试论泡沫轻质土在公路软土地基处理中的应用

李皓雉 南阳交通建设投资有限公司

软土路基具有压缩性高、承载力差等特点，在车辆荷载长期作用下，软土路基段很容易出现不均匀沉降和侧向变形的问题，从而引发路面下陷、开裂等病害，严重影响公路使用寿命和行车安全。因此，必须重视软土路基处理。作为一种性能良好的轻质填土材料，相比传统填土材料，其具有轻质性、流动性、隔热性及强度可调节性等特点，将其用于公路软基处理施工当中，可有效提高地基承载力，减少地基沉降变形。为此，必须重视泡沫轻质土的施工应用，提高施工技术水平，增强工程施工质量。

一、泡沫轻质土的性能分析

泡沫轻质土材料属于新兴材料，在多个领域应用较为广泛，如公路建设、建筑工程等，该材料的应用，可有效处理桥头跳车、新老路基差异沉降等问题。此类材料是通过气泡机发泡系统由发泡剂水溶液形成泡沫，随后按照一定比例均匀混合水泥浆、外加剂等材料，经物理、化学及自然养护所形成的材料。此类材料优点包括流动性强、施工便捷、环保、轻质性良好等。在道路施工中，此类材料可替代常规填土或常规填充工程材料。该材料的应用，可有效减少软基、路基荷载附加应力。为更好了解泡沫轻质土的应用效果，需对其性能进行分析。

1.抗压性能。泡沫轻质土抗压强度和水泥掺量之间为正比例关系，选28 天龄期泡沫轻质土为研究对象，当水泥掺量每增加50kg，则泡沫轻质土抗压强度随之增加，将提升15%。此外，于泡沫轻质土抗压强度而言，养护龄期影响作用较大，在28 天龄期时，将强度增加幅度变化为“快速-缓慢-稳定”。

2.弯拉性能。泡沫轻质土弯拉强度特性和抗压性能基本一致，同样和水泥掺量之间呈正比例关系，同样在水泥掺量每增50kg，28 天龄期时弯拉强度将随之增加，可提升13%。

3.疲劳性能。对泡沫轻质土疲劳性能来讲，水泥掺量影响较大。在试验过程中，如以0.5 为应力比，每增50kg 水泥掺量，则泡沫轻质土承受的循环荷载次数将增加300%。

二、工程概况

某公路工程所处地形较为平坦，地势起伏小，位于亚热带季风气候区，降雨量充足，雨热同期。全长6.64km，路基宽8～16m，按照路面结构勘测结果显示，本路段软弱土层较为深厚，主要为淤泥质土等，仅做软基换填碎石，未进行深层处理。建成通车多年，局部路段累计沉降达到70cm 左右。为此，决定对本路段进行软土路基处理。设计之初，决定采用塑料排水板+堆载预压的处理方案，但结合本工程实际情况，此方案存有一定缺陷，因工期紧张，施工条件严苛，后决定采用“换填泡沫软质土”施工方案。作为一种常用的路基填筑材料，泡沫轻质土的应用可减小上部结构荷载，从而提高路基稳定性，有效控制地基不均匀沉降。相比塑料排水板+堆载预压施工方案，其优点为能够同时进行多区域连续施工，施工便捷，可缩短工期。同时，临时占用土地不多，可缓解施工征地矛盾。

三、公路软土地基处理中泡沫轻质土施工技术要点

本工程局部路段存有软弱地基，为保证施工质量，决定选用一种新型填筑材料用于施工，即泡沫轻质土，此材料的应用，可有效提升工程质量，最大限度降低路基差异沉降，实现公路工程经济效益最大化，主要施工技术要点如下：

1.施工准备

本工程决定换填泡沫轻质土进行地基处理，首先要核实换填范围和深度，随后对路基中线桩、边线桩测量出来，通过洒白灰的方式标注出轮廓线，并严格按照测量所得中桩、边桩数据进行施工图绘制。其次，要将地表水、杂物清理干净。由于本路段存在较高地下水位，可将集水槽开挖于路基两侧，与清淤底部相比，集水槽底部应低一些，从而合理控制积水。

2.轻质土施工模板安装

根据施工现场实际情况，结合轻质土特性，采用小钢模或竹胶板（1.5cm 厚）背方木作为工程施工模板，并利用钢管顶托支撑。要求分层分块完成轻质土浇注，0.5m为各层浇注厚度，同时应分层分块安装模板。应严格按照施工当天的工作量合理确定每次模板安装量。在安装分区模板时，要做好模板安装的稳固性，或采用塑料布对各浇注区之间进行密封处理，避免顺着缝隙有轻质土流出。

3.轻质土的浇注

普通硅酸盐水泥的初凝时间通常在120min 以上，基于多种影响因素的考虑，决定在90min 以内控制轻质土各个分区分块方量的浇注时间，保证全部都可在水泥初凝时间段完工。浇注泡沫轻质土时，应做到以下几点：

第一，浇注施工前，应做好基底处理工作，不得存有软弱土或积水，必须保证基底土层压实度满足设计要求，需控制在80%以上。

第二，按0.5m 控制单层泡沫轻质土浇注厚度，同区段内，上下两个浇注层需在相同气温条件下完成浇注，无法同时完成浇注施工，需在12h 以内控制浇注间隔时间，若存在特殊情况，则需在2d 内控制浇注间隔时间。

第三，泡沫轻质土浇注施工中，若遇到降雨等恶劣天气，则不得施工，需及时覆盖完成浇注的轻质土。

第四，一般可沿浇注区长轴向一端逐步浇注至另一端，若为若干条浇注管，浇注时可并排由一端向另一端浇注，或通过对角法浇注。

第五，整个浇注环节，移动浇注管时，可沿其放置方向前后移动，严禁左右移动。如遇特殊情况，浇注管必须左右移动时，必须先将其从已浇注轻质土表面提起，随后在进行移动。

4.泡沫轻质土养护

待完成轻质土浇注之后，便可将其表面清理干净，尽可能保持浇注口水平，无倾斜。针对路床换填的轻质土，待浇注完一层之后，便需及时覆盖塑料薄膜，做保湿养护处理。待浇注完最后一层之后，便可进行全面养护施工，需在7d 以上控制养护周期。

5.金属网及防渗土工膜铺设

根据施工设计要求，需在防渗土工膜下铺设金属网，锚固时可采用U 型钉处理，纵、横向锚固间距分别为2m、1m。要求金属网平面部位重叠搭接处理，5cm 为最小搭接宽度，同样采用铁丝绑扎搭接部位，并锚固U 型钉。

在铺设防渗土工膜时，尽可能保证土工膜与下承层紧密相贴，并采用U 型钉锚固路床顶部，纵、横向锚固间距分别为5m、2m。

四、结束语

综上所述，改革开放40 年来，我国经济迅速腾飞，交通建设事业也取得了令人瞩目的成就。随着公路建设里程的不断增加，越来越多公路不得不修筑在软弱土地基之上，软弱土地基具有含水量大、强度低、压缩性高等特点，极易产生软土地基不均匀沉降问题，将会对公路通行能力和安全造成严重影响。为此，本文提出了一种泡沫轻质土换填法，泡沫轻质土具有轻质性、流动性、环保性特点，将其用于路堤填筑，可减少软基沉降量，消除路堤存在的滑移安全隐患。