泡沫輕質(zhì)土在軟土路基存在地下管線時的應(yīng)用

安建林

摘 要：根據(jù)泡沫輕質(zhì)土自重較輕及具有流動性，施工簡便的特點，針對軟土地層的埋藏條件，地下管線的分布及埋深，對比水泥攪拌樁處理軟基與采用泡沫輕質(zhì)土處理軟基的優(yōu)缺點，選擇泡沫輕質(zhì)土填筑路基，減小工后沉降，對基底軟基不處理，解決了地下分布管線，協(xié)調(diào)較為困難時地基處理的問題。

關(guān)鍵詞：泡沫輕質(zhì)土;軟基;地下管線;橋頭段

0 引言

在大范圍分布軟土地區(qū)建設(shè)道路，在填土較高部位及橋頭段特殊部位，規(guī)范要求的工后沉降小，道路基底軟土都需經(jīng)過處理后才能達到規(guī)范要求。而為了節(jié)省占地，路側(cè)往往設(shè)擋土墻，擋土墻基底也需要處理。若軟土地基中原先埋有管線，該段路基又處在橋頭段，對軟基沉降要求更加嚴格，此時的地基處理方案難度增加，考慮因素增多。采用水泥攪拌樁處理軟基時，遇到地下管線應(yīng)避讓，上部增加荷載后，不處理的管線也存在較大的壓力風險。采用泡沫輕質(zhì)土填筑路基，減少了附加荷載，經(jīng)過計算后無需向下處理即可滿足要求，給施工帶來了方便，但泡沫輕質(zhì)土費用相對較高，采用何種方案，仍需要比較后采用。

1 泡沫輕質(zhì)土的特點及應(yīng)用

（1）輕質(zhì)性：容重范圍3 kN/m3～12 kN/m3;填料容重4 kN/m3～8 kN/m3。

（2）直立性強：4 h后會開始固化，對結(jié)構(gòu)物幾乎無推擠力，可進行垂直填筑。

（3）強度可調(diào)節(jié)：強度范圍0.3 MPa～10 MPa，填料強度0.4 MPa～1.0 MPa。

（4）良好施工性：流動性好，可遠距離泵送，無需振搗碾壓，可在狹窄場地施工。

（5）耐久性好：材料以水泥基為主，其耐久性、耐熱及抗油污能力強，具有水泥混凝土材料同等的耐久性。

根據(jù)以上特點，道路在軟土地基上存在地下管線，且工后沉降要求高時，可考慮采用泡沫輕質(zhì)土填筑路基，路基強度滿足要求，路基基底下面的軟土經(jīng)過穩(wěn)定沉降計算滿足規(guī)范要求時可以不進行處理。

2 泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用

2.1 項目概況

某城市主干路處有一座航道橋，因其航道升級后，兩側(cè)路基需要加高，而路基下地基存在軟土，需要地基處理后才能滿足規(guī)范要求。該路路基寬44 m，橫斷面布置為：0.5 m（雙黃線）+2×3.25 m+4×3.50 m（機動車道）+2×0.5 m（路緣帶）+2×3.0 m（側(cè)分帶）+2×4.5 m（非機動車道）+2×3.5 m（人行道）=44.0 m。

2.2 道路工程地質(zhì)條件

經(jīng)勘察，道路線位處特殊性巖土主要為雜填土及淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。

層①雜填土（Q4ml+al）：雜色、灰、灰黃色，松散，分布于既有路基處上部為人工填筑土，表層30 cm～50 cm多為瀝青混凝土路面，向下30 cm～50 cm為路基土，含碎石及少量建筑垃圾;為近1～10年新近回填，性質(zhì)差。本場區(qū)普遍分布，厚度分布不均勻，層厚：0.90 m～3.60 m，平均1.99 m;層底埋深：0.90 m～3.60 m，層底標高：-1.35 m ～5.66 m。

層②淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（Q4al）：灰色、灰黑色，流塑，切面稍有光澤，干強度及韌性中等，正常固結(jié)，中靈敏性;局部夾少量稍密粉土。本場區(qū)樁號WAK0+837.6～WAK1+100.1

段分布，厚度分布不均勻，層厚：1.80 m～5.70 m，平均3.35 m;層底埋深：3.10 m～11.10 m，層底標高：-4.39 m～0.86 m。

淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土天然含水量為36.8%，液限35.4%，塑限22.5%，液性指數(shù)1.11，孔隙比1.069，直剪粘聚力30.9 kPa， 內(nèi)摩擦角13.8度。地基承載力特征值80 kPa。

