輕質(zhì)路堤在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用

黃勇

摘要：為探索輕質(zhì)路堤在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用，文章以實(shí)際工程應(yīng)用情況為基礎(chǔ)，重點(diǎn)分析了粉煤灰材料路堤及泡沫輕質(zhì)土路堤的物理性能，闡述了這兩種輕質(zhì)路堤的具體應(yīng)用，為輕質(zhì)路堤在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：高速公路;路基;輕質(zhì)路堤;粉煤灰;泡沫輕質(zhì)土

0 引言

高速公路作為國家發(fā)達(dá)交通網(wǎng)重要的組成部分，不僅能促進(jìn)物資、人員等快速流動(dòng)，方便人們生活，而且直接影響著國家經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展。因此，為促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，市市高速網(wǎng)，縣縣通高速已成為一種不可抵擋的潮流趨勢(shì)。

為更好地在軟土地基及高速公路改擴(kuò)建工程中安全、經(jīng)濟(jì)、合理地建設(shè)路堤，國內(nèi)學(xué)者及工程師們提出了一種在不利地質(zhì)條件下應(yīng)用輕質(zhì)路堤的建設(shè)方案，常用的方式有粉煤灰材料及泡沫輕質(zhì)土路堤兩種。其原理主要是通過減輕軟土對(duì)地基的附加應(yīng)力來減輕路堤的重量、沉降問題。輕質(zhì)路堤的應(yīng)用是近年來一種新的高速公路建設(shè)理念，符合當(dāng)前道路施工的需求，在解決軟土加固問題以及有效減少道路占用和節(jié)省大量費(fèi)用方面起著關(guān)鍵作用。

本文以實(shí)際工程應(yīng)用情況為基礎(chǔ)，總結(jié)粉煤灰材料及泡沫輕質(zhì)土材料兩種路堤的物理特性及其應(yīng)用情況，闡述這兩種輕質(zhì)路堤的性能優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用技術(shù)，為輕質(zhì)路堤在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用提供有價(jià)值的參考。

1 粉煤灰材料路堤的性能分析

1.1 粉煤灰材料路堤簡介

粉煤灰材料路堤是輕質(zhì)路堤的一種，其利用粉煤灰材質(zhì)輕、孔隙率高、滲透性好以及受施工期的影響較小等優(yōu)點(diǎn)，在我國的一些多雨水地區(qū)得到了非常廣泛的利用。一般由粉煤灰路堤、護(hù)坡、封頂層、隔離層、排水系統(tǒng)等組合而成。

1.2 粉煤灰材料路堤性能分析

大量實(shí)際工程應(yīng)用表明，粉煤灰材料路堤如果長期被積水所浸泡，會(huì)導(dǎo)致路堤變形而損壞地基、斜坡和人行道。因此，加強(qiáng)排水是粉煤灰路堤良好物理特性的首要。此外，[KG（0.05mm]為了防止地表水在輕質(zhì)路堤上的滯留，有必要充分了解粉煤灰的毛細(xì)作用。粉煤灰中毛細(xì)水的增加通常為40～60 cm，是黏性地面生長量的兩倍以上，地下水或地表水的水平遠(yuǎn)低于粉煤灰。

粉煤灰材料路堤的底部應(yīng)<50 cm，或者應(yīng)在底部添加厚度>30 cm的顆粒狀絕緣層，以堵塞毛細(xì)管水通道。一般在潮濕地區(qū)的路基工程中，其含水率是比較高的，想采用嚴(yán)格的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)是比較艱難的，而粉煤灰材料路堤可對(duì)這一指標(biāo)適當(dāng)降低。由于孔隙度大且滲透系數(shù)比黏性土大得多，因此這是粉煤灰的主要特征，受季節(jié)的影響較小，并且具有良好的水滲透性，因此其優(yōu)點(diǎn)可以在雨季建設(shè)中得到更多體現(xiàn)。

2 現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土路堤的性能分析

2.1 泡沫輕質(zhì)土簡介

泡沫輕質(zhì)土是采用產(chǎn)生泡沫的化學(xué)外加劑，通過物理方法，將發(fā)泡劑水溶液制備達(dá)到適當(dāng)稀釋倍率的泡沫，并與必須組分水泥基膠凝材料、水及可選組分集料、摻合料等材料通過機(jī)械拌和，硬化自行養(yǎng)護(hù)后形成達(dá)到一定密度、強(qiáng)度的新型輕質(zhì)填土材料。

2.2 現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土路堤性能分析

現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土路堤性能與泡沫輕質(zhì)土的性能息息相關(guān)，只有了解泡沫輕質(zhì)土的性能，才能在路基設(shè)計(jì)以及施工中更加合理地使用現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土路基。以下將重點(diǎn)對(duì)泡沫輕質(zhì)土的性能進(jìn)行分析。

