淺談氣泡混合輕質(zhì)土路基填筑技術(shù)

1、淺談氣泡混合輕質(zhì)土路基填筑技術(shù)摘要隨著國家對交通、市政等基礎(chǔ)建設(shè)投入力度的加大，氣泡混合輕質(zhì)土因其“輕”、“快”、“方便”等特點，在基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域也取得了諸多應(yīng)用成果。氣泡混合輕質(zhì)土材料具有超輕性、耐壓縮性、自立性、耐水性和施工簡單、方便、快捷等優(yōu)點，在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用，有效地解決了軟基過渡段的沉降和不均勻沉降、路堤與橋臺相接處的差異沉降等問題?，F(xiàn)已應(yīng)用于橋臺臺背回填、道路拼寬、山區(qū)路段填筑、工程搶險等特殊路段的填筑、空洞、管線的回填、隧道口的填筑等。關(guān)鍵詞氣泡混合輕質(zhì)土 路基填筑 路面拼接1氣泡混合輕質(zhì)土特點結(jié)合繞城高速公路蜀源立交工程實例，詳細說明氣泡混合輕質(zhì)土路基填筑的施工技術(shù)，氣泡

2、混合輕質(zhì)土是用機械方法將氣泡劑水溶液制備成氣泡，在將氣泡加入到含硅（砂、粉煤灰）、鈣質(zhì)材料（石灰、水泥）、水及各種外加劑等組成的料漿中，經(jīng)混合攪拌，澆筑成型，養(yǎng)護而成的一種多孔材料。1.1 氣泡混合輕質(zhì)土特點 氣泡混合輕質(zhì)土是人工制作的土工材料，其容重可以做得比一般的土體小得多，而其強度和變形特性可以達到甚至超過良好的土體，且便于施工等。其主要特性如下：1.1.1輕質(zhì)性 氣泡混合輕質(zhì)土內(nèi)含有大量的 氣泡 ，其容重不但比一般的土體要小得多（詳見表1），而且通過調(diào)整土體中的氣泡和固化劑的含量，可以按照需要對 氣泡混合輕質(zhì)土的容重在714kN/m3內(nèi)進行必要的調(diào)整。表1 幾種主要土建材料的容重比較水

3、泥混合輕質(zhì)土底基層宕渣粉煤灰空箱結(jié)構(gòu) 氣泡混合輕質(zhì)土氣泡混合輕質(zhì)土252123211015100.27145151.1.2固化后的自立性由于使用水泥作為固化劑，通常在碾壓完成14小時后就會開始固化，且固化后可以自立，可進行垂直填土，且對擋土結(jié)構(gòu)物幾乎沒有推擠力。1.1.3良好的施工性 氣泡混合輕質(zhì)土的拌合、運輸、攤鋪、碾壓均方便，對于空間較小的部位施工時，可以采用夯機進行夯實，對碾壓的質(zhì)量相對于其余土質(zhì)要低，便于施工。1.1.4耐久性屬水泥類材料，與高分子材料相比，其耐久性，耐熱及抗油污能力強，具有水泥材料同等的耐久性。1.1.5 良好的環(huán)保特性 氣泡混合輕質(zhì)土原料土可采用施工期間開挖的廢土、

4、粉煤灰等廢料，避免工程廢料對環(huán)境的二次污染，并可以利用工業(yè)廢渣等材料，做到廢物利用。在道路工程施工中，可節(jié)省土地資源，避免高填高挖等對環(huán)境的破壞，對保護自然生態(tài)環(huán)境意義重大。1.1.6 隔熱性氣泡混合輕質(zhì)土中含有大量的氣泡，具有良好的隔熱性。1.1.7強度的可調(diào)節(jié)性和容重的可調(diào)節(jié)性原理一樣，通過改變各種成分的配合比，氣泡混合輕質(zhì)土的強度的可以在3001500kN/m2的范圍內(nèi)進行調(diào)整。1.1.8高流動性     氣泡混合輕質(zhì)土具有良好的流動性，可通過管道泵送，其最大輸送距離可達到1500米，最大泵送高度可達到30米。為防止泄漏，在進行氣泡混合輕質(zhì)土的澆筑

