摘要：泡沫轻质土于1987年在日本横滨市公路桥维修工程中首次使用，我国于2002年在广东首次使用该种材料，并于2009年颁布了国内第一部标准《现浇泡沫轻质土技术规程》【CECS249:2008】，自颁布实施以来因其优异的性能在奥运鸟巢、广佛高速公路、京珠高速公路、汕头中山东路改造等大量的基础设施建设工程中成功应用。2014年该种材料被列入《公路路基设计规范》，在公路工程中开始大量使用。但在铁路设计施工中，该材料使用较少。作为一种新的填筑材料，在保证铁路路基稳定性和结构耐久性的同时，有效提高了施工进度和经济效益。该材料如果能够在铁路工程建设中全面推广应用，对于有力地推动我国铁路建设意义重大。本文通过对新建京唐高铁引入既有津秦客专上下行联络线施工中对该种材料和施工技术的应用情况，阐述了泡沫轻质土在铁路施工中广泛应用前景和重要意义。
关键词：泡沫轻质土；铁路；应用；性能；
引言
本文通过对新建京唐高铁引入既有津秦客专上下行联络线施工中对该种材料和施工技术的应用情况，阐述了泡沫轻质土在铁路施工中广泛应用前景和重要意义。
一、泡沫混凝土的概念及主要性能
㈠概念：泡沫轻质土是“用物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，与必须组分水泥基胶凝材料、水及可选组分集料、掺和料、外加剂按照一定的比例混合搅拌，并经物理化学作用硬化形成的一种轻质材料”。它作为填料替代常规填土，而不是作为混凝土来使用。
㈡主要性能
1、轻质性：轻质性是泡沫轻质土最主要的特性。根据不同的施工需要，其重度可在400-1200Kg/m3的范围内选择，本工程采用650-700Kg/m3。
2、强度可调性：根据不同的材料组成用量、不同的气泡率，可按工程需要调整强度。经研究表明，泡沫轻质土的抗压强度随着水泥用量的增大而提高，每立方米材料中水泥用量每增加50kg，28d龄期抗压强度平均提高15％左右。
3、流动性: 采用泵送的方式现浇，可在狭小空间浇筑，自流平，自硬化，无需碾压或振捣。
4、自立性：硬化后可自立，可垂直施工。
5、耐久性：属水泥类材料，具有很好的耐久性和抗疲劳性。
6、环保性：对环境污染较小，且可利用粉煤灰、矿粉等工业废料，具有良好的环保性。
二、在本工程的应用
㈠工程概况
京唐津秦下行联络线自下行联络线特大桥终点至下行联络线老庄子线路所接轨处终点，京唐津秦上行联络线自四线并行结束处至上行联络线老庄子线路所接轨处终点。接轨处需要对既有津秦客专路基进行加宽改造。
㈡接轨处路基帮宽填筑设计方案
图1 路基帮宽填筑设计示意图
图2 泡沫轻质土制作工艺流程
加宽段帮填路基采用泡沫轻质土浇筑，基床范围内由下至上依次为0.2m厚钢筋混凝土板、0.6m厚非冻胀AB组土、0.4m厚级配碎石。见图1
三、泡沫轻质土配合比试配
㈠工艺流程。泡沫轻质土制作工艺流程如下图2所示：
㈡配合比设计
本工程泡沫轻质土配合比设计采用粉煤灰+矿粉+水泥的复合配合比，且粉煤灰、矿粉和水泥的质量比为30%：20%：50%。
㈢配合比试验
1、配合比试配试验应在原材料检测合格的基础上进行。
2、配合比试验时泡沫轻质土料浆沉降率应满足《泡沫混凝土用泡沫剂》（JCT2199-2013）一等品的要求。
3、抗压强度试验试块采用10cm×10cm×10cm立方体试块，要求压力机采用小量程砂浆压力机进行抗压试验，强度结果不做尺寸折减。
4、配合比强度试验以6块试件为1组，分别测定7d龄期和28d龄期强度。
5、当配合比试验确定的施工湿密度、料浆沉降率及强度同时满足要求时，该配合比可作为施工配合比使用。
四、泡沫轻质土施工控制技术要点
㈠总体工序及要求
1、完成施工期间的临时设施迁改、过渡工程，并做好临时给排水设施
2、完成场地平整、地基处理、桩顶筏板施工及普通路基填料帮填区段路基填筑施工并检验合格。
3、现浇泡沫轻质土施工前，要完成既有津秦客专路堤边坡自动监测系统相关施工。
4、对既有津秦客专路堤边坡按现浇泡沫轻质土浇筑区段跳槽开挖台阶，台阶应自下而上开挖，每级台阶高度为0.5m,每开挖一级边坡，经夯实后，在台阶面上铺设一层HDPE防渗土工膜。
