氣泡混合輕質土路堤填築工法

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》是廣東冠粵路橋有限公司、廣東冠生土木工程技術有限公司完成的建築類施工工法，完成人是王樹林、謝學欽、肖禮經、劉龍偉、陳小麗。該工法適用於填築高度≤15米、底寬≥2米的減輕荷重或土壓力、施工受限及用地受限等路段的路堤填築工程，以代替部分橋樑、軟基、陡坡、加寬、橋台台背及結構頂減荷等路段的路堤填土。

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》主要的工法特點是：施工不需搭建臨時便道，不需封閉交通，作業面小，施工便捷高效；用作陡坡路堤時，可直接在地表面上直立填築，不需為放坡增加征地和拆遷，減少填挖方工程量，避免高填深挖施工對自然環境的破壞。

2011年9月30日，《氣泡混合輕質土路堤填築工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009~2010年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：氣泡混合輕質土路堤填築工法
• 工法編號：GJEJGF186-2010
• 完成單位：廣東冠粵路橋有限公司、廣東冠生土木工程技術有限公司
• 主要完成人：王樹林、謝學欽、肖禮經、劉龍偉、陳小麗
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）

形成原因

道路路堤存在軟基下沉產生的橋頭跳車、高填方擋牆外鼓甚至跨塌、加寬新舊路堤的差民己采異沉降、寒區路堤凍脹翻漿、高填深挖對環境的破壞等世界性質量通病。針對以上病害，中國中國雖有軟基處理、EPS輕質路堤碑乎、重力式擋牆、加筋土擋牆及架設橋樑等多種技術措施，但均有一定的適應性與局限性，致使上述質量病害現象仍時有發生，嚴重影響道路運營安全。此外，在用地受限（如受河道、魚塘、建築物拆遷、高壓線、匝道橋）、施工受限（如建築物周邊、橋台台背及地下空洞）等路段填築路堤，上述措施更難以解決。

氣泡混合輕質土是一種新興的輕質環保填築材料，它具有重量輕、流動性好、固化後可自立、施工不需機械碾壓和振搗等優點，將用作道路路堤，能解決上述質量通病，為路堤填築提供了一種全新的技術理念。也正是在這種背景下，廣東冠粵路橋有限公司在吸收中國國外發泡水泥漿技術的基礎上開發出一種用於填築道路路堤的氣泡混合輕質土技術，並通過中國中國多個工程實踐，總結形成《氣泡混合輕質土路堤填築工法》。

該工法先後成功套用於北京奧運主會場地下通道的結構頂路堤減荷、廣東中江高速軟基橋台台背、國道301線內蒙古海拉爾段凍土路堤、廣東廣佛高速加寬路堤、浙江申詢贈兆杭高速軟基和加寬路堤、廣東廣梧高速陡坡路堤等項目工程施工，套用效果顯著。通過該工法的填築施工，成功解決了軟基路堤的不均勻沉降和橋頭跳車、陡坡路堤放坡與支護難題、加寬路堤的征地拆遷和新舊路堤差異沉降等質量病害和施工難題；降低軟基處理和邊坡支護費用，節約為放坡而增加的征地費用；施工不需機械振搗和碾壓，真正意義上體現了以人為本、節能環保的施工模式。

工法特點

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》的工法特點是：

一、施工不需搭建臨時便道，不需封閉交通，作業面小，施工便捷高效。

二、採用自流平澆築硬化而成，施工不需機械碾壓和振搗，有效解決橋台等結構物側面填土的壓實難題。

三、對橋台等結構物無側壓力，可將橋台型式最佳化為單排樁樁柱式橋台。

四、用作軟基減荷路堤時，可減輕路堤填築荷重，減少軟基路堤自身沉降、路堤與結構物間的不均勻沉降，簡化軟基處理和地下結構物強度設計，有效解決橋頭跳車。

五、用作橋台台背路堤時，不需為台前放坡而增加橋跨，可將氣泡混合輕質土路堤代替部分橋跨，實現橋樑減跨、減低造價殼探拘的目的。

六、用作加寬路堤時，可直接在原有邊坡上直立填築，不需為放坡重新征地和拆遷，不改變排水系統，不需封閉交通，減少與地方的協調工作，節約土地資源。

七、用作陡坡路堤時，可直接廈希乃協在地表面上直立填築，不需為放坡增加征地和拆遷，減少填挖方工程量，避免高填深挖施工對自然環境的破壞。

操作原理

適用範圍

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》適用於填築高度≤15米、底寬≥2米的減輕荷重或土壓力、施工受限及用地受限等路段的路堤填築工程，以代替部分橋樑、軟基、陡坡、加寬、橋台台背及結構頂減荷等路段的路堤填土。超過上述範圍的路堤填築工程，則應事先進行計算、驗算，其他領域的路堤填築、空洞填充及保溫隔熱等工程可參照該工法執行。

工藝原理

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》的工藝原理敘述如下：

利用氣泡混合輕質土的輕質性、高流動性、自密實性、固化後自立性及施工不需機械振搗和夜汗主戀碾壓等特點，以減輕路堤荷載或土壓力為目的，採用直立填築、管道泵送及自流平澆築等方式為手段，解決常規填土路堤所面臨的軟基路堤自身沉降、路堤與結構物不均勻沉降、加寬新舊路堤差異沉降、陡坡路堤放坡與支護、地下結構頂荷重過大、寒區路堤凍脹翻漿及施工用地受限等世界性質量通病和施工難題。

一、加寬路堤填築原理是利用氣泡混合輕質土的直立性、輕質性等特點，直接在加寬路段的原有邊坡上直立填築（下圖1），加寬不需征地和拆遷，不改變原有排水系統。由於重量輕，不需支擋結構，可減輕軟基處理強度或不處理。

