試論泡沫輕質(zhì)土在公路軟土地基處理中的應(yīng)用

李皓雉 南陽(yáng)交通建設(shè)投資有限公司

軟土路基具有壓縮性高、承載力差等特點(diǎn)，在車(chē)輛荷載長(zhǎng)期作用下，軟土路基段很容易出現(xiàn)不均勻沉降和側(cè)向變形的問(wèn)題，從而引發(fā)路面下陷、開(kāi)裂等病害，嚴(yán)重影響公路使用壽命和行車(chē)安全。因此，必須重視軟土路基處理。作為一種性能良好的輕質(zhì)填土材料，相比傳統(tǒng)填土材料，其具有輕質(zhì)性、流動(dòng)性、隔熱性及強(qiáng)度可調(diào)節(jié)性等特點(diǎn)，將其用于公路軟基處理施工當(dāng)中，可有效提高地基承載力，減少地基沉降變形。為此，必須重視泡沫輕質(zhì)土的施工應(yīng)用，提高施工技術(shù)水平，增強(qiáng)工程施工質(zhì)量。

一、泡沫輕質(zhì)土的性能分析

泡沫輕質(zhì)土材料屬于新興材料，在多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，如公路建設(shè)、建筑工程等，該材料的應(yīng)用，可有效處理橋頭跳車(chē)、新老路基差異沉降等問(wèn)題。此類(lèi)材料是通過(guò)氣泡機(jī)發(fā)泡系統(tǒng)由發(fā)泡劑水溶液形成泡沫，隨后按照一定比例均勻混合水泥漿、外加劑等材料，經(jīng)物理、化學(xué)及自然養(yǎng)護(hù)所形成的材料。此類(lèi)材料優(yōu)點(diǎn)包括流動(dòng)性強(qiáng)、施工便捷、環(huán)保、輕質(zhì)性良好等。在道路施工中，此類(lèi)材料可替代常規(guī)填土或常規(guī)填充工程材料。該材料的應(yīng)用，可有效減少軟基、路基荷載附加應(yīng)力。為更好了解泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用效果，需對(duì)其性能進(jìn)行分析。

1.抗壓性能。泡沫輕質(zhì)土抗壓強(qiáng)度和水泥摻量之間為正比例關(guān)系，選28 天齡期泡沫輕質(zhì)土為研究對(duì)象，當(dāng)水泥摻量每增加50kg，則泡沫輕質(zhì)土抗壓強(qiáng)度隨之增加，將提升15%。此外，于泡沫輕質(zhì)土抗壓強(qiáng)度而言，養(yǎng)護(hù)齡期影響作用較大，在28 天齡期時(shí)，將強(qiáng)度增加幅度變化為“快速-緩慢-穩(wěn)定”。

2.彎拉性能。泡沫輕質(zhì)土彎拉強(qiáng)度特性和抗壓性能基本一致，同樣和水泥摻量之間呈正比例關(guān)系，同樣在水泥摻量每增50kg，28 天齡期時(shí)彎拉強(qiáng)度將隨之增加，可提升13%。

3.疲勞性能。對(duì)泡沫輕質(zhì)土疲勞性能來(lái)講，水泥摻量影響較大。在試驗(yàn)過(guò)程中，如以0.5 為應(yīng)力比，每增50kg 水泥摻量，則泡沫輕質(zhì)土承受的循環(huán)荷載次數(shù)將增加300%。

二、工程概況

某公路工程所處地形較為平坦，地勢(shì)起伏小，位于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降雨量充足，雨熱同期。全長(zhǎng)6.64km，路基寬8～16m，按照路面結(jié)構(gòu)勘測(cè)結(jié)果顯示，本路段軟弱土層較為深厚，主要為淤泥質(zhì)土等，僅做軟基換填碎石，未進(jìn)行深層處理。建成通車(chē)多年，局部路段累計(jì)沉降達(dá)到70cm 左右。為此，決定對(duì)本路段進(jìn)行軟土路基處理。設(shè)計(jì)之初，決定采用塑料排水板+堆載預(yù)壓的處理方案，但結(jié)合本工程實(shí)際情況，此方案存有一定缺陷，因工期緊張，施工條件嚴(yán)苛，后決定采用“換填泡沫軟質(zhì)土”施工方案。作為一種常用的路基填筑材料，泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用可減小上部結(jié)構(gòu)荷載，從而提高路基穩(wěn)定性，有效控制地基不均勻沉降。相比塑料排水板+堆載預(yù)壓施工方案，其優(yōu)點(diǎn)為能夠同時(shí)進(jìn)行多區(qū)域連續(xù)施工，施工便捷，可縮短工期。同時(shí)，臨時(shí)占用土地不多，可緩解施工征地矛盾。

三、公路軟土地基處理中泡沫輕質(zhì)土施工技術(shù)要點(diǎn)

本工程局部路段存有軟弱地基，為保證施工質(zhì)量，決定選用一種新型填筑材料用于施工，即泡沫輕質(zhì)土，此材料的應(yīng)用，可有效提升工程質(zhì)量，最大限度降低路基差異沉降，實(shí)現(xiàn)公路工程經(jīng)濟(jì)效益最大化，主要施工技術(shù)要點(diǎn)如下：

