泡沫轻质土在路桥衔接处路基处理中的应用

林广春

（上海林同炎李国豪土建工程咨询有限公司山东分公司，山东 济南 250000）

0 引言

由于工后道路总沉降量大于桥梁总沉降量，这种沉降差异会在路桥衔接处形成错台，产生桥头跳车现象，不仅降低行车舒适性，严重者影响行车安全。在满足容许工后沉降的情况下，为减小路桥沉降差异，往往根据具体情况对桥头路基采用堆载预压法、强夯法、水泥搅拌桩法等进行处理。传统处理方法各有利弊，或者工期较长，或者造价较高，或者对环境影响较大。

1 泡沫轻质土用于桥头路基处理的优势

泡沫轻质土作为近年来常用的一种新型材料，将其用于桥头路基处理已有了丰富的研究成果和成熟的应用[1-4]。与传统填料相比，将泡沫轻质土用于桥头路基处理，具有以下优势。

（1）大幅降低填土荷重，减少地基附加应力及影响深度，抑制地基不均匀沉降，提高路基的稳定性；

（2）缓解桥台与台背路基的刚性突变，有效消除填料自身的工后沉降；

（3）施工时自动密实，无需振捣、碾压，有效解决台背压实难问题；

（4）施工便捷，环保，工期短，造价低。

2 泡沫轻质土用于桥头路基处理的技术要点

某市政道路，其道路等级为城市主干路，设计速度50 km/h，道路红线宽度50 m，道路标准横断面布置为：5.5 m（人行道）+4 m（非机动车道）+2 m（机非分隔带）+11 m（机动车道）+5 m（中央分隔带）+11 m（机动车道）+2 m（机非分隔带）+4 m（非机动车道）+5.5 m（人行道）=50 m（道路红线宽度）。该项目在跨越现状河流处需新建一座跨径36 m中桥。为有效减少路桥沉降差异，对桥头路基采用泡沫轻质土进行处理。

2.1 确定处理范围

2.1.1 确定处理长度

路桥过渡段长度L由下式确定：

式中：L为路桥过渡段长度，即处理长度；△s为允许工后沉降，取0.1 m；△i为工后允许纵坡变化率，取0.2%～0.4%。

计算得处理长度L=25～50 m。

鉴于上述理论依据及规范要求，泡沫轻质土用于桥头路基处理时，其处理长度普遍按30～50 m进行设计。同时应满足规范中泡沫轻质土形态设计中，最小填筑厚度不宜小于1.0 m的要求。

2.1.2 确定处理宽度

横向范围，市政道路处理至人行道外边线（道路红线）即可，同时考虑应满足市政管线敷设空间的要求。当用于填筑公路路基时，横向单侧富余宽度宜宽出路基顶面0.5 m。该项目处理范围示意图如图1所示。

2.1.3 确定处理深度

图1 泡沫轻质土处理范围示意图

根据《现浇泡沫轻质土技术规程》（CECS：249 2008）“4.3形态设计”中推荐的计算紧邻桥台换填厚度的计算公式，确定紧邻桥台处泡沫轻质土的最大处理深度H。

2.2 桥头路基处理设计

2.2.1 主要材料技术要求

2.2.1.1 泡沫轻质土

泡沫轻质土的使用目的主要有两大类：（1）替代传统填筑材料，以减轻荷重或土压；（2）填充空洞或狭小空间。作为第一种使用目的，该项目对泡沫轻质土主要技术指标要求如表1所列。

表1 泡沫轻质土技术指标一览表

标准泡沫密度为50 kg/m3，消泡试验泡沫轻质土湿密度增加率不超过10%。

2.2.1.2 HDPE防渗土工膜

HDPE防渗土工膜主要技术指标如表2所列。

表2 HDPE防渗土工膜技术指标一览表

2.2.1.3 镀锌金属网

金属网采用Φ1.5 mm@2.5 cm×2.5 cm镀锌铁丝网。

2.2.2 桥头路基处理设计

图2为泡沫轻质土路基处理纵断面设计图，图3为其横断面设计图。

图2 泡沫轻质土路基处理纵断面设计图（单位：m）

图3 泡沫轻质土路基处理横断面设计图

为适应桥头路基纵坡要求，可设置台阶满足坡度变化。台阶高差≤0.5 m，沿台阶方向各平台的长度≥2.0 m。调坡层可采用二灰土填筑。二灰土材料要求：熟石灰∶粉煤灰∶土=1∶2∶2（体积比）。

