淺談泡沫輕質(zhì)土技術(shù)在濱海地區(qū)道路軟土地基處理中的應(yīng)用

邊 疆

（寧波梅山島開發(fā)投資有限公司，浙江寧波 315012）

0 前言

近年來，我國沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)得到快速發(fā)展，濱海地區(qū)的開發(fā)逐漸向?yàn)┩?、淺海發(fā)展。濱海地區(qū)軟土地基分布廣泛，工后不均勻沉降引起的跳車成了普遍性的工程病害。針對濱海地區(qū)軟土地基處理，國內(nèi)已進(jìn)行了很多研究并形成了許多常用的處理方法。有些方案能達(dá)到很理想的效果，但在建設(shè)工期及經(jīng)濟(jì)性上需付出較大的代價。近年來，作為新技術(shù)的泡沫輕質(zhì)土技術(shù)逐漸應(yīng)用于土建工程中。將泡沫輕質(zhì)土引入濱海地區(qū)軟土地基處理中，將成為軟土地基處理中的一個新方向。

1 泡沫輕質(zhì)土工程特性[1]

泡沫輕質(zhì)土是采用水泥、水、氣泡群（必要時可摻入粉煤灰、細(xì)砂、砂性土、外加劑）等材料，按一定比例混合攪拌、凝固成型的一種輕質(zhì)水泥類環(huán)保型新型材料。泡沫輕質(zhì)土具有如下工程特性。

1.1 輕質(zhì)性、強(qiáng)度及容重可調(diào)節(jié)性

輕質(zhì)性是現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土最顯著的特性，與幾種常規(guī)土建材料相比，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土的容重相對要低（見表1）。

表1 幾種主要土建材料的容重比較表 (單位：kN/m3)

調(diào)整泡沫輕質(zhì)土的配合比：現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土的容重和強(qiáng)度可根據(jù)需要在一定范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)?，F(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土的容重一般可在3～12 kN/m3之間調(diào)節(jié)；而無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的調(diào)節(jié)范圍為0.3～5.0 MPa。作為路基填筑材料，泡沫輕質(zhì)土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度通?？刂圃?.3～1.2 MPa。泡沫輕質(zhì)土作為道路回填料，其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度可取0.8 MPa，容重可取6 kN/m3。與相同高度的一般路基回填料相比，附加應(yīng)力僅為一般路基回填料的0.3倍。

1.2 良好的施工性

泡沫輕質(zhì)土的流動性高，可通過軟管泵送，現(xiàn)場施工澆注點(diǎn)與制作點(diǎn)可分離，且澆注點(diǎn)占的施工空間極小，可在狹小空間內(nèi)施工。當(dāng)作為路基填筑的替代材料時，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土澆注施工無須振搗碾壓，施工便捷高效。泡沫輕質(zhì)土可連續(xù)澆注施工，無須在施工過程中進(jìn)行特別的養(yǎng)生處理。

2 軟土地基沉降機(jī)理

濱海地區(qū)場地軟基一般由飽和軟土組成，淺層遍布淤泥質(zhì)粘土，灰色，含水量高，天然孔隙比大，流塑狀態(tài)，粘塑性好，高壓縮性，富含有機(jī)質(zhì)，不排水抗剪強(qiáng)度小于10 kPa。這類飽和軟土，其沉降變形的本質(zhì)可用有效應(yīng)力原理來說明：在附加應(yīng)力的作用下，超孔隙水壓力不斷消散、有效應(yīng)力不斷增長；與此同時，隨超孔壓的消散，軟土中的自由水不斷排出，由此，其體積壓縮，表現(xiàn)為沉降的發(fā)生。

3 影響道路工后沉降的因素[2]

道路路面結(jié)構(gòu)使用基準(zhǔn)期：瀝青路面15 a，混凝土路面20 a。假定工后沉降為S工后，工后沉降可表達(dá)為S工后=（Ut+d-Ut）S∞。式中：Ut為道路建成竣工時的固結(jié)度；Ut+d為道路路面結(jié)構(gòu)達(dá)到使用基準(zhǔn)期時的固結(jié)度；S∞最終總沉降。

軟土地基沉降過程中，對道路工后沉降起決定作用的主要有兩個因素。

3.1 附加應(yīng)力

附加應(yīng)力的大小決定了軟土層最終總沉降量的大小：當(dāng)附加應(yīng)力全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力時，總沉降完成。故附加應(yīng)力越小，總沉降越小，基準(zhǔn)期內(nèi)工后沉降越小。