2.3 軟基處理方案的比較

以工后沉降及穩(wěn)定為控制指標，規(guī)定路面設(shè)計使用年限（15年）內(nèi)工后沉降橋臺與路堤相鄰處（7H）≤0.10 m，壓縮層計算深度為計算層底面附加應(yīng)力與有效自重應(yīng)力之比不大于0.15，穩(wěn)定驗算時，采用圓弧條分法按路堤施工期及道路營運期的荷載分別計算穩(wěn)定安全系數(shù)，施工期采用直剪快剪（不固結(jié)不排水）指標，其容許值為1.10，運營期采用固結(jié)快剪（固結(jié)不排水）指標，其容許值為1.20。本條道路路基填筑期一般按3～6個月考慮，預(yù)壓期按6個月控制，路面施工期按6個月控制。原設(shè)計時未發(fā)現(xiàn)地下埋有燃氣管線，就只按軟土的埋藏條件、厚度，結(jié)合填土高度進行計算，經(jīng)計算穩(wěn)定和沉降經(jīng)水泥土攪拌樁處理后滿足要求。橋頭段采用水泥土攪拌樁處理，樁長采用8 m，樁間距1.2 m，橋頭過渡段樁長5 m，樁間距1.4 m。根據(jù)現(xiàn)場土的含水量及地區(qū)經(jīng)驗，每延米水泥摻入量均為55 kg/m。

但在施工勘驗現(xiàn)場時發(fā)現(xiàn)線位處存在燃氣管線，該管線直徑為1 m，斜穿道路，夾角約45度，埋深大約在1 m左右。該段地基表層還存在雜填土，需要清除雜填土后再施工攪拌樁。由于管線與線位斜交，施工場地狹小，施工攪拌樁時對管線需要進行避讓和采用蓋板涵或其他防護措施。針對以上情況考慮采用泡沫輕質(zhì)土填筑路基及換填表層雜填土，并對原擋土墻進行優(yōu)化，取消原攪拌樁處理，并進行費用比較。若采用泡沫輕質(zhì)土填筑，雜填土采用泡沫輕質(zhì)土換填，計算的路基工后沉降為6.2 cm，滿足規(guī)范要求。又由于泡沫輕質(zhì)土具有自立性，其路基外側(cè)的擋土墻尺寸可以減小。泡沫輕質(zhì)土的設(shè)計包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能設(shè)計、和附屬設(shè)計，其要求按照《氣泡混合輕質(zhì)土填筑工程技術(shù)規(guī)程》[2]進行。

根據(jù)規(guī)范要求[1]，用于地下結(jié)構(gòu)或管頂減載換填時，泡沫輕質(zhì)土自重及其他荷載的總和應(yīng)小于地下結(jié)構(gòu)或管線所能承受最大荷載的0.9倍。本條道路路基填筑高度最大為2.2 m，路面結(jié)構(gòu)厚0.68 m，泡沫輕質(zhì)土1.52 m，再加上汽車荷載按照1 m的普通土折算，經(jīng)計算，路面結(jié)構(gòu)容重按23 kN/m3，泡沫輕質(zhì)土容重按10 kN/m3，估算的荷載約為1*19+0.68*23+1.52*10=49.84 kPa，其荷載小于0.9倍的管線所能承受最大荷載的0.9倍。對管線適當加固保護并征得管線權(quán)屬單位的認可后即可采用泡沫輕質(zhì)土填筑。

3 結(jié)論

（1）道路在軟土地基上存在地下管線，且工后沉降要求高時，可考慮采用泡沫輕質(zhì)土填筑路基，基底下面的軟土可以不進行處理，減少采用打樁處理對管線的影響。

（2）軟土路段上采用泡沫輕質(zhì)土填筑路基，施工速度快，只填筑上部不處理下部，協(xié)調(diào)難度小。

（3）泡沫輕質(zhì)土荷載較輕，填筑后對地下管線影響小，保護管線的措施相對簡單，但費用相對較高，需要比較后選用。

參考文獻：

[1]《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTGD30-2015），中華人民共和國交通運輸部，2015.

[2]《氣泡混合輕質(zhì)土填筑工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T177-2012，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2012.

[3]《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)細則》JTC/TD31-02-2013，交通運輸部，2013.

[4]《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》GB50028-2006，中華人民共和國建設(shè)部，2006.