泡沫輕質(zhì)土在路堤工程中的應(yīng)用研究

郭繼紅

(沈丘縣公路局，河南 周口 466300)

1 泡沫輕質(zhì)土的路用性能分析

泡沫輕質(zhì)土是一種性能良好的輕質(zhì)填土材料，相比傳統(tǒng)填土材料，其具有輕質(zhì)性、流動性、隔熱性及強度可調(diào)節(jié)性等特點，為了更全面地了解泡沫輕質(zhì)土的特性，本文僅針對無側(cè)限抗壓強度、抗折強度進行分析。

1.1 無側(cè)限抗壓強度

為驗證泡沫輕質(zhì)土的無側(cè)限抗壓強度，在養(yǎng)護條件達到28 d的情況，通過SANS萬能試驗機進行無側(cè)限抗壓強度試驗(見表1)，并根據(jù)試驗結(jié)果數(shù)據(jù)繪制水固比對無側(cè)限抗壓強度的影響關(guān)系圖。經(jīng)分析可知，水固比越小，泡沫輕質(zhì)土的無側(cè)限抗壓強度越大。對于泡沫輕質(zhì)土無側(cè)限抗壓強度而言，水固比是最重要的一個影響因素。隨著水固比的不斷降低，泡沫輕質(zhì)土的原材料水泥用量將隨之增加，但水的用量卻在減少，這種情況下，將會導(dǎo)致孔隙率減小。泡沫輕質(zhì)土強度主要源于自身的膠凝效果，因此，必須合理控制泡沫輕質(zhì)土的抗壓強度，一般為1.5 MPa以上。因此，如表1所示，A1、A2組均達不到要求，無需考慮。

表1 無側(cè)限抗壓強度、抗折強度試驗結(jié)果

1.2 抗折強度

抗折強度可以反映泡沫輕質(zhì)土的韌性，也是泡沫輕質(zhì)土力學(xué)性能中一項關(guān)鍵性的衡量標準。采用抗壓抗折一體化試驗機進行抗折強度試驗，結(jié)果如表1所示。由此可知，水固比越小，泡沫輕質(zhì)土的抗壓強度越大。相比其28d齡期下的抗壓強度，泡沫輕質(zhì)土的抗折強度僅為其1/3，兩者之間具有明顯的線性關(guān)系。

2 工程概況

某公路工程屬于互通匝道工程，影響樁號為BK0+000-BK0+114。本工程分為A、B兩個匝道，兩個匝道邊坡最大高度分別為44 m、32 m；中心最大填高分別為37 m、27 m，均分4階填筑，按照由上到下的順序，坡率依次為1：1.5、1：1.75、1：2.0，防護形式均為拱形骨架。目前，本填方路堤段下部二階填筑工作已完成，當(dāng)施工上部二階時出現(xiàn)病害問題，施工到這個階段填筑高度與路床頂面相距2.0 m左右。在多天連續(xù)降雨的作用下，路堤填筑含水率較高，已嚴重影響施工質(zhì)量。

在降雨因素制約下，有張拉裂縫、斜向裂縫等出現(xiàn)于B匝道填方區(qū)頂部及坡面位置。按照勘查情況，可將路堤病害分為2段，即BK0+000-BK0+030(B1區(qū))、BK0+030-BK0+090(B2區(qū))，其中B1區(qū)填方高，具有較大附加應(yīng)力，坡腳應(yīng)力集中，已經(jīng)產(chǎn)生擠壓變形情況，當(dāng)前坡體中下部為病害高發(fā)處。B2區(qū)下方為薄填，具有較高臨空面，且病害已出現(xiàn)于坡體前后緣，若治理不及時，將加劇病害，引發(fā)整體失穩(wěn)。經(jīng)多方商議，決定采用泡沫輕質(zhì)土進行施工處置。

3 泡沫輕質(zhì)土路基填筑施工技術(shù)要點

3.1 施工準備

施工前，根據(jù)工程地質(zhì)情況和設(shè)計要求，編制詳細、合理的施工組織方案。澆筑前要清理干凈施工區(qū)域內(nèi)基底雜物，不得存有積水等情況。并根據(jù)經(jīng)濟性原則，在適當(dāng)距離設(shè)立泡沫輕質(zhì)土現(xiàn)場制作拌和站，備好施工所需的各類材料，如模板、鋼筋等。同時，采用施工保護面板，構(gòu)建一個封閉的澆筑區(qū)域。設(shè)備產(chǎn)能要求如表2所示。

