基于泡沫輕質(zhì)土技術(shù)的公路加寬預防性養(yǎng)護工程施工研究

摘要 為保證公路施工中軟土路基的施工效果，文章以某公路加寬預防性養(yǎng)護工程為例，研究泡沫輕質(zhì)土施工技術(shù)在軟土路基施工中的應用。首先，結(jié)合該工程的軟土路基特點及施工需求，設(shè)計了泡沫輕質(zhì)土的施工方案；然后，采用PO42.5等級的普通硅酸鹽水泥、水、發(fā)泡劑制作了泡沫輕質(zhì)土，并在計算換填厚度后完成泡沫輕質(zhì)土的澆筑；最后，對施工后路基的主固結(jié)沉降進行了計算。結(jié)果表明，不同斷面的沉降結(jié)果均低于10 cm，其中最大沉降值為

8.56 cm，滿足工程的施工標準。

關(guān)鍵詞 公路施工；軟土路基；施工技術(shù)

中圖分類號 U416 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）24-0085-03

0 引言

路基預防性養(yǎng)護是公路施工中的重要內(nèi)容，其養(yǎng)護內(nèi)容包含疏通、路肩加固、路基加高，以及路段局部加寬等，通過相應的預防性養(yǎng)護施工提高舊路技術(shù)標準[1]。公路在加寬工程中，軟土路基作為一種特殊的地質(zhì)條件，具有含水量高、承載能力低等特點，給公路施工帶來了諸多挑戰(zhàn)。軟土路基流動性強、壓縮能力大、滲透能力差和抗剪能力低，如果未進行有效處理，可能會引發(fā)沉降、變形等不良現(xiàn)象，嚴重影響公路的安全性和穩(wěn)定性[2]。因此，深入研究并提升軟土路基的施工技術(shù)，采用先進的施工技術(shù)進行軟土路基的處理，可以有效改善軟土路基的力學性能和穩(wěn)定性，對于確保公路的質(zhì)量、安全和使用壽命具有重要意義，從而保障公路的順暢、安全運行[3]。

軟土路基施工時最典型的問題是不均勻沉降，因此在公路施工時，為保證軟土路基的施工效果，降低其不均勻沉降，需采取合理的施工技術(shù)進行處理。該文為研究軟土路基的施工技術(shù)，以實際公路加寬的預防性養(yǎng)護工程為例，研究泡沫輕質(zhì)土的軟土路基施工技術(shù)，通過該技術(shù)進行路基加寬施工，并分析該技術(shù)的應用效果，為公路預防性養(yǎng)護提供參考。

1 軟土路基的施工技術(shù)

1.1 工程概況

為研究軟土路基的施工技術(shù)，以某公路加寬的預防性養(yǎng)護工程為例展開相關(guān)研究。該公路全長接近7 km，原有路基寬度為25.5 m，為雙向四車道設(shè)計，設(shè)計時速為120 km/h。近年來，隨著交通量的逐漸增加，該路段已經(jīng)無法滿足當下交通量的需求，因此需對該路段進行加寬處理，在道路兩側(cè)均加寬兩車道，使其達到雙向八車道，加寬后的路基寬度達到41 m。加寬路基的橫斷面示意圖如圖1所示。

路基加寬路段使用的填料主要為普通填土及粉煤灰等常見填料，對加寬路段的地質(zhì)情況進行勘測，并查閱相關(guān)地質(zhì)資料，確定該路段為典型的軟土路基，主要土層詳情如表1所示：

土層的液限值為37.35%，塑限為23.01%。因此，在進行路基加寬施工時，為避免路基填筑高度過高而導致路基發(fā)生壓縮變形及不均勻沉降，需采用合理的軟土路基施工技術(shù)。

1.2 泡沫輕質(zhì)土施工方案設(shè)計

結(jié)合工程的軟土路基情況，該文采用泡沫輕質(zhì)土進行加寬路段的軟土路基施工。泡沫輕質(zhì)土是一種新型的環(huán)保填土材料，該材料內(nèi)部存在大量封閉氣孔，具備較好的流動性、密度可調(diào)節(jié)性、耐久性及隔熱性，且強度較高、施工便捷，因此將其用于軟土路基加寬施工中，可在提升路基施工效果的前提下，降低公路施工后的后期維護成本。

