基于泡沫轻质土技术的公路加宽预防性养护工程施工研究

摘要 为保证公路施工中软土路基的施工效果，文章以某公路加宽预防性养护工程为例，研究泡沫轻质土施工技术在软土路基施工中的应用。首先，结合该工程的软土路基特点及施工需求，设计了泡沫轻质土的施工方案；然后，采用PO42.5等级的普通硅酸盐水泥、水、发泡剂制作了泡沫轻质土，并在计算换填厚度后完成泡沫轻质土的浇筑；最后，对施工后路基的主固结沉降进行了计算。结果表明，不同断面的沉降结果均低于10 cm，其中最大沉降值为

8.56 cm，满足工程的施工标准。

关键词 公路施工；软土路基；施工技术

中图分类号 U416 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）24-0085-03

0 引言

路基预防性养护是公路施工中的重要内容，其养护内容包含疏通、路肩加固、路基加高，以及路段局部加宽等，通过相应的预防性养护施工提高旧路技术标准[1]。公路在加宽工程中，软土路基作为一种特殊的地质条件，具有含水量高、承载能力低等特点，给公路施工带来了诸多挑战。软土路基流动性强、压缩能力大、渗透能力差和抗剪能力低，如果未进行有效处理，可能会引发沉降、变形等不良现象，严重影响公路的安全性和稳定性[2]。因此，深入研究并提升软土路基的施工技术，采用先进的施工技术进行软土路基的处理，可以有效改善软土路基的力学性能和稳定性，对于确保公路的质量、安全和使用寿命具有重要意义，从而保障公路的顺畅、安全运行[3]。

软土路基施工时最典型的问题是不均匀沉降，因此在公路施工时，为保证软土路基的施工效果，降低其不均匀沉降，需采取合理的施工技术进行处理。该文为研究软土路基的施工技术，以实际公路加宽的预防性养护工程为例，研究泡沫轻质土的软土路基施工技术，通过该技术进行路基加宽施工，并分析该技术的应用效果，为公路预防性养护提供参考。

1 软土路基的施工技术

1.1 工程概况

为研究软土路基的施工技术，以某公路加宽的预防性养护工程为例展开相关研究。该公路全长接近7 km，原有路基宽度为25.5 m，为双向四车道设计，设计时速为120 km/h。近年来，随着交通量的逐渐增加，该路段已经无法满足当下交通量的需求，因此需对该路段进行加宽处理，在道路两侧均加宽两车道，使其达到双向八车道，加宽后的路基宽度达到41 m。加宽路基的横断面示意图如图1所示。

路基加宽路段使用的填料主要为普通填土及粉煤灰等常见填料，对加宽路段的地质情况进行勘测，并查阅相关地质资料，确定该路段为典型的软土路基，主要土层详情如表1所示：

土层的液限值为37.35%，塑限为23.01%。因此，在进行路基加宽施工时，为避免路基填筑高度过高而导致路基发生压缩变形及不均匀沉降，需采用合理的软土路基施工技术。

1.2 泡沫轻质土施工方案设计

结合工程的软土路基情况，该文采用泡沫轻质土进行加宽路段的软土路基施工。泡沫轻质土是一种新型的环保填土材料，该材料内部存在大量封闭气孔，具备较好的流动性、密度可调节性、耐久性及隔热性，且强度较高、施工便捷，因此将其用于软土路基加宽施工中，可在提升路基施工效果的前提下，降低公路施工后的后期维护成本。

该路基整体加宽施工方案为使用泡沫轻质土进行加宽路基施工，并且保证加宽路基的沉降不超过10 cm、横向差异坡降度不超过0.5%。详细的施工内容如下所述：采用泡沫轻质土进行路基填筑时，顶面需预留70 cm空间供排水系统的设置。在施工前需全面、详细地进行施工现场勘察，在确定填筑高度的同时，明确最合理的填筑方法。由于预压土的设计高度为1.5 m，需在泡沫轻质土底层加铺钢筋网，并在填筑层和旧路基结合层之间铺设防水土工布。此外，在施工时应挖除旧路堤边坡的部分土层[4]，使用泡沫轻质土进行填筑和加宽，在加宽后的路堤上设置宽度为2 cm的沉降缝，且设置沉降缝之间的距离为10 m，并使用沥青模板进行填充。