表2 設(shè)備產(chǎn)能要求

3.2 施工工藝

3.2.1 泡沫輕質(zhì)土的拌和制作

泡沫輕質(zhì)土制作設(shè)備智能化化效果好，具有智能計量功能，可實時對拌和階段原材料的用量進行適當(dāng)調(diào)整，保證原材料用量始終滿足施工設(shè)計要求。在整個拌和過程中，應(yīng)保證均勻拌和，一般情況下，在泡沫輕質(zhì)土原材料制作當(dāng)中，靜置時間需控制在2 h以內(nèi)。

3.2.2 澆筑

填平區(qū)放坡開挖至泡沫輕質(zhì)土設(shè)計標高2 m以上，整理出施工平臺。隨后進行施工基坑開挖，并碾壓基底土層，在93%以上控制壓實度，保證承載力在160 kPa以上。將級配碎石層鋪設(shè)在底板底部，厚度為20 cm，相比底板寬度，兩側(cè)可多出50 cm左右。

1)施工第一階底板及側(cè)板部位，可澆筑C30混凝土，厚度分別為30 cm、20 cm，并將鋼筋網(wǎng)設(shè)于中部，尺寸為8@10 cm×10 cm。拉結(jié)預(yù)埋，長度為1.5m，間距為0.75 m×1.0 m，0.2 m為彎頭長度。第一階泡沫輕質(zhì)土澆筑時，可在0.5～1.0 m控制單層澆筑厚度。

2)施工第一階頂板、第二階側(cè)板部位，與此同時，可對第二階澆筑泡沫輕質(zhì)土，隨后依次完成其他階的澆筑。并將8@10 cm×10 cm鋼筋網(wǎng)鋪筑到底部及路面底基層底面以下50 cm，同時在每一階頂部及其上0.5 m處也要鋪筑一層。此外，還要將一層防滲土工膜鋪筑到泡沫輕質(zhì)土頂面。澆筑現(xiàn)場如圖1所示。

圖1 泡沫輕質(zhì)土現(xiàn)場澆筑

3.2.3 養(yǎng)護

泡沫輕質(zhì)土澆筑硬化成型之后，若強度仍無法滿足設(shè)計要求，無法直接使用。特殊情況下，若需使用，需將臨時保護層鋪設(shè)其上，且厚度超過50 cm。一般情況下，當(dāng)泡沫輕質(zhì)土澆筑高度達到設(shè)計標高規(guī)定，便可做保濕養(yǎng)護處理。當(dāng)泡沫輕質(zhì)土抗壓強度在0.5 MPa以上時，即可施工路面。

3.3 施工質(zhì)量檢測與控制

3.3.1 現(xiàn)場控制指標

為保證施工質(zhì)量，必須做好人員、材料、設(shè)備等管理與控制。嚴格遵循“四定”原則，“定人、定機、定崗、定責(zé)”，提前做好機械設(shè)備試機工作，保證設(shè)備始終處于良好運行狀態(tài)。對于施工原材料，要做好抽檢工作，待確保質(zhì)量合格后才能用于施工。此外，在整個施工過程中，還要詳細、認真記錄各項施工事項，做好現(xiàn)場質(zhì)量控制。根據(jù)泡沫輕質(zhì)土施工要求，現(xiàn)場控制主要指標如表3所示。

表3 現(xiàn)場控制指標

3.3.2 工后質(zhì)量檢測

本工程路面結(jié)構(gòu)層完工2年后，對路面情況進行檢測。經(jīng)檢測可知，泡沫輕質(zhì)土路基工后總沉降量為11 cm，1.0 mm為日最大沉降速率，符合規(guī)定要求(<5 mm/d)。整體來講，泡沫輕質(zhì)土路基工后沉降量不大，且路基基底壓力、沉降量逐步趨向穩(wěn)定，路基整體狀況良好，路面平整。由此表明，在軟基處理中泡沫輕質(zhì)土應(yīng)用效果良好。

4 結(jié)語

軟土路基具有壓縮性高、承載力差等特點，在車輛荷載長期作用下，軟土路基段很容易出現(xiàn)不均勻沉降和側(cè)向變形的問題，從而引發(fā)路面下陷、開裂等病害，嚴重影響公路使用壽命和行車安全。因此，必須重視軟土路基處理。泡沫輕質(zhì)土作為一種性能良好的輕質(zhì)填土材料，相比傳統(tǒng)填土材料，其具有輕質(zhì)性、流動性、隔熱性及強度可調(diào)節(jié)性等特點，將其用于公路軟基處理施工當(dāng)中，可有效提高地基承載力，減少地基沉降變形，提高工程施工質(zhì)量。