1.施工準(zhǔn)備

本工程決定換填泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行地基處理，首先要核實(shí)換填范圍和深度，隨后對(duì)路基中線(xiàn)樁、邊線(xiàn)樁測(cè)量出來(lái)，通過(guò)灑白灰的方式標(biāo)注出輪廓線(xiàn)，并嚴(yán)格按照測(cè)量所得中樁、邊樁數(shù)據(jù)進(jìn)行施工圖繪制。其次，要將地表水、雜物清理干凈。由于本路段存在較高地下水位，可將集水槽開(kāi)挖于路基兩側(cè)，與清淤底部相比，集水槽底部應(yīng)低一些，從而合理控制積水。

2.輕質(zhì)土施工模板安裝

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合輕質(zhì)土特性，采用小鋼?；蛑衲z板（1.5cm 厚）背方木作為工程施工模板，并利用鋼管頂托支撐。要求分層分塊完成輕質(zhì)土澆注，0.5m為各層澆注厚度，同時(shí)應(yīng)分層分塊安裝模板。應(yīng)嚴(yán)格按照施工當(dāng)天的工作量合理確定每次模板安裝量。在安裝分區(qū)模板時(shí)，要做好模板安裝的穩(wěn)固性，或采用塑料布對(duì)各澆注區(qū)之間進(jìn)行密封處理，避免順著縫隙有輕質(zhì)土流出。

3.輕質(zhì)土的澆注

普通硅酸鹽水泥的初凝時(shí)間通常在120min 以上，基于多種影響因素的考慮，決定在90min 以?xún)?nèi)控制輕質(zhì)土各個(gè)分區(qū)分塊方量的澆注時(shí)間，保證全部都可在水泥初凝時(shí)間段完工。澆注泡沫輕質(zhì)土?xí)r，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

第一，澆注施工前，應(yīng)做好基底處理工作，不得存有軟弱土或積水，必須保證基底土層壓實(shí)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，需控制在80%以上。

第二，按0.5m 控制單層泡沫輕質(zhì)土澆注厚度，同區(qū)段內(nèi)，上下兩個(gè)澆注層需在相同氣溫條件下完成澆注，無(wú)法同時(shí)完成澆注施工，需在12h 以?xún)?nèi)控制澆注間隔時(shí)間，若存在特殊情況，則需在2d 內(nèi)控制澆注間隔時(shí)間。

第三，泡沫輕質(zhì)土澆注施工中，若遇到降雨等惡劣天氣，則不得施工，需及時(shí)覆蓋完成澆注的輕質(zhì)土。

第四，一般可沿澆注區(qū)長(zhǎng)軸向一端逐步澆注至另一端，若為若干條澆注管，澆注時(shí)可并排由一端向另一端澆注，或通過(guò)對(duì)角法澆注。

第五，整個(gè)澆注環(huán)節(jié)，移動(dòng)澆注管時(shí)，可沿其放置方向前后移動(dòng)，嚴(yán)禁左右移動(dòng)。如遇特殊情況，澆注管必須左右移動(dòng)時(shí)，必須先將其從已澆注輕質(zhì)土表面提起，隨后在進(jìn)行移動(dòng)。

4.泡沫輕質(zhì)土養(yǎng)護(hù)

待完成輕質(zhì)土澆注之后，便可將其表面清理干凈，盡可能保持澆注口水平，無(wú)傾斜。針對(duì)路床換填的輕質(zhì)土，待澆注完一層之后，便需及時(shí)覆蓋塑料薄膜，做保濕養(yǎng)護(hù)處理。待澆注完最后一層之后，便可進(jìn)行全面養(yǎng)護(hù)施工，需在7d 以上控制養(yǎng)護(hù)周期。

5.金屬網(wǎng)及防滲土工膜鋪設(shè)

根據(jù)施工設(shè)計(jì)要求，需在防滲土工膜下鋪設(shè)金屬網(wǎng)，錨固時(shí)可采用U 型釘處理，縱、橫向錨固間距分別為2m、1m。要求金屬網(wǎng)平面部位重疊搭接處理，5cm 為最小搭接寬度，同樣采用鐵絲綁扎搭接部位，并錨固U 型釘。

在鋪設(shè)防滲土工膜時(shí)，盡可能保證土工膜與下承層緊密相貼，并采用U 型釘錨固路床頂部，縱、橫向錨固間距分別為5m、2m。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，改革開(kāi)放40 年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速騰飛，交通建設(shè)事業(yè)也取得了令人矚目的成就。隨著公路建設(shè)里程的不斷增加，越來(lái)越多公路不得不修筑在軟弱土地基之上，軟弱土地基具有含水量大、強(qiáng)度低、壓縮性高等特點(diǎn)，極易產(chǎn)生軟土地基不均勻沉降問(wèn)題，將會(huì)對(duì)公路通行能力和安全造成嚴(yán)重影響。為此，本文提出了一種泡沫輕質(zhì)土換填法，泡沫輕質(zhì)土具有輕質(zhì)性、流動(dòng)性、環(huán)保性特點(diǎn)，將其用于路堤填筑，可減少軟基沉降量，消除路堤存在的滑移安全隱患。