5、施工時，通常不得不砌一些必要而簡單的擋墻。2 施工工藝特點2.1氣泡混合輕質(zhì)土取材方便：氣泡選用聚苯乙烯球狀小珠市場存量大、購買方便；原料土可以取當?shù)氐恼惩?、粉土、中細沙、粉煤灰、石屑及淤泥；固化劑可以采用普通硅酸鹽水泥。2.2氣泡混合輕質(zhì)土對于原土基要求不高：由于 氣泡混合輕質(zhì)土比重小，土體質(zhì)量輕，對于原地基要求極低，可用于普通土質(zhì)地基、濕土地基，尤其對于軟土地基處理效果更加理想等。2.3施工簡單：材料的拌合采用普通的拌和機（滾筒式、強制式）或者使用挖掘機鏟車聯(lián)合拌合即可，運輸采用普通的貨車運送并做好表面覆蓋避免材料灑落，攤鋪采用平地機、挖掘機等，碾壓可采用壓路機或者挖掘機、鏟車等均可。3適

6、用范圍 氣泡混合輕質(zhì)土技術(shù)在公路建設(shè)中有著非常廣泛的應(yīng)用，它為解決高等級公路軟基路堤中的橋涵跳車、公路路基加寬時新老路基的差異沉降、高填土路堤的穩(wěn)定性等世界性難題提供了一種極好的技術(shù)手段。運用這種技術(shù)能節(jié)省昂貴的用地、減少拆遷，充分有效地利用土地資源等。它主要應(yīng)用于以下一些領(lǐng)域：路堤的快速修復(fù)。工后沉降要求高、軟土指標差的橋頭或箱涵接部位路堤。拓寬高路堤。擋墻后填土，以減小臺背土壓力。高橋墩臺與隧道相連部位，以減少棄渣對橋墩的側(cè)向土壓力，便于墩的自由變形，易于施工。4工藝原理氣泡混合輕質(zhì)土采用聚苯乙烯氣泡和原狀土及固結(jié)材料混合而成，混合輕質(zhì)土和氣泡混合輕質(zhì)土的性能介于普通填土、混合輕質(zhì)土與氣泡

7、塑料之間，從強度、剛度與容重方面彌補了三種常規(guī)材料性能突變的空白。氣泡混合輕質(zhì)土土體容重輕,相比其他材料大大減少了對強度的要求；強度高，可以有效的提高土體的承載力，避免長時間在外界壓力的作用下的土體變形。5施工工藝流程及操作要點5.1 施工工藝流程如下;5.2 施工操作要點 施工前進行場地清理，去除表面松散土和殘枝敗葉，以防在原地基和輕質(zhì)土之間產(chǎn)生薄弱面； 原材料添加與拌合時，為防止氣泡珠飛散或上浮，宜對氣泡珠進行預(yù)濕處理，并應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場氣候、原料土的天然含水量等不同情況調(diào)整拌合時的加水量； 混合輕質(zhì)土經(jīng)拌合均勻后，應(yīng)采用自卸汽車快速運送至工地，進行攤鋪碾壓，避免運輸時間過長，發(fā)生攤鋪壓實困難；

8、 現(xiàn)場攤鋪可采用推土機、平地機等，按規(guī)定的厚度進行施工，攤鋪厚度一般為30cm，松鋪厚度根據(jù)現(xiàn)場試驗確定； 鋪設(shè)砂層或碎石層時，應(yīng)從路基橫斷面兩側(cè)向中間攤鋪，厚度應(yīng)均勻一致，表面平坦，并滿足設(shè)計要求；砂墊層及碎石墊層的寬度應(yīng)寬出路基邊角0.51.0m，兩側(cè)端以片石護砌或采用粘土包邊等其他方式防護，以免砂料流失。 在每個階段施工完畢后要做到及時養(yǎng)護，在土體的頂面采用土工織物或者草編袋進行覆蓋、灑水，灑水養(yǎng)護時間不得少于7天。5.3 澆筑準備5.3.1 施工前，應(yīng)確定施工方案，編制施工組織設(shè)計。5.3.2 應(yīng)按施工組織設(shè)計，組織施工設(shè)備進場，并做好安裝、調(diào)試及標定工作。5.3.3 應(yīng)按原材料使用計

9、劃，組織原材料進場、檢驗。5.3.4 發(fā)泡劑性能試驗應(yīng)符合下列規(guī)定：1 檢驗頻率為1次/5000L,每批次產(chǎn)品或每個施工項目應(yīng)至少檢驗1次； 2 檢驗方法應(yīng)按本規(guī)程附錄A的規(guī)定執(zhí)行； 3 檢驗結(jié)果應(yīng)符合本規(guī)程第3.1.3條的規(guī)定。5.3.5 應(yīng)對基坑底部進行清理、壓實，并應(yīng)滿足設(shè)計要求。當基坑底部位于計算水位以下時，應(yīng)采取降水措施。5.4 澆 筑5.4.1 澆筑設(shè)備包括發(fā)泡設(shè)備、攪拌設(shè)備和泵送設(shè)備，并應(yīng)符合下列規(guī)定：1 澆筑設(shè)備的生產(chǎn)能力和設(shè)備性能應(yīng)滿足連續(xù)作業(yè)要求；2 攪拌設(shè)備應(yīng)具備水泥、水及添加材料的配料和計量功能；3 攪拌設(shè)備的計量偏差應(yīng)符合表2的規(guī)定。 表2 攪拌設(shè)備的計量偏差（）原材

