泡沫輕質土在加固深厚軟土地基中的應用研究

李美霞

在我國東部沿海以及部分內陸地區存在較多軟土層，軟土層的含水量較大、強度較低、滲透系數較小、壓縮比較高、厚度不均勻，導致在軟土層地基上修建的公路、鐵路路基會因車輛動荷載長期作用而產生不均勻沉降，對車輛安全運行造成嚴重影響。因此，對公路、鐵路位于軟土地區路基進行加固處理很有必要，而采用傳統的注漿復合地基處理方法在提高地基的復合承載力和強度的同時，無法解決深厚軟土地基高填路基填土荷載自重較大的問題，使得軟土層路基、尤其是深厚軟土層因高填路基引發的二次沉降問題始終無法根除，導致工程后期維修費用巨大。

泡沫輕質土因其輕質高強等多種優良特性，采用其澆注而成的路基整體性結構較好，使得通過此路基結構傳遞后產生的地基沉降橫向差異有所降低，加之泡沫輕質土自身質量較小，地基荷載也得以大幅減少，在減小路基總沉降、工后二次沉降以及差異沉降方面有著明顯的優勢，路基整體構造穩定性有效提高，是解決深厚軟土層高填路基沉降偏高、穩定性不足等問題的首選。

一、泡沫輕質土的優點

1.密度小、強度高

泡沫輕質土因其內部富含大量氣泡，與一般混凝土相比較，其密度要小得多，普遍位于300～1600kg/m3之間，相當于普通水泥混凝土的1/8～3/5左右，而強度能夠達到LC15～LC50（即普通混凝土強度等級）。

2.流動性好

泡沫輕質土在制作工藝流程中不使用粗集料，使其流值較高，具有很好的流動性，能夠使用軟管泵輸送，便于現場澆筑施工，特別適用于地下采空區填充和大體積的現場澆筑，也大大降低了運輸成本。

3.保溫隔熱

泡沫輕質土中大量氣泡使其硬化后具備較好的熱工性，保溫隔熱性大大優于一般混凝土，其導熱系數位于0.08W/（m·K）～0.23W/（m·K）之間，與普通混凝土相比較，其熱阻提升10～20倍。

4.抗震環保

因泡沫輕質土密度小、彈性模量低等特點，使得在地震荷載時所承受的地震沖擊力較小，加之其結構自振周期較長，振動波在其內部傳播速度較慢，能夠有效吸收沖擊能量，在減震方面效果明顯。另外泡沫輕質土以粉煤灰等工業廢渣為制作原材料，促進了資源循環利用，施工時不需要高挖高填，也很少產生環境污染，環保系數較高。

二、泡沫輕質土施工工藝

泡沫輕質土現場施工工藝流程主要由以下幾個步驟組成：放線測量、基坑開挖、基底平整→模板安裝→ 澆水濕潤→泡沫輕質土制備與澆筑→養護→成品檢驗和保護。

1.基坑開挖和模板安裝

在基坑開挖之前，施工人員必須根據圖紙來確定道路紅線與實驗段的具體范圍，然后組織機械進行地面挖掘。挖掘時重點注意以下幾點：一是邊坡穩定情況，對于較深的基坑要做好臨時邊坡防護；二是廢土堆放，需要將其堆放至指定地點；三是地下水排放，應提前設置收集水坑，避免路床積水；四是承載力測試，對開挖完成的基坑進行承載力測試，達標后方可進行下一步操作。模板安裝首先要查看模板本身是否合乎工藝要求，其次要認真檢查模板拼接處封堵是否嚴密，通常需采用止漿條對拼接縫進行封堵。

2.泡沫輕質土制作與澆筑

水泥漿與泡沫的制作應分開進行，然后再進行泡沫與水泥漿的混合攪拌，最終形成泡沫輕質土。泡沫輕質土澆筑應采用分層澆筑和分塊澆筑的方式，利用人工移動澆筑管，移動方式沿澆筑管放置的方向前后移動，出料口需埋入澆筑層內，不宜懸空，且離填筑點的高度差不超過1m。由于自重會引發消泡現象，澆筑成型后的泡沫輕質土部分會出現沉降現象，并且此類現象與澆筑厚度成正比關系，因此，需要對單層澆筑厚度進行控制，單層澆筑厚度宜控制在0.3～0.8m之間；由于泡沫輕質土在大體積澆筑時會因熱脹冷縮產生裂縫現象，為避免裂縫產生，分塊澆筑是最為有效的手段，并在各塊體之間填充泡沫塑料板，每塊泡沫輕質土的最大澆注面積由水泥初凝時間、澆筑厚度和設備產量來確定，為確保在泡沫輕質土初凝前完成澆筑，分塊時須按照下列原則：一是單個澆筑面積最大不超過400m2，二是單個澆筑段長軸方向長度短于20m。

