新老路基拼接处轻质土的工程应用

降建新

(神华集团哈尔乌素露天煤矿)

1 气泡混合轻质土概述

所谓气泡混合轻质土，就是将固化材料参入到砂、黏土以及黏性土中而形成的一种气泡混合土质材料。可以通过调整起泡剂和固化材料的比重来保证气泡混合轻质土满足工程使用要求。一般而言，气泡混合轻质土的密度调整范围是5～15kN/m3，抗压强度的调整范围则是0.1～1.5MPa。

气泡混合轻质土主要具有以下几个特点:(1)流动性强，可以直接采用泥浆泵等施工设备进行现场施工，且运送距离较大;(2)便于施工，轻质土可以在非常狭小的空间内在不需要碾压和振捣的情况进行施工;(3)硬化能力强，气泡混合轻质土只要满足设计龄期，填土自立后作用于墙体的土压力非常小，因此，它非常适合在小区间的场地内施工;(4)耐久性能好，由于气泡混合轻质土本身就是属于水泥材料，它与其他高分子材料相比，在耐久、耐热、耐油等方面具有先天优势;(5)强度较低，相比于混凝土，气泡混合轻质土的强度是比较低的，所以施工完毕后很容易进行再开挖作业。

2 气泡混合轻质土路基加宽设计

某高速公路工程，由于交通量的增大需要进行路基加宽处理。经专业研究决定，采用气泡混合轻质土来进行处理。工程要求加宽4.6m，考虑到轻质土换填旧路堤后存在的应力置换效应，以及1.4m高的回填土荷载作用，加宽后的路基所承受的荷载将增加34.5kPa。

2.1 地基处理

该工程先前采用的是粉喷桩地基处理，最外的粉喷桩距离坡脚为3.5m，而新加宽的路堤是大于这个距离的，为确保沉降以及工程的稳定，对于新加路堤处还需要软基处理。软基处理的范围在K12+915～K13+095区段内，采用了粉喷桩、CFG桩、砂垫层三种处理方案。

(1)在K12+915～K13+000标段范围内，采用CFG桩进行软基处理，桩径为50cm，深度控制在9.9～11.6m范围。桩顶面需要铺设一层0.5m厚的碎石垫层，在垫层内再铺设两层的土工格栅。

(2)在标段K13+000～K13+050内，需要采用粉喷桩进行软基处理，桩径为60cm，深度在10.4～12.6m之间，桩距为1.5m;桩顶面需要铺设0.5m厚的垫层，垫层内设置两层的土工格栅。

(3)在K13+050～K13+095段内，地基表面需要铺设一层0.5m厚的垫层，在垫层里面还需要铺设两层的土工格栅。

2.2 路基加宽段设计

(1)在标段K12+920～K13+095范围内进行轻质土路堤处理，填筑的宽度为4.85m。

(2)路堤的高度控制。为了确保路面排水顺畅，需要在的顶面预先留置一定的空间。气泡混合轻质土需要填筑的高度控制在2.65m。此外，施工前需要测量人员对路堤的实际高度进行测量，以便确定路堤采用何种填筑方式。

(3)预压高度的控制。相比于轻质土所产生的荷载，道路运行期的路面荷载以及车辆荷载要大得多，因此在设计的时候需要事先对土体进行预压，预压高度为1.4m，此外还需要利用编制沙袋的办法来进行码砌处理。

(4)轻质土参数的确定。容重必须小于7.4kN/m3，即普通土容重的1/3，其抗压强度大于480kPa。

(5)轻质土与原路堤的结合处需要采用铺设土工布进行处理，而轻质土的顶面和地面都需要铺设钢筋网，以加强连接。

(6)施工中需要挖除原路堤边坡处的部分土体，然后再用轻质土进行回填加宽，这样就能达到土体置换的应力效果。在施工过程中需要密切注意防水问题，以确保整个边坡的稳定性。

