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摘 要：泡沫混凝土这一新型材料，因其具有轻质、整体性好、固化自立、强度可调和高流动性等特点，而被广泛应用于桥台路基填筑、拓宽工程和隧道空洞治理等领域。本文结合泡沫混凝土在实际工程中的应用效果，对其各项物理特性进行了系统梳理，并对其在公路抢险领域的应用进行详细阐述。最后以高速公路路基坍塌抢险治理为实例，对泡沫混凝土的应用在应急抢险中的实效进行介绍。本文研究表明，泡沫混凝土可广泛应用于公路抢险工程中，且效果显著，可作为同类工程的借鉴依据。
关键词：泡沫混凝土 物理特性 公路抢险 滑坡治理
中图分类号：G3 文献标识码：A文章编号：1674-098X（2021）04（b）-0034-04
Research on Application of Foamed Concrete in Highway Emergency
JING Weiwei1 MENG Haishan2 DONG Wei1
（1. Jiashan County Transportation Bureau， Jiaxing， Zhejiang Province， 314100 China; 2. Jiashan Yinzhan Transportation Construction Investment Co.， Ltd.， Jiaxing， Zhejiang Province， 314100 China）
Abstract： Foamed concrete is widely used in bridge subgrade filling， widening engineering and tunnel void management because of its characteristics of lightweight， self curing， high strength， high mobility and so on. In this paper， combined with the application effect of foam concrete in practical engineering， the physical characteristics of the foam concrete are systematically sorted out， and its application in the field of highway rescue is expounded in detail. Finally， taking highway roadbed collapse emergency treatment as an example， the application of foam concrete in emergency rescue is introduced. The research in this paper shows that foam concrete can be widely applied in highway emergency projects， and the effect is remarkable. It can be used as a reference for similar projects.
Key Words： Foamed concrete; Physical properties; Highway rescue; Landslide treatment
1 概述
泡沫混凝土是通过机械将泡沫发泡剂制作成泡沫群，再将泡沫群加入到由胶凝材料、骨料掺合料、外加剂和水等制成的混合料浆中，经充分混合搅拌、浇注和养护后制成含有大量相互独立且封闭气孔的轻质多孔混凝土[1]。泡沫混凝土中的气泡，孔径小、分布均匀、表膜牢固，与混合料充分融合后制作成的泡沫混凝土内部充满了大大小小不等的气孔，气孔的存在有效地减轻了自重。
