1、140泡沫轻质土在江广高速公路改扩建工程中的应用杨 波（江苏润通项目管理有限公司，江苏 镇江 2 12004）摘 要：介绍泡沫轻质土的概念、主要性能、施工方法及质量控制。结合在江都至广陵高 速公路改扩建工程中泡沫轻质土施工，在减少常规软基处理、降低新旧路基沉降差；缩短 工期、降低建设成本，节约土地资源，减少建筑物拆迁等方面与常规施工进行比优。 关键词：泡沫轻质土；高速公路；改扩建；应用随着经济的迅速发展，一些经济发达地区的早期修建的高速公路已经远远不能满足交通量的需 求。解决交通量需求问题只能是再新建更多的高速公路或对原老高速公路进行扩宽改建。新建新的 高速公路势必需要大量的征用土地，土地本身
2、属于不可再生资源，经济发达地区土地又相对比较紧 张，征迁费用往往要大于工程建设费用的数倍。扩建老的高速公路相比新建更能节约土地资源、减 少费用投入。江都至广陵段高速于 1996 年 建 成 ， 原 设 计 为 双 向 四 车 道 ， 是 沪 陕 高 速 与 京 沪 高 速 的 共 同 线 ， 两 条高速来往的车辆汇集于此。随着区域社会经济的快速发展，长三角地区一体化和沪宁都市圈的发 展需求， 交通量保持着较高的增长速度。 江苏省委、 省政府为了缓解道路拥堵的难题， 决定于 2015-06 全面对江广高速进行改造扩建。本文依托江广高速公路路基加宽工程，对泡沫轻质土在高等级公路 加宽中的优越性进行
3、探讨。1 泡沫轻质土的概念泡沫轻质土是通过发泡系统将发泡剂充分发泡，让泡沫群与水泥浆和其他外参剂材料按一定的 比例充分均匀混合，然后经过泵送系统进行现浇施工，经自然养护所形成的一种含大量封闭气孔的 轻质填筑材料。2 泡沫轻质土的主要性能2.1 轻质性（ 1） 常 用 施 工 湿 容 重 ： 56 kN/m。（2）每填筑 1 m， 可 减 轻 1012 kPa。（3）1 m 厚度的泡沫轻质土荷载相当于 0.3 m0.4 m 厚度的常规填土的荷载。（ 4） 泡 沫 轻 质 土 一 方 面 显 示 出 比 较 明 显 的 轻 质 性 ， 另 一 方 面 ， 可 根 据 工 程 需 要 在 大 范 围
4、 内 进 行 调整。 工程中常用的密度范围为 5001 300 kg/m， 其他各材料密度分别为混凝土 2 500 kg/m， 基层2 300 kg/m， 常规填土 1 8002 000 kg/m， 粉煤灰 1 2001 600 kg/m， 聚丙乙烯泡沫 1545 kg/m。1412.2 强度特性轻质泡沫土的强度特性主要由所用原材料及配合比控制。水泥的种类及用量、发泡剂的质量及 发泡后的气泡含有量、水泥浆拌制质量、养护条件及龄期等对其强度都有一定的影响。正常情况下 泡沫轻质土路基的强度是普通路基的 24 倍 。 具 体 数 据 见 表 。表 1 CBR 强 度高速公路普通填料标准 泡沫轻质土路
5、基标准路堤部位 离路面底面距离/m CBR/% 对应抗压强度/MPa 抗压强度/MPa 对应 CBR/%上路床下路床00.30.30.8850.222 90.1430.8 19上路堤下路堤0.81.51.543 0.1140.0860.6 142.3 耐久性（ 1） 当 轻 质 土 离 地 面 大 于 25 cm 时 ， 汽 车 动 荷 载 (接 地 压 强 为 0.70 MPa)引 起 的 附 加 应 力 不 超 过 总应力的 1/5（ 0.14 MPa） ,若 轻 质 土 强 度 取 疲 劳 强 度 均 值 0.88 MPa， 其 应 力 比 Y=0.16， 则 轻 质 土 路 基可使用
