泡沫輕質土在路橋銜接處路基處理中的應用

林廣春

（上海林同炎李國豪土建工程咨詢有限公司山東分公司，山東 濟南 250000）

0 引言

由于工后道路總沉降量大于橋梁總沉降量，這種沉降差異會在路橋銜接處形成錯臺，產生橋頭跳車現象，不僅降低行車舒適性，嚴重者影響行車安全。在滿足容許工后沉降的情況下，為減小路橋沉降差異，往往根據具體情況對橋頭路基采用堆載預壓法、強夯法、水泥攪拌樁法等進行處理。傳統處理方法各有利弊，或者工期較長，或者造價較高，或者對環境影響較大。

1 泡沫輕質土用于橋頭路基處理的優勢

泡沫輕質土作為近年來常用的一種新型材料，將其用于橋頭路基處理已有了豐富的研究成果和成熟的應用[1-4]。與傳統填料相比，將泡沫輕質土用于橋頭路基處理，具有以下優勢。

（1）大幅降低填土荷重，減少地基附加應力及影響深度，抑制地基不均勻沉降，提高路基的穩定性；

（2）緩解橋臺與臺背路基的剛性突變，有效消除填料自身的工后沉降；

（3）施工時自動密實，無需振搗、碾壓，有效解決臺背壓實難問題；

（4）施工便捷，環保，工期短，造價低。

2 泡沫輕質土用于橋頭路基處理的技術要點

某市政道路，其道路等級為城市主干路，設計速度50 km/h，道路紅線寬度50 m，道路標準橫斷面布置為：5.5 m（人行道）+4 m（非機動車道）+2 m（機非分隔帶）+11 m（機動車道）+5 m（中央分隔帶）+11 m（機動車道）+2 m（機非分隔帶）+4 m（非機動車道）+5.5 m（人行道）=50 m（道路紅線寬度）。該項目在跨越現狀河流處需新建一座跨徑36 m中橋。為有效減少路橋沉降差異，對橋頭路基采用泡沫輕質土進行處理。

2.1 確定處理范圍

2.1.1 確定處理長度

路橋過渡段長度L由下式確定：

式中：L為路橋過渡段長度，即處理長度；△s為允許工后沉降，取0.1 m；△i為工后允許縱坡變化率，取0.2%～0.4%。

計算得處理長度L=25～50 m。

鑒于上述理論依據及規范要求，泡沫輕質土用于橋頭路基處理時，其處理長度普遍按30～50 m進行設計。同時應滿足規范中泡沫輕質土形態設計中，最小填筑厚度不宜小于1.0 m的要求。

2.1.2 確定處理寬度

橫向范圍，市政道路處理至人行道外邊線（道路紅線）即可，同時考慮應滿足市政管線敷設空間的要求。當用于填筑公路路基時，橫向單側富余寬度宜寬出路基頂面0.5 m。該項目處理范圍示意圖如圖1所示。

2.1.3 確定處理深度

圖1 泡沫輕質土處理范圍示意圖

根據《現澆泡沫輕質土技術規程》（CECS：249 2008）“4.3形態設計”中推薦的計算緊鄰橋臺換填厚度的計算公式，確定緊鄰橋臺處泡沫輕質土的最大處理深度H。

2.2 橋頭路基處理設計

2.2.1 主要材料技術要求

2.2.1.1 泡沫輕質土

泡沫輕質土的使用目的主要有兩大類：（1）替代傳統填筑材料，以減輕荷重或土壓；（2）填充空洞或狹小空間。作為第一種使用目的，該項目對泡沫輕質土主要技術指標要求如表1所列。

表1 泡沫輕質土技術指標一覽表

標準泡沫密度為50 kg/m3，消泡試驗泡沫輕質土濕密度增加率不超過10%。

2.2.1.2 HDPE防滲土工膜

HDPE防滲土工膜主要技術指標如表2所列。

表2 HDPE防滲土工膜技術指標一覽表

2.2.1.3 鍍鋅金屬網

金屬網采用Φ1.5 mm@2.5 cm×2.5 cm鍍鋅鐵絲網。

2.2.2 橋頭路基處理設計

圖2為泡沫輕質土路基處理縱斷面設計圖，圖3為其橫斷面設計圖。

圖2 泡沫輕質土路基處理縱斷面設計圖（單位：m）

圖3 泡沫輕質土路基處理橫斷面設計圖

為適應橋頭路基縱坡要求，可設置臺階滿足坡度變化。臺階高差≤0.5 m，沿臺階方向各平臺的長度≥2.0 m。調坡層可采用二灰土填筑。二灰土材料要求：熟石灰∶粉煤灰∶土=1∶2∶2（體積比）。

