泡沫轻质土在软土路基存在地下管线时的应用

安建林

摘 要：根据泡沫轻质土自重较轻及具有流动性，施工简便的特点，针对软土地层的埋藏条件，地下管线的分布及埋深，对比水泥搅拌桩处理软基与采用泡沫轻质土处理软基的优缺点，选择泡沫轻质土填筑路基，减小工后沉降，对基底软基不处理，解决了地下分布管线，协调较为困难时地基处理的问题。

关键词：泡沫轻质土;软基;地下管线;桥头段

0 引言

在大范围分布软土地区建设道路，在填土较高部位及桥头段特殊部位，规范要求的工后沉降小，道路基底软土都需经过处理后才能达到规范要求。而为了节省占地，路侧往往设挡土墙，挡土墙基底也需要处理。若软土地基中原先埋有管线，该段路基又处在桥头段，对软基沉降要求更加严格，此时的地基处理方案难度增加，考虑因素增多。采用水泥搅拌桩处理软基时，遇到地下管线应避让，上部增加荷载后，不处理的管线也存在较大的压力风险。采用泡沫轻质土填筑路基，减少了附加荷载，经过计算后无需向下处理即可满足要求，给施工带来了方便，但泡沫轻质土费用相对较高，采用何种方案，仍需要比较后采用。

1 泡沫轻质土的特点及应用

（1）轻质性：容重范围3 kN/m3～12 kN/m3;填料容重4 kN/m3～8 kN/m3。

（2）直立性强：4 h后会开始固化，对结构物几乎无推挤力，可进行垂直填筑。

（3）强度可调节：强度范围0.3 MPa～10 MPa，填料强度0.4 MPa～1.0 MPa。

（4）良好施工性：流动性好，可远距离泵送，无需振捣碾压，可在狭窄场地施工。

（5）耐久性好：材料以水泥基为主，其耐久性、耐热及抗油污能力强，具有水泥混凝土材料同等的耐久性。

根据以上特点，道路在软土地基上存在地下管线，且工后沉降要求高时，可考虑采用泡沫轻质土填筑路基，路基强度满足要求，路基基底下面的软土经过稳定沉降计算满足规范要求时可以不进行处理。

2 泡沫轻质土的应用

2.1 项目概况

某城市主干路处有一座航道桥，因其航道升级后，两侧路基需要加高，而路基下地基存在软土，需要地基处理后才能满足规范要求。该路路基宽44 m，横断面布置为：0.5 m（双黄线）+2×3.25 m+4×3.50 m（机动车道）+2×0.5 m（路缘带）+2×3.0 m（侧分带）+2×4.5 m（非机动车道）+2×3.5 m（人行道）=44.0 m。

2.2 道路工程地质条件

经勘察，道路线位处特殊性岩土主要为杂填土及淤泥质粉质黏土。

层①杂填土（Q4ml+al）：杂色、灰、灰黄色，松散，分布于既有路基处上部为人工填筑土，表层30 cm～50 cm多为沥青混凝土路面，向下30 cm～50 cm为路基土，含碎石及少量建筑垃圾;为近1～10年新近回填，性质差。本场区普遍分布，厚度分布不均匀，层厚：0.90 m～3.60 m，平均1.99 m;层底埋深：0.90 m～3.60 m，层底标高：-1.35 m ～5.66 m。

层②淤泥质粉质黏土（Q4al）：灰色、灰黑色，流塑，切面稍有光泽，干强度及韧性中等，正常固结，中灵敏性;局部夹少量稍密粉土。本场区桩號WAK0+837.6～WAK1+100.1

段分布，厚度分布不均匀，层厚：1.80 m～5.70 m，平均3.35 m;层底埋深：3.10 m～11.10 m，层底标高：-4.39 m～0.86 m。

淤泥质粉质黏土天然含水量为36.8%，液限35.4%，塑限22.5%，液性指数1.11，孔隙比1.069，直剪粘聚力30.9 kPa， 内摩擦角13.8度。地基承载力特征值80 kPa。

2.3 软基处理方案的比较

以工后沉降及稳定为控制指标，规定路面设计使用年限（15年）内工后沉降桥台与路堤相邻处（7H）≤0.10 m，压缩层计算深度为计算层底面附加应力与有效自重应力之比不大于0.15，稳定验算时，采用圆弧条分法按路堤施工期及道路营运期的荷载分别计算稳定安全系数，施工期采用直剪快剪（不固结不排水）指标，其容许值为1.10，运营期采用固结快剪（固结不排水）指标，其容许值为1.20。本条道路路基填筑期一般按3～6个月考虑，预压期按6个月控制，路面施工期按6个月控制。原设计时未发现地下埋有燃气管线，就只按软土的埋藏条件、厚度，结合填土高度进行计算，经计算稳定和沉降经水泥土搅拌桩处理后满足要求。桥头段采用水泥土搅拌桩处理，桩长采用8 m，桩间距1.2 m，桥头过渡段桩长5 m，桩间距1.4 m。根据现场土的含水量及地区经验，每延米水泥掺入量均为55 kg/m。

但在施工勘验现场时发现线位处存在燃气管线，该管线直径为1 m，斜穿道路，夹角约45度，埋深大约在1 m左右。该段地基表层还存在杂填土，需要清除杂填土后再施工搅拌桩。由于管线与线位斜交，施工场地狭小，施工搅拌桩时对管线需要进行避让和采用盖板涵或其他防护措施。针对以上情况考虑采用泡沫轻质土填筑路基及换填表层杂填土，并对原挡土墙进行优化，取消原搅拌桩处理，并进行费用比较。若采用泡沫轻质土填筑，杂填土采用泡沫轻质土换填，计算的路基工后沉降为6.2 cm，满足规范要求。又由于泡沫轻质土具有自立性，其路基外侧的挡土墙尺寸可以减小。泡沫轻质土的设计包括结构设计、性能设计、和附属设计，其要求按照《气泡混合轻质土填筑工程技术规程》[2]进行。

根据规范要求[1]，用于地下结构或管顶减载换填时，泡沫轻质土自重及其他荷载的总和应小于地下结构或管线所能承受最大荷载的0.9倍。本条道路路基填筑高度最大为2.2 m，路面结构厚0.68 m，泡沫轻质土1.52 m，再加上汽车荷载按照1 m的普通土折算，经计算，路面结构容重按23 kN/m3，泡沫轻质土容重按10 kN/m3，估算的荷载约为1*19+0.68*23+1.52*10=49.84 kPa，其荷载小于0.9倍的管线所能承受最大荷载的0.9倍。对管线适当加固保护并征得管线权属单位的认可后即可采用泡沫轻质土填筑。

3 结论

（1）道路在软土地基上存在地下管线，且工后沉降要求高时，可考虑采用泡沫轻质土填筑路基，基底下面的软土可以不进行处理，减少采用打桩处理对管线的影响。

（2）软土路段上采用泡沫轻质土填筑路基，施工速度快，只填筑上部不处理下部，协调难度小。

（3）泡沫轻质土荷载较轻，填筑后对地下管线影响小，保护管线的措施相对简单，但费用相对较高，需要比较后选用。

参考文献：

[1]《公路路基设计规范》（JTGD30-2015），中华人民共和国交通运输部，2015.

[2]《气泡混合轻质土填筑工程技术规程》CJJ/T177-2012，住房和城乡建设部，2012.

[3]《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》JTC/TD31-02-2013，交通运输部，2013.

[4]《城镇燃气设计规范》GB50028-2006，中华人民共和国建设部，2006.