6、N=1029。 显然， 轻质土路基能足够抵抗汽车动载 ， 对于公路的使用年限来说是完全足够的。（ 2） 通 过 干 湿 循 环 、 冻 融 循 环 试 验 表 明 ， 轻 质 土 的 抗 压 强 度 基 本 不 变 。（ 3） 泡 沫 轻 质 土 属 于 水 泥 类 材 料 ， 其 强 度 主 要 其 水 泥 孔 壁 骨 架 提 供 ， 其 耐 酸 、 耐 碱 性 与 普 通 水 泥混凝土相同。3 泡沫轻质土施工控制与应用3.1 主要技术指标（ 1） 湿 密 度 及 抗 压 强 度 指 标 现浇泡沫轻质土主要技术指标如表 2 所示。表 2 现浇泡沫轻质土主要技术指标使用部位/m 湿 密 度 /
7、（ kgm-3） 28 d 抗压强度 qs/MPa 01.2 560 Rfw 600 1.0距路面底面距离/m1.2 520 Rfw 50 0.6（ 2） 泡 沫 标 准 密 度 ： 50 kg/m3；（ 3） 流 值 ： 170 mm；（ 4） 发 泡 倍 率 ： 不 低 于 1 200；（ 5） 消 泡 试 验 泡 沫 轻 质 土 湿 密 度 增 加 率 不 超 过 10%；（ 6） 泡 沫 轻 质 土 标 准 沉 降 率 低 于 3%。 3.2 施工配合比强度试验（ 1） 配 合 比 设 计 要 满 足 设 计 关 于 抗 压 强 度 、 湿 密 度 、 流 值 及 消 泡 试 验 的
8、要 求 ；（ 2） 施 工 配 合 比 强 度 用 10 cm 立 方 体 试 压 块 进 行 ， 方 法 与 普 通 混 凝 土 试 验 方 法 相 同 ， 但 要 求 压 力机采用小量程砂浆压力机进行抗压试验，且强度结果不做尺寸折减；（ 3） 施 工 配 合 比 强 度 试 验 以 6 组试块为一组，共做 2 组，分别测定 7 d 与 28 d 龄 期 强 度 ； 当1427 d 龄 期 抗 压 强 度 0.5 倍 设 计 强 度 或 28 d 龄 期 抗 压 强 度 设 计 强 度 时 ， 证 明 此 配 合 比 可 作 为 施 工 配 合比采用。3.3 施工设备（1）现场制作泡沫轻质土
9、时，发泡装置采用发泡剂水溶液与压缩空气混合的预发泡水泥装置， 严禁用搅拌发泡生成泡沫；（2） 为确保施工质量的稳定性和均匀性， 严禁采用小型泡沫混凝土或发泡水设备替代泡沫轻质 土专用设备；（ 3） 泡 沫 轻 质 土 专 用 设 备 必 须 具 备 ： 具 有 发 泡 剂 、 发 泡 剂 水 溶 液 、 压 缩 空 气 的 流 量 计 量 、 调 节 装置，以确保发泡剂稀释倍率、泡沫密度满足要求并可调节泡沫流量以控制泡沫土的湿密度满足要 求 ； 单 台 泡 沫 轻 质 土 泵 送 设 备 的 现 场 泵 送 流 量 不 低 于 90 m3/h， 以 确 保 每 个 浇 筑 区 浇 筑 层 在
10、水 泥 浆 初 凝时间内完成。3.4 施工质量控制（1） 泡沫轻质土浇筑区的划分要根据施工现场情况绘制浇筑区划分及施工浇筑顺序平面图， 平 面 图 绘 制 要 根 据 单 次 浇 筑 方 量 （ 不 超 过 200 m3） 及 最 大 浇 筑 面 积 （ 不 超 过 400 m2） 要 求 控 制 ； 绘 制 还要考虑到变形缝 （每隔 10 m15 m） 及单层浇筑厚度 （0.3 m1.0 m） 要 求， 以上各项要求均满足， 绘制的平面图才能符合施工需求。平面图各划分段落与层次要有具体编号，以便于过程质量控制及 质检资料对应。（2） 轻质泡沫土浇筑前要对浇筑区内地基进行处理， 处理方法与相邻
