泡沫轻质土在公路改扩建工程中的应用研究

林志超

（福建路信交通建设监理有限公司，福建 福州 350001）

0 引言

近年来，随着经济的发展和国民生活水平的不断提高，公路交通流量急剧增加，大部分公路目前无法满足交通流量的需求，需要紧急扩大公路的交通流量。解决交通流量激增的主要方式有两种：一种是在原有公路附近新建一条公路；另一种是以原有公路为基础进行改建和扩建。新建公路需要很长时间，费用成本高，场地资源大，会影响道路交通网的分布，因此，对原有公路进行改扩建成为解决公路交通紧张问题的最有效的方式。但是在道路改扩建过程中，会遇到了很多棘手的问题，如：投入使用的道路经过长时间的运营，逐渐发生沉降，在路基加宽段落，原来的路基边缘新填筑的土石方也会在道路交通负荷作用下，会产生新的沉降。这样一来，新旧路基之间就会发生不均匀沉降，最终导致路基变形或者道路出现裂缝等问题，给公路的正常通行及行车安全带来严重的问题和危害。本文通过长乐区营滨路提升改建工程泡沫轻质土在公路上的实际应用，分析解决公路在改扩建过程中遇到的问题，从而保障改扩建公路在后期投入使用过程的正常运行。

1 公路改扩建工程项目简介

长乐区营滨路项目起点位于省道203 线营前街道长安路口，路线经营前、首占、玉田、罗联、古槐、江田等6 个乡镇（街道）26 个行政村（居），终点位于省道201 线滨海工业集中区力恒锦纶科技有限公司南侧。道路全长25.233km，道路标准为双向六车道、二级公路部分路段按城市主干道标准建设，设计速度60km/h。主要施工内容包含软基、路基、路面、桥涵（缺陷修复）、市政管线（雨污、照明等）、景观绿化等全部内容。根据工期要求，计划2020 年4 月1 日开工，经分析测定，该工程计划工期为150d（如遇施工条件不具备或主材供应不及时及其他不可抗力原因造成误工，工期顺延）。

本项目选用福建水泥股份有限公司（建福牌）P·O42.5 水泥，发泡剂：广东首诚SC-1，设计泡沫轻质土的容重等级为W6，5.5kN/m3≤湿容重≤6.5kN/m3；200mm≥流动值≥160mm。10cm×10cm×10cm 立方体试块28d 强度为1.2MPa，本次设计钢丝网位置为距离泡沫顶和泡沫底0.5m 位置各设置一层钢丝网，填筑高度低于1m 路段只设置一层钢丝网，钢丝网规格为Φ3.2，10cm×10cm。

2 泡沫轻质土的特性

泡沫轻质土是一种利废、环保、节能、低廉且具有不燃性的新型建筑节能材料。泡沫轻质土主要是发泡剂、水、水泥等一系列材料按照一定的比例混合搅拌所组成的微孔类轻质材料。

泡沫轻质土中含有大量气泡，因此其单位重量较小，公路工程中容重范围一般为4～8kN/m3，具有良好的轻质性。强度范围一般为0.5～2.5MPa 之间，具有一定的抗压性。泡沫轻质土浇筑多采用管道泵送的方法，水平泵送距离500m，垂直泵送高度为30m，具有较强的流动性能。一般用水泥作为固化剂，泡沫轻质土浇筑后，经过5h 左右就可以达到固化效果，从而让泡沫轻质土具有良好的凝结自立性（无侧压力）。泡沫轻质土还具有施工便捷性的特点，施工过程中无需振捣、无需碾压，特别适合在机械设备或施工人员不便进入的狭窄区域内，或者在施工期限短、长距离的特殊情况下进行施工，灵活便捷。

3 泡沫轻质土在公路扩建工程中的应用

3.1 路面的加宽

目前国内公路改扩建项目中，通常以原有的路基为基础，直接向路基边缘外部延伸，填筑普通路基材料。在改建公路的运营过程中，新路基和旧路基之间，连接处可能会出现沉降问题。而利用泡沫轻质土作为道路路基填筑材料，就可以有效缓解这种情况发生。泡沫轻质土在公路扩建中的应用优势：（1）当土质不稳定，公路路基承载能力较弱的时候，泡沫轻质土在一定程度上可以减少荷重，不仅能减小新老路基的沉降差异，还能大幅度减轻对路基两侧建筑物结构的破坏，有效地减少了高速公路建设费用及运营过程中的维修费用；（2）采用管道泵送方式，有效减少了施工场地空间占用，不会妨碍正常的交通运行；（3）施工方便，无需振动和压实的过程，施工周期较短；（4）节约用地，降低成本。

