泡沫轻质土在临近既有高铁路基施工中的应用

摘要： 泡沫轻质土在高铁软土路基中的应用，是利用泡沫轻质土轻质性、整体性、耐久性、施工速度快、环保性、经济性等特性，对传统填方技术进行优化，达到加快工期，降低工程造价，便于施工的目的。

Abstract： The application of foam light soil in high-speed railway soft soil subgrade is to optimize the traditional filling technology by the characteristics of light weight， integrity， durability， fast construction， environmental protection and economy of foam light soil， to speed up the construction period， reduce the project cost， and facilitate the construction purpose.

关键词： 泡沫轻质土填筑;施工及技术要点;质量安全及环保

Key words： foam light soil refilling;construction and technical points;quality safety and environmental protection

中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）13-0117-04

1 工程概况

石济客专济南枢纽工程SJJS-II标段专线工程LZDK417+480.23～LZDK417+793.28段地基路堤处理项目，是山东济南西车站建设的重要组成部分，该段路基处于在建济南西下行联络线与既有京沪高速铁路动车线之间，考虑到减少对既有线的影响以及施工的可行性，采用泡沫轻质土填筑。填筑横断面示意见图1。

2 泡沫轻质土技术指标

使用HT-18泡沫轻质土设备现场制作的泡沫轻质土为粘稠的流体，其中含有大量的空气和吸附水。养护成型后的性能指标符合表1要求。

材料要求：

①发泡剂应满足表2的要求。

②施工配合比应满足：

1）水泥采用po42.5水泥;

2）粉煤灰掺量应不低于30%;

3）流值控制在170～200mm范围。

3 施工方法与工艺流程

3.1 施工方法

泡沫轻质土是用物理机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入由水泥、骨料、水等制成的料浆中，经均匀混合，浇注成型、养护而成的轻质混凝土材料。

搅拌采用HT-18电控自动化型专用搅拌站。搅拌站将搅拌好的水泥浆放入HT-18设备连续供料搅拌箱内进行二次搅拌，在连续供料搅拌机中对水泥浆进行过滤，达到无杂质、无结块、均匀和易后，送至HT-18主机，泵送至浇筑面。

3.2 工艺流程

施工工艺流程详见图2。

4 施工要点

4.1 浇筑区的划分

参考施工现场边界条件，正式开始浇筑轻质土前，应先划分浇筑区、浇筑层，检查基底，保证基底无任何异物和积水，同时要求基底高程满足设计要求，具体要求如下：

①单个浇筑区长轴方向长度不超过20m;

②单个浇筑区顶面面积最大不超过400m2;

③最好将单层澆筑层的厚度控制在0.3～1.0m之间;

④相邻浇筑区用1.8cm厚的木夹板支挡间隔分缝，其作用是充当临时支档模板和变形缝填充，不得随意抽掉;

⑤轻质土路基顶部0.8m厚度应作为一个独立的单层浇筑层，并且每一浇筑区该层应一次性浇筑完毕。

4.2 泡沫轻质土制备

①确定配合比：结合设计要求的垫层的密度、抗压强度，确定泡沫稀释液的配比、水泥浆的配比以及泡沫和水泥浆的混合比例。

②水泥浆制备：参考配比，在搅拌站中加入粉煤灰、水泥、水和外加剂，然后将其搅拌成均匀浆体。

③泡沫制备：按配比将发泡剂和水混合成稀释液，在设备发泡系统中将发泡液和压缩空气混合，如此在压缩空气的作用下，发泡液将被制成具有极强立体张力、高稳定性和特异韧伸性的泡沫囊。要求注意检查泡囊的各项参数是否符合标准，一旦泡囊的大小、韧伸性不符合标准，将直接影响到泡沫轻质土的强度和保温隔热性能;

④泡沫轻质土的制备实现了数字自动化控制，只需在泡沫轻质土输送机上设置好各项配合比参数即可。

4.3 泵送浇注控制要点

①不同强度的泡沫轻质土填筑高程严格按照设计要求施工。②同一区段上下相邻浇筑层，若施工期气温不低于15℃，按8小时控制最短浇筑间隔时间，反之，需最短浇筑间隔时间必须超过12小时。③泡沫轻质土单个浇筑区操作时，应在2小时内完成每层的浇筑施工。④应沿浇筑区长轴方向自一端向另一端浇筑;若浇筑时采取的浇注管不止一条，应采取对角的浇筑方式，或者并排地从一端开始浇筑。⑤浇筑过程中，当需要移动浇筑管时，尽量避免左右移动浇筑管，应浇筑管放置的方向前后移动，即使必要的情况下必须左右移动浇筑管，需将浇筑管尽可能提出当前已浇筑轻质土表面后再移动。⑥在扫平表面等其它情况下，浇筑管出料口离当前浇筑面的距离不宜高于1.5m;浇筑过程中，浇筑管出料口尽可能置于当前浇筑面以下。

