公路改扩建工程泡沫轻质土施工工艺分析

罗泽祥

长沙市公路桥梁建设有限责任公司

摘 要：介绍泡沫轻质土在公路改扩建工程中的实际运用和重要作用，分析泡沫轻质土在加宽路基、桥涵过渡、陡坡路段中的使用情况，探讨泡沫轻质土施工工艺在公路改扩建工程施工的准备阶段需要完成的工作，以及泡沫轻质土在公路改扩建施工过程中的制备方法和浇注过程，提出泡沫轻质土施工时的控制要点和注意事项。

关键词：公路;改扩建;泡沫轻质土;

作者简介：罗泽祥(1989—),男，湖南湘乡人，本科，工程师，研究方向：公路桥梁;

1泡沫轻质土在公路改扩建工程中的应用

1.1 加宽公路的路基

公路改扩建工程中最常使用的改扩建方法就是加宽路基，根据原公路的路基宽度进行加宽扩建，将公路路基的边缘部位向外延伸，按照公路扩建的目标将路基边缘扩宽到指定的位置。改扩建的新老路基搭接位置处置不当会存在较大的沉降差，沉降差太大甚至会严重影响公路路面和路堤两侧的构筑物。泡沫轻质土的运用能够有效缓解和避免加宽路基的沉降问题<1>。当原公路路基处于荷载较低和土质松软的情况下时，泡沫轻质土较轻的重量会大大减少原公路路基需要承受的荷载，所以使用泡沫轻质土进行加宽处理有利于缓解改扩建公路和原公路之间的沉降问题，有利于保护公路两边的构筑物，有利于降低公路在后期运行和养护时所要花费的资金成本。而且，使用管道输送和泵送的方式运输泡沫轻质土，只需要非常小的施工空间，不会因为公路的改扩建施工而影响公路的正常通行<2>。

1.2 解决桥头跳车问题

桥头跳车是公路经常发生的问题，公路常规施工技术很难有效解决桥头跳车的问题，仅仅因为桥头跳车而产生的维护成本就占了公路总维护成本的60%以上<3>。公路上频繁出现桥头跳车是因为在桥涵过渡区域存在较大的沉降差和刚柔突变的情况。为了解决桥头跳车的问题，需要保证桥涵过渡区域有着较小的沉降差和较为均匀和连续的沉降，而泡沫轻质土的各项性能特点恰好符合公路改扩建工程中桥头涵洞的施工要求，将泡沫轻质土填到过渡区域会降低沉降的不均匀性并降低沉降差。泡沫轻质土之所以可以有效解决桥涵过渡区域的桥头跳车问题，是因为泡沫轻质土有着较为适宜的刚性，能够在过渡区域最大化降低刚柔突变的程度，泡沫轻质土还可以通过减少桥涵过渡区域的沉降差解决沉降问题，利用泡沫轻质土重量较低的特性降低公路路基软弱部分的附加应力，保证改扩建公路的稳定程度。

1.3 填筑公路陡坡路段的路面

当前公路改扩建工程的施工存在很大的环境问题和安全问题，而公路经常会经过山岭等地势情况较为复杂的区域，导致公路在局部区域出现大量的陡坡路段、软基路段，在该路段施工如果没有采取合适的施工技术和填筑材料，会严重破坏施工区域的生态平衡，泡沫轻质土的使用会最大程度减少公路改扩建施工对周围环境带来的影响<4>。这是因为泡沫轻质土能够减轻原公路路基承受的荷载压力，减少公路路基土层发生位移的距离，增加公路路基的抗滑性能，提高陡坡路段公路路基的稳定性。泡沫轻质土还可以根据改扩建施工区域原本的地形地貌特征进行填筑，最大程度保护了公路改扩建区域的生态环境。

