輕質路堤在高速公路建設中的應用

黃勇

摘要：為探索輕質路堤在高速公路建設中的應用，文章以實際工程應用情況為基礎，重點分析了粉煤灰材料路堤及泡沫輕質土路堤的物理性能，闡述了這兩種輕質路堤的具體應用，為輕質路堤在高速公路建設中的應用提供參考與借鑒。

關鍵詞：高速公路;路基;輕質路堤;粉煤灰;泡沫輕質土

0 引言

高速公路作為國家發達交通網重要的組成部分，不僅能促進物資、人員等快速流動，方便人們生活，而且直接影響著國家經濟的蓬勃發展。因此，為促進地方經濟的快速發展，市市高速網，縣縣通高速已成為一種不可抵擋的潮流趨勢。

為更好地在軟土地基及高速公路改擴建工程中安全、經濟、合理地建設路堤，國內學者及工程師們提出了一種在不利地質條件下應用輕質路堤的建設方案，常用的方式有粉煤灰材料及泡沫輕質土路堤兩種。其原理主要是通過減輕軟土對地基的附加應力來減輕路堤的重量、沉降問題。輕質路堤的應用是近年來一種新的高速公路建設理念，符合當前道路施工的需求，在解決軟土加固問題以及有效減少道路占用和節省大量費用方面起著關鍵作用。

本文以實際工程應用情況為基礎，總結粉煤灰材料及泡沫輕質土材料兩種路堤的物理特性及其應用情況，闡述這兩種輕質路堤的性能優勢與應用技術，為輕質路堤在高速公路建設中的應用提供有價值的參考。

1 粉煤灰材料路堤的性能分析

1.1 粉煤灰材料路堤簡介

粉煤灰材料路堤是輕質路堤的一種，其利用粉煤灰材質輕、孔隙率高、滲透性好以及受施工期的影響較小等優點，在我國的一些多雨水地區得到了非常廣泛的利用。一般由粉煤灰路堤、護坡、封頂層、隔離層、排水系統等組合而成。

1.2 粉煤灰材料路堤性能分析

大量實際工程應用表明，粉煤灰材料路堤如果長期被積水所浸泡，會導致路堤變形而損壞地基、斜坡和人行道。因此，加強排水是粉煤灰路堤良好物理特性的首要。此外，[KG（0.05mm]為了防止地表水在輕質路堤上的滯留，有必要充分了解粉煤灰的毛細作用。粉煤灰中毛細水的增加通常為40～60 cm，是黏性地面生長量的兩倍以上，地下水或地表水的水平遠低于粉煤灰。

粉煤灰材料路堤的底部應<50 cm，或者應在底部添加厚度>30 cm的顆粒狀絕緣層，以堵塞毛細管水通道。一般在潮濕地區的路基工程中，其含水率是比較高的，想采用嚴格的壓實標準是比較艱難的，而粉煤灰材料路堤可對這一指標適當降低。由于孔隙度大且滲透系數比黏性土大得多，因此這是粉煤灰的主要特征，受季節的影響較小，并且具有良好的水滲透性，因此其優點可以在雨季建設中得到更多體現。

2 現澆泡沫輕質土路堤的性能分析

2.1 泡沫輕質土簡介

泡沫輕質土是采用產生泡沫的化學外加劑，通過物理方法，將發泡劑水溶液制備達到適當稀釋倍率的泡沫，并與必須組分水泥基膠凝材料、水及可選組分集料、摻合料等材料通過機械拌和，硬化自行養護后形成達到一定密度、強度的新型輕質填土材料。

2.2 現澆泡沫輕質土路堤性能分析

現澆泡沫輕質土路堤性能與泡沫輕質土的性能息息相關，只有了解泡沫輕質土的性能，才能在路基設計以及施工中更加合理地使用現澆泡沫輕質土路基。以下將重點對泡沫輕質土的性能進行分析。

（1）輕質性。泡沫輕質土中，泡沫占有一定的體積，從而降低了泡沫輕質土的密度，因此其較通常路基填筑材料要輕。其一般施工容重在4～15 kN/m3，相當于普通填土的1/5～3/5左右，4～5 m高的泡沫輕質土路基僅相當于0.8～3 m高的填土路基，這可以用作減輕負荷的措施，也可以收集或用作掩埋材料。

（2）容重及強度可調性。通過調整各必須組分、集料等材料的含量比例，從而制備出不同氣泡的含有率，使氣泡混合輕質土的容重在4～15 kN/m3之間，抗壓強度最大可達7.5 MPa，可滿足不同路基部位的填筑強度要求。

（3）流動性。與一般水泥混凝土相比，泡沫輕質土不含粗骨料，因此其流動性比水泥混凝土高。泡沫輕質土現澆施工一般采用直接泵送或配管泵送方式，不需設置臨時便道，不影響現有交通。泵送設備可采用軟管泵、螺桿泵、拉塞泵，泵送距離可達400～800 m，垂直泵送高度最高可達30 m。