二、陡坡路堤填築原理是利用氣泡混合輕質土的輕質性、直立性等特點，在確保底寬大於2米前提下，直接在地表面上進行填築（下圖2），施工不需放坡、不需征地拆遷，基本不需支擋結構和抗滑支護。

三、減荷路堤填築原理是利用氣泡混合輕質土的輕質性等特點，在地下結構頂進行減荷覆土填築（下圖3），可減少結構頂填土荷重，降低結構物強度設計，確保結構物安承恥滲全。

四、橋樑減跨填築原理是利用氣泡混合輕質土的自立性、輕質性等特點，填築不需為台前填土進行放坡，對橋台台背填築高度小於15米的橋樑進行減跨（下圖4），提高橋台穩定性，降低造價目的。同時，由於重量輕，可降低軟基處理強度，減少自身沉降，減緩橋頭跳車現象。

施工工藝

• 工藝流程

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》的施工工藝主要包括施工準備、輔助工程施工、計量攪拌、混合泵送、過程控制、現場澆築、保濕養護等，施工工藝流程如下圖所示。

施工工藝流程

操作要點

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》的操作要點如下：

一、施工準備

1、拌合場設定：拌合場設定以靠近澆築區和水源為原則，若澆築區附近屬深厚軟基或離水源較遠路段，則拌合場離最遠澆築區應少於500米，若超過該範圍時需增加中繼泵實現。

2、水泥供應：水泥應採用散裝水泥供應，並確保水泥罐基礎牢靠和除塵設備處於良好狀態，以減少水泥灰塵對周遍居民的污染。

3、管道布設：管道布設前，應根據泵送距離和泵送高度對泵送級數和管道布設進行規劃，並確保管道連線牢靠和順平。

4、檢驗與試配：按有關規定對進場的設備、原材料進行標定和檢驗，並根據設計配合比進行試配工作，以指導現場施工作業，滿足工程質量要求。

二、輔助工程施工

1、基坑施工：應按照設計要求開挖基坑，並對基坑進行平整、壓實。基坑底應無明顯積水，對超過3米以上或加寬路堤的基坑開挖後，邊坡應進行支護，並隨時檢查邊坡情況。在地下水位以下澆築時，應採取降水措施，確保開挖基坑的安全穩定。

2、擋板基礎施工及安裝：根據施工放樣，按照施工配合比拌制混凝土，並進行擋板的基礎施工。澆築時，擋板起到模板作用（下圖），固化後起到防止風化和美觀作用。為防止拌合漿料的溢出，應儘量消除擋板之間、擋板與基礎之間的間隙。

擋板基礎施工及安裝

三、計量攪拌

1、材料計量

原材料的計量精度應滿足如下要求：

（1）水泥、發泡劑、摻合料、水和外加劑為±2.0%。（2）細砂等細骨料±3.0%。

2、水泥漿料攪拌

攪拌時間應在30秒以上，以確保水泥漿料混合均勻。同時，水泥漿料在儲存裝置內停留時間應不超過2小時。

四、混合泵送

1、氣泡群與水泥漿料混合：氣泡群與水泥漿料混合主要包括有氣泡群生成、水泥漿料與氣泡群的混合等工序，即在水泥、水經充分混合成漿料後，應立即將發泡裝置產生的氣泡群加入漿料中混合，保證漿料混合均勻，不得使用超過發泡時間的氣泡群。

2、氣泡混合輕質土泵送：氣泡混合輕質土泵送一般採用直接泵送或管道泵送，不宜採用水泥漿罐車輸送，若在萬不得以採用水泥罐車輸送時，應事先計算好氣泡群的消泡率。

五、過程控制

氣泡混合輕質土的過程控制主要有氣泡群密度、水泥漿密度、氣泡混合輕質土拌合物漿料的濕容重和流動度等指標，其中氣泡群密度、水泥漿密度在攪拌站取樣檢測，氣泡混合輕質土拌合物漿料的濕容重和流動度在澆築現場的澆築管口取樣檢測，若發現指標不符合要求時，應立即反饋回攪拌站，讓操作員進行調整，直到滿足質量要求為止。

六、現場澆築

1、澆築方式：在初凝前，氣泡群在拌合物漿料是一種不穩定結構。因此，澆築過程中要避免過度振動，考慮到氣泡消泡及材料離析因素，澆築方式如下圖中的方式A執行。

氣泡混合輕質土澆築方式

2、澆築厚度：除空洞填充工程外，氣泡混合輕質土澆築採取分層方式，每層澆築厚度按0.3～0.8米控制。

3、澆築面積：單塊澆築面積根據設備能力、澆築厚度確定，確保澆築工序在初凝前完成，上澆築層澆築待下澆築層終凝後方可進行。

4、雨期施工：當遇到大雨或長時間持續的小雨天氣時，對未固化的表層應採取遮雨措施。

七、保濕養護

1、氣泡混合輕質土澆築至設計標高后，在表面覆蓋塑膠薄膜進行保濕養護。

2、在強度未達到設計強度以前，不得在氣泡混合輕質土表面進行機械或車輛作業。

材料設備

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》所用的材料及設備明細如下：

一、材料

主要工程材料見下表。

1、水泥：水泥的強度等級應為42.5級及以上，不同等級、廠家、品種的水泥不得混存、混用。普通矽酸鹽水泥應符合《通用矽酸鹽水泥》GB 175的規定，硫鋁酸鹽水泥應符合《硫鋁酸鹽水泥》GB 20472的規定。

