泡沫輕質質土直立立式路堤堤施工工工法及應應用讓世界更更暢通中交第三三公路工工程局有有限公司司牛浩2015年3月1.工法產生生背景1.1工程背景景我國的高高速公路路起步較較晚，近近年來社社會經濟濟持續快快速發展展，高速速公路交交通量迅迅速增加加，早期期修建的的部分高高速公路路已經達達到或者者超過了了設計通通行能力力。高速速公路改改擴建，，將成為為未來十十多年高高速公路路建設事事業新的的熱點。。我國土土地資源源相對匱匱乏，道道路附近近建筑物物密集，，拆遷難難度大、、成本高高。在這種背背景下，，開展高高速公路路拓寬技技術研究究，利用用新型填填料進行行路基拓拓寬，保保證高速速公路車車輛的交交通安全全和舒適適行駛，，對于提提高高速速公路的的社會效效益，降降低已建建高速公公路的養養護維修修費用，，改善待待建高速速公路的的質量都都具有十十分重要要的意義義。1.2技術背景景本工法泡泡沫輕質質土具有有輕質性性，強度度高（無無側限抗抗壓強度度可在0.3～5MPa范圍內調整）），具有固化化后直立性好好，流動性好好，無需振搗搗、壓實，工工期短，干擾擾小，便于施施工等優點。。可有效減少少地基的附加加應力，與老老路同步協調調沉降，抑制制不均勻沉降降。利用泡沫沫輕質土的自自立性，采用用掛板直立式式泡沫輕質土土路堤，可以以減少因道路路放坡占地，，有效減少拆拆遷工程，降降低征地拆遷遷成本。1.3技術水平本工法關鍵技技術開發了性性能良好的泡泡沫輕質土；；明確了泡沫沫輕質土的物物理、力學、、路用特性及及其影響因素素；揭示了泡泡沫輕質土直直立式路堤的的沉降變形規規律和側向土土壓力分布特特征；提出了了泡沫輕質土土直立式路堤堤的適用條件件、結構型式式等設計技術術；提出了泡泡沫輕質土直直立式路堤填填筑的設備要要求、環境條條件、澆筑工工藝、質量檢檢測等成套施施工技術；經經專家鑒定，，該項目總體體達到國內領領先水平。2.工法特點2.1質量、安全方方面相比較水泥攪攪拌樁等處理理軟弱地基的的方法，泡沫沫輕質土的澆澆注不是隱蔽蔽施工，其質質量更加可控控。泡沫輕質土施施工過程簡便便、安全，隱隱患少、風險險小。2.2工期、進度方方面泡沫輕質土采采用高壓軟管管泵送施工，，自流平，自自密實，無需需機械碾壓和和振搗，施工工便捷高效，，進度快，工工期短，效益益明顯。2.3節約成本、經經濟效益方面面本工法可以減減少因道路放放坡占地，降降低征地拆遷遷成本。泡沫沫輕質土單方方價格是普通通土的3-5倍，但綜合考考慮軟弱土基基處理，與排排水預壓、水水泥攪拌樁、、預應力管樁樁等軟基處理理方法相比，，泡沫輕質土土拓寬拼接路路堤施工工法法可節省工程程造價約200-300元/㎡。3.工藝原理泡沫輕質土是是容重只有普普通填土的1/3-1/2，具有密度與與強度可調、、良好的可施施工性、耐久久性、環保性性等諸多路用用優良特性。。軟基路段換填填輕質土的本本質意義在于于降低軟土層層的附加應力力，使其孔隙隙比穩定在回回彈再壓縮曲曲線上，地基基土層處于超超固結狀態，，以此消除工工后沉降。泡沫輕質土固固化后具有自自立性，可以以減少因道路路放坡占地，，有效減少拆拆遷工程，降降低征地拆遷遷成本。4.關鍵技術創新新點與施工工工藝操作要點點泡沫輕質土的的容重約為普普通土的1/3-1/2，可大幅降低低填土荷載，，減少地基附附加應力，有有效控制路基基工后沉降，，避免縱向裂裂縫病害的產產生；利用泡泡沫輕質土的的自立性，采采用掛板直立立式泡沫輕質質土路堤，可可以減少因道道路放坡占地地，有效減少少拆遷工程，，降低征地拆拆遷成本。