2公路改扩建工程中泡沫轻质土施工的工艺流程

2.1 泡沫轻质土施工前的准备工作

公路改扩建工程的泡沫轻质土施工需要严格按照施工工艺流程进行施工，要开挖基础，对护壁进行施工，搅拌和泵送混凝土、分层浇注混凝土，进行为期7 d的养护，对公路改扩建工程的泡沫轻质土施工进行验收，最后进行路面结构层施工<5>。首先，泡沫轻质土施工的准备阶段在遇到水源的时候要先截断施工区域的水源，将拦水埂安排在原公路的路肩边缘外，并将公路表面的积水排放到泡沫轻质土施工范围之外的地方。同时，还要根据改建和扩建的公路范围在坡脚的边缘外增加排水沟，确保改扩建后的公路能够顺利排水。在公路的扩建区域如果存在较高的地下水位，可以适当对地下水进行封堵或导排处理。

其次，施工人员在对公路改扩建工程的泡沫混凝土进行施工之前，要先根据施工要求将原公路路堤边坡区域的杂物清理干净，从原公路路堤坡脚的位置开始逐渐往上挖台阶，根据公路改扩建施工方案和原公路的情况做好纵向和横向上结合界面的处理工作，保证公路路基施工的完整性和整体性。在纵向上进行填土和开挖的过程中要保证台阶的合理性和密实性，避免台阶处的土质出现松软的问题<2>。最后，运用泡沫轻质土进行公路改扩建施工的时候要合理安排浇注的区域和施工的顺序。公路每层浇注的厚度应当尽量保持在0.4～0.6 m之间，避免浇注厚度大于1 m, 每个浇注区域浇注面积的安排需要考虑设备的生产，要在初凝之前完成该区域所有的浇注工作<6>。

2.2 泡沫轻质土的制备和浇注

泡沫轻质土在制备和浇注的施工阶段需要经历搅拌和发泡、管道输送或泵送、浇注、养护这四个环节。

(1)搅拌泡沫轻质土。

在泡沫轻质土的搅拌和发泡过程中，要先将水泥和水在均匀搅拌的情况下充分混合并使两者处于浆液的状态，再利用发泡设备形成气泡，将气泡混入浆液之中就完成了泡沫轻质土的制作。搅拌的时候要尽量让水和水泥快速、均匀混合，发泡的时候要控制好发泡的时间，避免气泡发泡时间太长影响泡沫轻质土的质量和性能<7>。

(2)泡沫轻质土泵送。

在泡沫轻质土的管道输送和泵送过程中，管道输送和泵送的方式会在最大程度上保护泡沫轻质土中的气泡，避免气泡在输送的过程中被大量消解掉。虽然也可以利用翻斗车或混凝土车来运送泡沫轻质土，但是在车辆运输途中会因震动而被大量消解，同时还会影响泡沫轻质土的流动性以及空气和水分的含量。所以泡沫轻质土更适合使用泵管运输的方式，输送泡沫轻质土的距离需要根据气泡消解程度以及原材料的分离程度来决定，泡沫轻质土的输送距离通常要控制在500 m以下。

(3)泡沫轻质土浇筑。

在泡沫轻质土的浇注过程中，要尽可能减少浇注时的振动幅度，而且在下雨的时候要停止施工，避免气泡在雨水的影响下被大量消解。另外，要在浇注时将厚度控制在0.5～1 m的范围内，泡沫轻质土在重力的作用下会因为自身的重量而产生压缩气泡和消泡的情况，而且泡沫轻质土中的水泥成分会使泡沫轻质土在浇注完成后发生水化热的问题，如果浇注的厚度超过1 m, 就会受到水化热的影响，使泡沫轻质土因为温差过大而形成温缩裂缝<8>。

(4)泡沫轻质土养护。

为避免泡沫轻质土浇筑结束后出现干缩裂缝病害，降低公路改扩建施工质量，应于泡沫轻质土固化后进行养护作业，准备土工布，将其覆盖于泡沫轻质土表面，用于保湿，并控制泡沫轻质土内外部温差。若在施工期间遭遇降雨天气，需在泡沫轻质土未固化前覆盖土工布，降低降雨天气对于泡沫轻质土的影响。完成泡沫轻质土浇筑养护施工后，应注意检测泡沫轻质土强度是否达标，若强度尚未符合标准不可进入下一步工序。

