泡沫輕質土在加固深厚軟土地基中的應用研究

李美霞

在我國東部沿海以及部分內陸地區(qū)存在較多軟土層，軟土層的含水量較大、強度較低、滲透系數(shù)較小、壓縮比較高、厚度不均勻，導致在軟土層地基上修建的公路、鐵路路基會因車輛動荷載長期作用而產生不均勻沉降，對車輛安全運行造成嚴重影響。因此，對公路、鐵路位于軟土地區(qū)路基進行加固處理很有必要，而采用傳統(tǒng)的注漿復合地基處理方法在提高地基的復合承載力和強度的同時，無法解決深厚軟土地基高填路基填土荷載自重較大的問題，使得軟土層路基、尤其是深厚軟土層因高填路基引發(fā)的二次沉降問題始終無法根除，導致工程后期維修費用巨大。

泡沫輕質土因其輕質高強等多種優(yōu)良特性，采用其澆注而成的路基整體性結構較好，使得通過此路基結構傳遞后產生的地基沉降橫向差異有所降低，加之泡沫輕質土自身質量較小，地基荷載也得以大幅減少，在減小路基總沉降、工后二次沉降以及差異沉降方面有著明顯的優(yōu)勢，路基整體構造穩(wěn)定性有效提高，是解決深厚軟土層高填路基沉降偏高、穩(wěn)定性不足等問題的首選。

一、泡沫輕質土的優(yōu)點

1.密度小、強度高

泡沫輕質土因其內部富含大量氣泡，與一般混凝土相比較，其密度要小得多，普遍位于300～1600kg/m3之間，相當于普通水泥混凝土的1/8～3/5左右，而強度能夠達到LC15～LC50（即普通混凝土強度等級）。

2.流動性好

泡沫輕質土在制作工藝流程中不使用粗集料，使其流值較高，具有很好的流動性，能夠使用軟管泵輸送，便于現(xiàn)場澆筑施工，特別適用于地下采空區(qū)填充和大體積的現(xiàn)場澆筑，也大大降低了運輸成本。

3.保溫隔熱

泡沫輕質土中大量氣泡使其硬化后具備較好的熱工性，保溫隔熱性大大優(yōu)于一般混凝土，其導熱系數(shù)位于0.08W/（m·K）～0.23W/（m·K）之間，與普通混凝土相比較，其熱阻提升10～20倍。

4.抗震環(huán)保

因泡沫輕質土密度小、彈性模量低等特點，使得在地震荷載時所承受的地震沖擊力較小，加之其結構自振周期較長，振動波在其內部傳播速度較慢，能夠有效吸收沖擊能量，在減震方面效果明顯。另外泡沫輕質土以粉煤灰等工業(yè)廢渣為制作原材料，促進了資源循環(huán)利用，施工時不需要高挖高填，也很少產生環(huán)境污染，環(huán)保系數(shù)較高。

二、泡沫輕質土施工工藝

泡沫輕質土現(xiàn)場施工工藝流程主要由以下幾個步驟組成：放線測量、基坑開挖、基底平整→模板安裝→ 澆水濕潤→泡沫輕質土制備與澆筑→養(yǎng)護→成品檢驗和保護。

1.基坑開挖和模板安裝

在基坑開挖之前，施工人員必須根據(jù)圖紙來確定道路紅線與實驗段的具體范圍，然后組織機械進行地面挖掘。挖掘時重點注意以下幾點：一是邊坡穩(wěn)定情況，對于較深的基坑要做好臨時邊坡防護；二是廢土堆放，需要將其堆放至指定地點；三是地下水排放，應提前設置收集水坑，避免路床積水；四是承載力測試，對開挖完成的基坑進行承載力測試，達標后方可進行下一步操作。模板安裝首先要查看模板本身是否合乎工藝要求，其次要認真檢查模板拼接處封堵是否嚴密，通常需采用止?jié){條對拼接縫進行封堵。

2.泡沫輕質土制作與澆筑

水泥漿與泡沫的制作應分開進行，然后再進行泡沫與水泥漿的混合攪拌，最終形成泡沫輕質土。泡沫輕質土澆筑應采用分層澆筑和分塊澆筑的方式，利用人工移動澆筑管，移動方式沿澆筑管放置的方向前后移動，出料口需埋入澆筑層內，不宜懸空，且離填筑點的高度差不超過1m。由于自重會引發(fā)消泡現(xiàn)象，澆筑成型后的泡沫輕質土部分會出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，并且此類現(xiàn)象與澆筑厚度成正比關系，因此，需要對單層澆筑厚度進行控制，單層澆筑厚度宜控制在0.3～0.8m之間；由于泡沫輕質土在大體積澆筑時會因熱脹冷縮產生裂縫現(xiàn)象，為避免裂縫產生，分塊澆筑是最為有效的手段，并在各塊體之間填充泡沫塑料板，每塊泡沫輕質土的最大澆注面積由水泥初凝時間、澆筑厚度和設備產量來確定，為確保在泡沫輕質土初凝前完成澆筑，分塊時須按照下列原則：一是單個澆筑面積最大不超過400m2，二是單個澆筑段長軸方向長度短于20m。

