現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土在高速公路施工中的應(yīng)用與分析

王德俊

摘要：泡沫輕質(zhì)土是一種新型的輕質(zhì)填料，其特點(diǎn)為質(zhì)輕、垂直澆筑、強(qiáng)度可控及保護(hù)環(huán)境。這種填料在公路工程施工中的應(yīng)用，可大大減少施加于地基的荷載，消除或降低軟弱地基段工后沉降的難題。為此，本文依托某高速公路，在了解公路沿線地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，針對(duì)路段內(nèi)軟弱地基問(wèn)題，提出了兩種施工方案，通過(guò)分析對(duì)比得出，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土更具優(yōu)勢(shì)，施工效果更佳，此外，針對(duì)泡沫輕質(zhì)土在軟土地基上的應(yīng)用進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，以期全面提升工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土;高速公路;監(jiān)測(cè)效果

1工程概況

某高速公路工程地處三角洲沖積平原，地勢(shì)起伏小，相對(duì)平坦。地面高程平均在2m左右。沿線多建筑物及種植地，周邊道路錯(cuò)綜復(fù)雜。所屬區(qū)域位于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降水量多，雨水充沛。在平原區(qū)地下水位較淺，砂石為第四系松散巖含水層，地下水上、下部分別為松散孔隙水、基巖裂隙水。按照路面結(jié)構(gòu)勘查結(jié)果表明，本路段存在軟基段較多，且較為深厚，人工填土、淤泥質(zhì)軟土為主要特殊巖土。具體地層特點(diǎn)如下表1所示。

經(jīng)勘查可知，本路段分布兩層軟土，因軟土深厚，若施工不當(dāng)，極易引發(fā)側(cè)向滑移、工后沉降嚴(yán)重等病害，為此，決定對(duì)此段進(jìn)行處治。

2軟基處理施工要點(diǎn)分析

結(jié)合軟土特征，在保證工程進(jìn)度，降低成本的基礎(chǔ)上，決定通過(guò)泡沫輕質(zhì)土、復(fù)合地基處理分析、對(duì)比決定最終選擇方案。

本地區(qū)屬于三角洲沖積平原段，沿線地勢(shì)起伏小，整體較為平坦，本路段軟基段較長(zhǎng)，且深厚，多為淤泥質(zhì)土。大量工程實(shí)踐證明，高速公路修建在軟弱地基段，將會(huì)面臨大量問(wèn)題，如填筑過(guò)程中極易出現(xiàn)不穩(wěn)定情況，進(jìn)而對(duì)施工質(zhì)量、施工時(shí)間等造成不利影響，或工后沉降問(wèn)題嚴(yán)重，將會(huì)對(duì)高速公路通車運(yùn)營(yíng)造成嚴(yán)重影響。為此，在高速公路施工中，必須保證路基穩(wěn)定，且可控制工后沉降。本文選擇理正巖土軟件分別對(duì)上述兩類處治方法的工后沉降進(jìn)行計(jì)算、對(duì)比及分析，按照相關(guān)規(guī)范要求，工后沉降應(yīng)與表2要求相符，經(jīng)計(jì)算，可得表3數(shù)據(jù)。

由上表3可見(jiàn)，兩種軟基處治方法均可滿足施工要求，沉降計(jì)算中兩種方法均具有可行性。為最終確定選用何種施工方案，決定就工程成本、工期、施工難易程度三點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，具體如下：

2.1工程成本、工期對(duì)比分析

結(jié)合本工程實(shí)際情況，泡沫輕質(zhì)土施工需做一定改變，一般情況下，泡沫輕質(zhì)土無(wú)需預(yù)壓，但因本路段土質(zhì)含水率高，原路基為魚(yú)塘，為保證施工質(zhì)量，需做工作墊層，可增高50cm，此外，因泡沫輕質(zhì)土施工便捷、快速，即便預(yù)壓3個(gè)月，仍可滿足工期要求。此外，完成預(yù)壓施工后，開(kāi)挖1.5m澆注泡沫輕質(zhì)土，此外，因預(yù)壓墊層屬于前期施工內(nèi)容，完成之后，反開(kāi)挖的路基填土可用于填筑本路段其他路基部位，可大大降低泡沫輕質(zhì)土及碎石墊層的用量。但相對(duì)于復(fù)合地基處治方法，若也選擇反開(kāi)挖預(yù)壓方式，則無(wú)法在規(guī)定工期內(nèi)完成，這種不僅會(huì)增加工期，還會(huì)導(dǎo)致填土無(wú)法利用，增加成本。據(jù)相關(guān)資料顯示采用泡沫輕質(zhì)土所需費(fèi)用為38251062.7元，工期240天;選用復(fù)合地基處理所需費(fèi)用為40989992.62元，工期390天。綜合比較，費(fèi)用節(jié)約2738929.92元，工期節(jié)省150元，且可節(jié)省征地。

2.2施工難易程度對(duì)比分析

相比泡沫輕質(zhì)土施工，管樁式的復(fù)合地基屬于一項(xiàng)隱蔽工程，施工難度較大，且所需施工時(shí)間長(zhǎng)，特別是打樁施工，必然會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈噪音，將造成噪聲污染。

