泡沫轻质土在路堤工程中的应用研究

郭继红

(沈丘县公路局，河南 周口 466300)

1 泡沫轻质土的路用性能分析

泡沫轻质土是一种性能良好的轻质填土材料，相比传统填土材料，其具有轻质性、流动性、隔热性及强度可调节性等特点，为了更全面地了解泡沫轻质土的特性，本文仅针对无侧限抗压强度、抗折强度进行分析。

1.1 无侧限抗压强度

为验证泡沫轻质土的无侧限抗压强度，在养护条件达到28 d的情况，通过SANS万能试验机进行无侧限抗压强度试验(见表1)，并根据试验结果数据绘制水固比对无侧限抗压强度的影响关系图。经分析可知，水固比越小，泡沫轻质土的无侧限抗压强度越大。对于泡沫轻质土无侧限抗压强度而言，水固比是最重要的一个影响因素。随着水固比的不断降低，泡沫轻质土的原材料水泥用量将随之增加，但水的用量却在减少，这种情况下，将会导致孔隙率减小。泡沫轻质土强度主要源于自身的胶凝效果，因此，必须合理控制泡沫轻质土的抗压强度，一般为1.5 MPa以上。因此，如表1所示，A1、A2组均达不到要求，无需考虑。

表1 无侧限抗压强度、抗折强度试验结果

1.2 抗折强度

抗折强度可以反映泡沫轻质土的韧性，也是泡沫轻质土力学性能中一项关键性的衡量标准。采用抗压抗折一体化试验机进行抗折强度试验，结果如表1所示。由此可知，水固比越小，泡沫轻质土的抗压强度越大。相比其28d龄期下的抗压强度，泡沫轻质土的抗折强度仅为其1/3，两者之间具有明显的线性关系。

2 工程概况

某公路工程属于互通匝道工程，影响桩号为BK0+000-BK0+114。本工程分为A、B两个匝道，两个匝道边坡最大高度分别为44 m、32 m；中心最大填高分别为37 m、27 m，均分4阶填筑，按照由上到下的顺序，坡率依次为1：1.5、1：1.75、1：2.0，防护形式均为拱形骨架。目前，本填方路堤段下部二阶填筑工作已完成，当施工上部二阶时出现病害问题，施工到这个阶段填筑高度与路床顶面相距2.0 m左右。在多天连续降雨的作用下，路堤填筑含水率较高，已严重影响施工质量。

在降雨因素制约下，有张拉裂缝、斜向裂缝等出现于B匝道填方区顶部及坡面位置。按照勘查情况，可将路堤病害分为2段，即BK0+000-BK0+030(B1区)、BK0+030-BK0+090(B2区)，其中B1区填方高，具有较大附加应力，坡脚应力集中，已经产生挤压变形情况，当前坡体中下部为病害高发处。B2区下方为薄填，具有较高临空面，且病害已出现于坡体前后缘，若治理不及时，将加剧病害，引发整体失稳。经多方商议，决定采用泡沫轻质土进行施工处置。

3 泡沫轻质土路基填筑施工技术要点

3.1 施工准备

施工前，根据工程地质情况和设计要求，编制详细、合理的施工组织方案。浇筑前要清理干净施工区域内基底杂物，不得存有积水等情况。并根据经济性原则，在适当距离设立泡沫轻质土现场制作拌和站，备好施工所需的各类材料，如模板、钢筋等。同时，采用施工保护面板，构建一个封闭的浇筑区域。设备产能要求如表2所示。

表2 设备产能要求

3.2 施工工艺

3.2.1 泡沫轻质土的拌和制作

泡沫轻质土制作设备智能化化效果好，具有智能计量功能，可实时对拌和阶段原材料的用量进行适当调整，保证原材料用量始终满足施工设计要求。在整个拌和过程中，应保证均匀拌和，一般情况下，在泡沫轻质土原材料制作当中，静置时间需控制在2 h以内。

3.2.2 浇筑

填平区放坡开挖至泡沫轻质土设计标高2 m以上，整理出施工平台。随后进行施工基坑开挖，并碾压基底土层，在93%以上控制压实度，保证承载力在160 kPa以上。将级配碎石层铺设在底板底部，厚度为20 cm，相比底板宽度，两侧可多出50 cm左右。

1)施工第一阶底板及侧板部位，可浇筑C30混凝土，厚度分别为30 cm、20 cm，并将钢筋网设于中部，尺寸为8@10 cm×10 cm。拉结预埋，长度为1.5m，间距为0.75 m×1.0 m，0.2 m为弯头长度。第一阶泡沫轻质土浇筑时，可在0.5～1.0 m控制单层浇筑厚度。

2)施工第一阶顶板、第二阶侧板部位，与此同时，可对第二阶浇筑泡沫轻质土，随后依次完成其他阶的浇筑。并将8@10 cm×10 cm钢筋网铺筑到底部及路面底基层底面以下50 cm，同时在每一阶顶部及其上0.5 m处也要铺筑一层。此外，还要将一层防渗土工膜铺筑到泡沫轻质土顶面。浇筑现场如图1所示。

图1 泡沫轻质土现场浇筑

3.2.3 养护

泡沫轻质土浇筑硬化成型之后，若强度仍无法满足设计要求，无法直接使用。特殊情况下，若需使用，需将临时保护层铺设其上，且厚度超过50 cm。一般情况下，当泡沫轻质土浇筑高度达到设计标高规定，便可做保湿养护处理。当泡沫轻质土抗压强度在0.5 MPa以上时，即可施工路面。

3.3 施工质量检测与控制

3.3.1 现场控制指标

为保证施工质量，必须做好人员、材料、设备等管理与控制。严格遵循“四定”原则，“定人、定机、定岗、定责”，提前做好机械设备试机工作，保证设备始终处于良好运行状态。对于施工原材料，要做好抽检工作，待确保质量合格后才能用于施工。此外，在整个施工过程中，还要详细、认真记录各项施工事项，做好现场质量控制。根据泡沫轻质土施工要求，现场控制主要指标如表3所示。

表3 现场控制指标

3.3.2 工后质量检测

本工程路面结构层完工2年后，对路面情况进行检测。经检测可知，泡沫轻质土路基工后总沉降量为11 cm，1.0 mm为日最大沉降速率，符合规定要求(<5 mm/d)。整体来讲，泡沫轻质土路基工后沉降量不大，且路基基底压力、沉降量逐步趋向稳定，路基整体状况良好，路面平整。由此表明，在软基处理中泡沫轻质土应用效果良好。

4 结语

软土路基具有压缩性高、承载力差等特点，在车辆荷载长期作用下，软土路基段很容易出现不均匀沉降和侧向变形的问题，从而引发路面下陷、开裂等病害，严重影响公路使用寿命和行车安全。因此，必须重视软土路基处理。泡沫轻质土作为一种性能良好的轻质填土材料，相比传统填土材料，其具有轻质性、流动性、隔热性及强度可调节性等特点，将其用于公路软基处理施工当中，可有效提高地基承载力，减少地基沉降变形，提高工程施工质量。