3.施工重點及質量檢測

一是施工重點。泡沫輕質土施工前，需要采取實驗的方法來檢驗泡沫與材料的適應性。在施工過程中，要嚴格控制澆筑高程，確保澆筑主體與基槽緊密連接，澆筑過程要嚴格按照區(qū)位順序進行澆筑。對每一層的澆筑料進行檢測，強度達標后方可以進行下一道工序。路面澆筑完畢后及時進行檢查，發(fā)現(xiàn)孔洞與松散問題時立即進行修補，保障泡沫輕質土材料滿足軟基填筑施工設計要求。二是施工質量檢測。在路面工程開工前，需要提前做好相關材料（水泥、發(fā)泡劑、粉煤灰等）的消泡實驗，整個實驗工作的開展必須嚴格按照《現(xiàn)澆泡沫輕質土技術規(guī)程》的標準來進行。泡沫輕質土整體澆筑高度需控制在1m以內，為了確保施工質量，在原材料選擇上需要選取性能較好的原材料，控制好用量，分層分塊進行澆筑，對于單次澆筑量要嚴格控制好，以免產生因用量過多而影響結構強度。在推進澆筑施工時，一定要檢測濕密度是否符合設計標準（《現(xiàn)澆泡沫輕質土技術規(guī)程》明確規(guī)定，泡沫輕質土材料濕密度增加率必須維持在10%以內），嚴防因濕密度不合格而導致澆筑質量不均勻的問題出現(xiàn)。濕密度檢測需要每10min檢測一次，并且每一次濕密度的檢測結果都要滿足技術要求。每一層泡沫輕質土的澆筑施工后，需進行6次濕密度檢測。整個澆筑施工結束后，監(jiān)理人員要對整個工程質量進行全面檢查，嚴防表面開裂問題出現(xiàn)。加強對現(xiàn)澆泡沫輕質土路基相關的地表沉降以及深層水平位移等方面的監(jiān)測，確保地基安全穩(wěn)定，地表沉降≤10mm/d，水平位移≤2mm/d，預警值≤3mm/d。

4.養(yǎng)護

泡沫輕質土澆筑時，沒有對澆筑層保護進行硬性規(guī)定施，但為了防止路床部位的泡沫輕質土因急速干燥而引發(fā)裂縫，澆筑完畢后需要使用塑料薄膜、無紡土工布覆蓋來進行保濕養(yǎng)護；泡沫輕質土養(yǎng)護可采取灑水、薄膜覆蓋、土工布覆蓋、草簾覆蓋等養(yǎng)護方式，養(yǎng)護方式要結合工程實際情況，養(yǎng)護時間不低于7天。在氣溫較低時應做好填筑體保溫工作，以防凍傷。在施工中遇到雨水天氣時，需采取遮雨措施，防止雨水消泡，對被雨水淋濕的泡沫輕質土表層予以鏟除、清理。

三、泡沫輕質土運用實例分析

廣佛江快速通道江門K3+550～K18+143主線段和鶴山LK0+000～LK5+853連接線段，全長20.446km，其中軟基路段共計3.403km。該項目地處珠江三角洲沖積平原，沿線河流交叉、魚塘眾多，地表巖石風化嚴重，全風化～強風化帶深從數(shù)米到數(shù)十米，地質勘察報告顯示地層結構為：素填土層厚在 2.2m～7.9m之間；腐殖土層厚在0.5m～1.0m之間；淤泥層厚在 2.4m～15.8m之間，下部地層為殘積土、粉砂、中粗砂、基巖，具備含水量高、孔隙多、壓縮比高、靈敏度高、滲透性小、抗剪能力低、變形系數(shù)大等不良工程特征。為提升高填路基在深厚軟土地基上的穩(wěn)定性，降低地基沉降量，保證本項目軟土地基路基加固工程的成功實施，進一步提高車輛運行的舒適性，有效控制工后沉降量，保證路基和路面結構耐久性，高填路基段采用現(xiàn)澆泡沫輕質土進行填筑。

泡沫輕質土因其優(yōu)越工程性能，在道路擴寬、橋涵填筑、軟基減荷、橋梁減跨等方面均有廣泛運用，提高了施工工程質量，彌補了傳統(tǒng)工藝不足，豐富了復雜地質條件下的處理手段，為工程建設提供了更多選擇。