浅谈泡沫轻质土技术在滨海地区道路软土地基处理中的应用

边 疆

（宁波梅山岛开发投资有限公司，浙江宁波 315012）

0 前言

近年来，我国沿海地区经济得到快速发展，滨海地区的开发逐渐向滩途、浅海发展。滨海地区软土地基分布广泛，工后不均匀沉降引起的跳车成了普遍性的工程病害。针对滨海地区软土地基处理，国内已进行了很多研究并形成了许多常用的处理方法。有些方案能达到很理想的效果，但在建设工期及经济性上需付出较大的代价。近年来，作为新技术的泡沫轻质土技术逐渐应用于土建工程中。将泡沫轻质土引入滨海地区软土地基处理中，将成为软土地基处理中的一个新方向。

1 泡沫轻质土工程特性[1]

泡沫轻质土是采用水泥、水、气泡群（必要时可掺入粉煤灰、细砂、砂性土、外加剂）等材料，按一定比例混合搅拌、凝固成型的一种轻质水泥类环保型新型材料。泡沫轻质土具有如下工程特性。

1.1 轻质性、强度及容重可调节性

轻质性是现浇泡沫轻质土最显著的特性，与几种常规土建材料相比，现浇泡沫轻质土的容重相对要低（见表1）。

表1 几种主要土建材料的容重比较表 (单位：kN/m3)

调整泡沫轻质土的配合比：现浇泡沫轻质土的容重和强度可根据需要在一定范围内自由调节。现浇泡沫轻质土的容重一般可在3～12 kN/m3之间调节；而无侧限抗压强度的调节范围为0.3～5.0 MPa。作为路基填筑材料，泡沫轻质土的无侧限抗压强度通常控制在0.3～1.2 MPa。泡沫轻质土作为道路回填料，其无侧限抗压强度可取0.8 MPa，容重可取6 kN/m3。与相同高度的一般路基回填料相比，附加应力仅为一般路基回填料的0.3倍。

1.2 良好的施工性

泡沫轻质土的流动性高，可通过软管泵送，现场施工浇注点与制作点可分离，且浇注点占的施工空间极小，可在狭小空间内施工。当作为路基填筑的替代材料时，现浇泡沫轻质土浇注施工无须振捣碾压，施工便捷高效。泡沫轻质土可连续浇注施工，无须在施工过程中进行特别的养生处理。

2 软土地基沉降机理

滨海地区场地软基一般由饱和软土组成，浅层遍布淤泥质粘土，灰色，含水量高，天然孔隙比大，流塑状态，粘塑性好，高压缩性，富含有机质，不排水抗剪强度小于10 kPa。这类饱和软土，其沉降变形的本质可用有效应力原理来说明：在附加应力的作用下，超孔隙水压力不断消散、有效应力不断增长；与此同时，随超孔压的消散，软土中的自由水不断排出，由此，其体积压缩，表现为沉降的发生。

3 影响道路工后沉降的因素[2]

道路路面结构使用基准期：沥青路面15 a，混凝土路面20 a。假定工后沉降为S工后，工后沉降可表达为S工后=（Ut+d-Ut）S∞。式中：Ut为道路建成竣工时的固结度；Ut+d为道路路面结构达到使用基准期时的固结度；S∞最终总沉降。

软土地基沉降过程中，对道路工后沉降起决定作用的主要有两个因素。

3.1 附加应力

附加应力的大小决定了软土层最终总沉降量的大小：当附加应力全部转化为有效应力时，总沉降完成。故附加应力越小，总沉降越小，基准期内工后沉降越小。

3.2 固结度Ut

固结度表达了当前时刻已完成沉降占总沉降的比例固结度。Ut可表达为式中：S当前tt时刻已完成沉降。工期内St完成得越多，固结度Ut越大，基准期内工后沉降越小。

4 减少道路工后沉降的方法

减少工后总沉降可通过以下两种途径来降低工后沉降。

4.1 提高工期内Ut

通过提高St来提高竣工时的固结度，以此控制工后沉降。此类方法为排水预压法：通过设置竖向排水体（或利用土体固有排水通道），通过堆载预压或真空预压的方式来加快软土层的固结速率，使竣工时的固结度达到足够大，确保工后沉降满足要求。该法的主要特点是具有较好的经济性，缺点是需要足够的预压时间，以时间换取工程质量，这通常与项目的工期要求矛盾突出。梅山保税港区内道路常用的排水预压法[3]有以下几种（见表1）。

4.2 减小附加应力

减小附加应力以降低总沉降S∞，以此控制工后沉降。实现方法有两种方式。

4.2.1 刚性桩土复合地基法

刚性桩土复合地基是设置一定密度的旋挖桩、预应力管桩等强度远较软土层强度要高的桩体，将上覆荷载大部分转移至这些桩体来承受，从而降低软土层所承受的荷载和附加应力，实现控制工后沉降的方法。该工法的优点是时间短，效果显著，但缺陷是造价偏高，同时，桩体施工对周边的建筑物会产生侧向挤出效应。梅山保税港区内道路常用的刚性桩土复合地基[4]方法有以下几种（见表2）。

4.2.2 轻路堤法

该方法直接降低路堤荷载，从而减少软土层的附加应力。传统的轻路堤法有：粉煤灰、EPS和泡沫轻质土路堤等（见表3）。

表1 各种排水预压法比较表

表2 各种刚性桩土复合地基法比较表

表3 各种轻路堤法比较表

粉煤灰造价低，在消除填料重量引起的沉降量相当有限；EPS可最大限度消除填料重量引起的沉降量，但造价昂贵；现浇泡沫轻质土的流动性高，固化后自立性、耐久性好，施工简便快捷，无需进行特别的养生处理，可较大限度地消除填料重量引起的沉降量，价格适中，可做为高填方软土地基道路路基回填料。

5 结语

（1）轻质泡沫土一是种轻质水泥类环保型新型材料，具有轻质性、强度及容重可调节性和良好的施工性等特性。泡沫轻质土将成为软土地基处理中的一个新方向。

（2）主要影响道路工后沉降的因素有附加应力和固结度，可通过减少附加应力和提高竣工时的固结度的方法来减少路工后沉降。

（3）泡沫轻质土可较大限度地消除填料重量引起的沉降量，价格适中，非常适合做为高填方软土地基道路路基回填料。

[1]现浇泡沫轻质土 (CECS 249：2008)[M].北京:中国计划出版社，2009.

[2]土工原理与计算（第二版）[M].北京:中国水利水电出版社，2006：174-178,199-213.

[3]刘家豪.塑料板排水法加固软基工程实例集[M].北京:人民交通出版社，1999：10-11.

[4]骆方荣.刚性桩复合地基沉降计算及影响因素分析[J].建筑技术，2011，（3）.