該路基整體加寬施工方案為使用泡沫輕質(zhì)土進行加寬路基施工，并且保證加寬路基的沉降不超過10 cm、橫向差異坡降度不超過0.5%。詳細的施工內(nèi)容如下所述：采用泡沫輕質(zhì)土進行路基填筑時，頂面需預留70 cm空間供排水系統(tǒng)的設(shè)置。在施工前需全面、詳細地進行施工現(xiàn)場勘察，在確定填筑高度的同時，明確最合理的填筑方法。由于預壓土的設(shè)計高度為1.5 m，需在泡沫輕質(zhì)土底層加鋪鋼筋網(wǎng)，并在填筑層和舊路基結(jié)合層之間鋪設(shè)防水土工布。此外，在施工時應挖除舊路堤邊坡的部分土層[4]，使用泡沫輕質(zhì)土進行填筑和加寬，在加寬后的路堤上設(shè)置寬度為2 cm的沉降縫，且設(shè)置沉降縫之間的距離為10 m，并使用瀝青模板進行填充。

1.3 泡沫輕質(zhì)土制備

依據(jù)上述小結(jié)確定路基加固方案后，在進行施工前，需先制備泡沫輕質(zhì)土，該文選擇PO42.5等級的普通硅酸鹽水泥、水、發(fā)泡劑制作泡沫輕質(zhì)土，選擇的各種原材料均滿足相關(guān)標準，其中發(fā)泡劑為復合型發(fā)泡劑，密度為1.14 kg/L。

完成原材料選擇后，進行泡沫輕質(zhì)土的配合比設(shè)計。該文在確定配合比時[5]，為保證其合理性，應按照下述公式進行配合比設(shè)計：

（1）

（2）

式中，——每立方米泡沫輕質(zhì)土中的水泥用量（kg/m3）；——每立方米泡沫輕質(zhì)土中的水用量

（kg/m3）；——每立方米泡沫輕質(zhì)土中的復合泡沫用量（kg/m3）；——水泥的密度（kg/m3）；——水的密度（kg/m3）、——復合泡沫的密度（kg/m3）；——泡沫輕質(zhì)土的澆筑密度（kg/m3）。

依據(jù)上述公式，確定泡沫輕質(zhì)土中的水泥用量、水用量、復合泡沫用量分別為526.3 kg、315.8 kg、550.0 kg。確定配合比后，則進行泡沫輕質(zhì)土的制備，其制備流程如圖2所示。

在整個制備過程中，首先進行泡沫生成，泡沫是經(jīng)過發(fā)泡劑稀釋處理后再對其進行壓縮處理，然后使用專業(yè)的發(fā)泡槍制備形成。發(fā)泡劑的質(zhì)量會在較大程度上影響泡沫的穩(wěn)定性，因此選擇的發(fā)泡劑需具備較好的活性，當環(huán)境溫度在0℃以上時，發(fā)泡劑不會發(fā)生離析現(xiàn)象；同時，應保證發(fā)泡劑制備泡沫的細密度，其視密度控制在10%。

泡沫生成完成后，則進行混合漿料拌制，該拌制需在施工現(xiàn)場直接進行，拌和時間不超過2 min，同時按照配合比嚴格控制材料用量。并且，在整個拌制過程中應采用連續(xù)拌制方式完成，以避免泡沫輕質(zhì)土在澆筑時泡沫消失，保證澆筑質(zhì)量。同時，在出料口安裝過濾網(wǎng)，避免發(fā)生泵管堵塞。

漿料制備完成后，將氣泡加壓處理后與制備的漿料進行混合。在該過程中，加壓時間應保持在2 min左右，施工人員可結(jié)合現(xiàn)場施工詳情進行調(diào)整，并且保證攪拌的均勻性。攪拌完成后的泡沫輕質(zhì)土，需在2 h內(nèi)完成使用，超過該時間則作廢，不可用于路基施工。

1.4 路基填筑施工

1.4.1 換填厚度計算

在進行軟土路基的換填過程中，需結(jié)合軟土路基的特性確定最佳的換填厚度[6]。由于軟土路基的典型特點為沉降，因此換填的最大目的是降低軟土路基施工后的沉降。

如果在預壓時刻下的實際沉降為，則路基施工后路堤永久荷載下的附加應力為。在該應力下，計算的最后沉降量為，則依據(jù)和的結(jié)果，確定泡沫輕質(zhì)土的換填厚度，其詳細步驟如下所述：

（1）計算常規(guī)換填土狀態(tài)下的和，并將和進行對比，如果則不進行換填處理；如果，則進行換填處理。

（2）當時，對進行調(diào)整，使其低于常規(guī)的填土高度，使，此時即為永久荷載下的附加應力，即，此時對應的常規(guī)素填土高度為，原始的對應的填筑高度為。

（3）如果常規(guī)填土的容重為、泡沫輕質(zhì)土的容重為，路面結(jié)構(gòu)層和交通荷載用表示，將調(diào)整為，則計算泡沫輕質(zhì)土換填厚度的公式如下：