5、安装模板，模板要求安装牢固，拼合紧密，防止漏浆。分层分区浇筑泡沫轻质土，并在浇筑前按要求设置变形缝。
6、泡沫轻质浇筑至镀锌铁丝网设计位置后，铺设镀锌铁丝网，继续浇筑至设计高程。
7、泡沫轻质土浇筑完毕且养护时间超过14天后，可施工外露台阶和顶部HDPE防渗土工膜。
8、泡沫轻质养护时间超过28天后，可依次施工泡沫土外包部分种植土、顶部0.2m厚普通钢筋混凝土层、填筑基床底层0.6m厚非冻胀AB组土并调坡至水平，基床表层为0.4m厚级配碎石。
9.完成路基边坡防护施工和其它附属工程，边坡防护和其它附属工程施工时，严禁破坏泡沫轻质土的防水层和结构层。
㈡浇筑区、浇筑层及变形缝设置
泡沫轻质土浇筑前，根据设计文件及现场施工条件，先进行浇筑区、浇筑层划分，并应符合：
1、泡沫轻质土帮填路基沿线路纵向每隔10m～20m设一个浇注区，相邻浇筑区用1.8cm厚的木板支挡间隔分缝，木板为临时支档模板并兼做变形缝填充，不得抽掉。
2、单层浇筑层的厚度宜控制在0.5m～1.0m。
3、每一浇筑层应一次性连续浇筑完成。
㈢土工膜、金属网铺设
1、HDPE防渗土工膜铺设时应展平拉紧，避免局部卷起的现象，可采用U型钉进行锚固，铺设时搭接应采用热焊的方式，搭接宽度5cm。
2、金属网现场铺设时，可采用U形钉进行锚固，纵向锚固间距2m、横向锚固间距1.0m。金属网应重叠搭接，搭接宽度不低于2.5cm，搭接处用塑料扎扣绑扎并用U型钉锚固。
㈣泡沫轻质土浇筑施工
轻质土浇筑施工前，应以浇筑区为单位，对基底面进行平整，仔细检查基底，确保无杂物及无积水，基底高程满足设计要求。浇筑时应采用直接泵送入模或配管泵送入模方式。
1、同一区段上下相邻浇筑层，当施工期气温高于15℃，最短间隔时间不得小于8小时；施工期气温低于15℃时浇筑间隔时间应不小于12小时。
2、泡沫轻质土单个浇筑层的浇筑时间应控制在水泥(砂)浆初凝时间内。
3、应沿浇筑区长轴方向自一端向另一端浇筑；如果采用多条泵管同时浇筑时，应并排地从一端开始浇筑，或采用对角的浇筑方式。
4、浇筑过程中当需要移动泵管时，应沿泵管放置方向前后移动，而不可左右移动泵管；如确实需要左右移动泵管，则应注意提出当前已轻浇筑轻质土表面后再移动。
5.浇筑过程中泵管出料口应置于当前浇筑面以下；如有其它情况，泵管出料口离当前浇筑面的距离不应高于1.0m。
㈤养护与维护
1、轻质土浇筑区顶面浇筑完成后，应对轻质土路基进行保湿养护，应采覆盖无纺土工布并洒水保持湿润，养护时间不低于28天。
2、在轻质土路基达到设计强度前，尽可能避免在其上行驶机械设备；无法避免时，应铺设厚度不小于50cm的临时保护层或采用钢板覆盖的方式作为临时便道。
3、应合理安排各工序的施工时间，泡沫轻质土路基浇筑完毕后，下一道工序应尽可能在轻质养护期过后尽快展开，间隔时间不应超过3个月。
五、泡沫轻质土质量检验与验收
泡沫轻质土工程的质量检验应按材料的质量检验、施工过程质量检验、硬化后成品的质量检验依序进行。
1、原材料质量检验
在设计配合比前，先要对所使用的主要原材料42.5级水泥、S95矿粉、Ⅱ级粉煤灰及发泡剂进行检验，检验合格后方可进行设计。
2、施工过程质量检验
施工过程质量检验的主控项目为湿密度和泡沫密度，一般项目为流值。具体检测要求见《现浇泡沫轻质土技术规程》【CECS249:2008】。
六、泡沫轻质土在其它工程领域的应用
㈠道路加宽扩建方面
现浇泡沫轻质土在扩宽道路工程中的应用优势主要体现在以下几个方面：
1.扩建路基时可以垂直浇筑，有效节约土地资源，避免或减少构筑物的拆迁。
2.软基路段扩建路堤使用泡沫轻质土可大幅减小荷载，可不做或减少软基处理，并有效降低新旧路基的差异沉降，避免出现纵向裂缝。
3.通过输送管道泵送施工，施工时占用空间小，几乎不影响既有交通，并保持既有道路设施不被破坏。
4.施工速度快，可以大大缩短工期，减少对既有交通的影响。
现浇泡沫轻质土扩建路基与常规填土扩建路基工法比较 现浇泡沫轻质土扩建路基不拆厂房实例
轻质土扩建路基原理 软基路段扩建工程实例
征地不够轻质土扩建路基原理 征地不够轻质土扩建路基工程实例
㈡桥台台背换填方面
