泡沫混凝土在軟基地區高速公路臨時便道工程中的應用

廖秀齋，任 明

（溫州市城建設計院，浙江 溫州 325000）

0 引言

伴隨城市化進程的不斷推進，城市骨架性干道也在不斷向外延伸，形成與已建的高速公路、國道等公路體系相交叉的狀態，必須采用分離式交通進行處理。比如城市主干道在下穿高速公路，實行高速公路路改橋的具體工程中，為不切斷交通，必須設置應急性臨時便道以確保交通連續，便道工程要求質量可靠，工期緊湊，但實際建設條件，如軟土地基、高填方、作業空間等，存在著較多問題，因此必須尋求更安全可靠的施工材料及工藝加以解決。泡沫混凝土作為一種新型輕質材料，具有比重小（在0.55～1.30之間，可調整）、強度高、高流動性、低滲透性，固化后的自立性、低彈減震性、施工便捷的特點[1]，應用于軟土路基上的填方工程，可較大程度地降低天然地基的上覆荷載，有效抑制常規施工中可能出現的工程問題，如擋土墻變形、差異沉降和路基滑動失穩等。下文將結合溫州市某城市干道延伸段某高速公路路改橋工程，介紹泡沫混凝土的具體應用。

1 工程概況

某城市干道西延段一期工程東起翠微大道，西至寧波路，地面輔道下穿某高速，等級定位為城市支路，設計車速為30km／h。規劃主線線位與應急道路平行落位于北側，上跨某高速公路，主線時速擬定為60km／h。 道路樁號范圍為K0＋945～K3＋300，沿線K1＋137～K1＋162處與既有某高速公路G1513 K11＋850處相交，設計采用下穿高速公路的分離式立交形式，原高速公路路基挖除后改建為橋梁。某城市干道下穿段合計寬度為29m，斷面布置形式為5.5m人非混行道＋7.0m車行道＋4.0m綠化隔離帶＋7.0m車行道＋5.5m人非混行道＝29m。相交段某高速公路高程為5.90～6.0m，路基寬為25m。高速公路現狀采用對向分幅布置，雙向4車道，中央隔離帶2m，東西幅道路寬均為11.5m。

為保證高速公路路改橋施工期間高速公路交通運行基本正常，設計臨時便道，供高速公路施工封閉側路基的主線車輛臨時通行所用。因地形、政策處理及施工便利等因素，該臨時道路只能在高速公路路基兩側進行布設。

2 平面布置

既有某高速公路G1513 K11＋850處現狀路面頂標高為5.90～6.01m，周邊原地坪標高為3.5～3.6m，距離某城市干道下穿段以南130m處為仙門河橋，以北63m處為既有下穿高速人行箱涵，再向北57m位置為規劃的市域鐵路S1線；高速東側緊鄰路基邊緣13m處設有一高壓塔基，高速西側緊鄰路基邊坡處有一平行的軍用光纜。

為保證高速公路路改橋施工期間高速公路交通運行基本正常，需要在高速公路兩側設計臨時便道，供高速公路封閉施工時保持車輛通行所用，該臨時道路在高速公路兩側的路基邊坡和控制帶內布置。兩側臨時道路將本著節約工期并減小對高速公路的通車影響進行施工。

先進行一側路改橋施工，封閉半幅道路，該半幅道路車輛引至該側臨時便道上通行，同時高速公路另一側半幅施工時，封閉另半幅道路，同樣將該半幅道路車輛引至另一側便道通行，不會影響高速公路正常通行。臨時便道采用設計時速為40km／h，單幅斷面采用整體式，路基寬度為10.5m，其中行車道為2×3.75m，土路肩為2×0.75m，加寬為2×0.75m。路基兩側土路肩上設置波形護攔，沿用現狀護欄樣式，防撞等級采用A級，路基邊坡由于兩側用地及電力塔基、軍用光纜等制約，設計采用直立式。

3 路基處理選擇

本次設計的臨時道路豎向基本與現有高速公路持平，以滿足豎向坡率要求，因此設計高差平均為2.5m，根據地質勘察報告資料顯示，建設工程區域地層分布如下：a）素填土 由碎石、黏性土組成，近期人工堆積，松散，平均厚度為0.63m；b）黏土黃褐色、灰褐色，含鐵錳質氧化物，含少量貝殼碎片，軟可塑，無搖振反應，切面光滑有光澤，高干強度，高韌性，頂部普遍有0.3～0.4m的耕土，平均厚度為1.23m；c）淤泥 灰色，含少量貝殼碎片，流塑，無搖振反應，切面光滑有光澤，高干強度，高韌性，平均厚度為29.47m；d）黏土 灰色，鱗片狀結構，含少量腐植物，軟塑，局部為淤泥質土，無搖振反應，切面光滑有光澤，高干強度，高韌性，平均厚度為4.05m。

溫州軟土地基存在淤泥層分布較厚，含水量高，可壓縮性大，力學特性差等特點，為確保高速公路盡快完成通車，臨時便道的修建必須盡快完成，且在高速公路路改橋的過程中，應減少對路改橋施工的影響且能夠確保高速公路運營安全、可靠。傳統的路基填筑材料，由于容重大，雖路基底部實行了復合地基的處理，但仍難以克服后期沉降過大，產生新老路基搭接處工后拉裂，給高速公路車輛的運營帶來安全隱患；同時為確保路基穩固，放坡空間受限，必須加設擋墻，也一定程度上增加了工程造價。因此經過浙江省交通廳組織的關于高速公路安全評估的評審會議，同意設計提出的路基采用泡沫混凝土輕質填料結合水泥攪拌樁來處理，詳見圖1。

