高速公路扩建工程中泡沫轻质土路基的应用

2020-03-08毛欢

工程技术研究 2020年20期

关键词：轻质路堤新旧

毛欢

（中铁二十局集团第一工程有限公司，江苏苏州 215000）

1 泡沫轻质土概述

1.1 泡沫轻质土的定义

泡沫轻质土是通过使用机械发泡方法将发泡剂与水制成均匀细小泡沫，然后按一定比例掺入水、胶凝材料、集料、外加剂等预拌混合料进行二次搅拌，浇筑硬化后形成的多孔轻质混凝土材料。

1.2 泡沫轻质土路基的优点

（1）轻质性和强度可调性。泡沫轻质土原材料一般有三种，以水泥作为主要的材料，将适当的发泡剂和胶凝材料掺入其中。因为这类材料内有很多微小的胶质气泡，并且它们之间呈现独立分布，对路基产生的荷载不明显，所以能够对路基基底的应力进行控制，防止工后沉降问题的发生。另外，通过调整胶凝材料、集料、外加剂等，可调整泡沫轻质土的强度，满足不同的路基施工作业要求。

（2）施工的便利性。泡沫轻质土特点是自硬化和自流平。通过预拌泡沫法制成的泡沫轻质土可进行远距离泵送，并且减少了碾压和振捣过程，就算施工区域比较狭窄也能顺利施工。浇筑施工完成之后，大约4h后就可完全固化。

1.3 泡沫轻质土路堤的基本形式

因为泡沫轻质土的特点是固化自立性，可以实现垂直填筑，所以可以将路堤设置为垂直模式。泡沫轻质土路堤道路的外立面不需要放坡，可设置为垂直，从而在道路改扩建时能够节约大量用地，在土地资源稀缺的改扩建过程中，其优势非常明显。

2 公路改扩建路基沉降原因及处理措施

2.1 新旧路基沉降原因

在经历了长时间的固结沉降和次固结沉降后，旧路基在扩宽后的沉降现象基本可以忽略，但新路基的沉降问题就很难避免。究其原因主要为以下两个方面：（1）在新路基施工之后附加应力会不断加大，受到荷载作用的影响，路基下基层不断沉降，导致整个新路基发生沉降。路基的下基层在最后所形成的沉降量总值会被附加应力所影响，附加应力越大，总沉降的程度也就越深。（2）新路基在施工结束后会因为路基填料固结度不足导致沉降现象。固结度表示路基填料已产生的沉降与路基最终沉降的比值，在长时间的雨水侵蚀以及自身压缩作用下，路基填料发生滑移和压缩，出现不均匀的沉降现象。

2.2 有效规避新旧路基差异沉降现象的常用处理方法

对于新旧路基差异沉降的问题，当下还未找出能够彻底解决的办法，只能采取措施提前预防。目前在对新旧路基差异沉降方面进行控制的方法主要包括以下几方面：（1）提高地基的承载力。在提高基地承载力方面所使用的方法有堆载预压法、桩式复合地基处理技术、强夯法和排水固结法。排水固结法、堆载预压法和强夯法的优势在于经济性较好，缺点是预压时间较长。桩式复合地基处理技术的优势在于时间比较短，效果也突出，缺点是造价过高，桩体的施工会侧向推挤周围的临界结构物，影响临界结构物的安全性。（2）提升新路基的固结强度和整体性。对路基的固结强度进行提升时，可以使用铺设土工合成材料和提高填料压实度标准的方法。使用这种方法一般涉及的工艺较为复杂，并且对工艺的要求很高，工期长，成本也很高。（3）利用轻质填料的方法减轻新填路基的自重，这种方法可以使软土层的附加应力和路堤的荷载得到降低，较以往传统方法能得到更好的实际应用效果。

2.3 利用泡沫轻质土路堤解决新旧路基差异沉降

一方面泡沫土是轻质的材料，自重不大，可以有效降低新增的地基附加应力；另一方面泡沫轻质土浇筑之后的初凝前期，其流动性较强，填充也比较密实，可以规避使用常规填料中出现的填充不饱满的现象，施工性较强。泡沫轻质土填筑路堤的强度比常规路基大，且新路基在施工结束后的整体抗冲击性较好，也没有侧向压力。泡沫轻质土路堤是一个超固结的状态，能够减少不均匀沉降和沉降的现象，从根本上解决路堤填料本身的固结度不足、滑移或因压缩而造成的新旧路基差异沉降的问题。