1.3 泡沫轻质土制备

依据上述小结确定路基加固方案后，在进行施工前，需先制备泡沫轻质土，该文选择PO42.5等级的普通硅酸盐水泥、水、发泡剂制作泡沫轻质土，选择的各种原材料均满足相关标准，其中发泡剂为复合型发泡剂，密度为1.14 kg/L。

完成原材料选择后，进行泡沫轻质土的配合比设计。该文在确定配合比时[5]，为保证其合理性，应按照下述公式进行配合比设计：

（1）

（2）

式中，——每立方米泡沫轻质土中的水泥用量（kg/m3）；——每立方米泡沫轻质土中的水用量

（kg/m3）；——每立方米泡沫轻质土中的复合泡沫用量（kg/m3）；——水泥的密度（kg/m3）；——水的密度（kg/m3）、——复合泡沫的密度（kg/m3）；——泡沫轻质土的浇筑密度（kg/m3）。

依据上述公式，确定泡沫轻质土中的水泥用量、水用量、复合泡沫用量分别为526.3 kg、315.8 kg、550.0 kg。确定配合比后，则进行泡沫轻质土的制备，其制备流程如图2所示。

在整个制备过程中，首先进行泡沫生成，泡沫是经过发泡剂稀释处理后再对其进行压缩处理，然后使用专业的发泡枪制备形成。发泡剂的质量会在较大程度上影响泡沫的稳定性，因此选择的发泡剂需具备较好的活性，当环境温度在0℃以上时，发泡剂不会发生离析现象；同时，应保证发泡剂制备泡沫的细密度，其视密度控制在10%。

泡沫生成完成后，则进行混合浆料拌制，该拌制需在施工现场直接进行，拌和时间不超过2 min，同时按照配合比严格控制材料用量。并且，在整个拌制过程中应采用连续拌制方式完成，以避免泡沫轻质土在浇筑时泡沫消失，保证浇筑质量。同时，在出料口安装过滤网，避免发生泵管堵塞。

浆料制备完成后，将气泡加压处理后与制备的浆料进行混合。在该过程中，加压时间应保持在2 min左右，施工人员可结合现场施工详情进行调整，并且保证搅拌的均匀性。搅拌完成后的泡沫轻质土，需在2 h内完成使用，超过该时间则作废，不可用于路基施工。

1.4 路基填筑施工

1.4.1 换填厚度计算

在进行软土路基的换填过程中，需结合软土路基的特性确定最佳的换填厚度[6]。由于软土路基的典型特点为沉降，因此换填的最大目的是降低软土路基施工后的沉降。

如果在预压时刻下的实际沉降为，则路基施工后路堤永久荷载下的附加应力为。在该应力下，计算的最后沉降量为，则依据和的结果，确定泡沫轻质土的换填厚度，其详细步骤如下所述：

（1）计算常规换填土状态下的和，并将和进行对比，如果则不进行换填处理；如果，则进行换填处理。

（2）当时，对进行调整，使其低于常规的填土高度，使，此时即为永久荷载下的附加应力，即，此时对应的常规素填土高度为，原始的对应的填筑高度为。

（3）如果常规填土的容重为、泡沫轻质土的容重为，路面结构层和交通荷载用表示，将调整为，则计算泡沫轻质土换填厚度的公式如下：

（3）

（4）依据式（3）计算后，按照计算结果确定泡沫轻质土的换填厚度，以保证换填厚度的合理性。

1.4.2 换填施工详细内容

依据上述小结，确定泡沫轻质土的换填厚度后，进行路基换填浇筑。在浇筑前应考虑泡沫轻质土的流动性，加设保护模板，并对模板之间及模板和地面之间的缝隙进行密封处理，避免缝隙处在泡沫轻质土浇筑时发生漏浆现象；同时，在模板之间加设横肋和纵肋，完成模板固定[7]，避免其发生变形和浮动。