圖1 水泥攪拌樁+泡沫混凝土處理斷面圖

4 路基泡沫混凝土填筑

4.1 泡沫混凝土生產流程

泡沫混凝土是通過發泡機的發泡系統將發泡劑用機械方式充分發泡，并將泡沫與水泥漿和其他外摻材料按一定的比例充分均勻混合，然后經過發泡機的泵送系統進行現澆施工，經自然養護形成的一種含有大量封閉氣孔的輕型填筑材料。

4.1.1 試驗材料

試驗材料主要包括以下方面：a）水 泥礦325#；b）砂 中砂；c）起泡劑密度為1.0kg／m3；d）水 自來水。

4.1.2 參考配合比（見表1）

表1 試驗材料配合比

4.1.3 施工流程圖

施工流程如圖2所示。

圖2 施工流程圖

4.2 泡沫混凝土填筑

路堤填筑采用泡沫混凝土輕質填料，路面底面以下0～80cm，濕容重為6.5kN／m3，泡沫混凝土28d抗壓強度≥0.8MPa；路面底面以下超過80cm，濕容重為6kN／m3，泡沫混凝土28d抗壓強度≥0.6MPa；流動度為180±20mm。

在泡沫混凝土澆筑前，為提高基底承載力和整體性，在清表后地基上設20cm碎石層＋10cmC10混凝土找平層（內設φ8mm鋼筋網，間距10cm×10cm），兼作泡沫混凝土澆筑的底模，如圖3所示。

在泡沫混凝土直立澆筑體的土路肩部位設置波形護欄基礎，護欄基礎采用C30砼澆筑，為加強防撞護欄的安全穩定性，在其底部泡沫混凝土中預埋φ25鋼筋，橫向40cm一道，縱向100cm一道。另外護欄沿縱向每隔10m設一道變形縫，縫內以聚苯乙烯硬質泡沫板填充，并用彈性密封膏密閉，如圖3所示。

圖3 泡沫混凝土路堤布筋斷面圖

4.3 施工工藝控制及注意事項

施工工藝控制及注意事項主要包括以下方面：

a）泡沫混凝土澆筑厚度每層不超過60cm，路堤中泡沫混凝土最小厚度不小于80cm，否則應超挖處理，泡沫混凝土填筑縱向每10m設置橫向施工縫；

b）在澆筑泡沫混凝土之前應做好基底防、排水工作，坑槽開挖好后應在最低處開挖寬度不超過1m的泄水口，防止坑槽內積水，坑槽開挖好后應將基底碾壓密實后才能澆筑；

c）遇到大雨應停止輕質土的澆筑，并對未終凝的泡沫混凝土采取遮雨措施，夏季施工應避免在中午高溫時段施工；

d）填筑高度小于5m時，頂（底）面以下（上）50cm以內位置設置一層鋼絲網，網眼為5cm×5cm的鋼絲網片；填筑高度在5～10m時，頂（底）面以下（上）100cm以內位置設置兩層鋼絲網；鋼絲直徑為4mm，鋼絲網片縱橫向搭接長度為10cm，抗拉強度≥1300MPa，焊點抗剪力≥2.1kN，斷裂伸長率≥2.5%，相鄰兩層鋼絲網間距為40cm，相鄰兩塊搭接寬度不宜小于20cm，宜采用鐵絲綁定；

e）泡沫混凝土頂層澆筑好后7d內不允許任何機械直接在上面行走，路面施工必須在頂層氣泡輕質土養護7d以后進行，且底基層施工時不得采用重型機械如攤鋪機等；

f）對于施工期間原有路面、便道或連接處的路面出現凹陷、裂縫要及時進行回填修復，確保路面平整，路拱橫坡坡率維持在2%。

4.4 新老路基搭接處理

在與既有高速公路路基拼接段，為保證新老路基銜接，原高速公路路基需全部挖除土路肩，并對原邊坡開挖臺階，臺階高80cm，最下面一級臺階高度不小于80cm。臺階頂面設4%倒坡并壓實，壓實度不小于90%，其上用5cm厚M10水泥砂漿找平。加寬部分路基頂部寬度不小于2m，底部寬度不小于1.2m，如圖3所示。

圖3 泡沫混凝土在路基拼接段的處理圖

由于本工程為臨時道路，且泡沫混凝土具有較高強度可自立，因此對臨時道路路基邊坡不做防護設計。在泡沫混凝土填筑的路槽底部，要求壓實度≥94%。對填筑高度在2.5m以上的路槽段，要求基底承載力達到60kPa。

5 結語

通過對某高速公路臨時便道修建的應用實例，泡沫混凝土作為路基填筑材料能夠較好地解決路基差異沉降和新老路基搭接產生的拉裂等關鍵問題，同時，泡沫混凝土由于上覆荷載低且固結自立，自身穩定性強，減少了對高速公路路改橋主體工程的影響，并極大地節約了土地占用和施工作業空間。該施工材料及工藝將給類似工程提供參考。

[1]于航波，呂錫嶺，姜天鶴，等.泡沫混凝土在軟基地區高速公路拓寬工程的應用[J].城市道橋與防洪，2010，（10）：144-147.

[2]趙建忠.高速公路軟基處理方案的優化與設計[D].上海：同濟大學，2002.