3 高速公路扩建工程中泡沫轻质土路基的应用

3.1 工程案例

某高速公路的收费广场和部分桥头等路段处在深厚软土的地基中，工后的沉降现象严重，为了保障施工质量和建成目标，使用现浇泡沫轻质土路基的设计方式。收费广场总长度为493.4m，路基顶面及路面的宽度为33.5～114m，泡沫轻质土路基的填方量在14m2左右。

3.1 具体应用流程

（1）原地基处理。①如果设计中包括反开挖的施工路段，就要保证只有在压期和单月的沉降量符合要求的情况下，才能实行路基反开挖和堆载预压土的卸载施工。②待桥台桩基和承台这些部位施工结束后，再进行钢筋混凝土保护壁的施工。③在实现收费岛预压的过程中，把时间控制在90d左右为宜。需要对分层填筑施工多加注意，使压实度从根本上符合条件。

（2）基槽开挖、防护及排水。①在进行路基基槽开挖工程时一定要保证在排水以及防水工作都完全做好之后才能正式进入施工，在基槽开挖过程中，根据不同的坡顶荷载情况、基坑深度以及坑壁土类等，合理确定放坡系数。②针对路堤的填筑高度高于3m的泡沫轻质土路段，利用钢筋混凝土挡土墙对坡面进行防护，当挡土墙混凝土强度达到设计强度的80%时才能进行泡沫轻质土路堤浇筑的施工作业。③在雨天施工时，要对施工的所有作业面以及容易受水损坏的位置做好排水措施，可以使用不透水的彩条布或者帆布来遮盖严实；同时设立临时排水沟，防止坡面冲刷导致低处轻质土被污染。

（3）钢筋混凝土保护壁施工。①在基础施工时，当基坑被挖掘到一定深度，要及时检测基坑的宽度、长度、内部平整度和承载力，检测结果达标后才能实行立模施工和钢筋绑扎的工序。在对混凝土正式浇筑之前，先做好钢筋预埋工作，把控好浇筑高度，同时对浇筑面实行平整处理，每隔12h实行洒水的养护作业，使路面处于持续湿润的状态。②在对面板进行基础施工完成之后实施凿毛处理，使新旧混凝土之间得到更好的连接。在基础混凝土施工结束后的3d后就可以进行面板施工，施工时确保面板稳定，并对高度进行严格把控。③对于不同的区段，应在泡沫轻质土、面板以及基础横断面的最边侧设置施工缝。每隔10～15m设置一道施工缝，施工缝的宽度要保持在1cm，全断面使用夹板或者沥青木板进行填塞。

4 泡沫轻质土的施工重点

4.1 浇筑施工前

（1）开始浇筑泡沫轻质土前，必须首先清除填筑区的垃圾杂物，整平基底，使基底的积水和杂物被彻底清除，严格按照设计标准对基底地基承载力、平面尺寸进行验收。（2）浇筑之前要依据施工现场的具体情况合理编制施工方案，单层浇筑的厚度不宜超过0.5m，在金属网、土木栅铺设面格以及转区面之间应该设立浇筑分界面。浇筑区中单个浇筑区的最大浇筑面积不能大于400m2，在泡沫轻质土初凝前完成浇筑为宜。

4.2 浇筑过程中

（1）在浇筑时应该防止发生破坏和偏移的现象。为使泡沫轻质土的溢出现象得到有效规避，就必须将面板设置在侧端以达到防护的目的，在顶层使用防渗土工膜实现封堵。（2）为了防止泡沫轻质土因分散性而导致气泡消散，要严格把控施工中的振动程度。（3）合理选择浇筑方向，通常是沿着浇筑区的长轴由一端朝着另外一端浇筑，也可并排浇筑施工或采用对角浇筑的方法。（4）如果需要移动浇筑管，则根据浇筑管具体摆放的位置来前后移动；若遇到特殊情况则需要左右移动。（5）浇筑临近末尾时，必须及时根据规定抽样检测湿密度。