2、發泡劑：發泡劑應無明顯沉澱物，對環境無不良影響。宜採用表面活性類發泡劑，發泡劑經發泡產生的氣泡應符合下列要求：

（1）氣泡應均勻、細密，氣泡密度為48～52千克/立方米。

（2）標準氣泡柱1小時的沉降高度不大於6毫米。

（3）標準氣泡柱1小時的泌水量不大於20毫升。

（4）經消泡試驗確定的濕容重增加率應不超過0.6千牛/立方米。

3、骨料：骨料粒徑不宜大於5毫米，細粒含量不宜大於15%，對不滿足要求的骨料，使用前通過試驗確定。

4、摻合料除應符合如下規定外，還應檢驗與發泡劑的適應性。

（1）粉煤灰應符合《用於水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596的規定。

（2）矽灰粉應符合《高強高性能混凝土礦物外加劑》GB/T 18736的規定。

（3）磨細礦渣應符合《用於水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》GB/T 18046的規定。

（4）其他活性礦物粉料做摻合料時，應符合相關標準規範的要求。

5、施工用水：施工用水除應符合《混凝土用水標準》JGJ 63的規定外，還應檢驗與發泡劑的適應性。

6、外加劑：外加劑除應符合《混凝土外加劑》GB 8076的規定，還應檢驗與發泡劑的適應性。

二、設備

主要施工設備見下表。

1、發泡裝置：發泡裝置是一種能使發泡液和壓縮空氣混合併形成氣泡群的設備（下圖）。工作原理是利用壓力將發泡液和壓縮空氣在發泡筒入口處匯合，並在發泡筒內混合室中混合而形成均勻細密的氣泡群。

發泡與泵送設備

2、攪拌設備：為滿足原材料的計量精度和連續泵送施工等工藝要求，攪拌設備的材料計量採用電子式感測器計量，攪拌工藝分為兩級攪拌（下圖），以確保拌合物攪拌質量和連續泵送作業。

水泥漿攪拌設備

3、泵送設備：根據氣泡混合輕質土拌合物的成分不同，即有無摻入骨料，採用不同種類的泵進行泵送，在確保材料不分層、不離析、不消泡等前提下，允許配管泵送的最大水平距離為500米，最大垂直高度為30米。

質量控制

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》的質量控制要求如下：

一、氣泡混合輕質土施工必須有嚴格的質量控制和質量保證體系，針對具體工程對象，提出質量控制和質量保證的細則，規定各種報表記載的內容，並明確專業負責監督和施行。初次從事氣泡混合輕質土施工的單位，必須在專業技術人員的指導下進行施工。

二、擋板質量應符合下列要求控制：

1、模板應具有足夠的強度和剛度，一般採用鋼模板。

2、混凝土骨料粒徑不宜大於10毫米，鋼絲網尺寸及混凝土強度等級應符合設計要求。

3、擋板表面應光滑平整，斷面尺寸應符合設計要求。

三、基坑施工質量應符合下列要求控制：

1、基坑開挖前，應進行測量定位，標示開挖線。

2、按設計要求進行開挖基坑，控制好基坑底寬度和標高。

3、對基坑底和台階進行整平壓實，挖方路基壓實度不小於90%，填方路基壓實度不小於93%。

4、基坑底土為特殊土時，按設計要求及《公路路基施工技術規範》JTG F10規定處理。

5、做好基坑防水、排水設施，並清除基坑底雜物和積水。當基坑底在地下水位以下時，應設定降水措施，嚴禁基坑底有積水情況下進行澆築。

四、面板施工質量應符合下列要求控制：

1、基礎施工應確保混凝土強度等級，並按交通部《公路橋涵施工技術規範》JTJ 041的規定執行。

2、清掃基礎頂面，標出擋板外緣線，並進行水平測量，曲線部分應加密控制點。

3、砌築砂漿強度等級應不低於M7.5，砌縫宜採用勾縫，縫寬不宜大於1厘米。

4、按照隨澆隨砌原則砌築擋板，每次砌築高度應高於單層澆築厚度。

5、曲線部位應注意砌築平順，水平及傾斜誤差應逐層調整。

五、在澆築管管口製取試樣，製取時測定並記錄濕容重，製作的試件應進行密封保濕養護，養護溫度為20攝氏度±2攝氏度。

六、氣泡混合輕質土澆築過程質量應按下表規定方法和頻率進行檢測濕容重、流動度，檢測方法和流程分別見下圖1、下圖2所示。

安全措施

採用《氣泡混合輕質土路堤填築工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

一、拌合場地應進行硬化處理，水泥罐基礎和纜風繩應牢固可靠。

二、攪拌設備吊裝作業應嚴格按起重機操作規程進行，起重作業人員應持證上崗。

三、泵送設備出口端應設定卸荷閥，防止管道爆裂傷及周邊人員。

四、高壓軟管接頭應連線牢靠，泵送過程中隨時檢查，確保泵送作業安全。

五、在基坑、面板基礎施工時，基坑壓實度、混凝土強度等級滿足設計要求，確保整個填築體的安全穩定。

六、在雨季或通車情況下開挖加寬路堤基坑時，應在基坑外側圍以土堤或開挖水溝進行維護，防止地面水流入基坑。基坑開挖後，應及時填築氣泡混合輕質土，並對邊坡採取支護措施，隨時檢查邊坡情況。

七、在加寬路堤填築施工時，應做好交通指示、行車速度及各項警示標誌等設施，施工人員進入施工現場應佩戴好反光衣和安全帽。

八、在陡坡路堤填築施工時，應對開挖的基坑進行邊坡支護和雨水沖刷等防護，確保基坑邊坡穩定。同時，應嚴格按照設計要求進行抗滑樁和擋牆基礎施工，確保整個填築體安全穩定。