（4）易施工。泡沫輕質土可通過現場直接澆筑即可完成。氣泡混合輕質土的流動性高，可通過軟管泵、螺桿泵、拉塞泵等多種泵送設備輸送，因此現場施工澆筑點與氣泡混合輕質土的制作點可分離，因此對施工場地的要求大大降低。當作為路基填筑的替代材料時，氣泡混合輕質土澆筑施工無須像一般土質路基填筑一樣需要振搗碾壓，減少了施工噪音，也能節約時間、人力、物力。

（5）環保。泡沫輕質土屬新型輕質環保材料，對環境無污染，可適用于各分部工程。現澆泡沫輕質土應用在道路擴建、山區陡峭路段等道路工程時，可對原有邊坡清表、開挖臺階后垂直填筑，從而減少征地，減少開挖，減少對環境的破壞，非常簡便、快速、環保。

3 粉煤灰材料路堤的應用

粉煤灰填筑路堤形式有兩種，一種為粉煤灰填筑全部采用，另一種為粉煤灰填筑部分采用。灰和土的間隔通常是一層粉煤灰，一層土相間填筑。在技術控制和質量要求方面，高速公路工程建設中兩種方法基本相同，施工過程幾乎沒有差異。大量實際工程應用表明，粉煤灰重量輕，分離度高，可壓縮性相對較低，并且具有良好的透水性，這在道路施工中有利于路堤的穩定性。因此，必須充分利用粉煤灰的益處。

從技術角度來看，粉煤灰可用作道路工程大壩的填充材料。從經濟角度來看，粉煤灰也具有明顯的優勢：（1）可用作路面基層的填料;（2）可用作路堤的填料。利用粉煤灰質量低的優點，可用在柔軟的地面上，進而減少路堤的沉降，而且對于地基承載力和相關地基處理成本的降低也能起到非常好的作用。

粉煤灰強度的評估最好使用巖土工程指標進行測量。無論是在飽和還是非飽和條件下，按照重壓實的標準，粉煤灰都比土壤強度高，這對高速公路路堤的穩定性和強度要求非常有利，粉煤灰的CBR值也比土壤強度高得多。

大量試驗和實際工程應用表明，粉煤灰的獲得需要求標準重壓實試驗的壓實度達到95%以上，CBR值也達到23.5并飽和，與CBR值只有17.9的硅土的中等液體邊界層相比，粉煤灰可以高出30%，其壓縮性也相對較低。

圖1為現澆泡沫輕質土路堤應用類型示意圖。相對于傳統的普通路基，泡沫輕質土路堤在輕質性、完整性、耐水性、耐久性、施工性、抗壓強度、快速建設、環境保護、經濟性等方面都有突出優點。在高速公路工程建設中，泡沫輕質土對地基承載力要求不高，對地基的不均勻沉降適應能力強，在某些情況下可以取代傳統的土石方填筑，加快工期，節省工程造價，同時有非常高的節能和環護價值。現澆泡沫輕質土在改擴建公路項目的技術優勢為：（1）在舊路基礎上加寬不需重新征地，避免拆遷，同時不改變原有排水系統;（2）施工噪音低、振動小;（3）不需要地基處理;（4）沉降差異小、側向變形可控。在路堤墻加高減荷的應用上，現澆泡沫輕質土同樣有著極大的技術優勢：（1）可挖土卸荷，避免擋墻加寬加高;（2）可對擋墻后填土進行卸載換填，加固原有擋墻;（3）避免遷移周邊管線。

泡沫輕質土路堤應用于陡坡路基時，其比傳統的填土路基整體穩定性更好，沉降更少、填方也大大減少，且泡沫輕質土路堤可在狹窄場地施工，不需設置便道，不需要大型機械，而且不需要增強補壓，大大減少施工噪音。詳見圖2。

可見，泡沫輕質土路堤相對于傳統路基填土路基具有更大的優勢。但是，如果泡沫輕質土直接暴露使用，在風、雨、雪、溫差等自然環境因素的影響下，會出現較為嚴重的風化損壞，可導致其強度大幅度下降（降幅可達70%），同時還可能會出現剝落等現象，因此在設計及施工中，嚴禁直接暴露使用。

5 結語

高速公路輕質路堤是高速公路建設的新理念，其不僅可以有效地節約不可再生土地資源，而且可以縮小工程范圍，降低工程的復雜性。本文系統分析了粉煤灰材料及現澆泡沫輕質土路堤的物理性能，并詳細闡述了這兩種輕質路堤的實際應用，可為輕質路堤在高速公路建設中的應用提供有價值的參考與借鑒。

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作者簡介：黃 勇（1988—），工程師，主要從事道路工程設計工作。