（1）輕質(zhì)性。泡沫輕質(zhì)土中，泡沫占有一定的體積，從而降低了泡沫輕質(zhì)土的密度，因此其較通常路基填筑材料要輕。其一般施工容重在4～15 kN/m3，相當(dāng)于普通填土的1/5～3/5左右，4～5 m高的泡沫輕質(zhì)土路基僅相當(dāng)于0.8～3 m高的填土路基，這可以用作減輕負(fù)荷的措施，也可以收集或用作掩埋材料。

（2）容重及強(qiáng)度可調(diào)性。通過調(diào)整各必須組分、集料等材料的含量比例，從而制備出不同氣泡的含有率，使氣泡混合輕質(zhì)土的容重在4～15 kN/m3之間，抗壓強(qiáng)度最大可達(dá)7.5 MPa，可滿足不同路基部位的填筑強(qiáng)度要求。

（3）流動(dòng)性。與一般水泥混凝土相比，泡沫輕質(zhì)土不含粗骨料，因此其流動(dòng)性比水泥混凝土高。泡沫輕質(zhì)土現(xiàn)澆施工一般采用直接泵送或配管泵送方式，不需設(shè)置臨時(shí)便道，不影響現(xiàn)有交通。泵送設(shè)備可采用軟管泵、螺桿泵、拉塞泵，泵送距離可達(dá)400～800 m，垂直泵送高度最高可達(dá)30 m。

（4）易施工。泡沫輕質(zhì)土可通過現(xiàn)場直接澆筑即可完成。氣泡混合輕質(zhì)土的流動(dòng)性高，可通過軟管泵、螺桿泵、拉塞泵等多種泵送設(shè)備輸送，因此現(xiàn)場施工澆筑點(diǎn)與氣泡混合輕質(zhì)土的制作點(diǎn)可分離，因此對(duì)施工場地的要求大大降低。當(dāng)作為路基填筑的替代材料時(shí)，氣泡混合輕質(zhì)土澆筑施工無須像一般土質(zhì)路基填筑一樣需要振搗碾壓，減少了施工噪音，也能節(jié)約時(shí)間、人力、物力。

（5）環(huán)保。泡沫輕質(zhì)土屬新型輕質(zhì)環(huán)保材料，對(duì)環(huán)境無污染，可適用于各分部工程?，F(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土應(yīng)用在道路擴(kuò)建、山區(qū)陡峭路段等道路工程時(shí)，可對(duì)原有邊坡清表、開挖臺(tái)階后垂直填筑，從而減少征地，減少開挖，減少對(duì)環(huán)境的破壞，非常簡便、快速、環(huán)保。

3 粉煤灰材料路堤的應(yīng)用

粉煤灰填筑路堤形式有兩種，一種為粉煤灰填筑全部采用，另一種為粉煤灰填筑部分采用。灰和土的間隔通常是一層粉煤灰，一層土相間填筑。在技術(shù)控制和質(zhì)量要求方面，高速公路工程建設(shè)中兩種方法基本相同，施工過程幾乎沒有差異。大量實(shí)際工程應(yīng)用表明，粉煤灰重量輕，分離度高，可壓縮性相對(duì)較低，并且具有良好的透水性，這在道路施工中有利于路堤的穩(wěn)定性。因此，必須充分利用粉煤灰的益處。

從技術(shù)角度來看，粉煤灰可用作道路工程大壩的填充材料。從經(jīng)濟(jì)角度來看，粉煤灰也具有明顯的優(yōu)勢(shì)：（1）可用作路面基層的填料;（2）可用作路堤的填料。利用粉煤灰質(zhì)量低的優(yōu)點(diǎn)，可用在柔軟的地面上，進(jìn)而減少路堤的沉降，而且對(duì)于地基承載力和相關(guān)地基處理成本的降低也能起到非常好的作用。

粉煤灰強(qiáng)度的評(píng)估最好使用巖土工程指標(biāo)進(jìn)行測量。無論是在飽和還是非飽和條件下，按照重壓實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，粉煤灰都比土壤強(qiáng)度高，這對(duì)高速公路路堤的穩(wěn)定性和強(qiáng)度要求非常有利，粉煤灰的CBR值也比土壤強(qiáng)度高得多。

大量試驗(yàn)和實(shí)際工程應(yīng)用表明，粉煤灰的獲得需要求標(biāo)準(zhǔn)重壓實(shí)試驗(yàn)的壓實(shí)度達(dá)到95%以上，CBR值也達(dá)到23.5并飽和，與CBR值只有17.9的硅土的中等液體邊界層相比，粉煤灰可以高出30%，其壓縮性也相對(duì)較低。