九、在結構頂減荷路堤填築時，應對邊坡進行支護和雨水沖刷等措施，確保基坑邊坡安全穩定。在整個澆築過程中，應嚴格控制氣泡混合輕質土的濕容重，確保結構物安全。

十、在橋樑減跨路堤填築時，填築高度不宜超過15米，確保基坑壓實度滿足要求，並在氣泡混合輕質土與橋台台背等結構物間設定沉降縫。

環保措施

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》的環保措施如下：

一、在制定施工方案、除塵措施時，應充分考慮水泥等粉塵對環境空氣的污染。

二、工程開工前，對施工設備、防污設施及施工工藝等進行檢查和審核。

三、地面沖洗物包括水泥、水泥漿、機械等清洗污水、發泡液和其他懸浮或溶解物質，需經引入污泥井沉澱處理後再排放，杜絕未經處理排放。

四、燃料、潤滑油保存在合適的安全容器中，並指定地點放置，以免意外泄漏進入水道。

五、隨時維護工地內的排水系統，防止污水、廢水、水泥漿和其他任何懸浮或溶解物料從工地流到鄰近的田地範圍，防止廢物料積聚在現場或相鄰地方。

六、分離後的施工廢物料，需放在指定的處理場所進行處理，其他未污染但不適於再利用的施工廢料應棄在指定堆放場。

七、生活垃圾等廢棄物應進行集中回收處理。

效益分析

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》的效益分析如下：

一、環保效益

1、利用氣泡混合輕質土填築加寬路堤、陡坡路堤，可在邊坡或地表上直立填築，施工不需為放坡而增加征地和拆遷，節約土地資源；

2、不需高填深挖方式填築陡坡路堤，減少填挖方工程量，避免對原有地形地貌的破壞，環保優勢明顯。

二、經濟效益

1、減少軟基處理、橋樑施工及擋牆支護等施工時間，縮短工期，經濟效益顯著；

2、可採用直立方式填築路堤，不需為放坡而增加征地和拆遷，節約征地和拆遷的協調時間和費用支出；

3、實施該工法後，主要施工項目的工程造價節省情況如下圖。

主要施工項目的工程造價節省情況（單位：萬元）

三、社會效益

利用氣泡混合輕質土路堤代替填土路堤或橋樑，減少路堤填築荷重，減緩或消除軟基不均勻沉降而產生的行車顛覆或橋頭跳車現象，給行車帶來舒適和安全；對橋台等結構物無側壓力，確保橋台等結構物安全；解決陡峭路堤放坡和支護難題，降低施工難度和風險；施工採用高壓管道泵送、自流平澆築，不需機械作業，不需施工便道，不影響交通，減少對周邊居民干擾。該工法通過中國多個工程套用，取得了效果，綜合經濟、社會效益顯著，為路堤填築提供了一種新的技術理念，提高了中國公路建設水平，體現了以人為本、節能環保的技術理念。

註：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算

套用實例

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》的套用實例如下：

一、北京奧林匹克公園中心區地下交通聯繫通道工程的氣泡混合輕質土回填工程主要布置在南一路、湖邊東路、北一路北側及景觀西路的地下，環形通道主體全長5.5千米。根據設計，氣泡混合輕質土採用滿槽或垂直回填（下圖），回填厚度為0.92～7.402不等，基本處於地下水位以下，長期泡水，回填位置主要位於主通道與進出口分叉處形成的寬度大的異型結構上，共回填39處，回填數量共138861.4立方米。該項目工期緊，施工點多且分散，經過項目技術人員刻苦鑽研，成功採用了遠距離泵送施工技術，並解決了大體積澆築技術，最大單塊澆築體方量為7500立方米，各項指標完全滿足設計要求，施工質量優良，取得了社會效益和經濟效益。

奧運主會場地下通道頂輕質土減荷路堤施工

二、廣佛高速公路雅瑤至謝邊段輕質土加寬路堤工程

廣佛高速公路雅瑤至謝邊段擴建工程按兩側路基拼接加寬的方式進行擴建，擴建方案後由原六車道拓寬至八車道，擴建路線長度為8.562千米。該項目存在著三大特點：一是地質條件複雜，橋樑、軟基較多，且處於邊通車邊的施工狀態，加寬的技術難度和風險大；二是路線位於佛山地帶，沿線經濟發達，土地稀缺，征地拆遷的協調工作難度大；三是擴建路段車流量已達到甚至超出設計通行能力的上限，受交通管制多，常規路基施工潛在的保全全、保暢通壓力大。在該項目中，共採用氣泡混合輕質土近34685立方米，套用範圍涵蓋了軟基路段、橋頭路段、廠房難拆遷路段、匝道等路段，加寬路基能解決周邊土地房屋拆遷難路段、橋頭與路基接觸段、軟基路段等特殊路段，縮短施工工期。該項目施工質量完全滿足要求，取得了經濟、社會效益。如下圖。

廣佛高速公路雅瑤至謝邊段的輕質土加寬路堤施工

三、廣東省廣梧高速河口至平台段是中國高速公路網“7918網”中第十八橫向路線中廣東廣州至雲南昆明的一段，也是廣東省高速公路網規劃的重要組成部分及連線廣西的出省通道之一。廣梧高速沿線地貌單元可以分為兩大類型：山地丘陵、河谷盆地（平原），並以低山丘陵為主（約占90%），由於受地殼構造和新構造運動的影響，山體展布多呈北東～南西走向，並總體由西南向東北傾斜；地表侵蝕切割強烈，地形相對起伏大，地勢較為陡峻。廣梧高速河口至平台段共採用氣泡混合輕質土約5280立方米，套用範圍為省道S368高峰跨線橋左幅0號橋台、左線水坑高架橋4號橋台和東壩橋左幅0號橋台台背，回填高度最高達到12米。通過該工法施工，簡化擋土牆結構，減少填土荷載，解決台前放坡難問題，提高陡峭路堤的穩定性，降低施工難度，同時減少1跨橋跨，節省工程造價。完工後質量達到驗收要求，取得了經濟、社會效益。如下圖。

