泡沫輕質(zhì)土在路基填筑中的應(yīng)用

駱建生

摘 要：泡沫輕質(zhì)土是一種現(xiàn)階段應(yīng)用廣泛的新型輕質(zhì)材料。文章介紹泡沫輕質(zhì)土在道路擴(kuò)建、軟土路基、橋臺臺后路基填筑等方面的應(yīng)用，通過與傳統(tǒng)處理方案的對比，道出技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢，且施工質(zhì)量較易控制，同時(shí)結(jié)合工程實(shí)例闡述泡沫輕質(zhì)土在道路快速化改造工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：輕質(zhì)材料；輕質(zhì)性；自立性；工期短

中圖分類號：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）33-0184-03

Abstract： Foamed lightweight soil is a new type of lightweight material which is widely used at the present stage. This paper introduces the application of foamed light soil in road expansion， soft soil subgrade and roadbed filling behind abutment. By comparing with the traditional treatment scheme， the advantages of technology and economy are pointed out， and the construction quality is easy to control. At the same time， the application of the foamed lightweight soil in the road rapid transformation project is expounded with an engineering example.

Keywords： lightweight materials； lightness； independence； short construction period

泡沫輕質(zhì)土屬于一種輕型的建筑使用材料，是通過物理方法制備泡沫，然后將水泥漿與泡沫均勻混合，再經(jīng)過泵送系統(tǒng)進(jìn)行泡沫輕質(zhì)土的現(xiàn)澆施工，經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)成形的一種有大量封閉氣孔的新型輕質(zhì)保溫材料。它屬于氣泡狀絕熱材料，突出特點(diǎn)是在混凝土內(nèi)部形成大量的封閉泡沫孔，使混凝土輕質(zhì)化和保溫隔熱化。

為了讓泡沫輕質(zhì)土的功能進(jìn)行擴(kuò)展，我們可以在水泥基漿中加入適量的外加劑以及集料。加入后讓水泥的質(zhì)地變得更加均勻，泡沫輕質(zhì)土在使用的優(yōu)勢上包括良好的輕質(zhì)性、強(qiáng)度特性、密度和強(qiáng)度可調(diào)性、流動性、凝結(jié)性、干燥固化以后擁有較強(qiáng)的自立性以及滲透性等。

1 現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土在道路拓寬中的應(yīng)用優(yōu)勢

（1）泡沫輕質(zhì)土具體高流動性、滲透性，則可以采用管道泵送系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)械施工?？蛇M(jìn)行連續(xù)施工，成形快，強(qiáng)度高。

（2）在一些老城區(qū)的城市道路橋頭填方的拓寬改造中，兩側(cè)臨近建筑，紅線較窄，需要在有限空間進(jìn)行施工。此時(shí)可以利用泡沫混凝土的自立性，可垂直施工，對擋土結(jié)構(gòu)的作用力較小，同時(shí)施工作業(yè)面小，節(jié)約紅線空間。

（3）同時(shí)在拓寬過程中，對拓寬部分的沉降控制比較嚴(yán)格。此時(shí)可以利用泡沫混凝土的輕質(zhì)性，可垂直施工，對擋土結(jié)構(gòu)的作用力較小，同時(shí)可消除新老路之間的差異沉降。

（4）施工便捷，施工工期短。

2 現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土在軟土路基填筑方面的應(yīng)用

一般軟土路段，采用灰土填筑，經(jīng)計(jì)算若沉降和穩(wěn)定達(dá)不到規(guī)范要求。常規(guī)可采用堆載預(yù)壓、水泥攪拌樁或管樁處理等復(fù)合地基處理方式。其中堆載預(yù)壓工期長，一般6個(gè)月左右，且僅適合壓縮性高的土質(zhì)。樁處理造價(jià)稍高，且樁處理設(shè)備對上方凈空要求較高。泡沫輕質(zhì)土密度為一般土體的0.5倍左右，可大大降低路基對地基的附加應(yīng)力（每換填1m泡沫輕質(zhì)土，可提供12～13kPa的補(bǔ)償應(yīng)力）。采用泡沫輕質(zhì)土填筑可有效控制軟土地區(qū)的工后沉降，可完全替代復(fù)合地基處理，大幅降低工程造價(jià)。

