氣泡輕質(zhì)土路基在城市高架項(xiàng)目中的應(yīng)用探析

李從保，王旭東，江磊

（1.安徽交通建設(shè)股份有限公司，安徽 合肥 230041；2.安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088）

1 引言

氣泡混合輕質(zhì)土是通過發(fā)泡系統(tǒng)將泡沫與水泥漿、土均勻混合，然后經(jīng)過發(fā)泡機(jī)的泵送系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)澆施工，經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)所形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質(zhì)路基填筑材料。其具有容重小，工后沉降小，自立性好、側(cè)向位移可控，耐久環(huán)保等特性。

氣泡輕質(zhì)土材料特性 表1

氣泡輕質(zhì)土在老路改擴(kuò)建、橋臺(tái)路基處理、軟基處理、溝槽回填等道路施工建設(shè)中應(yīng)用廣泛，如在新老路基拼接，因氣泡輕質(zhì)土質(zhì)量輕，作為路基拼接，路基附加應(yīng)力小，新老路基差異沉降較小。氣泡輕質(zhì)土可作為橋臺(tái)，因其質(zhì)量輕，橋臺(tái)可采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，取消樁基及承臺(tái)，節(jié)約工程造價(jià)；在部分路基設(shè)計(jì)中，因坡腳征地受限，常規(guī)路基放坡影響周邊構(gòu)筑物，也可采用氣泡輕質(zhì)土路基，減少占地。

2 項(xiàng)目背景

文忠路位于合肥市新站高新區(qū)，南起郎溪路與包公大道交口，終點(diǎn)至滬陜高速，全長(zhǎng)約12.24km。文忠路規(guī)劃為城市快速路，主要承擔(dān)跨區(qū)域長(zhǎng)距離交通。

合肥軌道3 號(hào)線沿文忠路（包公大道至淮海大道段）鋪設(shè)，目前3 號(hào)線已正式運(yùn)營(yíng)。本次文忠路快速化改造，需考慮對(duì)軌道3 號(hào)線影響，部分高架橋匝道位于軌道線位上方，匝道填土荷載對(duì)3號(hào)線有一定影響。同時(shí),文忠路地下管線復(fù)雜，本次改造匝道擋墻基礎(chǔ)開挖需避讓較多地下管線。因此本次設(shè)計(jì)匝道路基采用氣泡輕質(zhì)土填筑。

圖1 項(xiàng)目地理位置圖

文忠路與包公大道交口互通中，包公大道左轉(zhuǎn)匝道位于3 號(hào)線地鐵正上方，由于匝道橋梁橋墩布設(shè)困難，其匝道橋頭路基填土高度約為6.5m。若匝道采用常規(guī)填土路基，其最大填土荷載125kPa,對(duì)3 號(hào)線盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的變形較大，影響3號(hào)線運(yùn)營(yíng)安全。

圖2 匝道與3號(hào)線位置關(guān)系圖

采用氣泡輕質(zhì)土，可有效減少路基填土荷載，最大填土荷載為50kPa。

3 高架橋匝道路基填料及支擋方案比選

合肥市城市高架橋上下匝道橋頭路基因用地受限，基本采用直立擋墻+石灰改善土填筑路基。而直立擋墻基本采用懸臂式鋼筋混凝土擋墻，墻頂設(shè)置防撞護(hù)欄。

本項(xiàng)目部分匝道路基位于3 號(hào)線上部，同時(shí)老路地下管線較多，遷移難度較大。綜合對(duì)傳統(tǒng)匝道路基與氣泡輕質(zhì)土路基進(jìn)行比較。

氣泡輕質(zhì)土擋墻與普通擋墻相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①氣泡混合輕質(zhì)土填筑路基，可大幅降低填筑荷載，減小地基附加應(yīng)力和側(cè)向位移；

②氣泡輕質(zhì)土擋墻基礎(chǔ)深度和寬度小，開挖面小，對(duì)地下管道、現(xiàn)狀交通、軌道三號(hào)線運(yùn)行等影響??；

③氣泡輕質(zhì)土施工采用管路泵送方式現(xiàn)澆，可在狹小空間澆筑，無需碾壓或振搗，工期短，對(duì)周邊交通影響小。

4 氣泡輕質(zhì)土路基設(shè)計(jì)及驗(yàn)算

4.1 氣泡輕質(zhì)土路基設(shè)計(jì)

根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD30-2015）以及相關(guān)項(xiàng)目設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，氣泡輕質(zhì)土作為路基填料，其容重及強(qiáng)度應(yīng)滿足以下要求：

