泡沫轻质土直立式路堤施工工法及应用

泡沫轻质土直立式路堤施工工法及应用让世界更畅通中交第三公路工程局有限公司

牛浩2015年3月1.工法产生背景1.1工程背景

我国的高速公路起步较晚，近年来社会经济持续快速发展，高速公路交通量迅速增加，早期修建的部分高速公路已经达到或者超过了设计通行能力。高速公路改扩建，将成为未来十多年高速公路建设事业新的热点。我国土地资源相对匮乏，道路附近建筑物密集，拆迁难度大、成本高。

在这种背景下，开展高速公路拓宽技术研究，利用新型填料进行路基拓宽，保证高速公路车辆的交通安全和舒适行驶，对于提高高速公路的社会效益，降低已建高速公路的养护维修费用，改善待建高速公路的质量都具有十分重要的意义。

1.2技术背景

本工法泡沫轻质土具有轻质性，强度高（无侧限抗压强度可在0.3～5MPa范围内调整），具有固化后直立性好，流动性好，无需振捣、压实，工期短，干扰小，便于施工等优点。可有效减少地基的附加应力，与老路同步协调沉降，抑制不均匀沉降。利用泡沫轻质土的自立性，采用挂板直立式泡沫轻质土路堤，可以减少因道路放坡占地，有效减少拆迁工程，降低征地拆迁成本。

1.3技术水平

本工法关键技术开发了性能良好的泡沫轻质土；明确了泡沫轻质土的物理、力学、路用特性及其影响因素；揭示了泡沫轻质土直立式路堤的沉降变形规律和侧向土压力分布特征；提出了泡沫轻质土直立式路堤的适用条件、结构型式等设计技术；提出了泡沫轻质土直立式路堤填筑的设备要求、环境条件、浇筑工艺、质量检测等成套施工技术；经专家鉴定，该项目总体达到国内领先水平。2.工法特点2.1质量、安全方面

相比较水泥搅拌桩等处理软弱地基的方法，泡沫轻质土的浇注不是隐蔽施工，其质量更加可控。

泡沫轻质土施工过程简便、安全，隐患少、风险小。

2.2工期、进度方面泡沫轻质土采用高压软管泵送施工，自流平，自密实，无需机械碾压和振捣，施工便捷高效，进度快，工期短，效益明显。

2.3节约成本、经济效益方面本工法可以减少因道路放坡占地，降低征地拆迁成本。泡沫轻质土单方价格是普通土的3-5倍，但综合考虑软弱土基处理，与排水预压、水泥搅拌桩、预应力管桩等软基处理方法相比，泡沫轻质土拓宽拼接路堤施工工法可节省工程造价约200-300元/㎡。

3.工艺原理

泡沫轻质土是容重只有普通填土的1/3-1/2，具有密度与强度可调、良好的可施工性、耐久性、环保性等诸多路用优良特性。软基路段换填轻质土的本质意义在于降低软土层的附加应力，使其孔隙比稳定在回弹再压缩曲线上，地基土层处于超固结状态，以此消除工后沉降。

