泡沫輕質(zhì)土在軟土路基存在地下管線(xiàn)時(shí)的應(yīng)用

安建林

摘 要：根據(jù)泡沫輕質(zhì)土自重較輕及具有流動(dòng)性，施工簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，針對(duì)軟土地層的埋藏條件，地下管線(xiàn)的分布及埋深，對(duì)比水泥攪拌樁處理軟基與采用泡沫輕質(zhì)土處理軟基的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇泡沫輕質(zhì)土填筑路基，減小工后沉降，對(duì)基底軟基不處理，解決了地下分布管線(xiàn)，協(xié)調(diào)較為困難時(shí)地基處理的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：泡沫輕質(zhì)土;軟基;地下管線(xiàn);橋頭段

0 引言

在大范圍分布軟土地區(qū)建設(shè)道路，在填土較高部位及橋頭段特殊部位，規(guī)范要求的工后沉降小，道路基底軟土都需經(jīng)過(guò)處理后才能達(dá)到規(guī)范要求。而為了節(jié)省占地，路側(cè)往往設(shè)擋土墻，擋土墻基底也需要處理。若軟土地基中原先埋有管線(xiàn)，該段路基又處在橋頭段，對(duì)軟基沉降要求更加嚴(yán)格，此時(shí)的地基處理方案難度增加，考慮因素增多。采用水泥攪拌樁處理軟基時(shí)，遇到地下管線(xiàn)應(yīng)避讓?zhuān)喜吭黾雍奢d后，不處理的管線(xiàn)也存在較大的壓力風(fēng)險(xiǎn)。采用泡沫輕質(zhì)土填筑路基，減少了附加荷載，經(jīng)過(guò)計(jì)算后無(wú)需向下處理即可滿(mǎn)足要求，給施工帶來(lái)了方便，但泡沫輕質(zhì)土費(fèi)用相對(duì)較高，采用何種方案，仍需要比較后采用。

1 泡沫輕質(zhì)土的特點(diǎn)及應(yīng)用

（1）輕質(zhì)性：容重范圍3 kN/m3～12 kN/m3;填料容重4 kN/m3～8 kN/m3。

（2）直立性強(qiáng)：4 h后會(huì)開(kāi)始固化，對(duì)結(jié)構(gòu)物幾乎無(wú)推擠力，可進(jìn)行垂直填筑。

（3）強(qiáng)度可調(diào)節(jié)：強(qiáng)度范圍0.3 MPa～10 MPa，填料強(qiáng)度0.4 MPa～1.0 MPa。

（4）良好施工性：流動(dòng)性好，可遠(yuǎn)距離泵送，無(wú)需振搗碾壓，可在狹窄場(chǎng)地施工。

（5）耐久性好：材料以水泥基為主，其耐久性、耐熱及抗油污能力強(qiáng)，具有水泥混凝土材料同等的耐久性。

根據(jù)以上特點(diǎn)，道路在軟土地基上存在地下管線(xiàn)，且工后沉降要求高時(shí)，可考慮采用泡沫輕質(zhì)土填筑路基，路基強(qiáng)度滿(mǎn)足要求，路基基底下面的軟土經(jīng)過(guò)穩(wěn)定沉降計(jì)算滿(mǎn)足規(guī)范要求時(shí)可以不進(jìn)行處理。

2 泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用

2.1 項(xiàng)目概況

某城市主干路處有一座航道橋，因其航道升級(jí)后，兩側(cè)路基需要加高，而路基下地基存在軟土，需要地基處理后才能滿(mǎn)足規(guī)范要求。該路路基寬44 m，橫斷面布置為：0.5 m（雙黃線(xiàn)）+2×3.25 m+4×3.50 m（機(jī)動(dòng)車(chē)道）+2×0.5 m（路緣帶）+2×3.0 m（側(cè)分帶）+2×4.5 m（非機(jī)動(dòng)車(chē)道）+2×3.5 m（人行道）=44.0 m。

2.2 道路工程地質(zhì)條件

經(jīng)勘察，道路線(xiàn)位處特殊性巖土主要為雜填土及淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。

層①雜填土（Q4ml+al）：雜色、灰、灰黃色，松散，分布于既有路基處上部為人工填筑土，表層30 cm～50 cm多為瀝青混凝土路面，向下30 cm～50 cm為路基土，含碎石及少量建筑垃圾;為近1～10年新近回填，性質(zhì)差。本場(chǎng)區(qū)普遍分布，厚度分布不均勻，層厚：0.90 m～3.60 m，平均1.99 m;層底埋深：0.90 m～3.60 m，層底標(biāo)高：-1.35 m ～5.66 m。

層②淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（Q4al）：灰色、灰黑色，流塑，切面稍有光澤，干強(qiáng)度及韌性中等，正常固結(jié)，中靈敏性;局部夾少量稍密粉土。本場(chǎng)區(qū)樁號(hào)WAK0+837.6～WAK1+100.1

段分布，厚度分布不均勻，層厚：1.80 m～5.70 m，平均3.35 m;層底埋深：3.10 m～11.10 m，層底標(biāo)高：-4.39 m～0.86 m。

淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土天然含水量為36.8%，液限35.4%，塑限22.5%，液性指數(shù)1.11，孔隙比1.069，直剪粘聚力30.9 kPa， 內(nèi)摩擦角13.8度。地基承載力特征值80 kPa。

2.3 軟基處理方案的比較

以工后沉降及穩(wěn)定為控制指標(biāo)，規(guī)定路面設(shè)計(jì)使用年限（15年）內(nèi)工后沉降橋臺(tái)與路堤相鄰處（7H）≤0.10 m，壓縮層計(jì)算深度為計(jì)算層底面附加應(yīng)力與有效自重應(yīng)力之比不大于0.15，穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí)，采用圓弧條分法按路堤施工期及道路營(yíng)運(yùn)期的荷載分別計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)，施工期采用直剪快剪（不固結(jié)不排水）指標(biāo)，其容許值為1.10，運(yùn)營(yíng)期采用固結(jié)快剪（固結(jié)不排水）指標(biāo)，其容許值為1.20。本條道路路基填筑期一般按3～6個(gè)月考慮，預(yù)壓期按6個(gè)月控制，路面施工期按6個(gè)月控制。原設(shè)計(jì)時(shí)未發(fā)現(xiàn)地下埋有燃?xì)夤芫€(xiàn)，就只按軟土的埋藏條件、厚度，結(jié)合填土高度進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)計(jì)算穩(wěn)定和沉降經(jīng)水泥土攪拌樁處理后滿(mǎn)足要求。橋頭段采用水泥土攪拌樁處理，樁長(zhǎng)采用8 m，樁間距1.2 m，橋頭過(guò)渡段樁長(zhǎng)5 m，樁間距1.4 m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土的含水量及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，每延米水泥摻入量均為55 kg/m。

但在施工勘驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)線(xiàn)位處存在燃?xì)夤芫€(xiàn)，該管線(xiàn)直徑為1 m，斜穿道路，夾角約45度，埋深大約在1 m左右。該段地基表層還存在雜填土，需要清除雜填土后再施工攪拌樁。由于管線(xiàn)與線(xiàn)位斜交，施工場(chǎng)地狹小，施工攪拌樁時(shí)對(duì)管線(xiàn)需要進(jìn)行避讓和采用蓋板涵或其他防護(hù)措施。針對(duì)以上情況考慮采用泡沫輕質(zhì)土填筑路基及換填表層雜填土，并對(duì)原擋土墻進(jìn)行優(yōu)化，取消原攪拌樁處理，并進(jìn)行費(fèi)用比較。若采用泡沫輕質(zhì)土填筑，雜填土采用泡沫輕質(zhì)土換填，計(jì)算的路基工后沉降為6.2 cm，滿(mǎn)足規(guī)范要求。又由于泡沫輕質(zhì)土具有自立性，其路基外側(cè)的擋土墻尺寸可以減小。泡沫輕質(zhì)土的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能設(shè)計(jì)、和附屬設(shè)計(jì)，其要求按照《氣泡混合輕質(zhì)土填筑工程技術(shù)規(guī)程》[2]進(jìn)行。

根據(jù)規(guī)范要求[1]，用于地下結(jié)構(gòu)或管頂減載換填時(shí)，泡沫輕質(zhì)土自重及其他荷載的總和應(yīng)小于地下結(jié)構(gòu)或管線(xiàn)所能承受最大荷載的0.9倍。本條道路路基填筑高度最大為2.2 m，路面結(jié)構(gòu)厚0.68 m，泡沫輕質(zhì)土1.52 m，再加上汽車(chē)荷載按照1 m的普通土折算，經(jīng)計(jì)算，路面結(jié)構(gòu)容重按23 kN/m3，泡沫輕質(zhì)土容重按10 kN/m3，估算的荷載約為1*19+0.68*23+1.52*10=49.84 kPa，其荷載小于0.9倍的管線(xiàn)所能承受最大荷載的0.9倍。對(duì)管線(xiàn)適當(dāng)加固保護(hù)并征得管線(xiàn)權(quán)屬單位的認(rèn)可后即可采用泡沫輕質(zhì)土填筑。

3 結(jié)論

（1）道路在軟土地基上存在地下管線(xiàn)，且工后沉降要求高時(shí)，可考慮采用泡沫輕質(zhì)土填筑路基，基底下面的軟土可以不進(jìn)行處理，減少采用打樁處理對(duì)管線(xiàn)的影響。

（2）軟土路段上采用泡沫輕質(zhì)土填筑路基，施工速度快，只填筑上部不處理下部，協(xié)調(diào)難度小。

（3）泡沫輕質(zhì)土荷載較輕，填筑后對(duì)地下管線(xiàn)影響小，保護(hù)管線(xiàn)的措施相對(duì)簡(jiǎn)單，但費(fèi)用相對(duì)較高，需要比較后選用。

參考文獻(xiàn)：

[1]《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD30-2015），中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部，2015.

[2]《氣泡混合輕質(zhì)土填筑工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T177-2012，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2012.

[3]《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則》JTC/TD31-02-2013，交通運(yùn)輸部，2013.

[4]《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》GB50028-2006，中華人民共和國(guó)建設(shè)部，2006.