在泡沫轻质土浇筑时，为保证浇筑时泡沫轻质土中泡沫的均匀性，应控制其不可发生振动；同时，为避免发生气泡消解，浇筑时应从软管前端直接进行，出料口应完全埋入泡沫轻质土中。由于泡沫轻质土浇筑时使用输送泵完成，需确定泵送工艺参数，保证最佳的浇筑效果，泵送距离为300～400 m，垂直泵送高度为10～20 m。

该文研究工程在泡沫轻质土浇筑时，其自身会发生气泡压缩和消解，进而导致湿容重增加，该现象会随着泡沫轻质土浇筑层的厚度增加而显著。所以采用分块、分层的方式完成，并且控制浇筑层的浇筑厚度，单层浇筑厚度控制在0.35～0.8 m之间。

浇筑完成后，应进行泡沫轻质土养护，但在养护过程中无须进行逐层养护。为避免浇筑后发生裂缝，泡沫轻质土浇筑后在其没有完全达到初凝时，应在浇筑表面覆盖麻袋，并进行洒水养生；如果施工时发生降水现象，则应采取一定措施对施工后没有固化的泡沫轻质土进行遮挡，不可让其淋雨。

养护完成后，在正常情况下可无须拆除模板，如要降低施工成本，可在泡沫轻质土浇筑养护后的强度达到设计标准后，进行模板拆除。

2 施工结果分析

为验证泡沫轻质土施工技术在公路施工中对软土路基的处理效果，采用主固结沉降作为评价标准，计算其施工后的沉降情况，以衡量泡沫轻质土的施工效果。

如果主固结沉降用表示，则其计算公式如下：

（4）

式中，——路基第层土中的附加应力（kPa）；——土层的压缩模量（MPa）；——土层的初始厚度（cm）。

该文采用研究的泡沫轻质土施工技术完成路基换填施工后，依据式（4）计算不同断面的沉降结果如表2所示 ：

对表2的沉降结果进行分析后得出，该文采用泡沫轻质土施工技术完成软土路基的换填施工后，不同断面的沉降结果均低于10 cm，其中最大沉降值为8.56 cm，满足工程的施工标准。

3 结论

在公路施工过程中，软土路基的处理效果对于公路的整体施工质量存在直接影响。该文在保证施工质量的前提下，为降低施工成本完成软土路基的施工，以某地区的公路路基加宽工程为例，研究泡沫轻质土施工技术在软土路基施工中的应用，并对该技术的施工效果进行了分析，结果表明路基的沉降较小，实现了软土路基的加固，保证了路基的施工质量。

参考文献

[1]王健强.公路施工中软土路基处理技术分析及应用[J].居业， 2024（2）：40-42.

[2]章春柳.公路施工中软土路基的施工技术和处理方法[J].广东建材， 2024（2）：132-134.

[3]乔攀举，穆玲建，田磊.软土路基施工技术在高速公路施工中的研究[J].产业创新研究， 2023（24）：129-131.

[4]刘力铭.软土路基施工技术在高速公路施工中的应用[J].黑龙江交通科技， 2023（9）：51-53.

[5]黎波.高速公路施工中的软土路基施工技术[J].中国住宅设施， 2023（8）：151-153.

[6]姚正鹏.公路施工中软土路基的施工技术分析[J].运输经理世界， 2023（34）：25-27.

[7]龚红燕.高速公路施工中的软土路基施工技术研究[J].运输经理世界， 2023（26）：28-30.