2.3 泡沫轻质土施工中的要点

(1)浇筑要点。

在泡沫轻质土施工的浇注阶段，需要在浇注前保证公路改扩建施工区域路面的干净和整洁，避免公路施工范围的表面存在积水和浮土等杂质。公路表面清理干净后需要按照90%的压实度对公路施工区域的地面进行碾压处理，保证公路基底被完全压实。在浇注过程中要确保浇注的厚度低于1 m, 如果泡沫轻质土施工时的温度超过15 ℃,需要在每一层浇注完成后增加静置的时间，通常要静置8～12 h之后才能进行下一层的浇注。泡沫轻质土浇注的时间需要将水泥浆最开始凝固的时间作为标准，保证水泥浆初凝之前完成每层泡沫轻质土的所有浇注工作<9>。如果在浇注的时候必须要调整浇注管的位置，需要根据浇注管当前位置和放置的方向进行前后纵向上的调整，不可以让浇注管在浇注完成区域进行左右横向上的移动。为避免出现气孔开裂等病害问题，应于浇筑期间控制好流动度、湿容重等指标，以此全方位保障泡沫轻质土浇注质量。在泡沫轻质土浇注完成后需要使用薄膜将浇注的区域完全覆盖住，通过覆盖薄膜来保护浇注层的湿度。在养护中要增加泡沫轻质土的强度，只有泡沫轻质土满足强度的要求，才可以继续进行下部工序的施工，这是因为足够的强度可以在一定程度上缓解公路土层收缩龟裂程度<10>。

(2)常见问题规避措施。

在公路改扩建工程泡沫轻质土施工中，开挖台阶后可能出现松土较多的问题，出现该问题的主要原因在于泡沫轻质土填筑施工时尚未按照施工标准进行分层压实，继而出现了台阶密实度不足的情况，待钢板桩拔出后，在新旧公路交接处容易出现滑塌问题，若处理不及时或处理不当，将会出现泡沫轻质土夹层。若于泡沫轻质土施工期间发现该问题，应在路基压实基础上反开挖台阶，将滑塌部分清除干净，将铁丝网悬挂在边坡处，并采用混凝土喷射的方式进行防护，防护结束后即可进行泡沫轻质土浇筑施工作业。

3公路改扩建工程运用泡沫轻质土施工工艺的实例分析

3.1 工程概况

以江苏某地区的公路改扩建工程为例，分析泡沫轻质土施工工艺在工程施工中的实际运用。该区域公路的路基填土相对较高，新路基和旧路基在固结度和力学性质等方面存在很大的不同，软弱土所在的位置较深，上方区域主要为粉砂层和粉土，大约为30 cm。施工团队对不同的施工方案进行了比较和分析，经过比较，决定采用泡沫轻质土施工工艺，比较结果如表1所示。

表1 软土路基处理方案 导出到EXCEL

3.2 泡沫轻质土施工工艺

(1)安装设备和调试设备。

在施工中使用泡沫轻质土专用设备，准备各种材料，如发泡剂及其水溶液，准备压缩空气的流量计，控制发泡剂的稀释倍率，确保泡沫密度符合标准，对泡沫的流量进行控制，以此来调整泡沫轻质土的湿度和密度。为了保证各个区域的浇筑层在水泥浆初凝之前完成，需要对泡沫轻质土的泵送设备进行操控，控制泵送流量，确保流量≥90 m3/h。使用水泥罐以及拌和机的时候，要对基础部位做硬化处理，完成设备的调试工作后，才能正式施工。

(2)开挖旧路台阶，处理基地。

对老路边坡的表面进行清理，从上到下开挖台阶，每级台阶的高度和宽度都是1.5 m, 每次开挖的长度应当在200 m以内。开挖的同时，将表面的松土清理干净，为了避免雨水冲刷台阶，需要对开挖面进行处理，在表面喷一层水泥浆，厚度控制在5 cm左右。