3.2 桥头跳车问题

近几年桥头跳车问题是一个较为常见的技术难题。根据不完全的统计，因桥头跳车所产生的病害修理费用占公路的病害总修理费用的一半以上。产生桥头跳车的原因就是桥台沉降小，桥头路堤沉降大，造成桥台与路堤间的沉降差。因此，解决桥头跳车问题的关键就是过渡段要符合连续性和沉降均匀性。根据桥头跳车原因结合泡沫轻质土的工艺特点，在过渡段使用泡沫轻质土材料，可以在一定程度上降低该病害的发生。其主要优点如下：（1）泡沫轻质土的强度介于水泥混凝土和路基土材料之间。其强度换算的CBR 值远大于规范要求的路基填料的CBR 值，使路基具有更好的抗压性能。（2）泡沫轻质土的轻质性，减轻了路基的整体荷载，可达到控制路基沉降的目的，对改扩建公路的路基稳定有积极作用。

3.3 陡坡路段的填筑

目前，道路路线设计时对施工安全、环境保护等的重视度不高。特别是陡峭或陡峭的曲线段等地形复杂的山间地区，在道路施工中，大部分都严重破坏了自然生态环境。利用泡沫轻质土铺设这种路段的路基，可以较大程度地保护环境：（1）可以有效减轻在填土过程中产生的负荷，降低土体本身的滑动或者位移的情况，提高路基的防滑稳定性能；（2）充分利用原有公路的地形、地势，减少对生态环境的破坏；（3）对挡土结构作用力小，有效简化挡土结构，对公路施工带来了方便，施工过程中也无需对泡沫轻质土进行压实处理，节省路基处理程序，从而缩短工期。

3.4 路基填筑材料

通过设计负荷的计算，确定泡沫轻质土的单位重量、抗压强度和软土路基的换填高度，使更换后的路基处于超固结状态。以泡沫轻质土为公路路堤填筑材料，可以降低对地面附加应力，避免了路基的不均匀沉降，增加道路的安全稳定性能。此外，泡沫轻质土材料可以用作熔岩地面或地下空间的填埋场材料，像隧道口或者有陡坡峭壁急转弯的公路都可以采用泡沫轻质土材料进行地基填筑。

长乐区营滨路提升改建工程泡沫轻质土施工工艺流程如下：

基槽开挖→基础压实→30cm 厚碎石砂垫层→透水土工布→施工现浇砼板→泡沫轻质土拌和制作→泡沫轻质土输送与浇筑→养护。具体施工工艺流程见图1。

图1 施工工艺流程图

4 营滨路提升改建工程泡沫轻质土施工案例分析

4.1 特殊路基加宽

（1）泡沫轻质土稳定性：通常情况下在用地具有限制的路段，可以采用一定挡墙结构物质对软土材料进行抵挡，防止软土的侧移。而运用泡沫轻质土材料进行软基路段路基施工，由于泡沫轻质土固结后无侧压力，可以有效减少对挡墙的设置，从而减少工期，还能提高路基稳定性。

（2）泡沫轻质土轻质性：泡沫轻质土材料本身容重较小，相对于传统路基填筑材料，泡沫轻质土的密度还不及其一半。从而在施工中采用泡沫轻质土可以有效减小对原公路路基的附加应力，可以更好地控制路基沉降。

4.2 泡沫轻质土的制作

（1）泡沫轻质土拌合机具有原材料计量自动化功能，在制作搅拌过程中，要随时调节水泥浆和泡沫的流量，从而让泡沫轻质土具有较好的强度和流动性。

（2）在泡沫轻质土的搅拌中要严格根据设计的配合比参数进行掺加计量，保证计量精度，见表1 所示。

表1 配合比计量精度

（3）在泡沫轻质土制作搅拌过程中要确保搅拌均匀性，从而让泡沫轻质土可以更好地成型。

（4）发泡剂应对环境无影响。泡沫轻质土的气泡群运用发泡设备提前制作，试验测定的气泡群质量应符合如下规定：气泡密度在48～52kg/m3；标准气泡柱静止1h 的沉降距不应大于5mm；标准气泡柱静止1h 的泌水量不应大于25m1。

4.3 泡沫轻质土强度测试

在泡沫轻质土制作完成后应做7d 和28d 无侧限抗压强度检测，并将14d 无侧限抗压强度作为参考依据。而强度的检测频率为每工作日3 组进行，在置于20℃以上的环境中，无侧限抗压强度检测可以参考GB50081～2002《普通混凝土力学性能试验检测方法标准》。在泡沫轻质土无侧限抗压强度达到75%的时候，对面板外侧基坑进行分层回填碾压，碾压的压实度不小于90%，在无侧限抗压强度达到标准设计强度的时候，需作砼防撞护栏、人行道栏杆等安全设施。

5 结束语

泡沫轻质土是近年我国引进的新型施工技术，在很多工程领域得到推广应用，尤其是在软基处理中运用较广且效果显著。本文根据长乐区营滨路提升改建工程泡沫轻质土施工方案应用，得到如下结论：（1）可以有效缓解因沉降差异产生的桥头跳车问题，提高了公路的安全稳定性；（2）可以有效缩短施工工期，施工便捷，节约空间，可以减少拆迁工程量，从而有效保护生态自然环境；（3）可有效缓解土压力，降低基底应力，有效控制工后沉降，从而降低工程后期的维修费用，具有较高的经济优势。