轻质路堤在高速公路建设中的应用

黄勇

摘要：为探索轻质路堤在高速公路建设中的应用，文章以实际工程应用情况为基础，重点分析了粉煤灰材料路堤及泡沫轻质土路堤的物理性能，阐述了这两种轻质路堤的具体应用，为轻质路堤在高速公路建设中的应用提供参考与借鉴。

关键词：高速公路;路基;轻质路堤;粉煤灰;泡沫轻质土

0 引言

高速公路作为国家发达交通网重要的组成部分，不仅能促进物资、人员等快速流动，方便人们生活，而且直接影响着国家经济的蓬勃发展。因此，为促进地方经济的快速发展，市市高速网，县县通高速已成为一种不可抵挡的潮流趋势。

为更好地在软土地基及高速公路改扩建工程中安全、经济、合理地建设路堤，国内学者及工程师们提出了一种在不利地质条件下应用轻质路堤的建设方案，常用的方式有粉煤灰材料及泡沫轻质土路堤两种。其原理主要是通过减轻软土对地基的附加应力来减轻路堤的重量、沉降问题。轻质路堤的应用是近年来一种新的高速公路建设理念，符合当前道路施工的需求，在解决软土加固问题以及有效减少道路占用和节省大量费用方面起着关键作用。

本文以实际工程应用情况为基础，总结粉煤灰材料及泡沫轻质土材料两种路堤的物理特性及其应用情况，阐述这两种轻质路堤的性能优势与应用技术，为轻质路堤在高速公路建设中的应用提供有价值的参考。

1 粉煤灰材料路堤的性能分析

1.1 粉煤灰材料路堤简介

粉煤灰材料路堤是轻质路堤的一种，其利用粉煤灰材质轻、孔隙率高、渗透性好以及受施工期的影响较小等优点，在我国的一些多雨水地区得到了非常广泛的利用。一般由粉煤灰路堤、护坡、封顶层、隔离层、排水系统等组合而成。

1.2 粉煤灰材料路堤性能分析

大量实际工程应用表明，粉煤灰材料路堤如果长期被积水所浸泡，会导致路堤变形而损坏地基、斜坡和人行道。因此，加强排水是粉煤灰路堤良好物理特性的首要。此外，[KG（0.05mm]为了防止地表水在轻质路堤上的滞留，有必要充分了解粉煤灰的毛细作用。粉煤灰中毛细水的增加通常为40～60 cm，是黏性地面生长量的两倍以上，地下水或地表水的水平远低于粉煤灰。

粉煤灰材料路堤的底部应<50 cm，或者应在底部添加厚度>30 cm的颗粒状绝缘层，以堵塞毛细管水通道。一般在潮湿地区的路基工程中，其含水率是比较高的，想采用严格的压实标准是比较艰难的，而粉煤灰材料路堤可对这一指标适当降低。由于孔隙度大且渗透系数比黏性土大得多，因此这是粉煤灰的主要特征，受季节的影响较小，并且具有良好的水渗透性，因此其优点可以在雨季建设中得到更多体现。

2 现浇泡沫轻质土路堤的性能分析

2.1 泡沫轻质土简介

泡沫轻质土是采用产生泡沫的化学外加剂，通过物理方法，将发泡剂水溶液制备达到适当稀释倍率的泡沫，并与必须组分水泥基胶凝材料、水及可选组分集料、掺合料等材料通过机械拌和，硬化自行养护后形成达到一定密度、强度的新型轻质填土材料。

2.2 现浇泡沫轻质土路堤性能分析

现浇泡沫轻质土路堤性能與泡沫轻质土的性能息息相关，只有了解泡沫轻质土的性能，才能在路基设计以及施工中更加合理地使用现浇泡沫轻质土路基。以下将重点对泡沫轻质土的性能进行分析。

（1）轻质性。泡沫轻质土中，泡沫占有一定的体积，从而降低了泡沫轻质土的密度，因此其较通常路基填筑材料要轻。其一般施工容重在4～15 kN/m3，相当于普通填土的1/5～3/5左右，4～5 m高的泡沫轻质土路基仅相当于0.8～3 m高的填土路基，这可以用作减轻负荷的措施，也可以收集或用作掩埋材料。

（2）容重及强度可调性。通过调整各必须组分、集料等材料的含量比例，从而制备出不同气泡的含有率，使气泡混合轻质土的容重在4～15 kN/m3之间，抗压强度最大可达7.5 MPa，可满足不同路基部位的填筑强度要求。

（3）流动性。与一般水泥混凝土相比，泡沫轻质土不含粗骨料，因此其流动性比水泥混凝土高。泡沫轻质土现浇施工一般采用直接泵送或配管泵送方式，不需设置临时便道，不影响现有交通。泵送设备可采用软管泵、螺杆泵、拉塞泵，泵送距离可达400～800 m，垂直泵送高度最高可达30 m。

（4）易施工。泡沫轻质土可通过现场直接浇筑即可完成。气泡混合轻质土的流动性高，可通过软管泵、螺杆泵、拉塞泵等多种泵送设备输送，因此现场施工浇筑点与气泡混合轻质土的制作点可分离，因此对施工场地的要求大大降低。当作为路基填筑的替代材料时，气泡混合轻质土浇筑施工无须像一般土质路基填筑一样需要振捣碾压，减少了施工噪音，也能节约时间、人力、物力。