泡沫輕質(zhì)土則有所不同，其利用減少施加到地基的荷載，來(lái)抵消附加應(yīng)力，則無(wú)需對(duì)地基進(jìn)行特別處理，僅需簡(jiǎn)單換填基底，并做好清淤工作即可，為便于施工，還需鋪設(shè)工作墊層。此外，此項(xiàng)施工法，所需施工空間小，無(wú)需機(jī)械振搗、碾壓施工，便于施工，并能大大節(jié)省施工成本。

通過(guò)上述綜合對(duì)比，筆者認(rèn)為可選擇泡沫輕質(zhì)土本工程軟基處理，且施工效果好，施工便捷，施工難度小，并能夠降低成本，具有良好經(jīng)濟(jì)效益。

3泡沫輕質(zhì)土應(yīng)用在軟土地基的監(jiān)測(cè)效果分析

3.1沉降觀測(cè)效果

通車1年后，針對(duì)路面使用情況進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)可知，泡沫輕質(zhì)土路基的路面具有很小工后沉降情況，最大僅有4.5mm。且相同橫斷面路肩、路面中線部位，工后沉降幾乎無(wú)差別，可認(rèn)為本路面基本無(wú)沉降情況。由此可見(jiàn)，軟土路基處理選擇泡沫輕質(zhì)土，可對(duì)路面工后沉降進(jìn)行合理控制，且效果顯著。

3.2地基分層沉降觀測(cè)

經(jīng)沉降觀測(cè)可知，從監(jiān)測(cè)起，本路段沉降呈直線下降趨勢(shì)，工后60d沉降逐漸趨于穩(wěn)定，經(jīng)檢測(cè)，通車2年之后，最終沉降在37cm以內(nèi)。整體來(lái)看，本工程地基各土層沉降均較小，工后60d為最終沉降完成周期。當(dāng)?shù)鼗馏w深度加深，則沉降量降低。在地表沉降最大，當(dāng)深度18.5m時(shí)，通車2年后三個(gè)橫斷面累計(jì)沉降分別為K30+900為7.51m;K31+100為4.22m，K31+305為10.1m，當(dāng)深度為28.3時(shí)，三個(gè)橫斷面基本無(wú)沉降現(xiàn)象。由此可見(jiàn)，在軟土地基處理中，泡沫輕質(zhì)土沉降影響深度具有相應(yīng)范圍。因泡沫輕質(zhì)土具有質(zhì)輕的特點(diǎn)，且減載成效良好。通過(guò)這種方法處理軟弱地基，可有效控制工后沉降。

3.3水平位移觀測(cè)成果及分析

（1）地基土體內(nèi)部水平位移。上述三個(gè)斷面，地基土體最大側(cè)向位移發(fā)生深度各有不同，分別為K30+900位于4m處、K31+100位于8m處、K31+305位于11m，且最大側(cè)向位移量也不盡相同，最大發(fā)生于K30+900處，該部位軟土層深厚。由此可見(jiàn)，在地表下4-11m之間為最大側(cè)向位移處。據(jù)相關(guān)研究表明，位移速率、荷載大小均會(huì)影響側(cè)向位移量。當(dāng)荷載持續(xù)加載，則位移量將隨之增多，位移速率也會(huì)隨之加快，填土結(jié)束后，則反之，位移量將隨之降低，位移速率則會(huì)越來(lái)越小，甚至與零相近。側(cè)向位移速率最大值狀態(tài)時(shí)，填土為2.81-3.78m高，這與沉降速率變化規(guī)律具有統(tǒng)一性。也就是說(shuō)，隨著路基填土高度增加，地基土部分結(jié)構(gòu)極易被損壞，將大大增加土體的塑性流動(dòng)性，此時(shí)土體極易產(chǎn)生側(cè)向擠出現(xiàn)象，從而導(dǎo)致側(cè)向位移增大，為此，在整個(gè)過(guò)程中，必須做好土地位移監(jiān)測(cè)工作，保證工程質(zhì)量。

（2）地表土體水平位移。本文采用觀測(cè)邊樁位移獲取地表土體水平位移，經(jīng)觀測(cè)，上述三斷面地表土體水平位移累計(jì)量范圍為8-14mm，均產(chǎn)生于路堤坡腳相距10m左右部位，每天最大速率可達(dá)到1.2mm。

通過(guò)上述分析可知，填筑路基階段，土體內(nèi)部、地表土體均發(fā)生水平位移現(xiàn)象，而泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用，可有效控制土體水平位移速率。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)也得到了極大的發(fā)展。當(dāng)前，我國(guó)公路網(wǎng)基本完善，公路建設(shè)里程逐年遞增，如何保證工程建設(shè)質(zhì)量成為當(dāng)前必須思考的重要問(wèn)題。在公路工程施工中，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用，可有效提升道路使用性能，處理軟土路基問(wèn)題。為此，筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，依托某具體工程案例，確定了相應(yīng)的路面施工方案，通過(guò)規(guī)范施工工藝，可有效提升工程質(zhì)量，推進(jìn)公路工程更快更好地發(fā)展，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益最大化。