泡沫輕質土直立式路堤施工工法及應用讓世界更暢通中交第三公路工程局有限公司

牛浩2015年3月1.工法產生背景1.1工程背景

我國的高速公路起步較晚，近年來社會經濟持續快速發展，高速公路交通量迅速增加，早期修建的部分高速公路已經達到或者超過了設計通行能力。高速公路改擴建，將成為未來十多年高速公路建設事業新的熱點。我國土地資源相對匱乏，道路附近建筑物密集，拆遷難度大、成本高。

在這種背景下，開展高速公路拓寬技術研究，利用新型填料進行路基拓寬，保證高速公路車輛的交通安全和舒適行駛，對于提高高速公路的社會效益，降低已建高速公路的養護維修費用，改善待建高速公路的質量都具有十分重要的意義。

1.2技術背景

本工法泡沫輕質土具有輕質性，強度高（無側限抗壓強度可在0.3～5MPa范圍內調整），具有固化后直立性好，流動性好，無需振搗、壓實，工期短，干擾小，便于施工等優點。可有效減少地基的附加應力，與老路同步協調沉降，抑制不均勻沉降。利用泡沫輕質土的自立性，采用掛板直立式泡沫輕質土路堤，可以減少因道路放坡占地，有效減少拆遷工程，降低征地拆遷成本。

1.3技術水平

本工法關鍵技術開發了性能良好的泡沫輕質土；明確了泡沫輕質土的物理、力學、路用特性及其影響因素；揭示了泡沫輕質土直立式路堤的沉降變形規律和側向土壓力分布特征；提出了泡沫輕質土直立式路堤的適用條件、結構型式等設計技術；提出了泡沫輕質土直立式路堤填筑的設備要求、環境條件、澆筑工藝、質量檢測等成套施工技術；經專家鑒定，該項目總體達到國內領先水平。2.工法特點2.1質量、安全方面

相比較水泥攪拌樁等處理軟弱地基的方法，泡沫輕質土的澆注不是隱蔽施工，其質量更加可控。

泡沫輕質土施工過程簡便、安全，隱患少、風險小。

2.2工期、進度方面泡沫輕質土采用高壓軟管泵送施工，自流平，自密實，無需機械碾壓和振搗，施工便捷高效，進度快，工期短，效益明顯。

2.3節約成本、經濟效益方面本工法可以減少因道路放坡占地，降低征地拆遷成本。泡沫輕質土單方價格是普通土的3-5倍，但綜合考慮軟弱土基處理，與排水預壓、水泥攪拌樁、預應力管樁等軟基處理方法相比，泡沫輕質土拓寬拼接路堤施工工法可節省工程造價約200-300元/㎡。

3.工藝原理

泡沫輕質土是容重只有普通填土的1/3-1/2，具有密度與強度可調、良好的可施工性、耐久性、環保性等諸多路用優良特性。軟基路段換填輕質土的本質意義在于降低軟土層的附加應力，使其孔隙比穩定在回彈再壓縮曲線上，地基土層處于超固結狀態，以此消除工后沉降。