（5）环保。泡沫轻质土属新型轻质环保材料，对环境无污染，可适用于各分部工程。现浇泡沫轻质土应用在道路扩建、山区陡峭路段等道路工程时，可对原有边坡清表、开挖台阶后垂直填筑，从而减少征地，减少开挖，减少对环境的破坏，非常简便、快速、环保。

3 粉煤灰材料路堤的应用

粉煤灰填筑路堤形式有两种，一种为粉煤灰填筑全部采用，另一种为粉煤灰填筑部分采用。灰和土的间隔通常是一层粉煤灰，一层土相间填筑。在技术控制和质量要求方面，高速公路工程建设中两种方法基本相同，施工过程几乎没有差异。大量实际工程应用表明，粉煤灰重量轻，分离度高，可压缩性相对较低，并且具有良好的透水性，这在道路施工中有利于路堤的稳定性。因此，必须充分利用粉煤灰的益处。

从技术角度来看，粉煤灰可用作道路工程大坝的填充材料。从经济角度来看，粉煤灰也具有明显的优势：（1）可用作路面基层的填料;（2）可用作路堤的填料。利用粉煤灰质量低的优点，可用在柔软的地面上，进而减少路堤的沉降，而且对于地基承载力和相关地基处理成本的降低也能起到非常好的作用。

粉煤灰强度的评估最好使用岩土工程指标进行测量。无论是在饱和还是非饱和条件下，按照重压实的标准，粉煤灰都比土壤强度高，这对高速公路路堤的稳定性和强度要求非常有利，粉煤灰的CBR值也比土壤强度高得多。

大量试验和实际工程应用表明，粉煤灰的获得需要求标准重压实试验的压实度达到95%以上，CBR值也达到23.5并饱和，与CBR值只有17.9的硅土的中等液体边界层相比，粉煤灰可以高出30%，其压缩性也相对较低。

图1为现浇泡沫轻质土路堤应用类型示意图。相对于传统的普通路基，泡沫轻质土路堤在轻质性、完整性、耐水性、耐久性、施工性、抗压强度、快速建设、环境保护、经济性等方面都有突出优点。在高速公路工程建设中，泡沫轻质土对地基承载力要求不高，对地基的不均匀沉降适应能力强，在某些情况下可以取代传统的土石方填筑，加快工期，节省工程造价，同时有非常高的节能和环护价值。现浇泡沫轻质土在改扩建公路项目的技术优势为：（1）在旧路基础上加宽不需重新征地，避免拆迁，同时不改变原有排水系统;（2）施工噪音低、振动小;（3）不需要地基处理;（4）沉降差异小、侧向变形可控。在路堤墙加高减荷的应用上，现浇泡沫轻质土同样有着极大的技术优势：（1）可挖土卸荷，避免挡墙加宽加高;（2）可对挡墙后填土进行卸载换填，加固原有挡墙;（3）避免迁移周边管线。

泡沫轻质土路堤应用于陡坡路基时，其比传统的填土路基整体稳定性更好，沉降更少、填方也大大减少，且泡沫轻质土路堤可在狭窄场地施工，不需设置便道，不需要大型机械，而且不需要增强补压，大大减少施工噪音。详见图2。

可见，泡沫轻质土路堤相对于传统路基填土路基具有更大的优势。但是，如果泡沫轻质土直接暴露使用，在风、雨、雪、温差等自然环境因素的影响下，会出现较为严重的风化损坏，可导致其强度大幅度下降（降幅可达70%），同时还可能会出现剥落等现象，因此在设计及施工中，严禁直接暴露使用。

5 结语

高速公路轻质路堤是高速公路建设的新理念，其不仅可以有效地节约不可再生土地资源，而且可以缩小工程范围，降低工程的复杂性。本文系统分析了粉煤灰材料及现浇泡沫轻质土路堤的物理性能，并详细阐述了这两种轻质路堤的实际应用，可为轻质路堤在高速公路建设中的应用提供有价值的参考与借鉴。

参考文献：

[1]钱尼贵，周春儿，李国维.轻质土路堤在高速公路拓宽工程中的应用研究[J].广东公路交通， 2006（4）：1-4.

[2]杨少华，段 冰，姜正晖，等.轻质土技术在公路建设中的应用研究[J].公路，2011（8）：211-217.

[3]夏 天，段宏涛.轻质土技术在公路建设中的应用研究[J].交通世界，2015（16）：67-68.

[4]刘 壮.EPS轻质路堤应用技术研究[J].北方交通，2013（4）：42-45.

[5]钱茹莹，徐 超.EPS轻质填料路堤设计方法初探[J].中外公路，2008（1）：41-44.

[6]鲁水涛.高速公路拼接段EPS轻质路堤断面设计方法研究[J].交通科技，2009（5）：44-46.

[7]刘柱辉，袁 杰，吴 勛，等.一种新型轻质结构路堤研究[J].工程建设，2017，49（3）：36-39.

[8]杨晓红，贺鸿飞.无桥头锥坡现浇挡墙泡沫混凝土轻质路堤施工技术，2019（6）：44-48.

[9]CECS 249-2008，现浇泡沫轻质土技术规程[S].

作者简介：黄 勇（1988—），工程师，主要从事道路工程设计工作。