到相应强度，当气温≥15℃时，浇筑时间间隔应控制在不小于12 h，否则按照不小于24 h控制。必须在水泥浆终凝时间内控制泡沫轻质土单个浇筑施工时间。

4）浇筑过程中，浇筑管需前后移动，尽可能避免左右移动浇筑管。

5）尽量避免在刚浇筑好的泡沫轻质土上走动，影响气泡群的稳定性。

5 结语

泡沫轻质土作为新型建筑材料，能有效消除填料自身的工后沉降，对于软土路基，能有效解决桥头跳车、缓解桥台与台背路基的刚性突变等质量通病。随着科学技术和施工工艺的日趋成熟，泡沫轻质土值得在更多新的领域推广和应用，具有较好的施工应用前景。