泡沫轻质土填筑体纵向上每隔10～20 m设置一道沉降缝，沉降缝应贯穿泡沫轻质土体，沉降缝采用2 cm厚的木夹板设置。

在泡沫轻质土填筑体顶部0.5 m～1.0 m的位置设置1～2层金属网。

泡沫轻质土保护壁采用C30钢筋混凝土材质。碎石垫层施工前需对基底整平夯实，地基承载力≥120 kPa；承载力不满足要求时需进行地基处理。保护壁每隔20 m设置一道贯穿面板及基础的通缝，缝宽2 cm，缝内用泡沫塑料板填充。

保护壁泄水孔间距为2～3 m，交错布置；泄水孔采用Φ50硬质PVC空心管，墙背孔端用透水土工布包裹，最下排泄水孔距地面≥0.3 m。

2.3 泡沫轻质土施工要点

2.3.1 施工配合比的确定

（1）试块采用10 cm×10 cm×10 cm立方体试块，抗压强度试验方法与普通混凝土强度试验方法相同，但要求压力机采用小量程砂浆压力机进行抗压试验，且强度结果不做尺寸折减。

（2）试验以6块试块为一组，共做2组分别测定7 d和28 d龄期强度。当7 d龄期抗压强度≥0.5倍设计强度或28 d龄期抗压强度≥设计强度时，该配合比可作为施工配合比采用。

2.3.2 施工设备

（1）现场制作泡沫轻质土时，发泡装置应采用发泡剂水溶液与压缩空气混合的预发泡装置，严禁采用搅拌发泡生成泡沫。

（2）为确保施工质量的稳定性和均匀性，严禁采用小型泡沫混凝土或发泡水泥设备替代泡沫轻质土专用施工设备。

（3）泡沫轻质土专用施工设备应满足自动化和高产能化的要求。

2.3.3 施工要点

（1）泡沫轻质土浇注施工前，应确保基底无积水、无松软土。清除30 cm表土后，整平夯实基底，基底压实度≥90%(重型击实标准)。严格按照相关要求进行碎石垫层施工及验收。

（2）泡沫轻质土单层浇注厚度，应控制在0.5 m～1.0 m范围内。

（3）泡沫轻质土单个浇注区浇注层的浇注施工时间应控制在水泥浆初凝时间内，且不应超过2 h。

（4）应沿浇筑区长轴方向自一端向另一端浇筑；如采用一条以上浇注管浇注时，则可并排地从一端开始浇注，或采用对角的浇注方式。

（5）在浇筑过程中，当需要移动浇注管时，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，则应将浇注管尽可能提出当前已浇筑轻质土表面后再移动。

（6）浇注管出料口离当前浇注面的高差宜不超过1.5 m。

（7）尽量减少在已浇完尚未固化的轻质土里来回走动。

（8）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1层浇注完毕后，养护龄期不低于7 d。

（9）当遇大雨或长时间小雨天气时，应对未固化的泡沫轻质土采取遮雨措施，防止雨水浸泡。

3 泡沫轻质土的质量检测与控制

3.1 原材料检验

开工前，应对所采用的水泥、粉煤灰、水及发泡剂进行有见证的消泡试验，以确定发泡剂与其它材料的适应性。

3.2 过程质量控制（见表3）

表3 过程控制指标一览表

3.3 固化后检测

（1）固化后常规试验检测指标为抗压强度。

（2）泡沫轻质土每浇注200 m3，抽取一组试件做28 d龄期强度检测，试块应采用塑料袋进行单件密封，置于20～25℃环境中养护。

（3）强度检测试件应在浇注点出料口制取，制取时应量测并记录湿密度；试件为边长10 cm的立方体，3个为1组。

4 注意事项

（1）当基础和保护壁面板强度达到设计强度80%后，方可进行泡沫轻质土浇筑施工。

（2）在泡沫轻质土施工时，应做好保护壁的临时加固措施，防止其倾斜或偏移。

（3）当泡沫轻质土浇注高度达到原地面后，应注意保护壁外侧，及时回填素土至原地面，覆土厚度不小于0.5 m。

（4）路面结构层或种植土回填施工时，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，即卸料车应在推平机械的后端卸料。

5 结语

与传统填料相比，泡沫轻质土的轻质、高强、环保、经济、耐久、工期短等良好的工程特性，使其在桥头路基填筑、软基处理、道路加宽等工程领域有广阔的发展及应用前景。本文结合工程实例，详细阐述了泡沫轻质土在桥头路基处理应用中的技术要点，旨在为该材料在工程领域推广应用提供参考。