泡沫輕質土固化后具有自立性，可以減少因道路放坡占地，有效減少拆遷工程，降低征地拆遷成本。4.關鍵技技術創創新點點與施施工工工藝操操作要要點泡沫輕輕質土土的容容重約約為普普通土土的1/3-1/2，可大大幅降降低填填土荷荷載，，減少少地基基附加加應力力，有有效控控制路路基工工后沉沉降，，避免免縱向向裂縫縫病害害的產產生；；利用用泡沫沫輕質質土的的自立立性，，采用用掛板板直立立式泡泡沫輕輕質土土路堤堤，可可以減減少因因道路路放坡坡占地地，有有效減減少拆拆遷工工程，，降低低征地地拆遷遷成本本。泡沫輕輕質土土采用用高壓壓軟管管泵送送施工工，自自流平平，自自密實實，無無需機機械碾碾壓和和振搗搗，施施工便便捷高高效，，工期期短，，安全全質量量可控控，對對環境境無污污染，，社會會效益益好。。4.1關鍵技技術創創新點點新舊路路基因因不均均勻沉沉降會會出現現縱向向裂縫縫，利利用泡泡沫輕輕質土土填筑筑路堤堤可以以大幅幅降低低填土土荷載載，減減少地地基附附加應應力，，有效效控制制路基基工后后沉降降，避避免縱縱向裂裂縫病病害的的產生生。利用泡泡沫輕輕質土土的自自立性性，采采用掛掛板直直立式式泡沫沫輕質質土路路堤，，可以以減少少因道道路放放坡占占地，，有效效減少少拆遷遷工程程，降降低征征地拆拆遷成成本。。4.2解決的的技術術難題題4.3施工工工藝操操作要要點(1)施工區區域劃劃分施工前前，應應結合合設備備生產產能力力、工工期要要求等等對設設計的的澆筑筑體進進行澆澆筑區區和澆澆筑層層的劃劃分，，為澆澆筑施施工做做好相相關規規劃，，(2)路基開開挖按照設設計圖圖紙進進行路路基開開挖。。(3)基底清清理清除澆澆筑區區基底底雜物物，確確保基基底無無積水水、無無松軟軟土，，基底底土層層應進進行必必要的的碾壓壓處理理，壓壓實度度應不不低于于80%。(4)安裝臨臨時模模板根據澆澆筑區區域的的規劃劃安裝裝臨時時模板板，因因為泡泡沫輕輕質土土流動動性較較好，，所以以要求求臨時時模板板拼合合緊密密，防防止漏漏漿。。(5)泡沫生生成泡沫是是由發發泡劑劑稀釋釋后加加壓縮縮空氣氣經發發泡機機生成成。在在制泡泡前應應先將將發泡泡劑計計量后后加入入水稀稀釋，，制成成水稀稀釋液液，原原始發發泡液液不可可直接接加入入發泡泡機發發泡。。(6)水泥漿漿制備備水泥漿漿由拌拌合站站集中中供應應，拌拌合站站對水水計量量宜采采用流流量，，而不不宜采采用重重量，，以加加快水水泥漿漿制備備時間間。泡泡沫輕輕質土土對水水泥漿漿中水水泥強強度無無特別別要求求，但但所用用水泥泥必須須先進進行消消泡試試驗.水泥漿漿制備備應連連續，，避免免輕質質土澆澆筑過過程中中，出出現局局部消消泡、、初凝凝現象象，影影響整整體施施工質質量。。水泥泥漿在在現場場應進進行進進一步步攪拌拌，以以保證證其均均勻，，無沉沉積，，同時時應在在出料料口設設置過過濾網網，防防止較較大顆顆粒材材料堵堵塞泵泵管。。施工過過程中中，還還應對對每車車水泥泥漿進進行重重度檢檢測，，確保保水泥泥漿質質量穩穩定。。(7)泡沫輕輕質土土生成成泡沫輕輕質土土是將將氣泡泡加壓壓與水水泥漿漿混合合而成成，施施工過過程中中，每每次起起動機機器后后，需需對生生產參參數進進行調調整，，以保保證輕輕質土土的濕濕密度度與流流量滿滿足設設計要要求。。(8)現場澆澆注①泡沫沫輕質質土單單層澆澆注厚厚度，，應控控制在在0.5m～1.0m范圍。。同一一區段段上下下相鄰鄰澆注注層，，當施施工期期氣溫溫不低低于15℃，最最短澆澆注間間隔時時間可可按8-12個小時時控制制，否否則，，澆注注間隔隔時間間應不不低于于2天；②分區模模板安裝裝要牢固固，澆注注區間應應采用塑塑料布進進行密封封，防止止輕質土土沿縫隙隙滲流。。