廣梧高速水坑高架橋、高峰跨線的輕質土陡坡路堤填築

榮譽表彰

2006年，《氣泡混合輕質土路堤填築工法》獲得廣東省科技廳“廣東省科學技術進步獎”三等獎。

2011年9月30日，中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單》，以建質[2011]154號檔案公布，《氣泡混合輕質土路堤填築工法》被評定為中國國家二級工法。

六、用作加寬路堤時，可直接在原有邊坡上直立填築，不需為放坡重新征地和拆遷，不改變排水系統，不需封閉交通，減少與地方的協調工作，節約土地資源。

七、用作陡坡路堤時，可直接在地表面上直立填築，不需為放坡增加征地和拆遷，減少填挖方工程量，避免高填深挖施工對自然環境的破壞。

操作原理

適用範圍

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》適用於填築高度≤15米、底寬≥2米的減輕荷重或土壓力、施工受限及用地受限等路段的路堤填築工程，以代替部分橋樑、軟基、陡坡、加寬、橋台台背及結構頂減荷等路段的路堤填土。超過上述範圍的路堤填築工程，則應事先進行計算、驗算，其他領域的路堤填築、空洞填充及保溫隔熱等工程可參照該工法執行。

工藝原理

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》的工藝原理敘述如下：

利用氣泡混合輕質土的輕質性、高流動性、自密實性、固化後自立性及施工不需機械振搗和碾壓等特點，以減輕路堤荷載或土壓力為目的，採用直立填築、管道泵送及自流平澆築等方式為手段，解決常規填土路堤所面臨的軟基路堤自身沉降、路堤與結構物不均勻沉降、加寬新舊路堤差異沉降、陡坡路堤放坡與支護、地下結構頂荷重過大、寒區路堤凍脹翻漿及施工用地受限等世界性質量通病和施工難題。

一、加寬路堤填築原理是利用氣泡混合輕質土的直立性、輕質性等特點，直接在加寬路段的原有邊坡上直立填築（下圖1），加寬不需征地和拆遷，不改變原有排水系統。由於重量輕，不需支擋結構，可減輕軟基處理強度或不處理。

二、陡坡路堤填築原理是利用氣泡混合輕質土的輕質性、直立性等特點，在確保底寬大於2米前提下，直接在地表面上進行填築（下圖2），施工不需放坡、不需征地拆遷，基本不需支擋結構和抗滑支護。

三、減荷路堤填築原理是利用氣泡混合輕質土的輕質性等特點，在地下結構頂進行減荷覆土填築（下圖3），可減少結構頂填土荷重，降低結構物強度設計，確保結構物安全。

四、橋樑減跨填築原理是利用氣泡混合輕質土的自立性、輕質性等特點，填築不需為台前填土進行放坡，對橋台台背填築高度小於15米的橋樑進行減跨（下圖4），提高橋台穩定性，降低造價目的。同時，由於重量輕，可降低軟基處理強度，減少自身沉降，減緩橋頭跳車現象。

施工工藝

• 工藝流程

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》的施工工藝主要包括施工準備、輔助工程施工、計量攪拌、混合泵送、過程控制、現場澆築、保濕養護等，施工工藝流程如下圖所示。

施工工藝流程

操作要點

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》的操作要點如下：

一、施工準備

1、拌合場設定：拌合場設定以靠近澆築區和水源為原則，若澆築區附近屬深厚軟基或離水源較遠路段，則拌合場離最遠澆築區應少於500米，若超過該範圍時需增加中繼泵實現。

2、水泥供應：水泥應採用散裝水泥供應，並確保水泥罐基礎牢靠和除塵設備處於良好狀態，以減少水泥灰塵對周遍居民的污染。

3、管道布設：管道布設前，應根據泵送距離和泵送高度對泵送級數和管道布設進行規劃，並確保管道連線牢靠和順平。

4、檢驗與試配：按有關規定對進場的設備、原材料進行標定和檢驗，並根據設計配合比進行試配工作，以指導現場施工作業，滿足工程質量要求。

二、輔助工程施工

1、基坑施工：應按照設計要求開挖基坑，並對基坑進行平整、壓實。基坑底應無明顯積水，對超過3米以上或加寬路堤的基坑開挖後，邊坡應進行支護，並隨時檢查邊坡情況。在地下水位以下澆築時，應採取降水措施，確保開挖基坑的安全穩定。

2、擋板基礎施工及安裝：根據施工放樣，按照施工配合比拌制混凝土，並進行擋板的基礎施工。澆築時，擋板起到模板作用（下圖），固化後起到防止風化和美觀作用。為防止拌合漿料的溢出，應儘量消除擋板之間、擋板與基礎之間的間隙。

擋板基礎施工及安裝

三、計量攪拌

1、材料計量

原材料的計量精度應滿足如下要求：

（1）水泥、發泡劑、摻合料、水和外加劑為±2.0%。（2）細砂等細骨料±3.0%。

2、水泥漿料攪拌

攪拌時間應在30秒以上，以確保水泥漿料混合均勻。同時，水泥漿料在儲存裝置內停留時間應不超過2小時。

四、混合泵送

1、氣泡群與水泥漿料混合：氣泡群與水泥漿料混合主要包括有氣泡群生成、水泥漿料與氣泡群的混合等工序，即在水泥、水經充分混合成漿料後，應立即將發泡裝置產生的氣泡群加入漿料中混合，保證漿料混合均勻，不得使用超過發泡時間的氣泡群。