11、一般路段原地面处理方法 相同， 处理完成后要确保地基无杂物、 无积水， 检查地基高程、 平面尺寸及压实度要满足设计要求， ；（ 3） 轻 质 泡 沫 土 浇 筑 前 要 对 老 路 路 基 边 坡 进 行 台 阶 开 挖 ， 开 挖 尺 寸 要 符 合 设 计 ； 台 阶 开 挖 为 保 证在施工过程不对已施工完成泡沫土表层造成污染，一般一次完成，但为了保证开挖后泡沫土施工 过程的台阶边坡稳定性，要对开挖好的台阶进行喷浆防护处理；台阶开挖完成喷浆防护前还有检查 台阶的开挖尺寸大小及开挖面是否密实，不密实的开挖面一定要清理干净，确保老路基与泡沫土接 合质量。（ 4） 同 一 区 段 上 下 相
12、邻 浇 筑 层 ， 浇 筑 间 隔 时 间 因 以 下 层 浇 筑 层 已 经 硬 化 为 控 制 标 准 ， 一 般 不 少 于 6 h； 水 泥 浆 制 备 完 成 到 制 备 泡 沫 土 的 间 隔 时 间 不 能 超 过 3 h， 单 层 浇 筑 时 间 不 大 于 3 h 且 要 在 水 泥浆初凝前浇筑结束；浇筑应从浇筑区一端向另一端进行，多条浇注管同时浇筑时可从一端开始， 或采用对角浇筑方法进行；浇筑过程中，如需要移动浇注管时，应沿浇注管放置方向前后移动，不 可左右移动浇筑，如确需左右移动时，应将浇注管提出已浇筑好的轻质土表面进行。浇注管出料口离浇筑面的高差不应超过 2 m； 浇
13、筑 过 程 避 免 对 已 浇 好 的 浇 筑 层 进 行 扰 动 ； 浇 筑 临近结束前，在浇筑层内按规定频率进行湿密度取样检测，局部点不合格，对应测点划定界限，进 行局部处理。过程控制指标见表 3表 3 过程控制指标控制指标 设计值 允许误差 检测频率湿密度 流动值 泡沫密度A 170B0.1A10 mm0.1B每一区段每层自检 4 次，抽检 2 次每一区段每层自检 4 次，抽检 2 次每工作日自检 2 次，抽检 1 次143（ 5） 变 形 缝 要 根 据 现 场 实 际 情 况 划 分 ， 一 般 控 制 在 10 m15 m， 用 2 cm 泡沫塑料板隔塞；变 形缝应结合浇筑区施工缝
14、位置，进行转区错开。（6） 对于浇 筑后的坑洼式沉陷， 对沉陷区进行清理， 处理一个浇筑层深度； 浇筑区整体式沉陷， 沉陷厚度小于浇筑层 5%时 可 不 作 处 理 ， 大 于 浇 筑 层 5%时 要 对 本 层 进 行 返 工 ； 对 于 宽 度 小 于 3 mm 的裂缝不作处理， 大于 3 mm 的裂缝要 进行灌注水泥浆处理， 灌注完成后在缝的边界 1m 范围铺设 （ 1.5 mm 2.52.5 cm） 镀 锌 铁 丝 网 。3.5 施工注意事项（ 1） 轻 质 泡 沫 土 浇 筑 到 设 计 高 程 后 ， 要 采 用 塑 料 薄 膜 进 行 覆 盖 保 湿 养 护 ， 时 间 不 小