3.2 固結(jié)度Ut

固結(jié)度表達(dá)了當(dāng)前時刻已完成沉降占總沉降的比例固結(jié)度。Ut可表達(dá)為式中：S當(dāng)前tt時刻已完成沉降。工期內(nèi)St完成得越多，固結(jié)度Ut越大，基準(zhǔn)期內(nèi)工后沉降越小。

4 減少道路工后沉降的方法

減少工后總沉降可通過以下兩種途徑來降低工后沉降。

4.1 提高工期內(nèi)Ut

通過提高St來提高竣工時的固結(jié)度，以此控制工后沉降。此類方法為排水預(yù)壓法：通過設(shè)置豎向排水體（或利用土體固有排水通道），通過堆載預(yù)壓或真空預(yù)壓的方式來加快軟土層的固結(jié)速率，使竣工時的固結(jié)度達(dá)到足夠大，確保工后沉降滿足要求。該法的主要特點(diǎn)是具有較好的經(jīng)濟(jì)性，缺點(diǎn)是需要足夠的預(yù)壓時間，以時間換取工程質(zhì)量，這通常與項(xiàng)目的工期要求矛盾突出。梅山保稅港區(qū)內(nèi)道路常用的排水預(yù)壓法[3]有以下幾種（見表1）。

4.2 減小附加應(yīng)力

減小附加應(yīng)力以降低總沉降S∞，以此控制工后沉降。實(shí)現(xiàn)方法有兩種方式。

4.2.1 剛性樁土復(fù)合地基法

剛性樁土復(fù)合地基是設(shè)置一定密度的旋挖樁、預(yù)應(yīng)力管樁等強(qiáng)度遠(yuǎn)較軟土層強(qiáng)度要高的樁體，將上覆荷載大部分轉(zhuǎn)移至這些樁體來承受，從而降低軟土層所承受的荷載和附加應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)控制工后沉降的方法。該工法的優(yōu)點(diǎn)是時間短，效果顯著，但缺陷是造價偏高，同時，樁體施工對周邊的建筑物會產(chǎn)生側(cè)向擠出效應(yīng)。梅山保稅港區(qū)內(nèi)道路常用的剛性樁土復(fù)合地基[4]方法有以下幾種（見表2）。

4.2.2 輕路堤法

該方法直接降低路堤荷載，從而減少軟土層的附加應(yīng)力。傳統(tǒng)的輕路堤法有：粉煤灰、EPS和泡沫輕質(zhì)土路堤等（見表3）。

表1 各種排水預(yù)壓法比較表

表2 各種剛性樁土復(fù)合地基法比較表

表3 各種輕路堤法比較表

粉煤灰造價低，在消除填料重量引起的沉降量相當(dāng)有限；EPS可最大限度消除填料重量引起的沉降量，但造價昂貴；現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土的流動性高，固化后自立性、耐久性好，施工簡便快捷，無需進(jìn)行特別的養(yǎng)生處理，可較大限度地消除填料重量引起的沉降量，價格適中，可做為高填方軟土地基道路路基回填料。

5 結(jié)語

（1）輕質(zhì)泡沫土一是種輕質(zhì)水泥類環(huán)保型新型材料，具有輕質(zhì)性、強(qiáng)度及容重可調(diào)節(jié)性和良好的施工性等特性。泡沫輕質(zhì)土將成為軟土地基處理中的一個新方向。

（2）主要影響道路工后沉降的因素有附加應(yīng)力和固結(jié)度，可通過減少附加應(yīng)力和提高竣工時的固結(jié)度的方法來減少路工后沉降。

（3）泡沫輕質(zhì)土可較大限度地消除填料重量引起的沉降量，價格適中，非常適合做為高填方軟土地基道路路基回填料。

[1]現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土 (CECS 249：2008)[M].北京:中國計劃出版社，2009.

[2]土工原理與計算（第二版）[M].北京:中國水利水電出版社，2006：174-178,199-213.

[3]劉家豪.塑料板排水法加固軟基工程實(shí)例集[M].北京:人民交通出版社，1999：10-11.

[4]駱方榮.剛性樁復(fù)合地基沉降計算及影響因素分析[J].建筑技術(shù)，2011，（3）.