圖1為現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土路堤應(yīng)用類型示意圖。相對(duì)于傳統(tǒng)的普通路基，泡沫輕質(zhì)土路堤在輕質(zhì)性、完整性、耐水性、耐久性、施工性、抗壓強(qiáng)度、快速建設(shè)、環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)性等方面都有突出優(yōu)點(diǎn)。在高速公路工程建設(shè)中，泡沫輕質(zhì)土對(duì)地基承載力要求不高，對(duì)地基的不均勻沉降適應(yīng)能力強(qiáng)，在某些情況下可以取代傳統(tǒng)的土石方填筑，加快工期，節(jié)省工程造價(jià)，同時(shí)有非常高的節(jié)能和環(huán)護(hù)價(jià)值?，F(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土在改擴(kuò)建公路項(xiàng)目的技術(shù)優(yōu)勢(shì)為：（1）在舊路基礎(chǔ)上加寬不需重新征地，避免拆遷，同時(shí)不改變?cè)信潘到y(tǒng);（2）施工噪音低、振動(dòng)小;（3）不需要地基處理;（4）沉降差異小、側(cè)向變形可控。在路堤墻加高減荷的應(yīng)用上，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土同樣有著極大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：（1）可挖土卸荷，避免擋墻加寬加高;（2）可對(duì)擋墻后填土進(jìn)行卸載換填，加固原有擋墻;（3）避免遷移周邊管線。

泡沫輕質(zhì)土路堤應(yīng)用于陡坡路基時(shí)，其比傳統(tǒng)的填土路基整體穩(wěn)定性更好，沉降更少、填方也大大減少，且泡沫輕質(zhì)土路堤可在狹窄場地施工，不需設(shè)置便道，不需要大型機(jī)械，而且不需要增強(qiáng)補(bǔ)壓，大大減少施工噪音。詳見圖2。

可見，泡沫輕質(zhì)土路堤相對(duì)于傳統(tǒng)路基填土路基具有更大的優(yōu)勢(shì)。但是，如果泡沫輕質(zhì)土直接暴露使用，在風(fēng)、雨、雪、溫差等自然環(huán)境因素的影響下，會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的風(fēng)化損壞，可導(dǎo)致其強(qiáng)度大幅度下降（降幅可達(dá)70%），同時(shí)還可能會(huì)出現(xiàn)剝落等現(xiàn)象，因此在設(shè)計(jì)及施工中，嚴(yán)禁直接暴露使用。

5 結(jié)語

高速公路輕質(zhì)路堤是高速公路建設(shè)的新理念，其不僅可以有效地節(jié)約不可再生土地資源，而且可以縮小工程范圍，降低工程的復(fù)雜性。本文系統(tǒng)分析了粉煤灰材料及現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土路堤的物理性能，并詳細(xì)闡述了這兩種輕質(zhì)路堤的實(shí)際應(yīng)用，可為輕質(zhì)路堤在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用提供有價(jià)值的參考與借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢尼貴，周春兒，李國維.輕質(zhì)土路堤在高速公路拓寬工程中的應(yīng)用研究[J].廣東公路交通， 2006（4）：1-4.

[2]楊少華，段 冰，姜正暉，等.輕質(zhì)土技術(shù)在公路建設(shè)中的應(yīng)用研究[J].公路，2011（8）：211-217.

[3]夏 天，段宏濤.輕質(zhì)土技術(shù)在公路建設(shè)中的應(yīng)用研究[J].交通世界，2015（16）：67-68.

[4]劉 壯.EPS輕質(zhì)路堤應(yīng)用技術(shù)研究[J].北方交通，2013（4）：42-45.

[5]錢茹瑩，徐 超.EPS輕質(zhì)填料路堤設(shè)計(jì)方法初探[J].中外公路，2008（1）：41-44.

[6]魯水濤.高速公路拼接段EPS輕質(zhì)路堤斷面設(shè)計(jì)方法研究[J].交通科技，2009（5）：44-46.

[7]劉柱輝，袁 杰，吳 勛，等.一種新型輕質(zhì)結(jié)構(gòu)路堤研究[J].工程建設(shè)，2017，49（3）：36-39.

[8]楊曉紅，賀鴻飛.無橋頭錐坡現(xiàn)澆擋墻泡沫混凝土輕質(zhì)路堤施工技術(shù)，2019（6）：44-48.

[9]CECS 249-2008，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土技術(shù)規(guī)程[S].

作者簡介：黃 勇（1988—），工程師，主要從事道路工程設(shè)計(jì)工作。