10、料計量偏差水泥、摻合料2細集料3水、外加劑25.4.2 氣泡群應(yīng)采用發(fā)泡設(shè)備預(yù)先制作，不宜采用攪拌方式制作氣泡群。5.4.3 新拌氣泡混合輕質(zhì)土宜采用配管泵送。5.4.4 氣泡群應(yīng)及時與水泥基漿料混合均勻，新拌氣泡混合輕質(zhì)土在泵送設(shè)備及泵送管道中停置時間不宜超過1h。5.4.5 單級配管泵送范圍應(yīng)根據(jù)配合比、泵送距離及泵送高度確定。水平泵送距離及垂直泵送高度宜按表3的規(guī)定執(zhí)行。泵送范圍超過表3的規(guī)定時，可增加中繼泵。表3 水平泵送距離與垂直泵送高度s/c水平泵送距離（m）垂直泵送高度（m）0400 50020 3012300 40010 2034100 2000 105 注：s/c表示細集料與

11、水泥質(zhì)量之比。如同時存在泵送距離和泵送高度時，泵送范圍由泵送距離與泵送高度綜合確定。5.4.6 應(yīng)采用分層分塊方式進行澆筑作業(yè)。5.4.7 除空洞充填、管線回填工程外，單層澆筑厚度宜按0.3m0.8m控制。上一層澆筑作業(yè)應(yīng)在下澆筑層終凝后進行。 澆筑過程中，泵送管出口應(yīng)與澆筑面保持水平，不宜采用噴射方式澆筑。5.4.9 澆筑時，遇大雨或持續(xù)小雨天氣時，應(yīng)對未硬化的填筑體表層進行覆蓋。5.4.10 夏季高溫時，應(yīng)避開高溫時段澆筑。5.4.11 冬季施工時，應(yīng)采取保溫防凍措施。5.4.12 澆筑過程的質(zhì)量控制應(yīng)符合表4的規(guī)定。 表4 澆筑過程的質(zhì)量控制 項 次 檢驗項目設(shè)計值/標準值允許偏差檢驗方

12、法檢驗方法和檢驗頻率1氣泡群密度（kg/m3）50±2附錄A每班開工前自檢1次2濕容重（kN/m3）設(shè)計值±0.5附錄C連續(xù)澆筑每100m3自檢1次3流動度（mm）180±20附錄D連續(xù)澆筑每100m3自檢1次5.5 養(yǎng) 護5.5.1 不應(yīng)在未達到設(shè)計抗壓強度的填筑體表面進行機械或車輛作業(yè)。5.5.2 除空洞充填、管線回填工程外，在澆筑完填筑體頂層后，應(yīng)立即對填筑體表面覆蓋塑料薄膜或土工布保濕養(yǎng)生，養(yǎng)生時間不宜少于7d。6材料與設(shè)備6.1 材料要求水泥宜采用42.5級及以上的通用硅酸鹽水泥或硫鋁酸鹽水泥。通用硅酸鹽水泥應(yīng)符合現(xiàn)行通用硅酸鹽水泥GB 175的規(guī)定，硫

13、鋁酸鹽水泥應(yīng)符合現(xiàn)行硫鋁酸鹽水泥GB 20472的規(guī)定。水應(yīng)符合現(xiàn)行混凝土用水標準JGJ63的規(guī)定。發(fā)泡劑應(yīng)對環(huán)境無影響。發(fā)泡劑性能試驗應(yīng)符合本規(guī)程附錄A的規(guī)定，經(jīng)稀釋發(fā)泡后產(chǎn)生的氣泡群應(yīng)符合下列規(guī)定：1 氣泡群密度應(yīng)為50kg/m3±2kg/m3；2 標準氣泡柱的沉降距應(yīng)小于5mm；3 標準氣泡柱的泌水量應(yīng)小于25ml。添加材料包括細集料、摻合料、外加劑等，其粒徑不宜大于4.75mm。：聚苯乙烯球狀小珠，經(jīng)發(fā)泡工藝由工廠生產(chǎn)，為白色圓形狀，粒徑3mm5mm,密度 15Kg/m320 Kg/m3，要求采用阻燃型； 固化劑：普通42.5號硅酸鹽水泥，要求盡可能采用緩凝水泥，終凝時間大于

