現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土施工工法

李 斌 王小剛

天津大道工程為連接天津市區(qū)與塘沽濱海新區(qū)的城市快速路工程，其中雙港高架特大橋全長(zhǎng)1 879 m，起點(diǎn)橋頭引路過(guò)渡段位于現(xiàn)狀大沽南路主車(chē)道，由于交通導(dǎo)行影響，若按原圖紙?jiān)O(shè)計(jì)施工水泥攪拌樁復(fù)合地基和8%灰土填筑，填土高度達(dá)4.1 m，且距通車(chē)時(shí)間僅為3個(gè)月，填土無(wú)沉降期，勢(shì)必導(dǎo)致工后引路沉降大，造成橋頭跳車(chē)現(xiàn)象。通過(guò)現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用，按合同工期完成了天津大道起點(diǎn)橋頭引路，最大限度減少了工后沉降，并能通過(guò)對(duì)基底沉降，基底土壓力、擋土墻和臺(tái)背側(cè)壓力的觀測(cè)，為以后優(yōu)化橋頭引路設(shè)計(jì)提供了可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)，對(duì)大力推廣現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土新材料和新工藝在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用具有一定的意義。

1 工法特點(diǎn)

泡沫輕質(zhì)土工法對(duì)工后沉降的控制較常規(guī)工法更有優(yōu)勢(shì)，尤其是向原地面以下進(jìn)行置換填筑時(shí)，可顯著降低基底應(yīng)力，有效控制工后沉降。

1 )施工便捷高效，可大幅縮短施工工期。這主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:較常規(guī)路基土填筑，泡沫輕質(zhì)土施工準(zhǔn)備期短，如常規(guī)路基填筑經(jīng)常需要大量修筑施工便道，而泡沫輕質(zhì)土填筑施工通過(guò)管道泵送實(shí)現(xiàn)，可不修或少修施工便道;泡沫輕質(zhì)土施工可每天連續(xù)進(jìn)行，無(wú)需因碾壓?jiǎn)栴}而間斷路基填筑;泡沫輕質(zhì)土天然地基工法節(jié)省了復(fù)合地基樁基施工的時(shí)間。就一般的工程項(xiàng)目而言，復(fù)合地基從施工到檢測(cè)合格，因齡期問(wèn)題，一般都需要3個(gè)月～5個(gè)月才能完成。

2 )可垂直填筑，節(jié)省永久占地或避免拆遷。

3 )由于采用管道泵送澆筑，施工作業(yè)面小，可避免某些地段高壓線、通訊管路等的拆遷。

4 )常規(guī)復(fù)合地基工法多為隱蔽工程，施工質(zhì)量難以保證。而泡沫輕質(zhì)土工法屬非隱蔽工程，施工質(zhì)量較易控制，可靠度高。

2 適用范圍

橋臺(tái)臺(tái)背高路堤軟基路段、一般軟基路段、新近填海路段、施工作業(yè)高度受限軟基路段、征地困難或拆遷困難軟基路段、搶工期軟基路段地下管道、線纜無(wú)法遷移路段。

3 工藝流程及施工要點(diǎn)

3.1 工藝流程

泡沫輕質(zhì)土的施工工藝流程主要包括四大步驟:

1 )泡沫的生成;2)水泥漿或水泥砂漿的制備;3)泡沫輕質(zhì)土的生成即泡沫與水泥(砂)漿的混合;4)現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工。

3.2 施工要點(diǎn)

3.2.1 施工準(zhǔn)備

1 )施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行泡沫輕質(zhì)土配合比設(shè)計(jì)，試配試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行濕密度、流值和消泡試驗(yàn)，當(dāng)流值滿足要求、消泡試驗(yàn)確定的濕密度增加率滿足要求時(shí)，應(yīng)制取試件并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，當(dāng)消泡試驗(yàn)確定的濕密度增加率無(wú)法滿足要求時(shí)，應(yīng)調(diào)整發(fā)泡劑的稀釋倍率或種類(lèi)，或調(diào)整配合比組成材料的種類(lèi)和用量，重新進(jìn)行試配試驗(yàn)，當(dāng)試配強(qiáng)度無(wú)法滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)調(diào)整膠凝材料的用量、標(biāo)號(hào)或品牌，重新進(jìn)行試配試驗(yàn)。

