泡沫混凝土在软基地区高速公路临时便道工程中的应用

廖秀斋，任 明

（温州市城建设计院，浙江 温州 325000）

0 引言

伴随城市化进程的不断推进，城市骨架性干道也在不断向外延伸，形成与已建的高速公路、国道等公路体系相交叉的状态，必须采用分离式交通进行处理。比如城市主干道在下穿高速公路，实行高速公路路改桥的具体工程中，为不切断交通，必须设置应急性临时便道以确保交通连续，便道工程要求质量可靠，工期紧凑，但实际建设条件，如软土地基、高填方、作业空间等，存在着较多问题，因此必须寻求更安全可靠的施工材料及工艺加以解决。泡沫混凝土作为一种新型轻质材料，具有比重小（在0.55～1.30之间，可调整）、强度高、高流动性、低渗透性，固化后的自立性、低弹减震性、施工便捷的特点[1]，应用于软土路基上的填方工程，可较大程度地降低天然地基的上覆荷载，有效抑制常规施工中可能出现的工程问题，如挡土墙变形、差异沉降和路基滑动失稳等。下文将结合温州市某城市干道延伸段某高速公路路改桥工程，介绍泡沫混凝土的具体应用。

1 工程概况

某城市干道西延段一期工程东起翠微大道，西至宁波路，地面辅道下穿某高速，等级定位为城市支路，设计车速为30km／h。规划主线线位与应急道路平行落位于北侧，上跨某高速公路，主线时速拟定为60km／h。 道路桩号范围为K0＋945～K3＋300，沿线K1＋137～K1＋162处与既有某高速公路G1513 K11＋850处相交，设计采用下穿高速公路的分离式立交形式，原高速公路路基挖除后改建为桥梁。某城市干道下穿段合计宽度为29m，断面布置形式为5.5m人非混行道＋7.0m车行道＋4.0m绿化隔离带＋7.0m车行道＋5.5m人非混行道＝29m。相交段某高速公路高程为5.90～6.0m，路基宽为25m。高速公路现状采用对向分幅布置，双向4车道，中央隔离带2m，东西幅道路宽均为11.5m。

为保证高速公路路改桥施工期间高速公路交通运行基本正常，设计临时便道，供高速公路施工封闭侧路基的主线车辆临时通行所用。因地形、政策处理及施工便利等因素，该临时道路只能在高速公路路基两侧进行布设。

2 平面布置

既有某高速公路G1513 K11＋850处现状路面顶标高为5.90～6.01m，周边原地坪标高为3.5～3.6m，距离某城市干道下穿段以南130m处为仙门河桥，以北63m处为既有下穿高速人行箱涵，再向北57m位置为规划的市域铁路S1线；高速东侧紧邻路基边缘13m处设有一高压塔基，高速西侧紧邻路基边坡处有一平行的军用光缆。

为保证高速公路路改桥施工期间高速公路交通运行基本正常，需要在高速公路两侧设计临时便道，供高速公路封闭施工时保持车辆通行所用，该临时道路在高速公路两侧的路基边坡和控制带内布置。两侧临时道路将本着节约工期并减小对高速公路的通车影响进行施工。

先进行一侧路改桥施工，封闭半幅道路，该半幅道路车辆引至该侧临时便道上通行，同时高速公路另一侧半幅施工时，封闭另半幅道路，同样将该半幅道路车辆引至另一侧便道通行，不会影响高速公路正常通行。临时便道采用设计时速为40km／h，单幅断面采用整体式，路基宽度为10.5m，其中行车道为2×3.75m，土路肩为2×0.75m，加宽为2×0.75m。路基两侧土路肩上设置波形护拦，沿用现状护栏样式，防撞等级采用A级，路基边坡由于两侧用地及电力塔基、军用光缆等制约，设计采用直立式。

3 路基处理选择

本次设计的临时道路竖向基本与现有高速公路持平，以满足竖向坡率要求，因此设计高差平均为2.5m，根据地质勘察报告资料显示，建设工程区域地层分布如下：a）素填土 由碎石、黏性土组成，近期人工堆积，松散，平均厚度为0.63m；b）黏土黄褐色、灰褐色，含铁锰质氧化物，含少量贝壳碎片，软可塑，无摇振反应，切面光滑有光泽，高干强度，高韧性，顶部普遍有0.3～0.4m的耕土，平均厚度为1.23m；c）淤泥 灰色，含少量贝壳碎片，流塑，无摇振反应，切面光滑有光泽，高干强度，高韧性，平均厚度为29.47m；d）黏土 灰色，鳞片状结构，含少量腐植物，软塑，局部为淤泥质土，无摇振反应，切面光滑有光泽，高干强度，高韧性，平均厚度为4.05m。

温州软土地基存在淤泥层分布较厚，含水量高，可压缩性大，力学特性差等特点，为确保高速公路尽快完成通车，临时便道的修建必须尽快完成，且在高速公路路改桥的过程中，应减少对路改桥施工的影响且能够确保高速公路运营安全、可靠。传统的路基填筑材料，由于容重大，虽路基底部实行了复合地基的处理，但仍难以克服后期沉降过大，产生新老路基搭接处工后拉裂，给高速公路车辆的运营带来安全隐患；同时为确保路基稳固，放坡空间受限，必须加设挡墙，也一定程度上增加了工程造价。因此经过浙江省交通厅组织的关于高速公路安全评估的评审会议，同意设计提出的路基采用泡沫混凝土轻质填料结合水泥搅拌桩来处理，详见图1。