3 現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土在橋臺臺后路基填筑的應(yīng)用

軟基路段大橋路橋分界處，為減少橋頭跳車，一般加大引橋跨徑，減小路橋分界處路基填筑高度，這種做法無形增加橋梁造價(jià)。若橋頭高填路段，利用其輕質(zhì)性、固化后的自立性，減小橋頭高填路段的工后沉降，利用其壓縮性較低的優(yōu)勢減少橋頭跳車現(xiàn)象，同時(shí)也可以減少引橋跨徑，減少橋梁造價(jià)。

4 江蘇中部地區(qū)路基常用的填筑材料為石灰土，下面對這兩種材料進(jìn)行綜合比較

4.1 采用6%石灰土填筑方案

采用6%石灰土每層填筑0.2～0.3m后碾壓、夯實(shí)，密實(shí)度達(dá)設(shè)計(jì)要求后，再進(jìn)行下一層填筑，排除其他因素影響，工藝復(fù)雜，工期長。

填筑完成后對基礎(chǔ)荷載76kN/m2～80kN/m2（填高4m）。

方案優(yōu)點(diǎn)：填筑成本較低。

方案缺點(diǎn)：需分層壓實(shí)，工期較長。橋頭高填路段為了確保路堤填土的安全施工，防止地基失穩(wěn)，建議控制施工填土速率一般按1m/月控制。如遇雨天，灰土含水率加大，如果直接碾壓難以成形，壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。只能等到雨停止后，對灰土進(jìn)行晾曬，以達(dá)到最佳含水率，這導(dǎo)致工期較長。路面結(jié)構(gòu)層施工完成，投入使用后仍有不均勻沉降發(fā)生，易產(chǎn)生橋頭跳車。

4.2 采用泡沫輕質(zhì)土填筑方案

采用現(xiàn)場機(jī)械化泵送、澆注的方式，輔助模板進(jìn)行泡沫輕質(zhì)土填筑，每層澆注高度0.8m，間隔14小時(shí)，待泡沫輕質(zhì)土具有初始強(qiáng)度后進(jìn)行一下層澆注，工期短。填高4m時(shí)填筑施工時(shí)對基礎(chǔ)最大荷載32kN/m2～36kN/m2，填筑完成后30天內(nèi)，對基礎(chǔ)的荷載減小至24kN/m2～28kN/m2。

方案優(yōu)點(diǎn)：采用泡沫輕質(zhì)土專用設(shè)備制作、泵送，作業(yè)面小，不占用其他施工設(shè)備，不影響其他區(qū)段施工，受天氣影響小，填筑自密實(shí)，施工速度極快，保證工期；填筑體對基礎(chǔ)施加荷載小，工后填筑沉降較小，有效減少后期維修費(fèi)用。

方案缺點(diǎn)：前期填筑成本相對較高。

一般灰土填方路基因地基的承載力不夠，填料荷載過大、雨水滲入等原因，容易產(chǎn)生不均勻沉降。道路很大部分維修費(fèi)用是花費(fèi)在不均勻沉降段的修補(bǔ)上。傳統(tǒng)的處理方法是提高地基的承載力，不但很難從根本上解決問題，還存在工期過長、造價(jià)過高等問題。

填筑泡沫輕質(zhì)土，填筑后形成一個(gè)整體、抗沖擊性能好、無側(cè)向壓力、密度低對地基荷載小。使用泡沫輕質(zhì)土填筑后，路基處于超固結(jié)狀態(tài)，由此減少沉降和不均勻沉降、徹底消除路堤填料本身的工后沉降，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。雖然泡沫輕質(zhì)土前期填筑成本較常規(guī)回填土高，但可大幅減少工后臺背維修費(fèi)用，綜合成本低，亦具有性價(jià)比較高的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

5 泡沫輕質(zhì)土在海門市江海路北段快速化改造工程中的應(yīng)用

江海路北段快速化改造起于G40滬陜高速，止于絲綢路，與G40滬陜高速入口道路、336省道、規(guī)劃中海路、規(guī)劃紅海路、規(guī)劃河海路、北海路及絲綢路交叉，全長3.024km。該段快速化采用的總體方案為：起點(diǎn)處銜接現(xiàn)狀道路，設(shè)置地面式快速路往南延伸，下穿S336，至規(guī)劃中海路后，采用高架連續(xù)跨越規(guī)劃紅海路、河海路及現(xiàn)狀北海路，在海易大橋前落地，繼續(xù)以地面主輔快速路向南在海門河橋南側(cè)190m，下坡采用隧道下穿絲綢路接中段隧道。