泡沫混凝土这一新型建筑材料自问世以来，由于其具有轻质、高流动性和固化自立等物理力学特性，使其迅速投入到公路建设的各个领域，解决桥头跳车、管道保护、公路拓宽、隧道软岩治理等领域[2-8]的问题。此外，其强度和密度均可通过配合比进行自由的调节，因而在公路工程建设各领域都有着很广泛的应用前景[9-11]。
2 泡沫混凝土物理特性
泡沫混凝土能得到快速的发展并广泛应用，得益于其具有诸多优异性能和特点，主要表现为以下几个方面。
2.1 轻质性
泡沫混凝土的干体积密度一般為300～1000kg/m3，相当于路基土填料的1/6～1/2，相当于普通水泥混凝土的1/10～1/3左右，泡沫混凝土内有许许多多大小不等的相互独立闭合的气孔，气孔是发泡剂制成的泡沫充分混合到料浆中形成流动性高的浆体，并在硬化过程中固定在混凝土中。气孔的存在，泡沫混凝土的绝干密度可以控制在300～1000kg/m3之轻质范围。因此，采用轻质泡沫混凝土材料填筑路堤，可大大减少地基压力，降低地基处理的要求，节约工程建设费用。在桥头处理段，经常采用预压+二次开挖填筑泡沫混凝土的方法处理桥头跳车现象，实践也表明泡沫混凝土在处理桥头跳车方面效果十分显著。
2.2 强度可调节性
通过实验研究发现，泡沫混凝土抗压强度与绝干密度之间存在着良好的相关性，因此可通过调节其湿密度控制其绝干密度，从而达到控制泡沫混凝土抗压强度的目的。泡沫混凝土的抗压强度一般控制0.4～5.0MPa之间，可根据工程需要调节抗压强度。作为路基填料，其抗压强度一般在4.0MPa左右，远远高于普通灰土的抗压强度，因此对于提升路基质量有良好的作用。 2.3 高流动性
泡沫混凝土的流动性极强，管道泵送水平距离可达500m。垂直高度可达100m。同时其高流动性能够确保泡沫混凝土材料在不需振捣的情况下，能够填补每一块空隙，确保填料的密实度。作为路基填料，浇筑质量保证的情况下，相当于压实度达到100%，在后期的运营中避免了因路基调料自身沉降而导致的桥台跳车现象。
2.4 固化后的自立性
泡沫混凝土在水泥初凝后即开始固化，固化后的泡沫混凝土在无任何支挡的情况下能够自立，固化后对挡墙结构的主动土压力几乎为零，因此在施工过程中可减小挡墙截面尺寸乃至取消挡墙，同时在拓宽工程中，泡沫混凝土路堤自身也起到了挡墙的功能。研究和实践也证明，采用泡沫混凝土填筑路基，可取消锥坡。泡沫混凝土固化自立的性能和轻质性相结合，可有效提高路堤填筑高度，为解决山区公路桥头高填方提供了良好的解决方案。
2.5 隔热和抗冻融性
泡沫混凝土中气泡体积含有率可达40%～70%，使其传导导热系数小，能够有效阻隔热力，具有良好的隔热和抗冻融性能，因此在房屋楼顶隔热等方面效果显著。
2.6 环保性能
泡沫混凝土的自身气孔结构，可以起到很好的隔音效果，减少噪声污染，有利改善公路沿线周边噪声污染现象。
3 公路抢险中的应用
3.1 滑坡路基填筑
公路是线性带状工程，沿线工程地质复杂多变，有时路线穿越不同的地质单元或地貌单元，一些地质条件复杂的区域在前期勘查中并未能探明，从而导致公路在山体滑坡体上穿越。在这样的地质条件相对脆弱的区域，路基在填筑过程中自重的加载和机械的振动达到一定临界值时，极易破坏山体滑坡体既有的极限平衡状态，严重时甚至诱发古滑坡体复活，这类滑坡体往往规模大、范围宽、破坏性大，处理难度大，需要投入大量的抗滑支挡措施。泡沫混凝土路基通过降低路基体的重量，为公路穿越山體滑坡体提供了新的解决方案，为滑坡体上方填筑路基提供了新的技术手段。其原理为通过改变滑坡体形状和重量，减少滑坡体不稳定区域的主推力，同时确保实现路基的使用功能，采用泡沫混凝土可有效降低路基填土荷重、减轻土块所承受的滑动力矩，从而提高路基的抗滑稳定性。
3.2 高填方路基填筑
