高速公路擴(kuò)建工程中泡沫輕質(zhì)土路基的應(yīng)用

毛 歡

（中鐵二十局集團(tuán)第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215000）

1 泡沫輕質(zhì)土概述

1.1 泡沫輕質(zhì)土的定義

泡沫輕質(zhì)土是通過(guò)使用機(jī)械發(fā)泡方法將發(fā)泡劑與水制成均勻細(xì)小泡沫，然后按一定比例摻入水、膠凝材料、集料、外加劑等預(yù)拌混合料進(jìn)行二次攪拌，澆筑硬化后形成的多孔輕質(zhì)混凝土材料。

1.2 泡沫輕質(zhì)土路基的優(yōu)點(diǎn)

（1）輕質(zhì)性和強(qiáng)度可調(diào)性。泡沫輕質(zhì)土原材料一般有三種，以水泥作為主要的材料，將適當(dāng)?shù)陌l(fā)泡劑和膠凝材料摻入其中。因?yàn)檫@類材料內(nèi)有很多微小的膠質(zhì)氣泡，并且它們之間呈現(xiàn)獨(dú)立分布，對(duì)路基產(chǎn)生的荷載不明顯，所以能夠?qū)β坊椎膽?yīng)力進(jìn)行控制，防止工后沉降問(wèn)題的發(fā)生。另外，通過(guò)調(diào)整膠凝材料、集料、外加劑等，可調(diào)整泡沫輕質(zhì)土的強(qiáng)度，滿足不同的路基施工作業(yè)要求。

（2）施工的便利性。泡沫輕質(zhì)土特點(diǎn)是自硬化和自流平。通過(guò)預(yù)拌泡沫法制成的泡沫輕質(zhì)土可進(jìn)行遠(yuǎn)距離泵送，并且減少了碾壓和振搗過(guò)程，就算施工區(qū)域比較狹窄也能順利施工。澆筑施工完成之后，大約4h后就可完全固化。

1.3 泡沫輕質(zhì)土路堤的基本形式

因?yàn)榕菽p質(zhì)土的特點(diǎn)是固化自立性，可以實(shí)現(xiàn)垂直填筑，所以可以將路堤設(shè)置為垂直模式。泡沫輕質(zhì)土路堤道路的外立面不需要放坡，可設(shè)置為垂直，從而在道路改擴(kuò)建時(shí)能夠節(jié)約大量用地，在土地資源稀缺的改擴(kuò)建過(guò)程中，其優(yōu)勢(shì)非常明顯。

2 公路改擴(kuò)建路基沉降原因及處理措施

2.1 新舊路基沉降原因

在經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降后，舊路基在擴(kuò)寬后的沉降現(xiàn)象基本可以忽略，但新路基的沉降問(wèn)題就很難避免。究其原因主要為以下兩個(gè)方面：（1）在新路基施工之后附加應(yīng)力會(huì)不斷加大，受到荷載作用的影響，路基下基層不斷沉降，導(dǎo)致整個(gè)新路基發(fā)生沉降。路基的下基層在最后所形成的沉降量總值會(huì)被附加應(yīng)力所影響，附加應(yīng)力越大，總沉降的程度也就越深。（2）新路基在施工結(jié)束后會(huì)因?yàn)槁坊盍瞎探Y(jié)度不足導(dǎo)致沉降現(xiàn)象。固結(jié)度表示路基填料已產(chǎn)生的沉降與路基最終沉降的比值，在長(zhǎng)時(shí)間的雨水侵蝕以及自身壓縮作用下，路基填料發(fā)生滑移和壓縮，出現(xiàn)不均勻的沉降現(xiàn)象。

