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.关键技术创新点与施工工艺操作要点泡沫轻质土的容重约为普通土的1/3-1/2，可大幅降低填土荷载，减少地基附加应力，有效控制路基工后沉降，避免纵向裂缝病害的产生；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。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，工期短，安全质量可控，对环境无污染，社会效益好。

4.1关键技术创新点新旧路基因不均匀沉降会出现纵向裂缝，利用泡沫轻质土填筑路堤可以大幅降低填土荷载，减少地基附加应力，有效控制路基工后沉降，避免纵向裂缝病害的产生。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。

4.2解决的技术难题

4.3施工工艺操作要点

(1)施工区域划分施工前，应结合设备生产能力、工期要求等对设计的浇筑体进行浇筑区和浇筑层的划分，为浇筑施工做好相关规划，(2)路基开挖按照设计图纸进行路基开挖。(3)基底清理清除浇筑区基底杂物，确保基底无积水、无松软土，基底土层应进行必要的碾压处理，压实度应不低于80%。(4)安装临时模板根据浇筑区域的规划安装临时模板，因为泡沫轻质土流动性较好，所以要求临时模板拼合紧密，防止漏浆。

(5)泡沫生成泡沫是由发泡剂稀释后加压缩空气经发泡机生成。在制泡前应先将发泡剂计量后加入水稀释，制成水稀释液，原始发泡液不可直接加入发泡机发泡。(6)水泥浆制备水泥浆由拌合站集中供应，拌合站对水计量宜采用流量，而不宜采用重量，以加快水泥浆制备时间。泡沫轻质土对水泥浆中水泥强度无特别要求，但所用水泥必须先进行消泡试验.水泥浆制备应连续，避免轻质土浇筑过程中，出现局部消泡、初凝现象，影响整体施工质量。水泥浆在现场应进行进一步搅拌，以保证其均匀，无沉积，同时应在出料口设置过滤网，防止较大颗粒材料堵塞泵管。

施工过程中，还应对每车水泥浆进行重度检测，确保水泥浆质量稳定。(7)泡沫轻质土生成泡沫轻质土是将气泡加压与水泥浆混合而成，施工过程中，每次起动机器后，需对生产参数进行调整，以保证轻质土的湿密度与流量满足设计要求。(8)现场浇注①泡沫轻质土单层浇注厚度，应控制在0.5m～1.0m范围。同一区段上下相邻浇注层，当施工期气温不低于15℃，最短浇注间隔时间可按8-12个小时控制，否则，浇注间隔时间应不低于2天；

②分区模板安装要牢固，浇注区间应采用塑料布进行密封，防止轻质土沿缝隙渗流。③泡沫轻质土单个浇注区、浇注层的浇注时间应控制在水泥浆初凝时间内，上层浇注层仅当下层浇注层终凝后方可浇注施工。④应尽可能沿浇注区长轴方向自一端向另一端浇注，如采用一条以上浇注管浇注，则可并排从一端开始浇注，或采用对角浇注方式。⑤浇注过程中，需要移动浇注管时，应沿浇注管放置的方向前后移动，而不宜左右移动浇注管，如确实需要左右移动浇注管时，则应将浇注管尽可能提出当前已浇注轻质土表面后再移动。

⑥进行扫平表面时，应尽量使浇注口保持水平，并使浇注口离当前浇注轻质土表面尽可能低。⑦尽量减少在已浇筑尚未固化的轻质土中来回走动。(9)成品保护①当遇大雨、暴雨或持续时间较长的小雨天气时，未固化的泡沫轻质土表面应采取遮雨措施，防止雨水消泡。②泡沫轻质土浇筑硬化成型后，在强度未达到设计强度前，不宜直接进入使用状态。③泡沫轻质土浇筑至设计标高后，宜在表面覆盖塑料薄膜进行保湿养护。对于路床部位的泡沫轻质土，每层浇注完毕后应采用塑料薄膜进行覆盖保湿养护。最后一层浇注完毕后，养护龄期不少于7天。

④泡沫轻质土路基施工完毕后，仅当最后一层浇注层同条件养护强度≧0.4MPa方能进行路面结构层施工。在路面结构层施工时，应避免大型机械直接在轻质土顶部行走，应采取边推平、边卸料的前进方式进行摊铺和碾压。5.工程应用情况

5.1唐津高速扩建工程第2合同段

唐津高速扩建工程第2合同段，原路为全封闭唐津高速公路，双向四车道，路基宽度26m，设计行车速度120km/h。工程采用“原路两侧直接拼接方案”的方式扩建为双向六车道。扩建后路基宽度为34.5m，设计行车速度120km/h。起始桩号K1045+941.277，终止桩号K1055+125.465，长度为9184.188米。该项目位于天津市塘沽区和宁河区，属于滨海冲积平原，地面高程5-7m。地质条件复杂，沿线地层分布不稳定，软土地基、暗浜分布复杂，存在可液化土层，桩基持力层起伏大。沿线软怒土呈软漏塑-流塑状覆，具有寒中高压救缩性，章地基承味载力低心。地基封土上部宰土层中功的先期粱固结压候力pc值大照于覆幻玉盖压败力，编土体婶处于隙超固炊结状按态，须超固继结深跟度从除7-浸20渡m不变等。史为了州防止迹路基鼓开裂圈，保临证公茂路质颗量，紧设计弹采用怨泡沫抛轻质俘土路奇基方潮案。茎包括吐泡沫妖轻质献土全稿断面搅台阶向式填含筑素坐土包饶边、撑泡沫炭轻质宪土台介阶式诞拓宽剑拼接或填筑埋素土让包边宇、泡室沫轻煮质土孩挂板幕直立寒式填浓筑。怎在施兵工完窄成后投经实卡测，编其抗根压强案度和尖路床肥顶面补弯沉蹲值均值符合规渠范要瓣求，效威果良工好。5.2钱江通植道及接炭线工程该段妨为益巧农互券通立有交及拣高架浑桥，隔互通智区包稼括A、B、C、D、E五条匝春道。互可通区场肚地平坦雅，原状傅貌为农课田，底下层浅部担为灰黄术色粉土镰、粉砂斧，松散怒稍密，展厚约，强中部以貌灰色淤密泥质粉剥质粘土卖、软塑佳粉质粘畅土为主浊，具层欣理，夹勺薄层粉本土、粉挪砂。底清部为粉翼砂、圆扶砾层，袜局部为伙中砂、心砂砾，旱厚度较淋大。为雷了避免员软土地赖区填筑臣路基后枯因工后佩沉降过贤大，出撑现不均院匀沉降寺导致路脾基开裂验，设计请采用泡粘沫轻质息土填筑叹路基方陶案。包括马泡沫敌轻质蛮土全展断面纪台阶疑式填存筑素竟土包迁边、活泡沫烂轻质切土台谁阶式含拓宽渐拼接漂填筑授素土万包边快、泡丧沫轻庄质土项挂板工直立振式填防筑。绒施工躁完成谱后效少果良易好，拘有效镜控制激了新赏旧路涉基的货不均冰匀沉宪降。6.社会经润济效益6.1直接沫经济筝效益泡沫轻述质土单伶方价格专是普通霉土的3-电5倍，铅但综不合考哲虑软闷弱土殿基处炸理，吓与排塌水预倍压、恭水泥钥搅拌畜桩、为预应年力管湖桩等葱软基比处理伙方法付相比沃，泡柏沫轻内质土帐拓宽懒拼接蔑路堤锡施工泳工法拖可节椅省工搬程造恩价约200景-30疑0元/m2。6.2社会效寨益本工法统可以减膝少因道阁路