泡沫轻质土固化后具有自立性，可以减少因道路放坡占地，有效减少拆迁工程，降低征地拆迁成本。4.关键技技术创创新点点与施施工工工艺操操作要要点泡沫轻轻质土土的容容重约约为普普通土土的1/3-1/2，可大大幅降降低填填土荷荷载，，减少少地基基附加加应力力，有有效控控制路路基工工后沉沉降，，避免免纵向向裂缝缝病害害的产产生；；利用用泡沫沫轻质质土的的自立立性，，采用用挂板板直立立式泡泡沫轻轻质土土路堤堤，可可以减减少因因道路路放坡坡占地地，有有效减减少拆拆迁工工程，，降低低征地地拆迁迁成本本。泡沫轻轻质土土采用用高压压软管管泵送送施工工，自自流平平，自自密实实，无无需机机械碾碾压和和振捣捣，施施工便便捷高高效，，工期期短，，安全全质量量可控控，对对环境境无污污染，，社会会效益益好。。4.1关键技技术创创新点点新旧路路基因因不均均匀沉沉降会会出现现纵向向裂缝缝，利利用泡泡沫轻轻质土土填筑筑路堤堤可以以大幅幅降低低填土土荷载载，减减少地地基附附加应应力，，有效效控制制路基基工后后沉降降，避避免纵纵向裂裂缝病病害的的产生生。利用泡泡沫轻轻质土土的自自立性性，采采用挂挂板直直立式式泡沫沫轻质质土路路堤，，可以以减少少因道道路放放坡占占地，，有效效减少少拆迁迁工程程，降降低征征地拆拆迁成成本。。4.2解决的的技术术难题题4.3施工工工艺操操作要要点(1)施工区区域划划分施工前前，应应结合合设备备生产产能力力、工工期要要求等等对设设计的的浇筑筑体进进行浇浇筑区区和浇浇筑层层的划划分，，为浇浇筑施施工做做好相相关规规划，，(2)路基开开挖按照设设计图图纸进进行路路基开开挖。。(3)基底清清理清除浇浇筑区区基底底杂物物，确确保基基底无无积水水、无无松软软土，，基底底土层层应进进行必必要的的碾压压处理理，压压实度度应不不低于于80%。(4)安装临临时模模板根据浇浇筑区区域的的规划划安装装临时时模板板，因因为泡泡沫轻轻质土土流动动性较较好，，所以以要求求临时时模板板拼合合紧密密，防防止漏漏浆。。(5)泡沫生生成泡沫是是由发发泡剂剂稀释释后加加压缩缩空气气经发发泡机机生成成。在在制泡泡前应应先将将发泡泡剂计计量后后加入入水稀稀释，，制成成水稀稀释液液，原原始发发泡液液不可可直接接加入入发泡泡机发发泡。。(6)水泥浆浆制备备水泥浆浆由拌拌合站站集中中供应应，拌拌合站站对水水计量量宜采采用流流量，，而不不宜采采用重重量，，以加加快水水泥浆浆制备备时间间。泡泡沫轻轻质土土对水水泥浆浆中水水泥强强度无无特别别要求求，但但所用用水泥泥必须须先进进行消消泡试试验.水泥浆浆制备备应连连续，，避免免轻质质土浇浇筑过过程中中，出出现局局部消消泡、、初凝凝现象象，影影响整整体施施工质质量。。水泥泥浆在在现场场应进进行进进一步步搅拌拌，以以保证证其均均匀，，无沉沉积，，同时时应在在出料料口设设置过过滤网网，防防止较较大颗颗粒材材料堵堵塞泵泵管。。施工过过程中中，还还应对对每车车水泥泥浆进进行重重度检检测，，确保保水泥泥浆质质量稳稳定。。(7)泡沫轻轻质土土生成成泡沫轻轻质土土是将将气泡泡加压压与水水泥浆浆混合合而成成，施施工过过程中中，每每次起起动机机器后后，需需对生生产参参数进进行调调整，，以保保证轻轻质土土的湿湿密度度与流流量满满足设设计要要求。。(8)现场浇浇注①泡沫沫轻质质土单单层浇浇注厚厚度，，应控控制在在0.5m～1.0m范围。。同一一区段段上下下相邻邻浇注注层，，当施施工期期气温温不低低于15℃，最最短浇浇注间间隔时时间可可按8-12个小时时控制制，否否则，，浇注注间隔隔时间间应不不低于于2天；②分区模模板安装装要牢固固，浇注注区间应应采用塑塑料布进进行密封封，防止止轻质土土沿缝隙隙渗流。。