③泡沫輕輕質土單單個澆注注區、澆澆注層的的澆注時時間應控控制在水水泥漿初初凝時間間內，上上層澆注注層僅當當下層澆澆注層終終凝后方方可澆注注施工。。④應盡可可能沿澆澆注區長長軸方向向自一端端向另一一端澆注注，如采采用一條條以上澆澆注管澆澆注，則則可并排排從一端端開始澆澆注，或或采用對對角澆注注方式。。⑤澆注過過程中，，需要移移動澆注注管時，，應沿澆澆注管放放置的方方向前后后移動，，而不宜宜左右移移動澆注注管，如如確實需需要左右右移動澆澆注管時時，則應應將澆注注管盡可可能提出出當前已已澆注輕輕質土表表面后再再移動。。⑥進行掃掃平表面面時，應應盡量使使澆注口口保持水水平，并并使澆注注口離當當前澆注注輕質土土表面盡盡可能低低。⑦盡量減減少在已已澆筑尚尚未固化化的輕質質土中來來回走動動。(9)成品保護護①當遇大大雨、暴暴雨或持持續時間間較長的的小雨天天氣時，，未固化化的泡沫沫輕質土土表面應應采取遮遮雨措施施，防止止雨水消消泡。②泡沫輕輕質土澆澆筑硬化化成型后后，在強強度未達達到設計計強度前前，不宜宜直接進進入使用用狀態。。③泡沫沫輕質土土澆筑至至設計標標高后，，宜在表表面覆蓋蓋塑料薄薄膜進行行保濕養養護。對對于路床床部位的的泡沫輕輕質土，，每層澆澆注完畢畢后應采采用塑料料薄膜進進行覆蓋蓋保濕養養護。最最后一層層澆注完完畢后，，養護齡齡期不少少于7天。④泡沫沫輕質土土路基施施工完畢畢后，僅僅當最后后一層澆澆注層同同條件養養護強度度≧0.4MPa方能進行行路面結結構層施施工。在在路面結結構層施施工時，，應避免免大型機機械直接接在輕質質土頂部部行走，，應采取取邊推平平、邊卸卸料的前前進方式式進行攤攤鋪和碾碾壓。5.工程應用用情況5.1唐津高速速擴建工工程第2合同段唐津高速速擴建工工程第2合同段，，原路為為全封閉閉唐津高高速公路路，雙向向四車道道，路基基寬度26m，設計行行車速度度120km/h。工程采采用“原原路兩側側直接拼拼接方案案”的方方式擴建建為雙向向六車道道。擴建建后路基基寬度為為34.5m，設計行行車速度度120km/h。起始樁樁號K1045+941.277，終止樁樁號K1055+125.465，長度為為9184.188米。該項項目位于于天津市市塘沽區區和寧河河區，屬屬于濱海海沖積平平原，地地面高程程5-7m。地質條條件復雜雜，沿線線地層分分布不穩穩定，軟軟土地基基、暗浜浜分布復復雜，存存在可液液化土層層，樁基基持力層層起伏大大。沿線軟土土呈軟塑塑-流塑狀，，具有中中高壓縮縮性，地地基承載載力低。。地基土土上部土土層中的的先期固固結壓力力pc值大于覆覆蓋壓力力，土體體處于超超固結狀狀態，超超固結深深度從7-20m不等等。為了了防止路路基開裂裂，保證證公路質質量，設設計采用用泡沫輕輕質土路路基方案案。包括括泡沫輕輕質土全全斷面臺臺階式填填筑素土土包邊、、泡沫輕輕質土臺臺階式拓拓寬拼接接填筑素素土包邊邊、泡沫沫輕質土土掛板直直立式填填筑。在在施工完完成后經經實測，，其抗壓壓強度和和路床頂頂面彎沉沉值均符符合規范要要求，效果良良好。5.2錢江通道道及接線線工程該段為益益農互通通立交及及高架橋橋，互通通區包括括A、B、C、D、E五條匝道道。互通通區場地地平坦，，原狀貌貌為農田田，底層層淺部為為灰黃色色粉土、、粉砂，，松散稍稍密，厚厚約17.5-21.5m，中部以以灰色淤淤泥質粉粉質粘土土、軟塑塑粉質粘粘土為主主，具層層理，夾夾薄層粉粉土、粉粉砂。底底部為粉粉砂、圓圓礫層，，局部為為中砂、、砂礫，，厚度較較大。為為了避免免軟土地地區填筑筑路基后后因工后后沉降過過大，出出現不均均勻沉降降導致