2.2 有效規(guī)避新舊路基差異沉降現(xiàn)象的常用處理方法

對(duì)于新舊路基差異沉降的問(wèn)題，當(dāng)下還未找出能夠徹底解決的辦法，只能采取措施提前預(yù)防。目前在對(duì)新舊路基差異沉降方面進(jìn)行控制的方法主要包括以下幾方面：（1）提高地基的承載力。在提高基地承載力方面所使用的方法有堆載預(yù)壓法、樁式復(fù)合地基處理技術(shù)、強(qiáng)夯法和排水固結(jié)法。排水固結(jié)法、堆載預(yù)壓法和強(qiáng)夯法的優(yōu)勢(shì)在于經(jīng)濟(jì)性較好，缺點(diǎn)是預(yù)壓時(shí)間較長(zhǎng)。樁式復(fù)合地基處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于時(shí)間比較短，效果也突出，缺點(diǎn)是造價(jià)過(guò)高，樁體的施工會(huì)側(cè)向推擠周圍的臨界結(jié)構(gòu)物，影響臨界結(jié)構(gòu)物的安全性。（2）提升新路基的固結(jié)強(qiáng)度和整體性。對(duì)路基的固結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行提升時(shí)，可以使用鋪設(shè)土工合成材料和提高填料壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)的方法。使用這種方法一般涉及的工藝較為復(fù)雜，并且對(duì)工藝的要求很高，工期長(zhǎng)，成本也很高。（3）利用輕質(zhì)填料的方法減輕新填路基的自重，這種方法可以使軟土層的附加應(yīng)力和路堤的荷載得到降低，較以往傳統(tǒng)方法能得到更好的實(shí)際應(yīng)用效果。

2.3 利用泡沫輕質(zhì)土路堤解決新舊路基差異沉降

一方面泡沫土是輕質(zhì)的材料，自重不大，可以有效降低新增的地基附加應(yīng)力；另一方面泡沫輕質(zhì)土澆筑之后的初凝前期，其流動(dòng)性較強(qiáng)，填充也比較密實(shí)，可以規(guī)避使用常規(guī)填料中出現(xiàn)的填充不飽滿的現(xiàn)象，施工性較強(qiáng)。泡沫輕質(zhì)土填筑路堤的強(qiáng)度比常規(guī)路基大，且新路基在施工結(jié)束后的整體抗沖擊性較好，也沒(méi)有側(cè)向壓力。泡沫輕質(zhì)土路堤是一個(gè)超固結(jié)的狀態(tài)，能夠減少不均勻沉降和沉降的現(xiàn)象，從根本上解決路堤填料本身的固結(jié)度不足、滑移或因壓縮而造成的新舊路基差異沉降的問(wèn)題。

3 高速公路擴(kuò)建工程中泡沫輕質(zhì)土路基的應(yīng)用

3.1 工程案例

某高速公路的收費(fèi)廣場(chǎng)和部分橋頭等路段處在深厚軟土的地基中，工后的沉降現(xiàn)象嚴(yán)重，為了保障施工質(zhì)量和建成目標(biāo)，使用現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土路基的設(shè)計(jì)方式。收費(fèi)廣場(chǎng)總長(zhǎng)度為493.4m，路基頂面及路面的寬度為33.5～114m，泡沫輕質(zhì)土路基的填方量在14m2左右。

3.1 具體應(yīng)用流程

（1）原地基處理。①如果設(shè)計(jì)中包括反開(kāi)挖的施工路段，就要保證只有在壓期和單月的沉降量符合要求的情況下，才能實(shí)行路基反開(kāi)挖和堆載預(yù)壓土的卸載施工。②待橋臺(tái)樁基和承臺(tái)這些部位施工結(jié)束后，再進(jìn)行鋼筋混凝土保護(hù)壁的施工。③在實(shí)現(xiàn)收費(fèi)島預(yù)壓的過(guò)程中，把時(shí)間控制在90d左右為宜。需要對(duì)分層填筑施工多加注意，使壓實(shí)度從根本上符合條件。

（2）基槽開(kāi)挖、防護(hù)及排水。①在進(jìn)行路基基槽開(kāi)挖工程時(shí)一定要保證在排水以及防水工作都完全做好之后才能正式進(jìn)入施工，在基槽開(kāi)挖過(guò)程中，根據(jù)不同的坡頂荷載情況、基坑深度以及坑壁土類等，合理確定放坡系數(shù)。②針對(duì)路堤的填筑高度高于3m的泡沫輕質(zhì)土路段，利用鋼筋混凝土擋土墻對(duì)坡面進(jìn)行防護(hù)，當(dāng)擋土墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%時(shí)才能進(jìn)行泡沫輕質(zhì)土路堤澆筑的施工作業(yè)。③在雨天施工時(shí)，要對(duì)施工的所有作業(yè)面以及容易受水損壞的位置做好排水措施，可以使用不透水的彩條布或者帆布來(lái)遮蓋嚴(yán)實(shí)；同時(shí)設(shè)立臨時(shí)排水溝，防止坡面沖刷導(dǎo)致低處輕質(zhì)土被污染。