2、氣泡混合輕質土泵送：氣泡混合輕質土泵送一般採用直接泵送或管道泵送，不宜採用水泥漿罐車輸送，若在萬不得以採用水泥罐車輸送時，應事先計算好氣泡群的消泡率。

五、過程控制

氣泡混合輕質土的過程控制主要有氣泡群密度、水泥漿密度、氣泡混合輕質土拌合物漿料的濕容重和流動度等指標，其中氣泡群密度、水泥漿密度在攪拌站取樣檢測，氣泡混合輕質土拌合物漿料的濕容重和流動度在澆築現場的澆築管口取樣檢測，若發現指標不符合要求時，應立即反饋回攪拌站，讓操作員進行調整，直到滿足質量要求為止。

六、現場澆築

1、澆築方式：在初凝前，氣泡群在拌合物漿料是一種不穩定結構。因此，澆築過程中要避免過度振動，考慮到氣泡消泡及材料離析因素，澆築方式如下圖中的方式A執行。

氣泡混合輕質土澆築方式

2、澆築厚度：除空洞填充工程外，氣泡混合輕質土澆築採取分層方式，每層澆築厚度按0.3～0.8米控制。

3、澆築面積：單塊澆築面積根據設備能力、澆築厚度確定，確保澆築工序在初凝前完成，上澆築層澆築待下澆築層終凝後方可進行。

4、雨期施工：當遇到大雨或長時間持續的小雨天氣時，對未固化的表層應採取遮雨措施。

七、保濕養護

1、氣泡混合輕質土澆築至設計標高后，在表面覆蓋塑膠薄膜進行保濕養護。

2、在強度未達到設計強度以前，不得在氣泡混合輕質土表面進行機械或車輛作業。

材料設備

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》所用的材料及設備明細如下：

一、材料

主要工程材料見下表。

主要工程材料表

類別	材料名稱	規格	單位	數量	部位或用途
必需材料	水泥	PC32.5R、PO42.5R	噸	根據工程規模和配合比確定	填築路堤
	發泡劑	表面活性劑系列	升		填築路堤
	施工用水	滿足質量要求	升		填築路堤
輔助材料	鋼絲網	Φ3.2-@100毫米×100毫米	平方米	根據工程類型和規模確定	加強材料
	角鋼	50毫米×50毫米×6毫米	噸		固定擋板
	擋板	C20、90毫米×30毫米×4毫米	平方米		模板和美觀
	拉筋	Φ6	噸		固定擋板
	木模板	板厚2毫米	平方米		模板和沉降縫
	泡沫板	板厚2毫米	平方米		結構物緩衝材料
	C25混凝土	滿足質量要求	立方米		擋板基礎
可選材料	骨料	滿足產品要求	立方米	根據工程要求和材料性能確定	改善材料性能
	摻和料	滿足產品要求	噸		改善材料性能
	外加劑	滿足產品要求	噸		改善材料性能

1、水泥：水泥的強度等級應為42.5級及以上，不同等級、廠家、品種的水泥不得混存、混用。普通矽酸鹽水泥應符合《通用矽酸鹽水泥》GB 175的規定，硫鋁酸鹽水泥應符合《硫鋁酸鹽水泥》GB 20472的規定。

2、發泡劑：發泡劑應無明顯沉澱物，對環境無不良影響。宜採用表面活性類發泡劑，發泡劑經發泡產生的氣泡應符合下列要求：

（1）氣泡應均勻、細密，氣泡密度為48～52千克/立方米。

（2）標準氣泡柱1小時的沉降高度不大於6毫米。

（3）標準氣泡柱1小時的泌水量不大於20毫升。

（4）經消泡試驗確定的濕容重增加率應不超過0.6千牛/立方米。

3、骨料：骨料粒徑不宜大於5毫米，細粒含量不宜大於15%，對不滿足要求的骨料，使用前通過試驗確定。

4、摻合料除應符合如下規定外，還應檢驗與發泡劑的適應性。

（1）粉煤灰應符合《用於水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596的規定。

（2）矽灰粉應符合《高強高性能混凝土礦物外加劑》GB/T 18736的規定。

（3）磨細礦渣應符合《用於水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》GB/T 18046的規定。

（4）其他活性礦物粉料做摻合料時，應符合相關標準規範的要求。

5、施工用水：施工用水除應符合《混凝土用水標準》JGJ 63的規定外，還應檢驗與發泡劑的適應性。

6、外加劑：外加劑除應符合《混凝土外加劑》GB 8076的規定，還應檢驗與發泡劑的適應性。

二、設備

主要施工設備見下表。

主要施工設備表

類別	設備名稱	規格	單位	數量	備註
攪拌發泡設備	水泥漿攪拌機	電子計量、60立方米/小時以上	套	1	設備配置應根據工程規模和工程進度確定，該表設備是按一套施工設備配置的，若需增加施工設備，則配套設備也需相應增加
	空氣壓縮機	0.36立方米/分鐘	台	1
	空氣壓縮機	1.0立方米/分鐘	台	2
	水泥輸送螺旋	20噸/小時以上	條	2
	散裝水泥罐	60~120噸	個	1
	發泡液泵	1.2兆帕、2.5立方米/小時以上	台	1
	發泡裝置	滿足發泡要求	套	1
	高壓軟管	1.2兆帕、管徑3/4	條	2
	柴油發電機	120千瓦以上	台	1
泵送設備	高壓軟管	1.2兆帕、管徑2寸	米	由泵送距離確定
	軟管接頭	1.2兆帕、管徑2寸	套	由高壓軟管確定
	蛇型泵	30立方米/小時	台	2
試驗檢測設備	發泡設備	空氣壓縮機、發泡槍等	套	1	本試驗、檢測儀器是按一套配置
	遊標卡尺	量程250毫米、最小刻度0.02毫米	支	1
	硬質塑膠板	400毫米×400毫米	塊	1
	空心圓筒	內徑80毫米、高80毫米	個	1
	不鏽鋼量杯	1升	個	2
	平☐刀	長度100毫米	把	1
	試模	100毫米×100毫米×100毫米	組	6
	電子秤	量程2000克、精度1克	台	1
	鋼板直尺	量程300毫米、最小刻度0.5毫米	把	1