泡沫輕質土采采用高壓軟管管泵送施工，，自流平，自自密實，無需需機械碾壓和和振搗，施工工便捷高效，，工期短，安安全質量可控控，對環境無無污染，社會會效益好。4.1關鍵技術創新新點新舊路基因不不均勻沉降會會出現縱向裂裂縫，利用泡泡沫輕質土填填筑路堤可以以大幅降低填填土荷載，減減少地基附加加應力，有效效控制路基工工后沉降，避避免縱向裂縫縫病害的產生生。利用泡沫輕質質土的自立性性，采用掛板板直立式泡沫沫輕質土路堤堤，可以減少少因道路放坡坡占地，有效效減少拆遷工工程，降低征征地拆遷成本本。4.2解決的技術難難題4.3施工工藝操作作要點(1)施工區域劃分分施工前，應結結合設備生產產能力、工期期要求等對設設計的澆筑體體進行澆筑區區和澆筑層的的劃分，為澆澆筑施工做好好相關規劃，，(2)路基開挖按照設計圖紙紙進行路基開開挖。(3)基底清理清除澆筑區基基底雜物，確確保基底無積積水、無松軟軟土，基底土土層應進行必必要的碾壓處處理，壓實度度應不低于80%。(4)安裝臨時模板板根據澆筑區域域的規劃安裝裝臨時模板，，因為泡沫輕輕質土流動性性較好，所以以要求臨時模模板拼合緊密密，防止漏漿漿。(5)泡沫生成泡沫是由發泡泡劑稀釋后加加壓縮空氣經經發泡機生成成。在制泡前前應先將發泡泡劑計量后加加入水稀釋，，制成水稀釋釋液，原始發發泡液不可直直接加入發泡泡機發泡。(6)水泥漿制備水泥漿由拌合合站集中供應應，拌合站對對水計量宜采采用流量，而而不宜采用重重量，以加快快水泥漿制備備時間。泡沫沫輕質土對水水泥漿中水泥泥強度無特別別要求，但所所用水泥必須須先進行消泡泡試驗.水泥漿制備應應連續，避免免輕質土澆筑筑過程中，出出現局部消泡泡、初凝現象象，影響整體體施工質量。。水泥漿在現現場應進行進進一步攪拌，，以保證其均均勻，無沉積積，同時應在在出料口設置置過濾網，防防止較大顆粒粒材料堵塞泵泵管。施工過程中，，還應對每車車水泥漿進行行重度檢測，，確保水泥漿漿質量穩定。。(7)泡沫輕質土生生成泡沫輕質土是是將氣泡加壓壓與水泥漿混混合而成，施施工過程中，，每次起動機機器后，需對對生產參數進進行調整，以以保證輕質土土的濕密度與與流量滿足設設計要求。(8)現場場澆澆注注①泡泡沫沫輕輕質質土土單單層層澆澆注注厚厚度度，，應應控控制制在在0.5m～1.0m范圍圍。。同同一一區區段段上上下下相相鄰鄰澆澆注注層層，，當當施施工工期期氣氣溫溫不不低低于于15℃，，最最短短澆澆注注間間隔隔時時間間可可按按8-12個小小時時控控制制，，否否則則，，澆澆注注間間隔隔時時間間應應不不低低于于2天；；②分分區區模模板板安安裝裝要要牢牢固固，，澆澆注注區區間間應應采采用用塑塑料料布布進進行行密密封封，，防防止止輕輕質質土土沿沿縫縫隙隙滲滲流流。。③泡泡沫沫輕輕質質土土單單個個澆澆注注區區、、澆澆注注層層的的澆澆注注時時間間應應控控制制在在水水泥泥漿漿初初凝凝時時間間內內，，上上層層澆澆注注層層僅僅當當下下層層澆澆注注層層終終凝凝后后方方可可澆澆注注施施工工。。④應應盡盡可可能能沿沿澆澆注注區區長長軸軸方方向向自自一一端端向向另另一一端端澆澆注注，，如如采采用用一一條條以以上上澆澆注注管管澆澆注注，，則則可可并并排排從從一一端端開開始始澆澆注注，，或或采采用用對對角角澆澆注注方方式式。。