現(xiàn)澆泡沫輕質土在高速公路施工中的應用與分析

王德俊

摘要：泡沫輕質土是一種新型的輕質填料，其特點為質輕、垂直澆筑、強度可控及保護環(huán)境。這種填料在公路工程施工中的應用，可大大減少施加于地基的荷載，消除或降低軟弱地基段工后沉降的難題。為此，本文依托某高速公路，在了解公路沿線地質特征的基礎上，針對路段內軟弱地基問題，提出了兩種施工方案，通過分析對比得出，現(xiàn)澆泡沫輕質土更具優(yōu)勢，施工效果更佳，此外，針對泡沫輕質土在軟土地基上的應用進行了監(jiān)測，以期全面提升工程質量。

關鍵詞：現(xiàn)澆泡沫輕質土;高速公路;監(jiān)測效果

1工程概況

某高速公路工程地處三角洲沖積平原，地勢起伏小，相對平坦。地面高程平均在2m左右。沿線多建筑物及種植地，周邊道路錯綜復雜。所屬區(qū)域位于亞熱帶季風氣候區(qū)，降水量多，雨水充沛。在平原區(qū)地下水位較淺，砂石為第四系松散巖含水層，地下水上、下部分別為松散孔隙水、基巖裂隙水。按照路面結構勘查結果表明，本路段存在軟基段較多，且較為深厚，人工填土、淤泥質軟土為主要特殊巖土。具體地層特點如下表1所示。

經勘查可知，本路段分布兩層軟土，因軟土深厚，若施工不當，極易引發(fā)側向滑移、工后沉降嚴重等病害，為此，決定對此段進行處治。

2軟基處理施工要點分析

結合軟土特征，在保證工程進度，降低成本的基礎上，決定通過泡沫輕質土、復合地基處理分析、對比決定最終選擇方案。

本地區(qū)屬于三角洲沖積平原段，沿線地勢起伏小，整體較為平坦，本路段軟基段較長，且深厚，多為淤泥質土。大量工程實踐證明，高速公路修建在軟弱地基段，將會面臨大量問題，如填筑過程中極易出現(xiàn)不穩(wěn)定情況，進而對施工質量、施工時間等造成不利影響，或工后沉降問題嚴重，將會對高速公路通車運營造成嚴重影響。為此，在高速公路施工中，必須保證路基穩(wěn)定，且可控制工后沉降。本文選擇理正巖土軟件分別對上述兩類處治方法的工后沉降進行計算、對比及分析，按照相關規(guī)范要求，工后沉降應與表2要求相符，經計算，可得表3數據。

由上表3可見，兩種軟基處治方法均可滿足施工要求，沉降計算中兩種方法均具有可行性。為最終確定選用何種施工方案，決定就工程成本、工期、施工難易程度三點進行對比分析，具體如下：

2.1工程成本、工期對比分析

結合本工程實際情況，泡沫輕質土施工需做一定改變，一般情況下，泡沫輕質土無需預壓，但因本路段土質含水率高，原路基為魚塘，為保證施工質量，需做工作墊層，可增高50cm，此外，因泡沫輕質土施工便捷、快速，即便預壓3個月，仍可滿足工期要求。此外，完成預壓施工后，開挖1.5m澆注泡沫輕質土，此外，因預壓墊層屬于前期施工內容，完成之后，反開挖的路基填土可用于填筑本路段其他路基部位，可大大降低泡沫輕質土及碎石墊層的用量。但相對于復合地基處治方法，若也選擇反開挖預壓方式，則無法在規(guī)定工期內完成，這種不僅會增加工期，還會導致填土無法利用，增加成本。據相關資料顯示采用泡沫輕質土所需費用為38251062.7元，工期240天;選用復合地基處理所需費用為40989992.62元，工期390天。綜合比較，費用節(jié)約2738929.92元，工期節(jié)省150元，且可節(jié)省征地。