4.4 钢丝网施工

①铺设前检查钢丝网外观，有明显变形或缺陷的金属网不采用;②相邻幅的金属网，应重叠铺设5cm;③在变形位置，钢丝网断开铺设;④纵向斜坡位置的钢丝网应先进行预铺固定，再进行浇注。

4.5 土工膜的施工

①泡沫轻质土路基顶部防渗土工膜应铺设在金属网下方。②铺设时搭接应采用热焊的方式，搭接宽度不小于10cm。③铺设时应展平拉紧，避免局部卷起的现象，必要时可采用U型钉进行锚固。

4.6 养护

①轻质土浇注至设计标高后用尺杆刮平，12～14小时后如无下道工序施工，即进行保湿养护，养护时间不低于7天。②最低气温低于0 ℃时，应采取保温及升温措施。③轻质土浇注硬化成型，未达到使用强度时，不允许直接承受重荷载。④在轻质土路基顶部填土施工前，严禁其上行驶工程机械;局部地段，无法回避时，应在合适位置铺设厚度不小于50cm的临时保护层或采用铜板覆盖的方式作为临时便道，以供工程机械行驶。

4.7 与其他工序的衔接

顶部B组料填筑须在轻质土同条件养护强度达到1.5MPa 时方能展开施工，且施工时，严禁自卸车、压路机、推土机等大型机械直接在轻质土顶面行走，应采取边卸料、边推平、边碾压的前进方式进行摊铺和碾压，即卸料车、压路机应在推平机械的后端卸料和行走。

4.8 特殊条件下施工

①避免在雨天填筑。在泡沫轻质土尚未凝结硬化时，雨水会导致严重的消泡现象及浆料流失，使泡沫轻质土容重和抗压强度难以控制。浆体凝结硬化后，应做好防排水措施，严禁在泡沫轻质土填筑体上形成大面积积水或过水通道，由于轻质土容重小，质量轻，容易被雨水冲走或浮在水面上。②避免在负温下施工，必须在负温下施工时，增加固化剂的使用;同时，对填筑体内部温度易散失部位进行保温，顶面等无法采取保温措施的局部，应采取热风机、热辐射等升温措施。为防止消泡现象产生，宜限制早强剂、防冻剂等外加剂的使用，如必须使用此类外加剂时，应事先通过试验确定外加剂品种及配合比，试验结果应包括湿密度、消泡、流值、抗压强度。

5 质量检测

①轻质泡沫土质量检验实测项目详见表3。

②其中LZDK417+480.23～LZDK417+793.28段浇筑后养护龄期满14天，可进行地基系数K30及动态变形模量Evd的检测。检测数据详见表4所示。

6 设备机具配置

主要施工机械设备配置见表5。

7 常见问题的预防及处理

7.1 常见问题

7.1.1 软弱夹层

图5中，箭头所指浇注层明显较上下相邻层位疏松，强度偏低，属于比较典型的软弱夹层。反映了轻质土浇注施工过程中，施工湿密度控制不稳定导致不同浇注层施工质量不稳定的现象。

7.1.2 软弱透镜体

图6中的软弱透镜体强度低至可直接用手抠出粉末状轻质土;反映了同一浇注层施工湿密度控制不均匀导致的质量不均匀问题。

7.1.3 隐性剪切裂缝

图7为浇注过程中出现的大量剪切裂缝，反映了同一浇注层未能在初凝时间内完成浇注，其后果为在轻质土內部形成大量的隐性剪切裂缝，影响轻质土浇注体的整体性和稳定性。

7.1.4 沉陷和沉陷式裂缝

现浇泡沫轻质土的沉陷现象，可分为坑洼式沉陷和整体式沉陷，沉陷一般会形成沉陷式裂缝，如图8。

7.2 质量问题处理措施

7.2.1 软弱夹层和软弱透镜体

施工中如检查发现存在软弱夹层和软弱透镜体，应找出其范围，对该范围内软弱部位及以上已浇注轻质土进行清除处理，重新进行浇注，直至符合要求为止。

7.2.2 沉陷及裂缝

对于宽度不大于3mm的裂缝，可不做处理，否则，应采用水泥净浆对裂缝进行封闭处理，且应在整条裂缝外边界1m 的范围铺设一层镀锌铁丝网（Φ1.5mm@2.5cm×2.5cm）。

7.3 预防措施

为避免轻质土施工的常见质量问题，应采取必要的防患措施：

①应严格按照设计要求，对每一浇注层进行湿密度检验，仅当前浇注层湿密度检验合格后，方能进行下一浇注层的施工;

②应按照设计规定的检验批数量，严格进行沉降率检测，避免因水泥批次、发泡剂批次的更换导致沉陷。

参考文献：

[1]JTG D30，公路路基设计规范[S].

[2]CECS249：2008，现浇泡沫轻质土技术规程[S].

[3JG/T266-2011，泡沫混凝土[S].

[4]新建石家庄至济南铁路客运专线工程LZDK417+480.23～LZDK417+793.28段地基路堤处理施工图纸.

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