山区地形沟壑纵横，地势起伏多变，公路高填方路基是山岭重丘区常见的构造物，高填方路基不仅占用大量土地，而且对地基承载力的要求较高。经常分布于半填半挖的斜坡地形，一旦遭遇坡积层较厚的地质脆弱区域，地质灾害风险颇大。泡沫混凝土由于自身具有轻质、自立性好、流动性好等优点，高填方泡沫混凝土路堤不仅可以减轻路堤荷载，同时提高填方路基自身的密实度，减少对周边环境破坏，有利于保护生态环境，而且降低高路堤滑移风险，因此，泡沫混凝土的使用有利于解决高填方路基的诸多问题。
3.3 高挡墙防护
针对山区公路建设中复杂的地形地貌，为了节约用地，或保护沟谷排水通道，部分路段高路堤需结合现场地形，因地制宜布置一些路堤高挡墙或路肩墙，以避免路堤展坡过远或填埋山谷、河谷资源，以提高路堤的稳定性。但这类挡墙往往高且陡，工程数量庞大，有时甚至具有较大的地质灾害风险。泡沫混凝土轻质、自立性好、强度高的特点，能有效降低高填方挡墙的主动土压力，并提高工程的安全可靠性，为山区高挡墙防护提供了新的技术安全保障。泡沫混凝土代替原来路基填料，不仅减轻了路堤荷载，同时自身可兼备挡墙功能，因此常用于高填方轻质挡墙防护，从而使墙背土压力大为改善，确保了路基挡墙安全使用功能，同时能有效节省宝贵的土地资源。
4 工程应用
4.1 工程概况
杭新景高速千岛湖支线建成于2006年，通车后由于受持续暴雨影响，某段路基挡墙发生100m的垮塌，导致路基坍塌，整个路段被迫封闭，工程险情危急（如图1）。
塌方路段属斜坡上的填方路基，原始地面较陡，公路路基采用放坡+路堤墙的形式（如图2），其中，左侧路基放坡坡高3.5m，路堤挡墙高7.4m左右。据调查，由于右侧山坳地形的大面积汇水在暴雨季节排水不畅，导致路堤严重浸水，挡墙基础承载力下降，同时由于挡墙背部填料透水性差，导致路堤水位上升，进而引起了高路堤水毁现象。
4.2 应急处置方案
针对险情，处置方案采用泡沫混凝土轻质路堤，即塌方段采用泡沫混凝土路堤+固脚挡墙的方式进行处治，具体方案如图3所示。
（1）坍塌范围的坍塌体表层松土全部清除，现状地面线挖成大台阶状，浇筑泡沫混凝土，并成台阶状，台阶平均坡率不陡于1∶1。
（2）原路堤土与泡沫混凝土之间的交界面设置排水垫层，并在横向排水孔将原路基土内的水引出。
（3）泡沫混凝土路堤底部采用混凝土底板加固，基础顶部预留铆钉，增强与泡沫混凝土路堤的联结。
（4）泡沫混凝土下的底板外侧采用桩基挡墙固脚，彻底消除路基整体向外侧发生位移的可能性，挡墙及下部承台均采用C25混凝土浇筑。
（5）泡沫混凝土外墙采用五级台阶式浇筑，台阶坡率为不陡于1∶1.5。
最后仅在1个半月时间之内即完成整体抢险任务，恢复了高速公路通车，抢险颇具成效（见图4）。
5 结语
本文研究表明，泡沫混凝土在公路抢险领域（滑坡路基填筑、高挡墙防护和高填方路基填筑）的应用，成果好见效快，优势显著，可推广应用。
因泡沫混凝土独特的物理特性，还有诸多领域的开发利用有待研究。同时针对泡沫混凝土的特性研究和性能改进，也必将是未来泡沫混凝土研究的重要方向。
参考文献
[1] 张景文.再生微粉泡沫混凝土的制备与性能研究[D].西宁：青海大学，2020.
[2] 郑寒钊.高速公路软土地基新型泡沫轻质砼防治桥头跳车处治研究[D].湘潭：湘潭大学，2020.
[3] 张敏.泡沫混凝土在神池至岢岚高速公路台背回填中的应用[J].公路交通科技应用技术版，2019，15（8）：61-62.
[4] 柳厚祥，郑智雄.高地应力软岩公路隧道泡沫混凝土卸压机理及支护结构研究[J].中国公路学报，2016，29（11）：122-129.
[5] 肖军良，周群华.泡沫混凝土在高速公路路堤滑塌抢险工程中的应用[J].中外公路，2019，39（2）：5-9.
[6] 徐仁贵，黄天元.泡沫混凝土在高速公路抢险工程中的应用[J].交通世界（建养.机械），2011（11）：134-135.
[7] 麻春亭.泡沫混凝土在高速公路拓宽工程的应用[J].华东公路，2017（6）：86-88.
[8] 周翔.泡沫混凝土在软土路段高速公路改建工程中的应用[J].华东公路，2016（3）：46-48.
[9] 徐建坤，朱益军，王浩.浅谈泡沫混凝土在公路工程中的应用[J].浙江建筑，2015，32（6）：59-63.
