港珠澳大桥珠澳口岸气泡混合轻质土的施工工艺及监理控制要点

梁尚勇

梁尚勇

西安方舟工程咨询有限责任公司陕西西安710075

摘要：港珠澳大桥珠澳口岸人工岛采用围岛吹砂填筑而成。目前岛体整体稳定，但所填砂并未完全沉降到位，在进行口岸互通立交桥头的台背回填及接线路基施工时，需要考虑如何尽量减小桥台土压力，如何减小桥头路基沉降避免路面破坏。本项目采用气泡混合轻质土填筑，并采用等载预压，从而减轻了路基恒载，减少了工后沉降。文中详细阐述了气泡混合轻质土的施工工艺流程和施工过程中的监理控制要点，可作为其他类似项目进行质量控制的参考。

关键词：气泡混合轻质土；施工过程；监理控制要点

1引言

港珠澳大桥工程包括三项内容：一是海中桥隧工程；二是香港、珠海和澳门三地口岸；三是香港、珠海、澳门三地连接线。珠澳口岸人工岛填海面积约为208公顷，分为三个主要区域，包括：珠海口岸管理区，澳门口岸管理区和港珠澳大桥主体工程管理区。

港珠澳大桥桥梁工程CB05标段在珠澳口岸互通立交共分为A~I匝道，共9个匝道组成，全长5078.044m。目前岛体整体稳定，但所填砂并未完全沉降到位，在进行口岸互通立交桥头的台背回填及接线路基施工时，需要考虑如何尽量减小桥台土压力，如何减小桥头路基沉降避免路面破坏。

气泡混合轻质土是一种新型微孔类轻质环保材料，具有轻质性、自立性、自密性、容重和强度可调节性、施工便捷性、保温隔热性等特点。气质轻质土拥有的特殊性能，使其广泛用于软土地基、加宽路堤、陡坡路堤、结构顶减荷、桥台台背回填、预埋管线回填、狭小空洞充填等特殊地段和部位的填筑工程。根据设计要求，珠澳口岸互通立交的C、G匝道及暗桥桥头路基采用气泡混合轻质土填筑，并采用等载预压，减轻路基恒载，减少工后沉降。

2气泡混合轻质土的主要技术指标

珠澳口岸互通立交的C、G匝道及暗桥桥头路基的气泡混合轻质土的总工程数量有25477m3，其主要技术指标参数为：

（1）容重：路槽底以下80cm以内的容重≤6.0KN/m3，其余容重≤5.5KN/m3。

（2）设计抗压强度：路槽底以下80cm以内的抗压强度≥0.8MPa，其余区域抗压强度≥0.6MPa。

（3）流动度:160～200mm。

3施工过程及控制要点

气泡混合轻质土施工采用分层浇筑，从下往上，下层终凝后浇筑上一层。总体顺序为：桥头气泡轻质土路段基底开挖、整平、碾压→基底碎石垫层施工→轻质土路段两侧面板装饰墙基础浇筑并埋入固定面板的角钢，安装预制好的面板→分次浇筑轻质土，同时按设计要求埋入钢丝网→气泡轻质土最终完成后铺设防渗土工布→浇筑轻质土顶的防撞护栏基座。

在一个施工区域内沉降缝的设置原则为：纵向每10m设置一道，横向每15m一道；缝宽1.5cm，用沥青木板或夹板塞满；轻质土沉降缝的设置位置与面板及基础的沉降缝相对应。

3.1基底开挖及处理

基坑开挖前进行测量放样，采用石灰（悬线）标示开挖线。基坑由上至下按1:1放坡开挖，表面坡度、基底宽度均应满足设计及规范要求。基坑开挖完成后应挖设临时排水系统，做好防、排水工作。

基底采用20T振动压路机进行碾压，压实后进行压实度检测，压实度不小于94%要求。

基底处理采用15cm厚级配碎石垫层，级配碎石掺拌比例按16~25mm碎石：5~16mm碎石：石屑=2:1:1比例掺拌。摊铺前测量人员依据设计标高进行放样，在中桩、边桩上标记出摊铺的顶面标高。将拌制好的级配碎石进行摊铺、整形；级配碎石层碾压采用20T振动压路机碾压，压实度不小于93%。