1、發泡裝置：發泡裝置是一種能使發泡液和壓縮空氣混合併形成氣泡群的設備（下圖）。工作原理是利用壓力將發泡液和壓縮空氣在發泡筒入口處匯合，並在發泡筒內混合室中混合而形成均勻細密的氣泡群。

發泡與泵送設備

2、攪拌設備：為滿足原材料的計量精度和連續泵送施工等工藝要求，攪拌設備的材料計量採用電子式感測器計量，攪拌工藝分為兩級攪拌（下圖），以確保拌合物攪拌質量和連續泵送作業。

水泥漿攪拌設備

3、泵送設備：根據氣泡混合輕質土拌合物的成分不同，即有無摻入骨料，採用不同種類的泵進行泵送，在確保材料不分層、不離析、不消泡等前提下，允許配管泵送的最大水平距離為500米，最大垂直高度為30米。

質量控制

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》的質量控制要求如下：

一、氣泡混合輕質土施工必須有嚴格的質量控制和質量保證體系，針對具體工程對象，提出質量控制和質量保證的細則，規定各種報表記載的內容，並明確專業負責監督和施行。初次從事氣泡混合輕質土施工的單位，必須在專業技術人員的指導下進行施工。

二、擋板質量應符合下列要求控制：

1、模板應具有足夠的強度和剛度，一般採用鋼模板。

2、混凝土骨料粒徑不宜大於10毫米，鋼絲網尺寸及混凝土強度等級應符合設計要求。

3、擋板表面應光滑平整，斷面尺寸應符合設計要求。

三、基坑施工質量應符合下列要求控制：

1、基坑開挖前，應進行測量定位，標示開挖線。

2、按設計要求進行開挖基坑，控制好基坑底寬度和標高。

3、對基坑底和台階進行整平壓實，挖方路基壓實度不小於90%，填方路基壓實度不小於93%。

4、基坑底土為特殊土時，按設計要求及《公路路基施工技術規範》JTG F10規定處理。

5、做好基坑防水、排水設施，並清除基坑底雜物和積水。當基坑底在地下水位以下時，應設定降水措施，嚴禁基坑底有積水情況下進行澆築。

四、面板施工質量應符合下列要求控制：

1、基礎施工應確保混凝土強度等級，並按交通部《公路橋涵施工技術規範》JTJ 041的規定執行。

2、清掃基礎頂面，標出擋板外緣線，並進行水平測量，曲線部分應加密控制點。

3、砌築砂漿強度等級應不低於M7.5，砌縫宜採用勾縫，縫寬不宜大於1厘米。

4、按照隨澆隨砌原則砌築擋板，每次砌築高度應高於單層澆築厚度。

5、曲線部位應注意砌築平順，水平及傾斜誤差應逐層調整。

五、在澆築管管口製取試樣，製取時測定並記錄濕容重，製作的試件應進行密封保濕養護，養護溫度為20攝氏度±2攝氏度。

六、氣泡混合輕質土澆築過程質量應按下表規定方法和頻率進行檢測濕容重、流動度，檢測方法和流程分別見下圖1、下圖2所示。

安全措施

採用《氣泡混合輕質土路堤填築工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

一、拌合場地應進行硬化處理，水泥罐基礎和纜風繩應牢固可靠。

二、攪拌設備吊裝作業應嚴格按起重機操作規程進行，起重作業人員應持證上崗。

三、泵送設備出口端應設定卸荷閥，防止管道爆裂傷及周邊人員。

四、高壓軟管接頭應連線牢靠，泵送過程中隨時檢查，確保泵送作業安全。

五、在基坑、面板基礎施工時，基坑壓實度、混凝土強度等級滿足設計要求，確保整個填築體的安全穩定。

六、在雨季或通車情況下開挖加寬路堤基坑時，應在基坑外側圍以土堤或開挖水溝進行維護，防止地面水流入基坑。基坑開挖後，應及時填築氣泡混合輕質土，並對邊坡採取支護措施，隨時檢查邊坡情況。

七、在加寬路堤填築施工時，應做好交通指示、行車速度及各項警示標誌等設施，施工人員進入施工現場應佩戴好反光衣和安全帽。

八、在陡坡路堤填築施工時，應對開挖的基坑進行邊坡支護和雨水沖刷等防護，確保基坑邊坡穩定。同時，應嚴格按照設計要求進行抗滑樁和擋牆基礎施工，確保整個填築體安全穩定。