[10] 杨海林.泡沫混凝土技术在公路建设中的应用[J].中国公路，2016（13）：132-133.
[11] 万雷.轻质泡沫混凝土在公路工程中的应用研究[J].建筑技术开发，2019，46（14）：107-108.
关键词：泡沫混凝土 物理特性 公路抢险 滑坡治理
中图分类号：G3 文献标识码：A文章编号：1674-098X（2021）04（b）-0034-04
Research on Application of Foamed Concrete in Highway Emergency
JING Weiwei1 MENG Haishan2 DONG Wei1
（1. Jiashan County Transportation Bureau， Jiaxing， Zhejiang Province， 314100 China; 2. Jiashan Yinzhan Transportation Construction Investment Co.， Ltd.， Jiaxing， Zhejiang Province， 314100 China）
Abstract： Foamed concrete is widely used in bridge subgrade filling， widening engineering and tunnel void management because of its characteristics of lightweight， self curing， high strength， high mobility and so on. In this paper， combined with the application effect of foam concrete in practical engineering， the physical characteristics of the foam concrete are systematically sorted out， and its application in the field of highway rescue is expounded in detail. Finally， taking highway roadbed collapse emergency treatment as an example， the application of foam concrete in emergency rescue is introduced. The research in this paper shows that foam concrete can be widely applied in highway emergency projects， and the effect is remarkable. It can be used as a reference for similar projects.
Key Words： Foamed concrete; Physical properties; Highway rescue; Landslide treatment
1 概述
泡沫混凝土是通过机械将泡沫发泡剂制作成泡沫群，再将泡沫群加入到由胶凝材料、骨料掺合料、外加剂和水等制成的混合料浆中，经充分混合搅拌、浇注和养护后制成含有大量相互独立且封闭气孔的轻质多孔混凝土[1]。泡沫混凝土中的气泡，孔径小、分布均匀、表膜牢固，与混合料充分融合后制作成的泡沫混凝土内部充满了大大小小不等的气孔，气孔的存在有效地减轻了自重。
泡沫混凝土这一新型建筑材料自问世以来，由于其具有轻质、高流动性和固化自立等物理力学特性，使其迅速投入到公路建设的各个领域，解决桥头跳车、管道保护、公路拓宽、隧道软岩治理等领域[2-8]的问题。此外，其强度和密度均可通过配合比进行自由的调节，因而在公路工程建设各领域都有着很广泛的应用前景[9-11]。