⑤澆澆注注過過程程中中，，需需要要移移動動澆澆注注管管時時，，應應沿沿澆澆注注管管放放置置的的方方向向前前后后移移動動，，而而不不宜宜左左右右移移動動澆澆注注管管，，如如確確實實需需要要左左右右移移動動澆澆注注管管時時，，則則應應將將澆澆注注管管盡盡可可能能提提出出當當前前已已澆澆注注輕輕質質土土表表面面后后再再移移動動。。⑥進進行行掃掃平平表表面面時時，，應應盡盡量量使使澆澆注注口口保保持持水水平平，，并并使使澆澆注注口口離離當當前前澆澆注注輕輕質質土土表表面面盡盡可可能能低低。。⑦盡盡量量減減少少在在已已澆澆筑筑尚尚未未固固化化的的輕輕質質土土中中來來回回走走動動。。(9)成品品保保護護①當當遇遇大大雨雨、、暴暴雨雨或或持持續續時時間間較較長長的的小小雨雨天天氣氣時時，，未未固固化化的的泡泡沫沫輕輕質質土土表表面面應應采采取取遮遮雨雨措措施施，，防防止止雨雨水水消消泡泡。。②泡泡沫沫輕輕質質土土澆澆筑筑硬硬化化成成型型后后，，在在強強度度未未達達到到設設計計強強度度前前，，不不宜宜直直接接進進入入使使用用狀狀態態。。③泡泡沫沫輕輕質質土土澆澆筑筑至至設設計計標標高高后后，，宜宜在在表表面面覆覆蓋蓋塑塑料料薄薄膜膜進進行行保保濕濕養養護護。。對對于于路路床床部部位位的的泡泡沫沫輕輕質質土土，，每每層層澆澆注注完完畢畢后后應應采采用用塑塑料料薄薄膜膜進進行行覆覆蓋蓋保保濕濕養養護護。。最最后后一一層層澆澆注注完完畢畢后后，，養養護護齡齡期期不不少少于于7天。。④泡泡沫沫輕輕質質土土路路基基施施工工完完畢畢后后，，僅僅當當最最后后一一層層澆澆注注層層同同條條件件養養護護強強度度≧≧0.4MPa方能能進進行行路路面面結結構構層層施施工工。。在在路路面面結結構構層層施施工工時時，，應應避避免免大大型型機機械械直直接接在在輕輕質質土土頂頂部部行行走走，，應應采采取取邊邊推推平平、、邊邊卸卸料料的的前前進進方方式式進進行行攤攤鋪鋪和和碾碾壓壓。。5.工程程應應用用情情況況5.1唐津高速擴擴建工程第第2合同段唐津高速擴擴建工程第第2合同段，原原路為全封封閉唐津高高速公路，，雙向四車車道，路基基寬度26m，設計行車車速度120km/h。工程采用用“原路兩兩側直接拼拼接方案””的方式擴擴建為雙向向六車道。。擴建后路路基寬度為為34.5m，設計行車車速度120km/h。起始樁號號K1045+941.277，終止樁號號K1055+125.465，長度為9184.188米。該項目目位于天津津市塘沽區區和寧河區區，屬于濱濱海沖積平平原，地面面高程5-7m。地質條件件復雜，沿沿線地層分分布不穩定定，軟土地地基、暗浜浜分布復雜雜，存在可可液化土層層，樁基持持力層起伏伏大。沿線軟土呈呈軟塑-流塑狀，具具有中高壓壓縮性，地地基承載力力低。地基基土上部土土層中的先先期固結壓壓力pc值大于覆蓋蓋壓力，土土體處于超超固結狀態態，超固結結深度從7-20m不等。為為了防止路路基開裂，，保證公路路質量，設設計采用泡泡沫輕質土土路基方案案。包括泡泡沫輕質土土全斷面臺臺階式填筑筑素土包邊邊、泡沫輕輕質土臺階階式拓寬拼拼接填筑素素土包邊、、泡沫輕質質土掛板直直立式填筑筑。在施工工完成后經經實測，其其抗壓強度度和路床頂頂面彎沉值值均符合規范要求求，效果良好好。5.2錢江通道及及接線工程程該段為益農農互通立交交及高架橋橋，互通區區包括A、B、C、D、E五條匝道。。互通區場場地平坦，，原狀貌為為農田，底底層淺部為為灰黃色粉粉土、粉砂砂，松散稍稍密，厚約約17.5-21.5m，中