(3)对保护壁进行施工。

对原本的路面进行处理之后，继续对护壁面板的基础部位进行开挖，开挖的同时进行浇筑，对护壁面板进行安装和砌筑，每间隔10～15 cm, 就要留一个2 cm宽的通缝，贯穿整个基础部位，还要贯穿壁身。安装时，保证面板的平整度和垂直度，对面板的沉降缝和缝隙的宽度进行控制，确保砂浆饱满度符合标准，砌筑时，保证砂浆的质量，按照M7.5号砂浆的标准进行砌筑，将这部分的缝宽控制在1 cm以内。在浇筑的过程中进行砌筑，砌筑高度和一块面板高度的总和就是每次砌筑的高度，如果高度过高，将会是面板位置不准确，影响面板的稳定性。砌筑的时候要查看面板的情况，确保面板足够平整和垂直。

(4)浇筑施工。

在浇筑之前，需要先划分浇筑区域，明确施工顺序，同时还要划分浇筑层，将单层浇筑的厚度控制在0.4～0.6 m之间，确定浇筑区面积时，要考虑设备的产能。在本公路工程项目的分区中，一仓的长度为15 m, 宽度为8 m, 总面积为120 m2,每次浇筑的总量为60 m3。对同一平面进行浇筑时，要按照“隔仓”的方式进行浇筑，对上下层进行浇筑时，要按照“隔天”的方式进行浇筑，确保每个浇筑层都能在初凝时间内完成浇筑。

(5)泡沫轻质土施工。

将泡沫轻质土每层的厚度设置为0.5 m, 顺着公路的走向，从一侧逐渐向另一侧浇筑，间隔15 m时，需要设置一条横向的变形缝，该缝的宽度为2 cm, 与施工缝分开设置。调整浇筑管出料口的位置，将其放在浇筑层最低处，不要让出料口处于悬空的状态，以免出料时对液面造成冲击。在水泥浆初凝之前，要完成该层的浇筑工作，每层浇筑的时间不应超过3 h。为了保证路床结构层的厚度，将泡沫轻质土的顶部设计为台阶状，根据纵坡的高度设置台阶的高差。

(6)泡沫轻质土检测。

在浇筑的过程中，按照特定的频率检测了泡沫轻质土的各项性能，经检测，泡沫轻质土的各项指标达到了规定值，有效解决了道路病害问题，提高了公路的质量，保证公路交通的安全，检测结果如表2所示。

表2 泡沫轻质土检测结果 导出到EXCEL

4结 论

将泡沫轻质土用于公路改扩建工程中，能够极大程度缓解新公路和原有公路之间的沉降问题和桥头跳车问题，使公路具有更好的平稳性和运行能力。泡沫轻质土施工工艺在公路改扩建工程中能够极大减少施工需要的时间，与其他施工方法相比，泡沫轻质土的施工工程量也非常小，减少了原有公路的破坏程度和对车辆运行的影响，在改扩建工程中兼具生态效益和经济效益。

参考文献

<1> 王涛.现浇泡沫轻质土在路基加宽施工中的应用探究.工程建设与设计，2021(22):129-131.

<2> 王茜，赵翔.气泡混合轻质土在路桥过渡段施工应用中的沉降变形分析.内蒙古公路与运输，2021(4):14-16+39.

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<6> 黄志华.高速公路改扩建工程泡沫轻质土施工工艺.中国水运(下半月),2020,20(1):202-203.

<7> 王建军.浅谈泡沫轻质土在高速公路改扩建工程中的应用.居舍，2020(1):37-38.

<8> 孙长彬.高速公路改扩建工程应用泡沫轻质土研究.中国新技术新产品，2019(19):91-92.

<9> 智腾达.高速公路改扩建工程泡沫轻质土路基施工技术.交通世界，2021(22):91-92+106.

<10> 蓝利海.路基建设工程中泡沫轻质土施工质量控制措施研究.西部交通科技，2021(7):36-38+41.

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