2 )施工前，應(yīng)結(jié)合設(shè)備生產(chǎn)能力、工期要求等對(duì)設(shè)計(jì)的澆筑體進(jìn)行澆筑區(qū)和澆筑層的劃分，為澆筑施工做好相關(guān)規(guī)劃。

3 )施工前，應(yīng)清除澆筑區(qū)基底雜物，尤其應(yīng)排清基底的積水，當(dāng)在地下水位以下澆筑時(shí)，應(yīng)有降水措施，嚴(yán)禁在基底有水的狀態(tài)下澆筑施工。

3.2.2 泡沫生成

1 )泡沫是由發(fā)泡劑稀釋后加壓縮空氣經(jīng)發(fā)泡槍生成，發(fā)泡劑的性能直接影響泡沫的穩(wěn)定性，用于泡沫生成的發(fā)泡劑性能應(yīng)該滿足下列要求:a.對(duì)環(huán)境應(yīng)無(wú)不良影響，宜采用界面活性類(lèi)發(fā)泡劑。b.在0℃以上的溫度環(huán)境，發(fā)泡劑不應(yīng)出現(xiàn)離析現(xiàn)象。c.稀釋倍率不宜小于100。d.標(biāo)準(zhǔn)泡沫密度宜為40 kg/m3～60 kg/m3。e.發(fā)泡劑所制作的泡沫應(yīng)細(xì)密，經(jīng)消泡試驗(yàn)確定的濕密度增加率不應(yīng)超過(guò)10%。

2 )拌合水不應(yīng)含有影響泡沫穩(wěn)定性、泡沫輕質(zhì)土的強(qiáng)度和耐久性的有機(jī)物、油污等雜質(zhì)。

3 )發(fā)泡劑的稀釋、起泡應(yīng)采用設(shè)備自動(dòng)化控制，泡沫應(yīng)細(xì)密、穩(wěn)定。

3.2.3 水泥漿制備

1 )水泥漿可以在現(xiàn)場(chǎng)拌合，也可使用拌合站集中供應(yīng)，由于每立方米水泥漿含水量遠(yuǎn)大于混凝土的含水量，拌合站對(duì)水計(jì)量宜采用流量，而不宜采用重量，以加快水泥漿制備時(shí)間。

2 )泡沫輕質(zhì)土對(duì)水泥漿中水泥強(qiáng)度無(wú)特別要求，但所用水泥必須先進(jìn)行消泡試驗(yàn)，以確定其濕密度增加率是否滿足要求。

3 )水泥漿制備應(yīng)連續(xù)，避免輕質(zhì)土澆筑過(guò)程中，出現(xiàn)局部消泡、初凝現(xiàn)象，影響整體施工質(zhì)量。

4 )水泥漿在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步攪拌，以保證其均勻，無(wú)沉積，同時(shí)應(yīng)在出料口設(shè)置過(guò)濾網(wǎng)，防止較大顆粒材料堵塞泵管。

5 )施工過(guò)程中，應(yīng)對(duì)每車(chē)水泥漿進(jìn)行重度檢測(cè)，確保水泥漿質(zhì)量穩(wěn)定。

3.2.4 輕質(zhì)土生成

輕質(zhì)土是將氣泡加壓與水泥漿混合而成，施工過(guò)程中，每次啟動(dòng)機(jī)器后，需對(duì)生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以保證輕質(zhì)土的濕密度與流量滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2.5 現(xiàn)場(chǎng)澆筑