2 泡沫混凝土物理特性
泡沫混凝土能得到快速的发展并广泛应用，得益于其具有诸多优异性能和特点，主要表现为以下几个方面。
2.1 轻质性
泡沫混凝土的干体积密度一般為300～1000kg/m3，相当于路基土填料的1/6～1/2，相当于普通水泥混凝土的1/10～1/3左右，泡沫混凝土内有许许多多大小不等的相互独立闭合的气孔，气孔是发泡剂制成的泡沫充分混合到料浆中形成流动性高的浆体，并在硬化过程中固定在混凝土中。气孔的存在，泡沫混凝土的绝干密度可以控制在300～1000kg/m3之轻质范围。因此，采用轻质泡沫混凝土材料填筑路堤，可大大减少地基压力，降低地基处理的要求，节约工程建设费用。在桥头处理段，经常采用预压+二次开挖填筑泡沫混凝土的方法处理桥头跳车现象，实践也表明泡沫混凝土在处理桥头跳车方面效果十分显著。
2.2 强度可调节性
通过实验研究发现，泡沫混凝土抗压强度与绝干密度之间存在着良好的相关性，因此可通过调节其湿密度控制其绝干密度，从而达到控制泡沫混凝土抗压强度的目的。泡沫混凝土的抗压强度一般控制0.4～5.0MPa之间，可根据工程需要调节抗压强度。作为路基填料，其抗压强度一般在4.0MPa左右，远远高于普通灰土的抗压强度，因此对于提升路基质量有良好的作用。 2.3 高流动性
泡沫混凝土的流动性极强，管道泵送水平距离可达500m。垂直高度可达100m。同时其高流动性能够确保泡沫混凝土材料在不需振捣的情况下，能够填补每一块空隙，确保填料的密实度。作为路基填料，浇筑质量保证的情况下，相当于压实度达到100%，在后期的运营中避免了因路基调料自身沉降而导致的桥台跳车现象。
2.4 固化后的自立性
泡沫混凝土在水泥初凝后即开始固化，固化后的泡沫混凝土在无任何支挡的情况下能够自立，固化后对挡墙结构的主动土压力几乎为零，因此在施工过程中可减小挡墙截面尺寸乃至取消挡墙，同时在拓宽工程中，泡沫混凝土路堤自身也起到了挡墙的功能。研究和实践也证明，采用泡沫混凝土填筑路基，可取消锥坡。泡沫混凝土固化自立的性能和轻质性相结合，可有效提高路堤填筑高度，为解决山区公路桥头高填方提供了良好的解决方案。
2.5 隔热和抗冻融性
泡沫混凝土中气泡体积含有率可达40%～70%，使其传导导热系数小，能够有效阻隔热力，具有良好的隔热和抗冻融性能，因此在房屋楼顶隔热等方面效果显著。
2.6 环保性能
泡沫混凝土的自身气孔结构，可以起到很好的隔音效果，减少噪声污染，有利改善公路沿线周边噪声污染现象。
3 公路抢险中的应用
3.1 滑坡路基填筑
公路是线性带状工程，沿线工程地质复杂多变，有时路线穿越不同的地质单元或地貌单元，一些地质条件复杂的区域在前期勘查中并未能探明，从而导致公路在山体滑坡体上穿越。在这样的地质条件相对脆弱的区域，路基在填筑过程中自重的加载和机械的振动达到一定临界值时，极易破坏山体滑坡体既有的极限平衡状态，严重时甚至诱发古滑坡体复活，这类滑坡体往往规模大、范围宽、破坏性大，处理难度大，需要投入大量的抗滑支挡措施。泡沫混凝土路基通过降低路基体的重量，为公路穿越山體滑坡体提供了新的解决方案，为滑坡体上方填筑路基提供了新的技术手段。其原理为通过改变滑坡体形状和重量，减少滑坡体不稳定区域的主推力，同时确保实现路基的使用功能，采用泡沫混凝土可有效降低路基填土荷重、减轻土块所承受的滑动力矩，从而提高路基的抗滑稳定性。
3.2 高填方路基填筑
山区地形沟壑纵横，地势起伏多变，公路高填方路基是山岭重丘区常见的构造物，高填方路基不仅占用大量土地，而且对地基承载力的要求较高。经常分布于半填半挖的斜坡地形，一旦遭遇坡积层较厚的地质脆弱区域，地质灾害风险颇大。泡沫混凝土由于自身具有轻质、自立性好、流动性好等优点，高填方泡沫混凝土路堤不仅可以减轻路堤荷载，同时提高填方路基自身的密实度，减少对周边环境破坏，有利于保护生态环境，而且降低高路堤滑移风险，因此，泡沫混凝土的使用有利于解决高填方路基的诸多问题。