（3）鋼筋混凝土保護(hù)壁施工。①在基礎(chǔ)施工時(shí)，當(dāng)基坑被挖掘到一定深度，要及時(shí)檢測(cè)基坑的寬度、長(zhǎng)度、內(nèi)部平整度和承載力，檢測(cè)結(jié)果達(dá)標(biāo)后才能實(shí)行立模施工和鋼筋綁扎的工序。在對(duì)混凝土正式澆筑之前，先做好鋼筋預(yù)埋工作，把控好澆筑高度，同時(shí)對(duì)澆筑面實(shí)行平整處理，每隔12h實(shí)行灑水的養(yǎng)護(hù)作業(yè)，使路面處于持續(xù)濕潤(rùn)的狀態(tài)。②在對(duì)面板進(jìn)行基礎(chǔ)施工完成之后實(shí)施鑿毛處理，使新舊混凝土之間得到更好的連接。在基礎(chǔ)混凝土施工結(jié)束后的3d后就可以進(jìn)行面板施工，施工時(shí)確保面板穩(wěn)定，并對(duì)高度進(jìn)行嚴(yán)格把控。③對(duì)于不同的區(qū)段，應(yīng)在泡沫輕質(zhì)土、面板以及基礎(chǔ)橫斷面的最邊側(cè)設(shè)置施工縫。每隔10～15m設(shè)置一道施工縫，施工縫的寬度要保持在1cm，全斷面使用夾板或者瀝青木板進(jìn)行填塞。

4 泡沫輕質(zhì)土的施工重點(diǎn)

4.1 澆筑施工前

（1）開(kāi)始澆筑泡沫輕質(zhì)土前，必須首先清除填筑區(qū)的垃圾雜物，整平基底，使基底的積水和雜物被徹底清除，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)基底地基承載力、平面尺寸進(jìn)行驗(yàn)收。（2）澆筑之前要依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況合理編制施工方案，單層澆筑的厚度不宜超過(guò)0.5m，在金屬網(wǎng)、土木柵鋪設(shè)面格以及轉(zhuǎn)區(qū)面之間應(yīng)該設(shè)立澆筑分界面。澆筑區(qū)中單個(gè)澆筑區(qū)的最大澆筑面積不能大于400m2，在泡沫輕質(zhì)土初凝前完成澆筑為宜。

4.2 澆筑過(guò)程中

（1）在澆筑時(shí)應(yīng)該防止發(fā)生破壞和偏移的現(xiàn)象。為使泡沫輕質(zhì)土的溢出現(xiàn)象得到有效規(guī)避，就必須將面板設(shè)置在側(cè)端以達(dá)到防護(hù)的目的，在頂層使用防滲土工膜實(shí)現(xiàn)封堵。（2）為了防止泡沫輕質(zhì)土因分散性而導(dǎo)致氣泡消散，要嚴(yán)格把控施工中的振動(dòng)程度。（3）合理選擇澆筑方向，通常是沿著澆筑區(qū)的長(zhǎng)軸由一端朝著另外一端澆筑，也可并排澆筑施工或采用對(duì)角澆筑的方法。（4）如果需要移動(dòng)澆筑管，則根據(jù)澆筑管具體擺放的位置來(lái)前后移動(dòng)；若遇到特殊情況則需要左右移動(dòng)。（5）澆筑臨近末尾時(shí)，必須及時(shí)根據(jù)規(guī)定抽樣檢測(cè)濕密度。

4.3 澆筑完畢后

當(dāng)完成澆筑工作之后，對(duì)于沒(méi)有被固化的泡沫輕質(zhì)土，必須及時(shí)采取合理措施做好保護(hù)；而對(duì)于已經(jīng)實(shí)現(xiàn)固化的泡沫輕質(zhì)土，必須做好相關(guān)的保濕工作。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，泡沫輕質(zhì)土的性能優(yōu)點(diǎn)使得其被廣泛應(yīng)用于高速公路改擴(kuò)建施工中，不但使新舊路基差異性沉降和橋頭跳車等道路病害問(wèn)題得到有效的處理，還實(shí)現(xiàn)了縮短工期、維護(hù)生態(tài)環(huán)境以及節(jié)約投資的效果，達(dá)到了使社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益最大化的目的。