3.施工重點及質量檢測

一是施工重點。泡沫輕質土施工前，需要采取實驗的方法來檢驗泡沫與材料的適應性。在施工過程中，要嚴格控制澆筑高程，確保澆筑主體與基槽緊密連接，澆筑過程要嚴格按照區位順序進行澆筑。對每一層的澆筑料進行檢測，強度達標后方可以進行下一道工序。路面澆筑完畢后及時進行檢查，發現孔洞與松散問題時立即進行修補，保障泡沫輕質土材料滿足軟基填筑施工設計要求。二是施工質量檢測。在路面工程開工前，需要提前做好相關材料（水泥、發泡劑、粉煤灰等）的消泡實驗，整個實驗工作的開展必須嚴格按照《現澆泡沫輕質土技術規程》的標準來進行。泡沫輕質土整體澆筑高度需控制在1m以內，為了確保施工質量，在原材料選擇上需要選取性能較好的原材料，控制好用量，分層分塊進行澆筑，對于單次澆筑量要嚴格控制好，以免產生因用量過多而影響結構強度。在推進澆筑施工時，一定要檢測濕密度是否符合設計標準（《現澆泡沫輕質土技術規程》明確規定，泡沫輕質土材料濕密度增加率必須維持在10%以內），嚴防因濕密度不合格而導致澆筑質量不均勻的問題出現。濕密度檢測需要每10min檢測一次，并且每一次濕密度的檢測結果都要滿足技術要求。每一層泡沫輕質土的澆筑施工后，需進行6次濕密度檢測。整個澆筑施工結束后，監理人員要對整個工程質量進行全面檢查，嚴防表面開裂問題出現。加強對現澆泡沫輕質土路基相關的地表沉降以及深層水平位移等方面的監測，確保地基安全穩定，地表沉降≤10mm/d，水平位移≤2mm/d，預警值≤3mm/d。

4.養護

泡沫輕質土澆筑時，沒有對澆筑層保護進行硬性規定施，但為了防止路床部位的泡沫輕質土因急速干燥而引發裂縫，澆筑完畢后需要使用塑料薄膜、無紡土工布覆蓋來進行保濕養護；泡沫輕質土養護可采取灑水、薄膜覆蓋、土工布覆蓋、草簾覆蓋等養護方式，養護方式要結合工程實際情況，養護時間不低于7天。在氣溫較低時應做好填筑體保溫工作，以防凍傷。在施工中遇到雨水天氣時，需采取遮雨措施，防止雨水消泡，對被雨水淋濕的泡沫輕質土表層予以鏟除、清理。

三、泡沫輕質土運用實例分析

廣佛江快速通道江門K3+550～K18+143主線段和鶴山LK0+000～LK5+853連接線段，全長20.446km，其中軟基路段共計3.403km。該項目地處珠江三角洲沖積平原，沿線河流交叉、魚塘眾多，地表巖石風化嚴重，全風化～強風化帶深從數米到數十米，地質勘察報告顯示地層結構為：素填土層厚在 2.2m～7.9m之間；腐殖土層厚在0.5m～1.0m之間；淤泥層厚在 2.4m～15.8m之間，下部地層為殘積土、粉砂、中粗砂、基巖，具備含水量高、孔隙多、壓縮比高、靈敏度高、滲透性小、抗剪能力低、變形系數大等不良工程特征。為提升高填路基在深厚軟土地基上的穩定性，降低地基沉降量，保證本項目軟土地基路基加固工程的成功實施，進一步提高車輛運行的舒適性，有效控制工后沉降量，保證路基和路面結構耐久性，高填路基段采用現澆泡沫輕質土進行填筑。

泡沫輕質土因其優越工程性能，在道路擴寬、橋涵填筑、軟基減荷、橋梁減跨等方面均有廣泛運用，提高了施工工程質量，彌補了傳統工藝不足，豐富了復雜地質條件下的處理手段，為工程建設提供了更多選擇。