1 )泡沫輕質(zhì)土單層澆筑厚度，應(yīng)控制在0.5 m～1.0 m范圍。

2 )分區(qū)模板安裝要牢固，澆筑區(qū)間應(yīng)采用塑料布進(jìn)行密封，防止輕質(zhì)土沿縫隙滲流。

3 )泡沫輕質(zhì)土單個(gè)澆筑區(qū)、澆筑層的澆筑時(shí)間應(yīng)控制在水泥漿初凝時(shí)間內(nèi)，上層澆筑層僅當(dāng)下層澆筑層終凝后方可澆筑施工。

4 )應(yīng)盡可能沿澆筑區(qū)長(zhǎng)軸方向自一端向另一端澆筑，如采用一條以上澆筑管澆筑，則可并排從一端開(kāi)始澆筑，或采用對(duì)角澆筑方式。

5 )澆筑過(guò)程中，需要移動(dòng)澆筑管時(shí)，應(yīng)沿澆筑管放置的方向前后移動(dòng)，而不宜左右移動(dòng)澆筑管，如確實(shí)需要左右移動(dòng)澆筑管時(shí)，則應(yīng)將澆筑管盡可能提出當(dāng)前已澆筑輕質(zhì)土表面后再移動(dòng)。

6 )進(jìn)行掃平表面時(shí)，應(yīng)盡量使?jié)仓诒３炙剑⑹節(jié)仓陔x當(dāng)前澆筑輕質(zhì)土表面盡可能低。

7 )盡量減少在已澆筑尚未固化的輕質(zhì)土中來(lái)回走動(dòng)。

3.2.6 成品保護(hù)

1 )當(dāng)遇大雨、暴雨或持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的小雨天氣時(shí)，未固化的泡沫輕質(zhì)土表面應(yīng)采取遮雨措施，防止雨水消泡。

2 )泡沫輕質(zhì)土澆筑硬化成型后，在未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前，不宜直接進(jìn)入使用狀態(tài)。

3 )泡沫輕質(zhì)土澆筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，宜在表面覆蓋塑料薄膜進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。

4 質(zhì)量控制

為確保泡沫輕質(zhì)土工程質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求及有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，實(shí)行以過(guò)程為主，工后檢測(cè)為輔的方針，從人員、設(shè)備、材料、施工前的準(zhǔn)備、工程施工過(guò)程等方面對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行預(yù)控。

4.1 人員控制

1 )實(shí)行崗位責(zé)任制，做到定機(jī)、定人、定崗、定責(zé)。每處施工現(xiàn)場(chǎng)確定一名項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，制定詳細(xì)的操作手、自檢人員崗位責(zé)任制。

2 )凡參加泡沫輕質(zhì)土施工的人員上崗前首先要了解、掌握、重溫有關(guān)施工技術(shù)規(guī)范，明確崗位責(zé)任，做到未經(jīng)培訓(xùn)不得上崗。

4.2 設(shè)備控制

1 )設(shè)備性能狀態(tài)良好，配備有足夠的易損件。

2 )配備先進(jìn)的自動(dòng)計(jì)量工具，確保配合比準(zhǔn)確。

4.3 材料控制

施工中的水泥應(yīng)經(jīng)自檢合格后方可進(jìn)場(chǎng)，進(jìn)場(chǎng)后的水泥應(yīng)按批報(bào)檢，抽檢合格后方可投入使用，若采用商品水泥漿，則到場(chǎng)后按要求檢測(cè)水泥漿比重，確保質(zhì)量。

4.4 過(guò)程質(zhì)量控制

1 )施工場(chǎng)地應(yīng)平整，不得有積水。

2 )根據(jù)施工工藝制定各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)、施工要點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格控制輕質(zhì)土的流值及濕密度。

3 )施工中，應(yīng)及時(shí)、認(rèn)真地填寫(xiě)原始資料，若埋設(shè)檢測(cè)儀器，應(yīng)采取措施保護(hù)儀器不被破壞，觀測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)連續(xù)、準(zhǔn)確。

4.5 施工質(zhì)量檢驗(yàn)