(7)K13+000～K13+050段需要采用土钉对路堤结合处进行处理，这个主要用于进行结合处不同形式下处理效果对比分析。

(8)需要在轻质土路堤上设置2cm的沉降缝，其间距为9m，缝隙需要采用沥青材料进行填充。

(9)轻质土顶面进行纵向分段，采用台阶状进行有效连接。

3 加宽段气泡混合轻质土路基施工工艺

3.1 软基处理施工

气泡混合轻质土和原先地表是两种不同的材料，为了确保两者之间较好的连结性能，首先需要平整地基，并进行夯实处理，在斜坡处需要开挖台阶，个别地方还需要设置防滑桩。另外，本工程因为地下水位较高，为了确保施工效果，还对地基表面和下层做了相应的排疏工作。

该工程总工期为49d，其中工程准备期为14d;边坡的开挖、地基整平、CFG桩的施工共需15d;粉喷搅拌桩工期为8d;清除淤泥、二次开挖、完成检测桩基共22d。工程量包括了CFG桩123根，总的桩长为1463m，需要完成粉喷搅拌桩98根，总桩长为1346m，此外，还需要完成124m3砂垫层、453m3的敷设碎石垫层施工任务。

3.2 保护壁或者模板

因为气泡混合轻质土是具有一定流动性的，因此，施工之前必须架设好模板或者保护壁。为了有效防止气泡混合轻质土出现溢出现象，施工前一定要注意控制壁板闸、壁板与基础间的缝隙，确保不出现漏浆现象。此外，还需要对模板和护壁进行有效的加固处理，以确保模板和保护壁的强度、稳定达到施工要求。

3.3 气泡混合轻质土浇筑施工质量控制措施

(1)浇筑方法的确定。

为了保证气泡混合轻质土中气泡的均匀性，施工过程中需要控制好振动，不宜出现较大的振动。气泡混合轻质土的浇筑需要从软管的前端开始，出料口需要插入到气泡混合轻质土里面去，这样就能起到气泡、防止出现离析现象。此外，雨天不能进行施工作业。

(2)分层浇筑厚度的控制。

气泡混合轻质土浇筑施工后，由于其自身重量的影响，会使土体出现压缩气泡，正因为如此，气泡混合轻质土在施工完成后，或多或少都会出现一定的沉降现象。气泡混合轻质土是一层一层浇筑的，每浇筑一层气泡都会不断出现，因此必须控制好气泡混合轻质土的浇筑厚度，既不能太厚也不能太薄，太厚会容易产生过多的气泡，太薄就会致使上下层气泡混合轻质土接触面增大，会减少气泡量。实践证明，气泡混合轻质土每次浇筑的厚度控制在0.3～0.7m范围内时，施工效果最好。需要指出的是，如果遇到工程施工部位比较小的情况，浇筑厚度达到0.9m以上，对于施工质量没什么影响。本工程根据合理计算，完成总方量为2454.2m3，共需要16d才能浇筑完成。

(3)养护。

气泡混合轻质土浇筑完工后，并不是每层都需要进行养护，但是需要注意的一点就是必须在气泡混合轻质土固化后用湿润麻袋覆盖进行养护，这样做的主要目的就是为了防止浇筑完工后土体出现干燥裂缝。此外，如果遇到下雨天，也需要对固化后的气泡混合轻质土采取覆盖处理。

(4)脱模。

正常施工情况下，模板、保护壁是可以不进行拆除的，如果确实要进行拆除，就必须通过系列的检查，必须要气泡混合轻质土达到设计强度后才可进行拆除。

4 结语

气泡混合轻质土在工程领域的应用前景非常广阔，尤其是在那些土地使用费用较高、征地困难的地方优势更为明显，其经济效益会得到很好体现。随着科学技术的不断发展，气泡混合轻质土的理论研究也将不断得到深化，施工操作会更加简易，从而不断提高其使用性价比，对于我国基础设施建设具有积极的现实意义。

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