江海路采用高架上跨北海路后接地采用地面快速路接海門河橋，而海門河，通航等級為Ⅶ級，最高通航水位2.51m，通航凈空（寬×高）為18×3.5m。從而導(dǎo)致高架接地處MK2+509.285至海門河橋橋頭MK2+594.140填土較高，為7.16m-5.64m，該段長度84.9m。

經(jīng)計(jì)算該段若采用灰土路基填筑，工后沉降為22cm，不滿足規(guī)范要求。先考慮以下幾種處理方案：（1）主線高架與海門河橋之間采用連續(xù)橋梁；（2）該段采用土工泡沫塑料（EPS塊）；（3）泡沫輕質(zhì)土；（4）預(yù)應(yīng)力管樁見表2。

經(jīng)過綜合比較該段采用泡沫輕質(zhì)土。該段路床范圍內(nèi)，泡沫輕質(zhì)土濕容重為6.5kN/m3，28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥0.8MPa；路床以下濕容重為6.0kN/m3，28d抗壓強(qiáng)度≥0.6MPa；流動度為180mm。泡沫輕質(zhì)土填筑縱向每10m應(yīng)設(shè)置橫向施工縫，頂層泡沫砼做成小臺階以適應(yīng)2%路面橫坡值，并通過橋頭搭板或鋼筋混凝土板調(diào)平。泡沫輕質(zhì)土底面設(shè)置20cm的級配碎石墊層，其上鋪設(shè)一層復(fù)合土工布，在級配碎石墊層上每隔50cm設(shè)置一層鍍鋅鐵絲網(wǎng)。泡沫輕質(zhì)土頂層設(shè)置防排水土工膜。

泡沫輕質(zhì)土填筑路段與一般灰土填筑路段采用二級過渡。

施工質(zhì)量控制及檢測：

（1）施工過程質(zhì)量控制。a.濕密度：設(shè)計(jì)值為A（6.5kN/m3），允許誤差為±0.1A，每工作日自檢4次，抽檢2次；b.流動值：設(shè)計(jì)值為180mm，允許誤差為±10mm，每工作日自檢4次，抽檢2次；c.氣泡密度為：設(shè)計(jì)值為D，允許誤差為±0.1D，每工作日自檢2次，抽檢1次。

（2）固化后的試驗(yàn)檢測。泡沫輕質(zhì)土固化后常規(guī)試驗(yàn)檢測指標(biāo)為抗壓強(qiáng)度，檢測事項(xiàng)如下：a.應(yīng)同時(shí)作7d和28d齡期的抗壓強(qiáng)度檢測；b.強(qiáng)度檢測試塊的制取頻率為每工作日3組；c.抗壓強(qiáng)度檢測試件應(yīng)在澆筑點(diǎn)出料口制取，制取時(shí)應(yīng)量測并記錄濕密度，試件為邊長100mm的立方體，3個(gè)試件為1組；d.試件制取后，應(yīng)置于20℃～25℃的養(yǎng)生環(huán)境中養(yǎng)生。其他均按《現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土技術(shù)規(guī)程》執(zhí)行。

6 結(jié)束語

泡沫輕質(zhì)土是一種現(xiàn)階段應(yīng)用廣泛的新型輕質(zhì)材料。本文主要介紹了一般路基填筑材料石灰土和泡沫輕質(zhì)土各方面性能的比較，各方面優(yōu)勢明顯，僅造價(jià)稍高于灰土。

同時(shí)文章介紹了泡沫輕質(zhì)土在海門江海路快速化改造中的應(yīng)用。項(xiàng)目中泡沫輕質(zhì)土利用其整體性較好、自立性好、容重小、施工速度快、成形快等優(yōu)點(diǎn)替代復(fù)合地基處理。這大大降低了造價(jià)，解決了軟土處理難題。

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