2.2施工難易程度對比分析

相比泡沫輕質土施工，管樁式的復合地基屬于一項隱蔽工程，施工難度較大，且所需施工時間長，特別是打樁施工，必然會產生強烈噪音，將造成噪聲污染。

泡沫輕質土則有所不同，其利用減少施加到地基的荷載，來抵消附加應力，則無需對地基進行特別處理，僅需簡單換填基底，并做好清淤工作即可，為便于施工，還需鋪設工作墊層。此外，此項施工法，所需施工空間小，無需機械振搗、碾壓施工，便于施工，并能大大節(jié)省施工成本。

通過上述綜合對比，筆者認為可選擇泡沫輕質土本工程軟基處理，且施工效果好，施工便捷，施工難度小，并能夠降低成本，具有良好經濟效益。

3泡沫輕質土應用在軟土地基的監(jiān)測效果分析

3.1沉降觀測效果

通車1年后，針對路面使用情況進行檢測，經檢測可知，泡沫輕質土路基的路面具有很小工后沉降情況，最大僅有4.5mm。且相同橫斷面路肩、路面中線部位，工后沉降幾乎無差別，可認為本路面基本無沉降情況。由此可見，軟土路基處理選擇泡沫輕質土，可對路面工后沉降進行合理控制，且效果顯著。

3.2地基分層沉降觀測

經沉降觀測可知，從監(jiān)測起，本路段沉降呈直線下降趨勢，工后60d沉降逐漸趨于穩(wěn)定，經檢測，通車2年之后，最終沉降在37cm以內。整體來看，本工程地基各土層沉降均較小，工后60d為最終沉降完成周期。當地基土體深度加深，則沉降量降低。在地表沉降最大，當深度18.5m時，通車2年后三個橫斷面累計沉降分別為K30+900為7.51m;K31+100為4.22m，K31+305為10.1m，當深度為28.3時，三個橫斷面基本無沉降現(xiàn)象。由此可見，在軟土地基處理中，泡沫輕質土沉降影響深度具有相應范圍。因泡沫輕質土具有質輕的特點，且減載成效良好。通過這種方法處理軟弱地基，可有效控制工后沉降。

3.3水平位移觀測成果及分析

（1）地基土體內部水平位移。上述三個斷面，地基土體最大側向位移發(fā)生深度各有不同，分別為K30+900位于4m處、K31+100位于8m處、K31+305位于11m，且最大側向位移量也不盡相同，最大發(fā)生于K30+900處，該部位軟土層深厚。由此可見，在地表下4-11m之間為最大側向位移處。據相關研究表明，位移速率、荷載大小均會影響側向位移量。當荷載持續(xù)加載，則位移量將隨之增多，位移速率也會隨之加快，填土結束后，則反之，位移量將隨之降低，位移速率則會越來越小，甚至與零相近。側向位移速率最大值狀態(tài)時，填土為2.81-3.78m高，這與沉降速率變化規(guī)律具有統(tǒng)一性。也就是說，隨著路基填土高度增加，地基土部分結構極易被損壞，將大大增加土體的塑性流動性，此時土體極易產生側向擠出現(xiàn)象，從而導致側向位移增大，為此，在整個過程中，必須做好土地位移監(jiān)測工作，保證工程質量。

（2）地表土體水平位移。本文采用觀測邊樁位移獲取地表土體水平位移，經觀測，上述三斷面地表土體水平位移累計量范圍為8-14mm，均產生于路堤坡腳相距10m左右部位，每天最大速率可達到1.2mm。

通過上述分析可知，填筑路基階段，土體內部、地表土體均發(fā)生水平位移現(xiàn)象，而泡沫輕質土的應用，可有效控制土體水平位移速率。

4結束語

綜上所述，伴隨社會經濟的高速發(fā)展，我國公路建設事業(yè)也得到了極大的發(fā)展。當前，我國公路網基本完善，公路建設里程逐年遞增，如何保證工程建設質量成為當前必須思考的重要問題。在公路工程施工中，現(xiàn)澆泡沫輕質土的應用，可有效提升道路使用性能，處理軟土路基問題。為此，筆者結合多年工作經驗，依托某具體工程案例，確定了相應的路面施工方案，通過規(guī)范施工工藝，可有效提升工程質量，推進公路工程更快更好地發(fā)展，實現(xiàn)工程建設經濟效益最大化。