淺談泡沫輕質土技術在濱海地區道路軟土地基處理中的應用

邊 疆

（寧波梅山島開發投資有限公司，浙江寧波 315012）

0 前言

近年來，我國沿海地區經濟得到快速發展，濱海地區的開發逐漸向灘途、淺海發展。濱海地區軟土地基分布廣泛，工后不均勻沉降引起的跳車成了普遍性的工程病害。針對濱海地區軟土地基處理，國內已進行了很多研究并形成了許多常用的處理方法。有些方案能達到很理想的效果，但在建設工期及經濟性上需付出較大的代價。近年來，作為新技術的泡沫輕質土技術逐漸應用于土建工程中。將泡沫輕質土引入濱海地區軟土地基處理中，將成為軟土地基處理中的一個新方向。

1 泡沫輕質土工程特性[1]

泡沫輕質土是采用水泥、水、氣泡群（必要時可摻入粉煤灰、細砂、砂性土、外加劑）等材料，按一定比例混合攪拌、凝固成型的一種輕質水泥類環保型新型材料。泡沫輕質土具有如下工程特性。

1.1 輕質性、強度及容重可調節性

輕質性是現澆泡沫輕質土最顯著的特性，與幾種常規土建材料相比，現澆泡沫輕質土的容重相對要低（見表1）。

表1 幾種主要土建材料的容重比較表 (單位：kN/m3)

調整泡沫輕質土的配合比：現澆泡沫輕質土的容重和強度可根據需要在一定范圍內自由調節。現澆泡沫輕質土的容重一般可在3～12 kN/m3之間調節；而無側限抗壓強度的調節范圍為0.3～5.0 MPa。作為路基填筑材料，泡沫輕質土的無側限抗壓強度通常控制在0.3～1.2 MPa。泡沫輕質土作為道路回填料，其無側限抗壓強度可取0.8 MPa，容重可取6 kN/m3。與相同高度的一般路基回填料相比，附加應力僅為一般路基回填料的0.3倍。

1.2 良好的施工性

泡沫輕質土的流動性高，可通過軟管泵送，現場施工澆注點與制作點可分離，且澆注點占的施工空間極小，可在狹小空間內施工。當作為路基填筑的替代材料時，現澆泡沫輕質土澆注施工無須振搗碾壓，施工便捷高效。泡沫輕質土可連續澆注施工，無須在施工過程中進行特別的養生處理。

2 軟土地基沉降機理

濱海地區場地軟基一般由飽和軟土組成，淺層遍布淤泥質粘土，灰色，含水量高，天然孔隙比大，流塑狀態，粘塑性好，高壓縮性，富含有機質，不排水抗剪強度小于10 kPa。這類飽和軟土，其沉降變形的本質可用有效應力原理來說明：在附加應力的作用下，超孔隙水壓力不斷消散、有效應力不斷增長；與此同時，隨超孔壓的消散，軟土中的自由水不斷排出，由此，其體積壓縮，表現為沉降的發生。

3 影響道路工后沉降的因素[2]

道路路面結構使用基準期：瀝青路面15 a，混凝土路面20 a。假定工后沉降為S工后，工后沉降可表達為S工后=（Ut+d-Ut）S∞。式中：Ut為道路建成竣工時的固結度；Ut+d為道路路面結構達到使用基準期時的固結度；S∞最終總沉降。

軟土地基沉降過程中，對道路工后沉降起決定作用的主要有兩個因素。

3.1 附加應力

附加應力的大小決定了軟土層最終總沉降量的大小：當附加應力全部轉化為有效應力時，總沉降完成。故附加應力越小，總沉降越小，基準期內工后沉降越小。

3.2 固結度Ut

固結度表達了當前時刻已完成沉降占總沉降的比例固結度。Ut可表達為式中：S當前tt時刻已完成沉降。工期內St完成得越多，固結度Ut越大，基準期內工后沉降越小。

4 減少道路工后沉降的方法

減少工后總沉降可通過以下兩種途徑來降低工后沉降。

4.1 提高工期內Ut

通過提高St來提高竣工時的固結度，以此控制工后沉降。此類方法為排水預壓法：通過設置豎向排水體（或利用土體固有排水通道），通過堆載預壓或真空預壓的方式來加快軟土層的固結速率，使竣工時的固結度達到足夠大，確保工后沉降滿足要求。該法的主要特點是具有較好的經濟性，缺點是需要足夠的預壓時間，以時間換取工程質量，這通常與項目的工期要求矛盾突出。梅山保稅港區內道路常用的排水預壓法[3]有以下幾種（見表1）。

4.2 減小附加應力

減小附加應力以降低總沉降S∞，以此控制工后沉降。實現方法有兩種方式。

4.2.1 剛性樁土復合地基法

剛性樁土復合地基是設置一定密度的旋挖樁、預應力管樁等強度遠較軟土層強度要高的樁體，將上覆荷載大部分轉移至這些樁體來承受，從而降低軟土層所承受的荷載和附加應力，實現控制工后沉降的方法。該工法的優點是時間短，效果顯著，但缺陷是造價偏高，同時，樁體施工對周邊的建筑物會產生側向擠出效應。梅山保稅港區內道路常用的剛性樁土復合地基[4]方法有以下幾種（見表2）。

4.2.2 輕路堤法

該方法直接降低路堤荷載，從而減少軟土層的附加應力。傳統的輕路堤法有：粉煤灰、EPS和泡沫輕質土路堤等（見表3）。

表1 各種排水預壓法比較表

表2 各種剛性樁土復合地基法比較表

表3 各種輕路堤法比較表

粉煤灰造價低，在消除填料重量引起的沉降量相當有限；EPS可最大限度消除填料重量引起的沉降量，但造價昂貴；現澆泡沫輕質土的流動性高，固化后自立性、耐久性好，施工簡便快捷，無需進行特別的養生處理，可較大限度地消除填料重量引起的沉降量，價格適中，可做為高填方軟土地基道路路基回填料。

5 結語

（1）輕質泡沫土一是種輕質水泥類環保型新型材料，具有輕質性、強度及容重可調節性和良好的施工性等特性。泡沫輕質土將成為軟土地基處理中的一個新方向。

（2）主要影響道路工后沉降的因素有附加應力和固結度，可通過減少附加應力和提高竣工時的固結度的方法來減少路工后沉降。

（3）泡沫輕質土可較大限度地消除填料重量引起的沉降量，價格適中，非常適合做為高填方軟土地基道路路基回填料。

[1]現澆泡沫輕質土 (CECS 249：2008)[M].北京:中國計劃出版社，2009.

[2]土工原理與計算（第二版）[M].北京:中國水利水電出版社，2006：174-178,199-213.

[3]劉家豪.塑料板排水法加固軟基工程實例集[M].北京:人民交通出版社，1999：10-11.

[4]駱方榮.剛性樁復合地基沉降計算及影響因素分析[J].建筑技術，2011，（3）.