①路床80cm 以內(nèi)濕容重等級(jí)不小于W6，其余區(qū)域濕容重等級(jí)不小于W5；

②路床80cm 以內(nèi)強(qiáng)度等級(jí)不小于CF1.0，其余區(qū)域強(qiáng)度等級(jí)不小于CF0.8；

③同時(shí)為加強(qiáng)氣泡混合輕質(zhì)土的穩(wěn)定性，在輕質(zhì)土填筑路基底部、頂部50cm 以內(nèi)等部位應(yīng)力集中位置分別設(shè)計(jì)了1 層（填筑高度小于5m）和2 層（填筑 高 度 大 于 5m）φ3.2—100mm×100mm鍍鋅鋼絲網(wǎng)。

氣泡混合輕質(zhì)土填筑體兩側(cè)采用預(yù)制水泥面板防護(hù)，由拉筋及角鋼固定。

圖3 泡沫輕質(zhì)土路基面板設(shè)置大樣圖

4.2 氣泡輕質(zhì)土路基驗(yàn)算

4.2.1 強(qiáng)度驗(yàn)算

填筑體抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算按《氣泡混合輕質(zhì)土填筑工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T 177-2012）式4.5.5 -1 驗(yàn)算路床填筑體強(qiáng)度如下：

設(shè)計(jì)路床填筑體抗壓強(qiáng)度CF1.0=1MPa＞qu2，滿足要求。

4.2.2 抗滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算

5 氣泡輕質(zhì)土施工工藝

氣泡輕質(zhì)土施工工藝主要包含：施工準(zhǔn)備，基底處理、設(shè)備安裝調(diào)試、模板制作安裝、輕質(zhì)土澆筑、輕質(zhì)土養(yǎng)護(hù)等。其流程圖詳見圖4所示。

圖4 泡沫輕質(zhì)土路基施工流程圖

泡沫生成：泡沫由發(fā)泡劑稀釋后加壓縮空氣，經(jīng)過發(fā)泡設(shè)備后產(chǎn)生，泡沫應(yīng)細(xì)密、穩(wěn)定。

輕質(zhì)土制備：先將水泥漿通過現(xiàn)場(chǎng)拌和，制備連續(xù)，同時(shí)將泡沫與加壓水泥漿混合，形成輕質(zhì)土。

模板制作：開挖面板基礎(chǔ)，設(shè)置碎石墊層、安插角鋼支柱并澆筑C25混凝土。本次設(shè)計(jì)面板采用混凝土預(yù)制，混凝土強(qiáng)度為C35，面板厚度為4cm，面板預(yù)留掛鉤，面板掛鉤采用鋼筋與立柱焊接牢固。

氣泡輕質(zhì)土澆筑：氣泡輕質(zhì)土澆筑前，應(yīng)確?；谉o積水，基底土層進(jìn)行碾壓處理，壓實(shí)度不小于92%。同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求基底鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)和排水盲管。

氣泡輕質(zhì)土單層澆筑厚度按照0.5m 控制，施工期間氣溫不低于15℃，上下層澆筑時(shí)間間隔按照混凝土初凝時(shí)間確定。同時(shí)澆筑過程中如遇下雨，應(yīng)立即停止?jié)仓仓蟮妮p質(zhì)土進(jìn)行覆蓋。

氣泡輕質(zhì)土、面板以及基礎(chǔ)每隔10m～15m 設(shè)置沉降縫，沉降縫采用聚苯乙烯板，板厚3cm。輕質(zhì)土澆筑完后應(yīng)將表面掃平。

路床部位的氣泡輕質(zhì)土每層澆筑完畢后，采用塑料薄膜覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)，最后一層澆筑完畢后，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于7d。路床氣泡輕質(zhì)土施工完畢后應(yīng)鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)，同時(shí)對(duì)輕質(zhì)土植筋，設(shè)置防撞護(hù)欄。

圖5 泡沫輕質(zhì)土路基剖面圖

6 結(jié)論

本文以文忠路改造項(xiàng)目為例，針對(duì)氣泡輕質(zhì)土優(yōu)點(diǎn)、路基的設(shè)計(jì)、施工工藝進(jìn)行詳細(xì)的論述。氣泡輕質(zhì)土路基擋墻具有自重小、開挖面小、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，在城市道路快速改造中能較好地減少路基擋墻開挖范圍和對(duì)地下地鐵及地下構(gòu)筑物的影響。因此，在此類項(xiàng)目中有較好的應(yīng)用前景。