图1 水泥搅拌桩+泡沫混凝土处理断面图

4 路基泡沫混凝土填筑

4.1 泡沫混凝土生产流程

泡沫混凝土是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆和其他外掺材料按一定的比例充分均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工，经自然养护形成的一种含有大量封闭气孔的轻型填筑材料。

4.1.1 试验材料

试验材料主要包括以下方面：a）水 泥矿325#；b）砂 中砂；c）起泡剂密度为1.0kg／m3；d）水 自来水。

4.1.2 参考配合比（见表1）

表1 试验材料配合比

4.1.3 施工流程图

施工流程如图2所示。

图2 施工流程图

4.2 泡沫混凝土填筑

路堤填筑采用泡沫混凝土轻质填料，路面底面以下0～80cm，湿容重为6.5kN／m3，泡沫混凝土28d抗压强度≥0.8MPa；路面底面以下超过80cm，湿容重为6kN／m3，泡沫混凝土28d抗压强度≥0.6MPa；流动度为180±20mm。

在泡沫混凝土浇筑前，为提高基底承载力和整体性，在清表后地基上设20cm碎石层＋10cmC10混凝土找平层（内设φ8mm钢筋网，间距10cm×10cm），兼作泡沫混凝土浇筑的底模，如图3所示。

在泡沫混凝土直立浇筑体的土路肩部位设置波形护栏基础，护栏基础采用C30砼浇筑，为加强防撞护栏的安全稳定性，在其底部泡沫混凝土中预埋φ25钢筋，横向40cm一道，纵向100cm一道。另外护栏沿纵向每隔10m设一道变形缝，缝内以聚苯乙烯硬质泡沫板填充，并用弹性密封膏密闭，如图3所示。

图3 泡沫混凝土路堤布筋断面图

4.3 施工工艺控制及注意事项

施工工艺控制及注意事项主要包括以下方面：

a）泡沫混凝土浇筑厚度每层不超过60cm，路堤中泡沫混凝土最小厚度不小于80cm，否则应超挖处理，泡沫混凝土填筑纵向每10m设置横向施工缝；

b）在浇筑泡沫混凝土之前应做好基底防、排水工作，坑槽开挖好后应在最低处开挖宽度不超过1m的泄水口，防止坑槽内积水，坑槽开挖好后应将基底碾压密实后才能浇筑；

c）遇到大雨应停止轻质土的浇筑，并对未终凝的泡沫混凝土采取遮雨措施，夏季施工应避免在中午高温时段施工；

d）填筑高度小于5m时，顶（底）面以下（上）50cm以内位置设置一层钢丝网，网眼为5cm×5cm的钢丝网片；填筑高度在5～10m时，顶（底）面以下（上）100cm以内位置设置两层钢丝网；钢丝直径为4mm，钢丝网片纵横向搭接长度为10cm，抗拉强度≥1300MPa，焊点抗剪力≥2.1kN，断裂伸长率≥2.5%，相邻两层钢丝网间距为40cm，相邻两块搭接宽度不宜小于20cm，宜采用铁丝绑定；

e）泡沫混凝土顶层浇筑好后7d内不允许任何机械直接在上面行走，路面施工必须在顶层气泡轻质土养护7d以后进行，且底基层施工时不得采用重型机械如摊铺机等；

f）对于施工期间原有路面、便道或连接处的路面出现凹陷、裂缝要及时进行回填修复，确保路面平整，路拱横坡坡率维持在2%。

4.4 新老路基搭接处理

在与既有高速公路路基拼接段，为保证新老路基衔接，原高速公路路基需全部挖除土路肩，并对原边坡开挖台阶，台阶高80cm，最下面一级台阶高度不小于80cm。台阶顶面设4%倒坡并压实，压实度不小于90%，其上用5cm厚M10水泥砂浆找平。加宽部分路基顶部宽度不小于2m，底部宽度不小于1.2m，如图3所示。

图3 泡沫混凝土在路基拼接段的处理图

由于本工程为临时道路，且泡沫混凝土具有较高强度可自立，因此对临时道路路基边坡不做防护设计。在泡沫混凝土填筑的路槽底部，要求压实度≥94%。对填筑高度在2.5m以上的路槽段，要求基底承载力达到60kPa。

5 结语

通过对某高速公路临时便道修建的应用实例，泡沫混凝土作为路基填筑材料能够较好地解决路基差异沉降和新老路基搭接产生的拉裂等关键问题，同时，泡沫混凝土由于上覆荷载低且固结自立，自身稳定性强，减少了对高速公路路改桥主体工程的影响，并极大地节约了土地占用和施工作业空间。该施工材料及工艺将给类似工程提供参考。

[1]于航波，吕锡岭，姜天鹤，等.泡沫混凝土在软基地区高速公路拓宽工程的应用[J].城市道桥与防洪，2010，（10）：144-147.

[2]赵建忠.高速公路软基处理方案的优化与设计[D].上海：同济大学，2002.