施工質(zhì)量檢驗(yàn)指標(biāo)為濕密度、流值和抗壓強(qiáng)度，檢測(cè)頻率和檢測(cè)依據(jù)執(zhí)行現(xiàn)澆泡沫土技術(shù)規(guī)程。

5 環(huán)保措施

1 )在城市施工，水泥漿應(yīng)盡量在攪拌站進(jìn)行制備，防止在現(xiàn)場(chǎng)制備時(shí)污染環(huán)境。若必須在現(xiàn)場(chǎng)制備，應(yīng)安裝儲(chǔ)灰罐，建立拌合站，采用散裝集料。

2 )作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)保持清潔整齊，水泥漿在儲(chǔ)灰罐中集中拌制，施工過(guò)程中要經(jīng)常檢查管道的損壞狀況，避免漏漿;施工完畢后不可隨意排放多余泥漿。建筑垃圾不亂堆、亂放，存放到指定的地點(diǎn)，做到垃圾日產(chǎn)日清。

3 )若采用袋裝水泥現(xiàn)場(chǎng)攪拌，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水泥應(yīng)進(jìn)行集中堆放，運(yùn)輸和卸運(yùn)時(shí)防止遺撒塵揚(yáng)。

6 效益分析

采用現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土可以降低橋頭引路施工綜合成本，縮短引道施工周期，避免橋頭路基沉降，特別是在天津市市政工程中的運(yùn)用，可以減少施工對(duì)城市的污染，該技術(shù)為天津地區(qū)首次使用，樹(shù)立了我公司在天津地區(qū)的良好形象。

1 )加快了施工工期，若采用水泥攪拌樁復(fù)合路基結(jié)構(gòu)形式，施工周期大約為3個(gè)月，而采用現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土，施工周期僅為10 d。

2 )降低了綜合成本，采用水泥攪拌樁復(fù)合路基結(jié)構(gòu)形式，施工總成本約為179萬(wàn)元，而采用現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土，施工總成本為120萬(wàn)元，節(jié)約59萬(wàn)元，若優(yōu)化擋土墻及臺(tái)背設(shè)計(jì)后，成本會(huì)進(jìn)一步降低。

3 )質(zhì)量穩(wěn)定，采用泡沫輕質(zhì)土后，路基無(wú)沉降，避免了橋頭跳車(chē)現(xiàn)象，也無(wú)滲水現(xiàn)象，提高了耐久性。

4 )對(duì)環(huán)境影響小，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土采用商品水泥漿，現(xiàn)場(chǎng)加氣泡后進(jìn)行澆筑，避免了水泥漿現(xiàn)場(chǎng)攪拌與灰土拌合、攤鋪及碾壓，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境造成的影響降到了最低。

5 )通過(guò)現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土在本工程中的成功應(yīng)用，并通過(guò)天津市各科研、設(shè)計(jì)及施工單位的觀摩和學(xué)習(xí)，進(jìn)一步推廣了這種新材料、新工藝在后續(xù)設(shè)計(jì)、施工中的應(yīng)用。

7 結(jié)語(yǔ)

對(duì)天津大道工程雙港高架特大橋主線0號(hào)橋臺(tái)采用現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土處理后，大大加快了施工進(jìn)度，降低了工后沉降，同時(shí)通過(guò)對(duì)比下坡道6號(hào)橋臺(tái)臺(tái)背復(fù)合地基處理、上坡道0號(hào)臺(tái)石灰粉煤灰二灰處理，分析沉降觀測(cè)和土壓力測(cè)試數(shù)據(jù)，更好地驗(yàn)證了現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土在道路軟基換填處理中的優(yōu)勢(shì)，良好的質(zhì)量保證、便捷的施工方法、快速的施工進(jìn)度、擴(kuò)大的綜合效益，在未來(lái)的工程建設(shè)中，具有很高的市場(chǎng)前景和推廣價(jià)值。

［1］ CECS 249∶2008，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］ 賀玉寶.公路橋頭跳車(chē)的原因分析與解決措施［J］.科技風(fēng)，2009(8)：91-92.