14、6小時。水泥參量一般可在4%10%之間選用； 原料土：應(yīng)按就地取材的原則，選用粘土、粉土、中細砂、粉煤灰、石屑及淤泥等一種或者幾種混合輕質(zhì)土為原料土。6.2 設(shè)備要求序號設(shè)備名稱單位數(shù)量用途備注1拌和設(shè)備套2混合輕質(zhì)土拌合1臺備用2挖掘機臺2拌合、取土無拌和機時使用3鏟車臺1拌合、運料4推土機臺1攤鋪5平地機臺1攤鋪、平地6攤鋪機臺1攤鋪7壓路機臺1碾壓8運輸車輛5運輸視距離增減9灑水車臺1養(yǎng)護10水準儀臺2高程測量11全站儀臺1平面位置測量施工輔助設(shè)備表序號設(shè)備名稱單位數(shù)量用途備注1泡沫劑料桶個8發(fā)泡機發(fā)泡2小推車輛15上料3鐵鍬把40上料4水管套8施工用水5上料管m2000泵送泡沫混凝土6

15、電纜電線工具配件套8施工輔助7防毒面罩套10檢查污水管試驗設(shè)備表儀器名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注電子天平0-300g,0-5100g臺24試模塑料組24組塌落度筒圓錐形筒個8量筒1000ml個16鋼尺100cm把87質(zhì)量控制7.1 配合比的設(shè)計：在進行 氣泡 混合輕質(zhì)土路基的施工前，必須在試驗室進行配合比的設(shè)計，得到目標配合比，然后根據(jù)現(xiàn)場原材料的試驗修正設(shè)計配合比形成施工配合比。幾種參考設(shè)計配合比如下表5所示，15型氣泡混合輕質(zhì)土摻配比例如表6所示。表5 氣泡混合輕質(zhì)土參考設(shè)計配合比氣泡珠：土 = 45:55，水泥劑量8%，重型擊實氣泡珠：土 = 50:50，水泥劑量8%，馬歇爾擊實干密度（g/

16、cm3）1.3191.2951.1651.061.1.1961.2081.1030.9930.979含水量（%）14.817.320.021.624.013.615.116.018.923.6拌合情況拌合分離拌合均勻拌合困難拌合分離拌合均勻氣泡珠：土 = 55:45，水泥劑量8%，馬歇爾擊實氣泡珠：土 = 55:45，水泥劑量12%，馬歇爾擊實干密度（g/cm3）0.9251.0841.0021.0051.1851.0031.1231.0761.045含水量（%）13.816.017.818.712.714.615.217.319.4拌合情況拌合分離拌合均勻拌合分離拌合均勻表6 15型氣泡混合

17、輕質(zhì)土摻配比例氣泡：土 = 55:45水泥劑量6.08.010.0控制壓實系數(shù)（%）909395909395909395實際干密度（g/cm3）1.0041.0611.0871.0371.0661.0971.0921.1211.15平均回彈率(%)4.77d無側(cè)限抗壓強度（KPa）248260272247267275316331358破壞變形（mm）3.04.24.74.85.06.27.47.56.328d無側(cè)限抗壓強度（Kpa）374403491372406422563629597破壞變形3.03.33.74.05.34.63.74.54.7CBR膨脹量（%）0.10.20.20.00.2

18、0.20.10.20.2CBR值（%）11.512.611.015.515.615.27.2 施工過程控制：參考施工操作要點及浙江軟土路堤設(shè)計要點，嚴格執(zhí)行市政道路工程質(zhì)量檢驗評定標準（CJJ1-2008）、市政橋梁工程質(zhì)量檢驗評定標準（CJJ2-90）、公路路基施工技術(shù)規(guī)范(JTGF10-2006)、公路工程質(zhì)量檢驗評定標準（JTGF80/1-2004）、公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ041-2000）、公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTGD60-2004）、公路路基設(shè)計規(guī)范（JTGD30-2004）。7.3 施工質(zhì)量檢驗：項目如下表7所示：表7 混合輕質(zhì)土施工質(zhì)量檢驗檢查項目規(guī)定值或允許偏差檢查方法