③泡沫轻轻质土单单个浇注注区、浇浇注层的的浇注时时间应控控制在水水泥浆初初凝时间间内，上上层浇注注层仅当当下层浇浇注层终终凝后方方可浇注注施工。。④应尽可可能沿浇浇注区长长轴方向向自一端端向另一一端浇注注，如采采用一条条以上浇浇注管浇浇注，则则可并排排从一端端开始浇浇注，或或采用对对角浇注注方式。。⑤浇注过过程中，，需要移移动浇注注管时，，应沿浇浇注管放放置的方方向前后后移动，，而不宜宜左右移移动浇注注管，如如确实需需要左右右移动浇浇注管时时，则应应将浇注注管尽可可能提出出当前已已浇注轻轻质土表表面后再再移动。。⑥进行扫扫平表面面时，应应尽量使使浇注口口保持水水平，并并使浇注注口离当当前浇注注轻质土土表面尽尽可能低低。⑦尽量减减少在已已浇筑尚尚未固化化的轻质质土中来来回走动动。(9)成品保护护①当遇大大雨、暴暴雨或持持续时间间较长的的小雨天天气时，，未固化化的泡沫沫轻质土土表面应应采取遮遮雨措施施，防止止雨水消消泡。②泡沫轻轻质土浇浇筑硬化化成型后后，在强强度未达达到设计计强度前前，不宜宜直接进进入使用用状态。。③泡沫沫轻质土土浇筑至至设计标标高后，，宜在表表面覆盖盖塑料薄薄膜进行行保湿养养护。对对于路床床部位的的泡沫轻轻质土，，每层浇浇注完毕毕后应采采用塑料料薄膜进进行覆盖盖保湿养养护。最最后一层层浇注完完毕后，，养护龄龄期不少少于7天。④泡沫沫轻质土土路基施施工完毕毕后，仅仅当最后后一层浇浇注层同同条件养养护强度度≧0.4MPa方能进行行路面结结构层施施工。在在路面结结构层施施工时，，应避免免大型机机械直接接在轻质质土顶部部行走，，应采取取边推平平、边卸卸料的前前进方式式进行摊摊铺和碾碾压。5.工程应用用情况5.1唐津高速速扩建工工程第2合同段唐津高速速扩建工工程第2合同段，，原路为为全封闭闭唐津高高速公路路，双向向四车道道，路基基宽度26m，设计行行车速度度120km/h。工程采采用“原原路两侧侧直接拼拼接方案案”的方方式扩建建为双向向六车道道。扩建建后路基基宽度为为34.5m，设计行行车速度度120km/h。起始桩桩号K1045+941.277，终止桩桩号K1055+125.465，长度为为9184.188米。该项项目位于于天津市市塘沽区区和宁河河区，属属于滨海海冲积平平原，地地面高程程5-7m。地质条条件复杂杂，沿线线地层分分布不稳稳定，软软土地基基、暗浜浜分布复复杂，存存在可液液化土层层，桩基基持力层层起伏大大。沿线软土土呈软塑塑-流塑状，，具有中中高压缩缩性，地地基承载载力低。。地基土土上部土土层中的的先期固固结压力力pc值大于覆覆盖压力力，土体体处于超超固结状状态，超超固结深深度从7-20m不等等。为了了防止路路基开裂裂，保证证公路质质量，设设计采用用泡沫轻轻质土路路基方案案。包括括泡沫轻轻质土全全断面台台阶式填填筑素土土包边、、泡沫轻轻质土台台阶式拓拓宽拼接接填筑素素土包边边、泡沫沫轻质土土挂板直直立式填填筑。在在施工完完成后经经实测，，其抗压压强度和和路床顶顶面弯沉沉值均符符合规范要要求，效果良良好。5.2钱江通道道及接线线工程该段为益益农互通通立交及及高架桥桥，互通通区包括括A、B、C、D、E五条匝道道。互通通区场地地平坦，，原状貌貌为农田田，底层层浅部为为灰黄色色粉土、、粉砂，，松散稍稍密，厚厚约17.5-21.5m，中部以以灰色淤淤泥质粉粉质粘土土、软塑塑粉质粘粘土为主主，具层层理，夹夹薄层粉粉土、粉粉砂。底底部为粉粉砂、圆圆砾层，，局部为为中砂、、砂砾，，厚度较较大。为为了避免免软土地地区填筑筑路基后后因工后后沉降过过大，出出现不均均匀沉降降导致