泡沫輕質土填筑體縱向上每隔10～20 m設置一道沉降縫，沉降縫應貫穿泡沫輕質土體，沉降縫采用2 cm厚的木夾板設置。

在泡沫輕質土填筑體頂部0.5 m～1.0 m的位置設置1～2層金屬網。

泡沫輕質土保護壁采用C30鋼筋混凝土材質。碎石墊層施工前需對基底整平夯實，地基承載力≥120 kPa；承載力不滿足要求時需進行地基處理。保護壁每隔20 m設置一道貫穿面板及基礎的通縫，縫寬2 cm，縫內用泡沫塑料板填充。

保護壁泄水孔間距為2～3 m，交錯布置；泄水孔采用Φ50硬質PVC空心管，墻背孔端用透水土工布包裹，最下排泄水孔距地面≥0.3 m。

2.3 泡沫輕質土施工要點

2.3.1 施工配合比的確定

（1）試塊采用10 cm×10 cm×10 cm立方體試塊，抗壓強度試驗方法與普通混凝土強度試驗方法相同，但要求壓力機采用小量程砂漿壓力機進行抗壓試驗，且強度結果不做尺寸折減。

（2）試驗以6塊試塊為一組，共做2組分別測定7 d和28 d齡期強度。當7 d齡期抗壓強度≥0.5倍設計強度或28 d齡期抗壓強度≥設計強度時，該配合比可作為施工配合比采用。

2.3.2 施工設備

（1）現場制作泡沫輕質土時，發泡裝置應采用發泡劑水溶液與壓縮空氣混合的預發泡裝置，嚴禁采用攪拌發泡生成泡沫。

（2）為確保施工質量的穩定性和均勻性，嚴禁采用小型泡沫混凝土或發泡水泥設備替代泡沫輕質土專用施工設備。

（3）泡沫輕質土專用施工設備應滿足自動化和高產能化的要求。

2.3.3 施工要點

（1）泡沫輕質土澆注施工前，應確保基底無積水、無松軟土。清除30 cm表土后，整平夯實基底，基底壓實度≥90%(重型擊實標準)。嚴格按照相關要求進行碎石墊層施工及驗收。

（2）泡沫輕質土單層澆注厚度，應控制在0.5 m～1.0 m范圍內。

（3）泡沫輕質土單個澆注區澆注層的澆注施工時間應控制在水泥漿初凝時間內，且不應超過2 h。

（4）應沿澆筑區長軸方向自一端向另一端澆筑；如采用一條以上澆注管澆注時，則可并排地從一端開始澆注，或采用對角的澆注方式。

（5）在澆筑過程中，當需要移動澆注管時，應沿澆注管放置的方向前后移動，而不宜左右移動澆注管；如確實需要左右移動澆注管，則應將澆注管盡可能提出當前已澆筑輕質土表面后再移動。

（6）澆注管出料口離當前澆注面的高差宜不超過1.5 m。

（7）盡量減少在已澆完尚未固化的輕質土里來回走動。

（8）對于路床部位的泡沫輕質土，每層澆注完畢后，應采用塑料薄膜進行覆蓋保濕養護；最后1層澆注完畢后，養護齡期不低于7 d。

（9）當遇大雨或長時間小雨天氣時，應對未固化的泡沫輕質土采取遮雨措施，防止雨水浸泡。

3 泡沫輕質土的質量檢測與控制

3.1 原材料檢驗

開工前，應對所采用的水泥、粉煤灰、水及發泡劑進行有見證的消泡試驗，以確定發泡劑與其它材料的適應性。

3.2 過程質量控制（見表3）

表3 過程控制指標一覽表

3.3 固化后檢測

（1）固化后常規試驗檢測指標為抗壓強度。

（2）泡沫輕質土每澆注200 m3，抽取一組試件做28 d齡期強度檢測，試塊應采用塑料袋進行單件密封，置于20～25℃環境中養護。

（3）強度檢測試件應在澆注點出料口制取，制取時應量測并記錄濕密度；試件為邊長10 cm的立方體，3個為1組。

4 注意事項

（1）當基礎和保護壁面板強度達到設計強度80%后，方可進行泡沫輕質土澆筑施工。

（2）在泡沫輕質土施工時，應做好保護壁的臨時加固措施，防止其傾斜或偏移。

（3）當泡沫輕質土澆注高度達到原地面后，應注意保護壁外側，及時回填素土至原地面，覆土厚度不小于0.5 m。

（4）路面結構層或種植土回填施工時，應避免大型機械直接在輕質土頂部行走，應采取邊推平、邊卸料的前進方式進行攤鋪和碾壓，即卸料車應在推平機械的后端卸料。

5 結語

與傳統填料相比，泡沫輕質土的輕質、高強、環保、經濟、耐久、工期短等良好的工程特性，使其在橋頭路基填筑、軟基處理、道路加寬等工程領域有廣闊的發展及應用前景。本文結合工程實例，詳細闡述了泡沫輕質土在橋頭路基處理應用中的技術要點，旨在為該材料在工程領域推廣應用提供參考。