19、氣泡珠密度±1kg/m3隨機抽查氣泡珠粒徑±0.5mm隨機抽查水泥摻量±1%隨機抽查7d人造輕質(zhì)土密度±1KN/m3取芯，每3層抽查數(shù)3個28d無側(cè)限抗壓強度不小于設(shè)計值取芯，每3層抽查數(shù)3個7d CBR不小于設(shè)計值現(xiàn)場，每3層抽查數(shù)5個壓實度不小于設(shè)計值現(xiàn)場，每層抽查數(shù)目5個7.4 施工完成后的質(zhì)量控制：在路基工程施工完成后，要經(jīng)常查看邊坡的覆土、擋墻、土工生態(tài)袋等邊坡防護工程，避免長期的雨水沖刷導(dǎo)致路基邊坡防護工程破壞從而使得 混合輕質(zhì)土路基受到?jīng)_刷等。8安全措施8.1貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針，成立安全領(lǐng)導(dǎo)小組，建立健全崗位責(zé)任制，加強安全監(jiān)

20、督，進行安全技術(shù)交底和安全培訓(xùn)，提高施工人員安全意識和防范能力。8.2 嚴格遵守施工現(xiàn)場設(shè)備操作技術(shù)規(guī)范，杜絕設(shè)備帶病工作、各種機械的操作人員和機動車輛駕駛?cè)藛T,必須經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)和考試合格后,方準獨立操作。8.3混合輕質(zhì)土在拌合過程中可能產(chǎn)生揚塵，現(xiàn)場施工人員必須穿戴好防護用品，強制佩戴防毒面具或者口罩護目鏡等。8.4 對臨時便道做好養(yǎng)護工作，保持路況良好。與公路交叉處，做好施工預(yù)告、設(shè)立限速標志；運輸繁忙地段，設(shè)立專人指揮交通；對司機進行經(jīng)常性的安全教育，避免在運輸過程中出現(xiàn)車輛交通事故。8.5 定期對施工設(shè)備及運輸車輛進行檢查維修，避免出現(xiàn)帶病作業(yè)，超負荷作業(yè)。8.6 對于高填方路段施工時

21、，現(xiàn)場設(shè)專人智慧、調(diào)度，確定合適的機械車輛走行路線，并設(shè)置邊線提示標志，防止相互干擾碰撞，機械填筑作業(yè)要留有安全距離。作業(yè)程序和運行路線，確保協(xié)調(diào)施工，安全生產(chǎn)。8.7 對于路塹開挖時要進場注意坡面的穩(wěn)定，每天開工、收工前對坡面、坡頂附近進行檢查，發(fā)現(xiàn)裂縫和坍方的跡象立即處理，避免在 混合輕質(zhì)土路基填筑時發(fā)生安全事故。8.8 在對 混合輕質(zhì)土路基攤鋪和碾壓的過程中要做好設(shè)備和人員的組織，避免設(shè)備和人員在路基上混亂穿行而導(dǎo)致設(shè)備和人員傷害。9環(huán)保措施9.1 設(shè)置專門的材料堆場，將原料土、氣泡珠及固化劑分類堆放，將固化劑及氣泡進行覆蓋避免下雨及起風(fēng)使得氣泡珠及固化劑流失和揚塵對當?shù)丨h(huán)境及空氣造成污

22、染。9.2 在進行 混合輕質(zhì)土拌合時盡量采用成套的拌和機可以有效控制揚塵，并在拌合前將氣泡珠灑水濕潤可以避免氣泡珠飛揚污染周圍環(huán)境。9.3 在車輛運輸過程中對車頂進行覆蓋避免混合輕質(zhì)土遺撒造成環(huán)境污染。9.4 在有風(fēng)的時候停止作業(yè)，避免揚塵。9.5 原料土盡量采用工程開挖土方，可以有效的利用資源保護生態(tài)平衡。9.6 施工便道要經(jīng)常灑水控制揚塵，有條件的可以將施工便道進行硬化。9.7 在施工完成的路段要做好養(yǎng)護及邊坡維護，避免雨水沖刷導(dǎo)致固化材料及氣泡珠流的當?shù)剞r(nóng)田等。10效益分析在軟基道路應(yīng)用上，泡沫輕質(zhì)土天然地基工法與常規(guī)復(fù)合地基工法相比，具有如下優(yōu)勢：對工后沉降的控制較常規(guī)工法更有優(yōu)勢，尤其是向原地面以下進行置換填筑時，可顯著降低基底應(yīng)力，有效控制工后沉降。施工便捷高效，可大幅縮短施工工期