对基底开挖及处理的监理控制要点包括：

（1）根据设计图纸及开挖方案确定开挖范围，并严格按照开挖顺序进行施工，及时进行坡面防护；

（2）开挖过程中加强高程测量，开挖到基底高程上一定范围内后禁止继续采用机械开挖，应采用人工开挖及找平，避免出现超挖；

（3）开挖到基底后要及时进行地基承载力检查，对不符合要求的要及时进行换填或者补强处理。要及时施作排水沟和集水井，避免施工期间基底受雨水浸泡而影响地基承载力；

（4）根据施工方案督促按照级配碎石配合比进行拌制、摊铺和碾压，确保级配碎石基层的压实度。

3.2装饰墙基础和面板预制、安装

本项目轻质土外侧挂设预制混凝土面板，面板平面尺寸为90×30cm，厚度为4cm，每隔90cm预埋70mm×70mm×6mm角钢作面板挂装支柱。

基础采用C25现浇砼。模板安装前，测量人员在施工完成的级配碎石顶面进行放样，确定基础边线及角钢支柱的安装位置。模板采用15mm竹胶板+100mm×50mm方木，采用约70cm钢筋插入地中作为模板限位、固定结构。模板根据基础尺寸在施工现场下料加工。混凝土浇筑沿长边方向从一端开始向另一端浇筑，浇筑距顶面6cm时，放入面板安装预留槽口模板（成型钢模板，断面尺寸7×6cm）。结合实际需求钢模板上口宽度可以略大，以方便取出槽口模板。

面板采用C25混凝土现场预制。预制时采用钢模板，面板向下进行预制，要求底板表面平滑。面板按设计图纸安装φ2mm@20mm×20mm粗铁丝网及φ4mm预埋筋，以保证其尺寸、位置准确。进行面板混凝土浇筑，洒水养护不小于7d。等达到脱模的混凝土强度要求后，拆模后统一存放，存放时表面向下；在预埋件的位置采用10×5cm木方支垫，防止出现裂纹。

面板安装时，预留槽口座浆要饱满，面板之间用砂浆勾缝填充，面板与角钢立柱间以连接钢筋和拉杆钢筋焊接固定，以保证面板之间结合紧密，墙面平整，拉杆、连接钢筋、立柱等钢结构均采用防锈漆进行防锈、防腐处理。

对装饰墙基础和面板预制、安装的监理控制要点包括：

（1）根据设计图，要准确放样轻质土边缘和挂板基础位置，以保证边缘线形符合要求；

（2）用于固定挂板的角钢位置必须定位准确，角钢埋深要到位，最好提前拉线，再进行角钢的安设；

（3）混凝土面板施工前必须选择优质的模板，预制场地必须平整；由于面板本身厚度较薄，钢筋网片安装必须准确，以确保保护层厚度；

（4）面板混凝土浇筑必须采用小型振动设备施工，确保混凝土密实，外表面光滑且无气泡；

（5）面板脱模后要进行洒水养护和规范存放，对有质量缺陷的混凝土面板坚决不能用于安装到实体中；

（6）面板安装应严格控制安装质量，勾缝必须美观，砂浆密实，连接钢筋与角钢焊接的焊缝饱满，并涂刷防锈漆；

（7）根据已审批的施工方案进行轻质土模板的安装，分区分块尺寸要适合现场实际，避免分块过大或过小；

（8）模板安装应稳固，线形顺直；模板间的缝隙采用塑料薄膜进行密封，防止气泡轻质土从缝隙渗流；

（9）面板预制及安装的质量检验应符合下表规定，并按要求填写检验记录。

表1预制面板的质量检验表

3.3气泡混合轻质土制作及运输

气泡混合轻质土是水泥、水充分混合成浆状之后，通过发泡装置产生的气泡加入其中而成。施工中要保证浆物混合均匀，并尽量做到迅速混合。新拌气泡轻质在泵送设备、泵送管道中停置时间不宜超过1h，杜绝使用超过发泡时间的气泡群。本项目气泡轻质土拌合用砂浆由人工岛混凝土工厂生产，再由混凝土运输车运输至轻质土制作现场。

为防止气泡混合轻质土在输送过程中，产生气泡消解、流动性降低等不良现象，根据本工程的特点，拟采用管道泵送。考虑材料分离、气泡的稳定性等损耗,最大距离为管道输送500米。因此，为保证轻质土的稳定性，制作场地及浇筑场地的距离需控制在500米以内。如果输送距离超过标准，必须采取设置中继泵送装置或把气泡的混合移到泵送管出口附近等措施。

对气泡混合轻质土制作及运输的监理控制要点包括：

（1）要提前进行原材料检测，水泥和水的掺量要严格按照配合比进行指导拌合；

（2）根据当天施工任务和气泡轻质土的拌合效率合理进行水泥浆拌合安排，避免出现混凝土车将水泥浆运至现场等待的时间过长，影响性能；

（3）在拌合初期阶段的质量并不稳定，此时应准备空置运输车辆将收集的水泥浆运走，不能用于浇筑到实体工程中；

（4）气泡轻质土拌合完成后，为最大限度保证其性能，应直接采用泵送至浇筑现场，避免采用其他方式运输至现场浇筑。

气泡轻质土拌合工艺流程图

表2用于路基填筑的性能指标

3.4气泡混合轻质土浇筑

气泡混合轻质土路堤沿纵向在10m设置横向沉降缝，缝宽1.5cm，缝间用夹板填充。轻质土路基纵向与一般路基衔接部位处理采用台阶形式，台阶高度结合实际浇筑分层厚度与其一致，宽度不小于0.5m。