现浇泡沫轻质土用于桥台台背回填时，利用其固化后的自立性，在减少占地面积的同时加快施工进度。
台背回填工法示意图
工程实例
㈢软基路段填筑方面
泡沫轻质土方案
常规填土方案
方案比较：
1、轻质土方案:不需要做地基处理，采用轻质材料浇筑路基，通过减小路堤荷载的方式，减小地基土附加应力以控制工后沉降；施工过程可见，施工质量易于控制，工期短；减小路基纵向差异沉降。
2、常规方填土案：通过加固地基等方式提高地基的承载力；其施工检测周长较长，费用较大。属隐蔽工程，施工质量较难保证，路基纵向差异沉降较大。
㈣陡峭路段的填筑
泡沫轻质土+保护壁
路堤式挡土墙
方案比较：
1、轻质土+保护壁方案：能有效降低荷重，减少路基自身的滑动力矩，提高路基的抗滑稳定性能；避免路基抗滑设计的施工难度大和工程造价高的弊端；支护结构简单，施工便利。
2、路堤式挡墙方案：挡土墙自身稳定性差，支护结构造价高，施工难度大。
㈤地下结构顶上回填方面
在地下结构施工中，结构设计要求其顶上覆土荷重必须在可承受的范围之内，如果实际覆土荷重超过了结构本身的承受能力，则必须对其上覆填土进行减荷。如果设计采用现浇泡沫轻质土进行结构顶上回填，比对地下结构进行加固简单易施工，并能降低工程造价，技术和经济优势明显。
㈥地下管道回填方面
在施工中对一些狭小的地下空间，例如管道工程的周边空隙，由于作业空间小人和机械无法进行回填压实，是工程建设方面的一大难题。使用现浇泡沫轻质土因其高流动性和自密实性，施工简单并能将空隙回填密实，是解决管道间隙回填的一种新技术手段。
地下管线工后维修开挖对比示意图
㈦既有铁路路基帮宽方面
铁路既有路基帮宽路基采用泡沫轻质土浇筑，可减少地基处理及检测时间，相比常规填土，可减少施工时间，最大限度减小对既有运营线行车的影响。
铁路帮宽填筑轻质土工法
㈧抢修抢险方面
因降雨等各种原因，经常会发生建筑物地基或基坑的变形、山体的崩塌、高速公路路基滑坡等事故，需要采取紧急措施进行抢险抢修。
现浇泡沫轻质土具有良好的施工性能且施工快捷等优点，是工程抢险抢修的一种理想材料，特别是对于需要进行空隙填充以及填筑等急需恢复的抢险抢修工程，现浇泡沫轻质土具有更加明显的优势。
高速公路边坡垮塌 用现浇泡沫轻质土进行抢修
七、现浇泡沫轻质土三大效益
㈠社会效益
使用泡沫轻质土作为新型材料，由于泡沫轻质土在制作中大量使用粉煤灰、矿渣等工业废渣，能推进废弃材料的回收再利用。同时由于泡沫轻质土耐久性强，相对节约，符合中央“厉行节约、绿色工程”的建设方针，符合国家建设“资源节约型”社会的要求。
并且由于其施工中可垂直浇筑，能减少永久占地或避免不必要的拆迁，降低对群日常生活的影响。
㈡管理效益
使用泡沫轻质土作为新型材料具有加快施工进度、减少安全风险等管理效益。尤其在既有铁路路基帮宽填筑时泡沫轻质土施工准备期短，浇筑时可连续施工，无需因碾压问题而间断路基填筑；大大提高了施工进度，减少对既有铁路运营的干扰，减少安全隐患。同时因其轻质性，路基基底可不做或少做水泥搅拌桩等复合地基，加快了施工进度。
㈢经济效益
常规路基填筑经常需要大量修筑施工便道，而泡沫轻质土填筑施工通过管道泵送实现，可不修或少修施工便道，节约了工程成本；泡沫轻质土填筑可不做或少做复合地基桩基，既降低了工程造价；同时由于其施工速度快，可以缩短工期，降低施工单位管理成本。
八、结语
总之，泡沫轻质土由于其良好的性能，相对于普通填筑土在工程领域更有优势，施工时采用泡沫轻质土，可以产生良好的社会、管理、经济效益。该种新型材料在铁路工程领域还没有广泛应用前景，应该大力推广使用。
参考文献
[1]《现浇泡沫轻质土技术规程》【CECS249:2008】，中国工程建设标准化协会；
[2]《泡沫混凝土用泡沫剂》【JCT2199-2013】；
[3]《现浇泡沫轻质土技术及应用简介》，重庆泰恒保温工程有限公司
论文作者:徐小宁
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/16
标签：轻质论文; 泡沫论文; 路基论文; 工程论文; 现浇论文; 泵管论文; 材料论文; 《基层建设》2019年第25期论文;