3.3 高挡墙防护
针对山区公路建设中复杂的地形地貌，为了节约用地，或保护沟谷排水通道，部分路段高路堤需结合现场地形，因地制宜布置一些路堤高挡墙或路肩墙，以避免路堤展坡过远或填埋山谷、河谷资源，以提高路堤的稳定性。但这类挡墙往往高且陡，工程数量庞大，有时甚至具有较大的地质灾害风险。泡沫混凝土轻质、自立性好、强度高的特点，能有效降低高填方挡墙的主动土压力，并提高工程的安全可靠性，为山区高挡墙防护提供了新的技术安全保障。泡沫混凝土代替原来路基填料，不仅减轻了路堤荷载，同时自身可兼备挡墙功能，因此常用于高填方轻质挡墙防护，从而使墙背土压力大为改善，确保了路基挡墙安全使用功能，同时能有效节省宝贵的土地资源。
4 工程应用
4.1 工程概况
杭新景高速千岛湖支线建成于2006年，通车后由于受持续暴雨影响，某段路基挡墙发生100m的垮塌，导致路基坍塌，整个路段被迫封闭，工程险情危急（如图1）。
塌方路段属斜坡上的填方路基，原始地面较陡，公路路基采用放坡+路堤墙的形式（如图2），其中，左侧路基放坡坡高3.5m，路堤挡墙高7.4m左右。据调查，由于右侧山坳地形的大面积汇水在暴雨季节排水不畅，导致路堤严重浸水，挡墙基础承载力下降，同时由于挡墙背部填料透水性差，导致路堤水位上升，进而引起了高路堤水毁现象。
4.2 应急处置方案
针对险情，处置方案采用泡沫混凝土轻质路堤，即塌方段采用泡沫混凝土路堤+固脚挡墙的方式进行处治，具体方案如图3所示。
（1）坍塌范围的坍塌体表层松土全部清除，现状地面线挖成大台阶状，浇筑泡沫混凝土，并成台阶状，台阶平均坡率不陡于1∶1。
（2）原路堤土与泡沫混凝土之间的交界面设置排水垫层，并在横向排水孔将原路基土内的水引出。
（3）泡沫混凝土路堤底部采用混凝土底板加固，基础顶部预留铆钉，增强与泡沫混凝土路堤的联结。
（4）泡沫混凝土下的底板外侧采用桩基挡墙固脚，彻底消除路基整体向外侧发生位移的可能性，挡墙及下部承台均采用C25混凝土浇筑。
（5）泡沫混凝土外墙采用五级台阶式浇筑，台阶坡率为不陡于1∶1.5。
最后仅在1个半月时间之内即完成整体抢险任务，恢复了高速公路通车，抢险颇具成效（见图4）。
5 结语
本文研究表明，泡沫混凝土在公路抢险领域（滑坡路基填筑、高挡墙防护和高填方路基填筑）的应用，成果好见效快，优势显著，可推广应用。
因泡沫混凝土独特的物理特性，还有诸多领域的开发利用有待研究。同时针对泡沫混凝土的特性研究和性能改进，也必将是未来泡沫混凝土研究的重要方向。
参考文献
[1] 张景文.再生微粉泡沫混凝土的制备与性能研究[D].西宁：青海大学，2020.
[2] 郑寒钊.高速公路软土地基新型泡沫轻质砼防治桥头跳车处治研究[D].湘潭：湘潭大学，2020.
[3] 张敏.泡沫混凝土在神池至岢岚高速公路台背回填中的应用[J].公路交通科技应用技术版，2019，15（8）：61-62.
[4] 柳厚祥，郑智雄.高地应力软岩公路隧道泡沫混凝土卸压机理及支护结构研究[J].中国公路学报，2016，29（11）：122-129.
[5] 肖军良，周群华.泡沫混凝土在高速公路路堤滑塌抢险工程中的应用[J].中外公路，2019，39（2）：5-9.
[6] 徐仁贵，黄天元.泡沫混凝土在高速公路抢险工程中的应用[J].交通世界（建养.机械），2011（11）：134-135.
[7] 麻春亭.泡沫混凝土在高速公路拓宽工程的应用[J].华东公路，2017（6）：86-88.
[8] 周翔.泡沫混凝土在软土路段高速公路改建工程中的应用[J].华东公路，2016（3）：46-48.
[9] 徐建坤，朱益军，王浩.浅谈泡沫混凝土在公路工程中的应用[J].浙江建筑，2015，32（6）：59-63.
[10] 杨海林.泡沫混凝土技术在公路建设中的应用[J].中国公路，2016（13）：132-133.
[11] 万雷.轻质泡沫混凝土在公路工程中的应用研究[J].建筑技术开发，2019，46（14）：107-108.