試論泡沫輕質土在公路軟土地基處理中的應用

李皓雉 南陽交通建設投資有限公司

軟土路基具有壓縮性高、承載力差等特點，在車輛荷載長期作用下，軟土路基段很容易出現不均勻沉降和側向變形的問題，從而引發路面下陷、開裂等病害，嚴重影響公路使用壽命和行車安全。因此，必須重視軟土路基處理。作為一種性能良好的輕質填土材料，相比傳統填土材料，其具有輕質性、流動性、隔熱性及強度可調節性等特點，將其用于公路軟基處理施工當中，可有效提高地基承載力，減少地基沉降變形。為此，必須重視泡沫輕質土的施工應用，提高施工技術水平，增強工程施工質量。

一、泡沫輕質土的性能分析

泡沫輕質土材料屬于新興材料，在多個領域應用較為廣泛，如公路建設、建筑工程等，該材料的應用，可有效處理橋頭跳車、新老路基差異沉降等問題。此類材料是通過氣泡機發泡系統由發泡劑水溶液形成泡沫，隨后按照一定比例均勻混合水泥漿、外加劑等材料，經物理、化學及自然養護所形成的材料。此類材料優點包括流動性強、施工便捷、環保、輕質性良好等。在道路施工中，此類材料可替代常規填土或常規填充工程材料。該材料的應用，可有效減少軟基、路基荷載附加應力。為更好了解泡沫輕質土的應用效果，需對其性能進行分析。

1.抗壓性能。泡沫輕質土抗壓強度和水泥摻量之間為正比例關系，選28 天齡期泡沫輕質土為研究對象，當水泥摻量每增加50kg，則泡沫輕質土抗壓強度隨之增加，將提升15%。此外，于泡沫輕質土抗壓強度而言，養護齡期影響作用較大，在28 天齡期時，將強度增加幅度變化為“快速-緩慢-穩定”。

2.彎拉性能。泡沫輕質土彎拉強度特性和抗壓性能基本一致，同樣和水泥摻量之間呈正比例關系，同樣在水泥摻量每增50kg，28 天齡期時彎拉強度將隨之增加，可提升13%。

3.疲勞性能。對泡沫輕質土疲勞性能來講，水泥摻量影響較大。在試驗過程中，如以0.5 為應力比，每增50kg 水泥摻量，則泡沫輕質土承受的循環荷載次數將增加300%。

二、工程概況

某公路工程所處地形較為平坦，地勢起伏小，位于亞熱帶季風氣候區，降雨量充足，雨熱同期。全長6.64km，路基寬8～16m，按照路面結構勘測結果顯示，本路段軟弱土層較為深厚，主要為淤泥質土等，僅做軟基換填碎石，未進行深層處理。建成通車多年，局部路段累計沉降達到70cm 左右。為此，決定對本路段進行軟土路基處理。設計之初，決定采用塑料排水板+堆載預壓的處理方案，但結合本工程實際情況，此方案存有一定缺陷，因工期緊張，施工條件嚴苛，后決定采用“換填泡沫軟質土”施工方案。作為一種常用的路基填筑材料，泡沫輕質土的應用可減小上部結構荷載，從而提高路基穩定性，有效控制地基不均勻沉降。相比塑料排水板+堆載預壓施工方案，其優點為能夠同時進行多區域連續施工，施工便捷，可縮短工期。同時，臨時占用土地不多，可緩解施工征地矛盾。

三、公路軟土地基處理中泡沫輕質土施工技術要點

本工程局部路段存有軟弱地基，為保證施工質量，決定選用一種新型填筑材料用于施工，即泡沫輕質土，此材料的應用，可有效提升工程質量，最大限度降低路基差異沉降，實現公路工程經濟效益最大化，主要施工技術要點如下：

1.施工準備

本工程決定換填泡沫輕質土進行地基處理，首先要核實換填范圍和深度，隨后對路基中線樁、邊線樁測量出來，通過灑白灰的方式標注出輪廓線，并嚴格按照測量所得中樁、邊樁數據進行施工圖繪制。其次，要將地表水、雜物清理干凈。由于本路段存在較高地下水位，可將集水槽開挖于路基兩側，與清淤底部相比，集水槽底部應低一些，從而合理控制積水。

2.輕質土施工模板安裝

根據施工現場實際情況，結合輕質土特性，采用小鋼模或竹膠板（1.5cm 厚）背方木作為工程施工模板，并利用鋼管頂托支撐。要求分層分塊完成輕質土澆注，0.5m為各層澆注厚度，同時應分層分塊安裝模板。應嚴格按照施工當天的工作量合理確定每次模板安裝量。在安裝分區模板時，要做好模板安裝的穩固性，或采用塑料布對各澆注區之間進行密封處理，避免順著縫隙有輕質土流出。

3.輕質土的澆注

普通硅酸鹽水泥的初凝時間通常在120min 以上，基于多種影響因素的考慮，決定在90min 以內控制輕質土各個分區分塊方量的澆注時間，保證全部都可在水泥初凝時間段完工。澆注泡沫輕質土時，應做到以下幾點：

第一，澆注施工前，應做好基底處理工作，不得存有軟弱土或積水，必須保證基底土層壓實度滿足設計要求，需控制在80%以上。

第二，按0.5m 控制單層泡沫輕質土澆注厚度，同區段內，上下兩個澆注層需在相同氣溫條件下完成澆注，無法同時完成澆注施工，需在12h 以內控制澆注間隔時間，若存在特殊情況，則需在2d 內控制澆注間隔時間。

第三，泡沫輕質土澆注施工中，若遇到降雨等惡劣天氣，則不得施工，需及時覆蓋完成澆注的輕質土。

第四，一般可沿澆注區長軸向一端逐步澆注至另一端，若為若干條澆注管，澆注時可并排由一端向另一端澆注，或通過對角法澆注。

第五，整個澆注環節，移動澆注管時，可沿其放置方向前后移動，嚴禁左右移動。如遇特殊情況，澆注管必須左右移動時，必須先將其從已澆注輕質土表面提起，隨后在進行移動。

4.泡沫輕質土養護

待完成輕質土澆注之后，便可將其表面清理干凈，盡可能保持澆注口水平，無傾斜。針對路床換填的輕質土，待澆注完一層之后，便需及時覆蓋塑料薄膜，做保濕養護處理。待澆注完最后一層之后，便可進行全面養護施工，需在7d 以上控制養護周期。

5.金屬網及防滲土工膜鋪設

根據施工設計要求，需在防滲土工膜下鋪設金屬網，錨固時可采用U 型釘處理，縱、橫向錨固間距分別為2m、1m。要求金屬網平面部位重疊搭接處理，5cm 為最小搭接寬度，同樣采用鐵絲綁扎搭接部位，并錨固U 型釘。

在鋪設防滲土工膜時，盡可能保證土工膜與下承層緊密相貼，并采用U 型釘錨固路床頂部，縱、橫向錨固間距分別為5m、2m。

四、結束語

綜上所述，改革開放40 年來，我國經濟迅速騰飛，交通建設事業也取得了令人矚目的成就。隨著公路建設里程的不斷增加，越來越多公路不得不修筑在軟弱土地基之上，軟弱土地基具有含水量大、強度低、壓縮性高等特點，極易產生軟土地基不均勻沉降問題，將會對公路通行能力和安全造成嚴重影響。為此，本文提出了一種泡沫輕質土換填法，泡沫輕質土具有輕質性、流動性、環保性特點，將其用于路堤填筑，可減少軟基沉降量，消除路堤存在的滑移安全隱患。