气泡混合轻质土中气泡既有独立细微的特点，也具有分散性。为减少气泡的消解及材料的分离现象，施工过程中要避免过度振动。若不得已使用导槽浇筑时，要仔细留意，保证气泡混合轻质土的质量过关。由于气泡遇雨会大幅消解，因此要避免雨天施工（如施工过程中出现临时性阵雨，对固化前的气泡混合轻质土进行遮盖，避免雨淋）。填筑气泡混合轻质土时，由于其自身重量的影响，会压缩气泡和消泡，填筑后的气泡混合轻质土有时会出现紧缩而导致湿容重增加的情况。根据大量的试验和施工经验，轻质土的最佳施工厚度为50~100cm，一次浇筑的最大厚度一般不超过1m，不小于0.25m。

气泡混合轻质土浇筑方法

气泡混合轻质土最终完成后，应及时在气泡混合轻质土顶部设置防渗土工布。防渗土工布应尽可能少接头,接头处做重叠搭接并采用“U”形钉固定。防渗土工布具体性能要求应符合如下要求：防渗土工布单位面积质量不小于300g/cm3；膜材厚度为0.25~0.35mm；断裂强度不小于5KN/m；CBR顶破强度不小于1.1KN；梯形撕破强力不小于0.15KN。

对气泡混合轻质土浇筑的监理控制要点包括：

（1）气泡混合轻质土的施工过程中，应按相关抽检频率对发泡剂气泡群密度、泌水量、湿容重和流动度等进行检验，并按要求填写检验记录，具体各指标误差控制标准及检测频率见表3、表4、表5；

（2）气泡混合轻质土成型质量控制检测试块（10×10×10cm）的28天抗压强度，按设计和规范严格控制；

（3）气泡混合轻质土浇筑过程应连续不间断，浇筑开始和结束段落的轻质土由于性能不稳定，不得用于浇筑到实体中。浇筑时，泵送管口应与浇筑面保持水平，不宜采用喷射方式浇筑；

（4）每一块的浇筑时间应控制在气泡混合轻质土初凝时间内，浇筑时间避免高温和雨天，宜选择在清晨或晚上等时间段进行；

（5）在气泡混合轻质土填筑高度小于5m时，应分别在填筑体底部、顶部50cm以内各设置一层钢丝网；

（6）相邻两层钢丝网的搭接宽度不宜小于20cm，宜用钢丝绑扎牢固；

（7）浇筑过程中或完成后，遇下雨情况，应立即停止浇筑并及时覆盖，避免雨水影响气泡混合轻质土的质量；

（8）气泡混合轻质土试样应装满试模并略高于试模顶面，并采用保鲜膜进行覆盖，拆模前沿试模顶面刮平试件；

（9）气泡混合轻质土浇筑完成后，应洒水保温养护至少7天；养护结束后，检验施工顶面气泡混合轻质土的质量，不合格的进行凿出处理；

（10）气泡混合轻质土由于流动性较大，施工至结构顶面时，应根据路线的纵横坡设置台阶，待气泡混合轻质土强度达标后可用路面底基层材料进行坡度调整；

（11）气泡混合轻质土一个部位施工完成后，根据设计和方案要求进行预压沉降观测，沉降数据满足要求即可进行下一道工序施工。

表3发泡剂性能指标要求

表3.2.2的规定

4结语

港珠澳大桥珠澳口岸人工岛采用围岛吹砂填筑而成。目前岛体整体稳定，但所填砂并未完全沉降到位。在岛上暗桥和匝道桥桥台背采用气泡混合轻质土不仅降低了荷载，加快了施工进度，还减少了后期的路面沉降，降低了对台背的土压力。气泡混合轻质土的施工便利性和质量稳定性，对以后特殊路段的填筑等工程建设提供了较高的实用价值。通过本项目的实施和过程的严格控制，积累了宝贵经验，可作为其他类似项目进行质量控制的参考。

参考文献

[1]气泡混合轻质土填筑工程技术规范CJJ/T177-2012.

[2]港珠澳大桥主体工程桥梁工程CB05标珠澳口岸互通立交桥头路基处理（气泡轻质土）施工方案.