（3）

（4）依據(jù)式（3）計算后，按照計算結(jié)果確定泡沫輕質(zhì)土的換填厚度，以保證換填厚度的合理性。

1.4.2 換填施工詳細內(nèi)容

依據(jù)上述小結(jié)，確定泡沫輕質(zhì)土的換填厚度后，進行路基換填澆筑。在澆筑前應考慮泡沫輕質(zhì)土的流動性，加設(shè)保護模板，并對模板之間及模板和地面之間的縫隙進行密封處理，避免縫隙處在泡沫輕質(zhì)土澆筑時發(fā)生漏漿現(xiàn)象；同時，在模板之間加設(shè)橫肋和縱肋，完成模板固定[7]，避免其發(fā)生變形和浮動。

在泡沫輕質(zhì)土澆筑時，為保證澆筑時泡沫輕質(zhì)土中泡沫的均勻性，應控制其不可發(fā)生振動；同時，為避免發(fā)生氣泡消解，澆筑時應從軟管前端直接進行，出料口應完全埋入泡沫輕質(zhì)土中。由于泡沫輕質(zhì)土澆筑時使用輸送泵完成，需確定泵送工藝參數(shù)，保證最佳的澆筑效果，泵送距離為300～400 m，垂直泵送高度為10～20 m。

該文研究工程在泡沫輕質(zhì)土澆筑時，其自身會發(fā)生氣泡壓縮和消解，進而導致濕容重增加，該現(xiàn)象會隨著泡沫輕質(zhì)土澆筑層的厚度增加而顯著。所以采用分塊、分層的方式完成，并且控制澆筑層的澆筑厚度，單層澆筑厚度控制在0.35～0.8 m之間。

澆筑完成后，應進行泡沫輕質(zhì)土養(yǎng)護，但在養(yǎng)護過程中無須進行逐層養(yǎng)護。為避免澆筑后發(fā)生裂縫，泡沫輕質(zhì)土澆筑后在其沒有完全達到初凝時，應在澆筑表面覆蓋麻袋，并進行灑水養(yǎng)生；如果施工時發(fā)生降水現(xiàn)象，則應采取一定措施對施工后沒有固化的泡沫輕質(zhì)土進行遮擋，不可讓其淋雨。

養(yǎng)護完成后，在正常情況下可無須拆除模板，如要降低施工成本，可在泡沫輕質(zhì)土澆筑養(yǎng)護后的強度達到設(shè)計標準后，進行模板拆除。

2 施工結(jié)果分析

為驗證泡沫輕質(zhì)土施工技術(shù)在公路施工中對軟土路基的處理效果，采用主固結(jié)沉降作為評價標準，計算其施工后的沉降情況，以衡量泡沫輕質(zhì)土的施工效果。

如果主固結(jié)沉降用表示，則其計算公式如下：

（4）

式中，——路基第層土中的附加應力（kPa）；——土層的壓縮模量（MPa）；——土層的初始厚度（cm）。

該文采用研究的泡沫輕質(zhì)土施工技術(shù)完成路基換填施工后，依據(jù)式（4）計算不同斷面的沉降結(jié)果如表2所示 ：

對表2的沉降結(jié)果進行分析后得出，該文采用泡沫輕質(zhì)土施工技術(shù)完成軟土路基的換填施工后，不同斷面的沉降結(jié)果均低于10 cm，其中最大沉降值為8.56 cm，滿足工程的施工標準。

3 結(jié)論

在公路施工過程中，軟土路基的處理效果對于公路的整體施工質(zhì)量存在直接影響。該文在保證施工質(zhì)量的前提下，為降低施工成本完成軟土路基的施工，以某地區(qū)的公路路基加寬工程為例，研究泡沫輕質(zhì)土施工技術(shù)在軟土路基施工中的應用，并對該技術(shù)的施工效果進行了分析，結(jié)果表明路基的沉降較小，實現(xiàn)了軟土路基的加固，保證了路基的施工質(zhì)量。

參考文獻

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[2]章春柳.公路施工中軟土路基的施工技術(shù)和處理方法[J].廣東建材， 2024（2）：132-134.

[3]喬攀舉，穆玲建，田磊.軟土路基施工技術(shù)在高速公路施工中的研究[J].產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究， 2023（24）：129-131.

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[5]黎波.高速公路施工中的軟土路基施工技術(shù)[J].中國住宅設(shè)施， 2023（8）：151-153.

[6]姚正鵬.公路施工中軟土路基的施工技術(shù)分析[J].運輸經(jīng)理世界， 2023（34）：25-27.

[7]龔紅燕.高速公路施工中的軟土路基施工技術(shù)研究[J].運輸經(jīng)理世界， 2023（26）：28-30.