九、在結構頂減荷路堤填築時，應對邊坡進行支護和雨水沖刷等措施，確保基坑邊坡安全穩定。在整個澆築過程中，應嚴格控制氣泡混合輕質土的濕容重，確保結構物安全。

十、在橋樑減跨路堤填築時，填築高度不宜超過15米，確保基坑壓實度滿足要求，並在氣泡混合輕質土與橋台台背等結構物間設定沉降縫。

環保措施

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》的環保措施如下：

一、在制定施工方案、除塵措施時，應充分考慮水泥等粉塵對環境空氣的污染。

二、工程開工前，對施工設備、防污設施及施工工藝等進行檢查和審核。

三、地面沖洗物包括水泥、水泥漿、機械等清洗污水、發泡液和其他懸浮或溶解物質，需經引入污泥井沉澱處理後再排放，杜絕未經處理排放。

四、燃料、潤滑油保存在合適的安全容器中，並指定地點放置，以免意外泄漏進入水道。

五、隨時維護工地內的排水系統，防止污水、廢水、水泥漿和其他任何懸浮或溶解物料從工地流到鄰近的田地範圍，防止廢物料積聚在現場或相鄰地方。

六、分離後的施工廢物料，需放在指定的處理場所進行處理，其他未污染但不適於再利用的施工廢料應棄在指定堆放場。

七、生活垃圾等廢棄物應進行集中回收處理。

效益分析

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》的效益分析如下：

一、環保效益

1、利用氣泡混合輕質土填築加寬路堤、陡坡路堤，可在邊坡或地表上直立填築，施工不需為放坡而增加征地和拆遷，節約土地資源；

2、不需高填深挖方式填築陡坡路堤，減少填挖方工程量，避免對原有地形地貌的破壞，環保優勢明顯。

二、經濟效益

1、減少軟基處理、橋樑施工及擋牆支護等施工時間，縮短工期，經濟效益顯著；

2、可採用直立方式填築路堤，不需為放坡而增加征地和拆遷，節約征地和拆遷的協調時間和費用支出；

3、實施該工法後，主要施工項目的工程造價節省情況如下圖。

主要施工項目的工程造價節省情況（單位：萬元）

三、社會效益

利用氣泡混合輕質土路堤代替填土路堤或橋樑，減少路堤填築荷重，減緩或消除軟基不均勻沉降而產生的行車顛覆或橋頭跳車現象，給行車帶來舒適和安全；對橋台等結構物無側壓力，確保橋台等結構物安全；解決陡峭路堤放坡和支護難題，降低施工難度和風險；施工採用高壓管道泵送、自流平澆築，不需機械作業，不需施工便道，不影響交通，減少對周邊居民干擾。該工法通過中國多個工程套用，取得了效果，綜合經濟、社會效益顯著，為路堤填築提供了一種新的技術理念，提高了中國公路建設水平，體現了以人為本、節能環保的技術理念。

註：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算

套用實例

《氣泡混合輕質土路堤填築工法》的套用實例如下：

一、北京奧林匹克公園中心區地下交通聯繫通道工程的氣泡混合輕質土回填工程主要布置在南一路、湖邊東路、北一路北側及景觀西路的地下，環形通道主體全長5.5千米。根據設計，氣泡混合輕質土採用滿槽或垂直回填（下圖），回填厚度為0.92～7.402不等，基本處於地下水位以下，長期泡水，回填位置主要位於主通道與進出口分叉處形成的寬度大的異型結構上，共回填39處，回填數量共138861.4立方米。該項目工期緊，施工點多且分散，經過項目技術人員刻苦鑽研，成功採用了遠距離泵送施工技術，並解決了大體積澆築技術，最大單塊澆築體方量為7500立方米，各項指標完全滿足設計要求，施工質量優良，取得了社會效益和經濟效益。

奧運主會場地下通道頂輕質土減荷路堤施工

二、廣佛高速公路雅瑤至謝邊段輕質土加寬路堤工程

廣佛高速公路雅瑤至謝邊段擴建工程按兩側路基拼接加寬的方式進行擴建，擴建方案後由原六車道拓寬至八車道，擴建路線長度為8.562千米。該項目存在著三大特點：一是地質條件複雜，橋樑、軟基較多，且處於邊通車邊的施工狀態，加寬的技術難度和風險大；二是路線位於佛山地帶，沿線經濟發達，土地稀缺，征地拆遷的協調工作難度大；三是擴建路段車流量已達到甚至超出設計通行能力的上限，受交通管制多，常規路基施工潛在的保全全、保暢通壓力大。在該項目中，共採用氣泡混合輕質土近34685立方米，套用範圍涵蓋了軟基路段、橋頭路段、廠房難拆遷路段、匝道等路段，加寬路基能解決周邊土地房屋拆遷難路段、橋頭與路基接觸段、軟基路段等特殊路段，縮短施工工期。該項目施工質量完全滿足要求，取得了經濟、社會效益。如下圖。

廣佛高速公路雅瑤至謝邊段的輕質土加寬路堤施工

三、廣東省廣梧高速河口至平台段是中國高速公路網“7918網”中第十八橫向路線中廣東廣州至雲南昆明的一段，也是廣東省高速公路網規劃的重要組成部分及連線廣西的出省通道之一。廣梧高速沿線地貌單元可以分為兩大類型：山地丘陵、河谷盆地（平原），並以低山丘陵為主（約占90%），由於受地殼構造和新構造運動的影響，山體展布多呈北東～南西走向，並總體由西南向東北傾斜；地表侵蝕切割強烈，地形相對起伏大，地勢較為陡峻。廣梧高速河口至平台段共採用氣泡混合輕質土約5280立方米，套用範圍為省道S368高峰跨線橋左幅0號橋台、左線水坑高架橋4號橋台和東壩橋左幅0號橋台台背，回填高度最高達到12米。通過該工法施工，簡化擋土牆結構，減少填土荷載，解決台前放坡難問題，提高陡峭路堤的穩定性，降低施工難度，同時減少1跨橋跨，節省工程造價。完工後質量達到驗收要求，取得了經濟、社會效益。如下圖。

廣梧高速水坑高架橋、高峰跨線的輕質土陡坡路堤填築

榮譽表彰

2006年，《氣泡混合輕質土路堤填築工法》獲得廣東省科技廳“廣東省科學技術進步獎”三等獎。

2011年9月30日，中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單》，以建質[2011]154號檔案公布，《氣泡混合輕質土路堤填築工法》被評定為中國國家二級工法。