15、于 7 d；养 护期间要加强交通管制，坚决不允许任何机械进行行走；泡沫轻质土必须要强度满足设计方可进行 下道路床施工工序的施工， 路床施工方法要采用先在临近段落卸料， 用推土机边向泡沫土顶面推平， 边碾压的方式逐步进行，所有机械不可直接上泡沫土顶进行作业；（ 2） 雨 季 施 工 要 做 好 临 时 防 排 水 措 施 ， 已 开 挖 的 台 阶 段 和 相 邻 开 挖 区 段 的 水 土 流 失 ， 除 喷 浆 防 护外还有加强巡视，发现破损区立即要进行覆盖，防止水土流失到泡沫土顶面造成污染；雨天不可 进行施工，出现浇筑过程下雨，要立即停止施工，并采取覆盖措施加以保护，停雨复工前要对已浇 筑
16、泡沫土顶进行检查，发现有消泡层要进行清除处理。3.6 试验检测每次泡沫轻质土施工都要制作符合要求的抗压强度试块；顶层每区段每浇筑层取 3 组，分别左7 d 和 28 d 龄期强度检测，试块采用塑料袋单件密封于现场进行同条件养护；其他层位每区段每浇 筑层取一组做 28 d 强 度 检 测 ， 试 块 采 用 塑 料 袋 单 件 密 封 ， 置 于 20250 。4 泡沫轻质土施工在道路加宽扩建工程中应用的优势体现（ 1） 扩 建 路 基 可 垂 直 浇 筑 ， 节 约 土 地 资 源 ， 避 免 或 减 少 建 筑 物 的 拆 迁 ， 现 代 泡 沫 轻 质 土 扩 建 路 基见图 1。现 浇
17、泡 沫 轻 质 土 扩 建 路 基 扩 建 部 分 路 面房 屋排 原 路 基 填 土隔 水离 沟 墙图 1 现代泡沫轻质土扩建路基（ 2） 软 基 路 段 扩 建 路 堤 可 大 幅 度 减 荷 ， 可 减 少 扩 建 路 基 的 软 基 处 理 ， 并 有 效 降 低 新 老 路 基 的 差 异沉降见图 2。扩 建 路 基 既 有 道 路 路 面 面 板 护 壁 分 层 浇 筑 泡 沫 轻 质 土 旧 路 基 填 土基 础 软 弱 地 基 1、 扩 建 路 基 基 底 应 力 不 增 加 或 增 加 很 小 ， 2、 轻 质 泡 沫 土 换 填 旧 路 基 及 地 基 土 ， 取 消 复
18、合 地 基 处 理 图 2 软基路段扩建路堤144（ 3） 施 工 时 不 需 要 大 型 机 械 设 备 进 行 推 平 、 振 动 碾 压 ， 直 接 采 用 泵 送 浇 筑 进 行 ， 快 捷 高 效 。（4）对交通和环境干扰小：施工过程现场基本处于封闭状态；临时便道、临时设施占地很小， 对周边环境干扰小；不动用大型机械设备，不会对周边造成大气及声音污染。（ 5） 施 工 不 受 常 规 路 基 填 料 及 天 气 影 响 ， 施 工 周 期 明 显 减 小 ， 可 使 工 程 提 前 投 入 使 用 ， 给 投 资 者带来超前收益。4 结语通过江广扩建高速实际运用的经验来看，证明泡沫轻
19、质土在高速公路改扩建工程施工中，尤其 是在软土地基、征地拆迁困难、用地费用高的路段与常规路基施工比较有着明显优势。笔者认为随 着对泡沫轻质土的理论与应用研究的进一步深入，其性价比将进一步得到提升，应用前景将更为广 阔，社会经济效益将更加显著。参考文献1 常 浩 .气 泡 混 合 轻 质 土 在 路 基 加 宽 中 的 应 用 J. 公路与汽运, 2010(4):133-136.2 黄 琦 .气 泡 混 合 轻 质 土 在 特 殊 地 段 填 土 路 基 的 应 用 及 探 讨 J. 企业家天地 , 2006(3): 99-100.3 谭 少 华 ,黄 正 昌 .气 泡 混 合 轻 质 土 技 术 在 广 佛 高 速 公 路 扩 建 工 程 中 的 应 用 J. 广州公路交通. 2007(1):1-5.
