泡沫轻质土直立式高速公路路堤施工工法

泡沫轻质土直立式高速公路路堤施工工法让世界更畅通中交第三公路工程局有限公司

孙贵新2015年3月1.工法产生背景1.1工程背景

我国的高速公路起步较晚，近年来社会经济持续快速发展，高速公路交通量迅速增加，早期修建的部分高速公路已经达到或者超过了设计通行能力。高速公路改扩建，将成为未来十多年高速公路建设事业新的热点。我国土地资源相对匮乏，道路附近建筑物密集，拆迁难度大、成本高。

在这种背景下，开展高速公路拓宽技术研究，利用新型填料进行路基拓宽，保证高速公路车辆的交通安全和舒适行驶，对于提高高速公路的社会效益，降低已建高速公路的养护维修费用，改善待建高速公路的质量都具有十分重要的意义。

1.2技术背景

本工法泡沫轻质土具有轻质性，强度高（无侧限抗压强度可在0.3～5MPa范围内调整），具有固化后直立性好，流动性好，无需振捣、压实，工期短，干扰小，便于施工等优点。可有效减少地基的附加应力，与老路同步协调沉降，抑制不均匀沉降。利用泡沫轻质土的自立性，采用挂板直立式泡沫轻质土路堤，可以减少因道路放坡占地，有效减少拆迁工程，降低征地拆迁成本。

1.3技术水平

本工法关键技术开发了性能良好的泡沫轻质土；明确了泡沫轻质土的物理、力学、路用特性及其影响因素；揭示了泡沫轻质土直立式路堤的沉降变形规律和侧向土压力分布特征；提出了泡沫轻质土直立式路堤的适用条件、结构型式等设计技术；提出了泡沫轻质土直立式路堤填筑的设备要求、环境条件、浇筑工艺、质量检测等成套施工技术；经专家鉴定，该项目总体达到国内领先水平。2.工法特点2.1质量、安全方面

相比较水泥搅拌桩等处理软弱地基的方法，泡沫轻质土的浇注不是隐蔽施工，其质量更加可控。

泡沫轻质土施工过程简便、安全，隐患少、风险小。

2.2工期、进度方面泡沫轻质土采用高压软管泵送施工，自流平，自密实，无需机械碾压和振捣，施工便捷高效，进度快，工期短，效益明显。

2.3节约成本、经济效益方面本工法可以减少因道路放坡占地，降低征地拆迁成本。泡沫轻质土单方价格是普通土的3-5倍，但综合考虑软弱土基处理，与排水预压、水泥搅拌桩、预应力管桩等软基处理方法相比，泡沫轻质土拓宽拼接路堤施工工法可节省工程造价约200-300元/㎡。

3.工艺原理

泡沫轻质土是容重只有普通填土的1/3-1/2，具有密度与强度可调、良好的可施工性、耐久性、环保性等诸多路用优良特性。软基路段换填轻质土的本质意义在于降低软土层的附加应力，使其孔隙比稳定在回弹再压缩曲线上，地基土层处于超固结状态，以此消除工后沉降。

泡沫轻质土固化后具有自立性，可以减少因道路放坡占地，有效减少拆迁工程，降低征地拆迁成本。4.关键技术创新点点与施工工艺操操作要点泡沫轻质土的容容重约为普通土土的1/3-1/2，可大幅降低填填土荷载，减少少地基附加应力力，有效控制路路基工后沉降，，避免纵向裂缝缝病害的产生；；利用泡沫轻质质土的自立性，，采用挂板直立立式泡沫轻质土土路堤，可以减减少因道路放坡坡占地，有效减减少拆迁工程，，降低征地拆迁迁成本。泡沫轻质土采用用高压软管泵送送施工，自流平平，自密实，无无需机械碾压和和振捣，施工便便捷高效，工期期短，安全质量量可控，对环境境无污染，社会会效益好。4.1关键技术创新点点新旧路基因不均均匀沉降会出现现纵向裂缝，利利用泡沫轻质土土填筑路堤可以以大幅降低填土土荷载，减少地地基附加应力，，有效控制路基基工后沉降，避避免纵向裂缝病病害的产生。利用泡沫轻质土土的自立性，采采用挂板直立式式泡沫轻质土路路堤，可以减少少因道路放坡占占地，有效减少少拆迁工程，降降低征地拆迁成成本。4.2解决的技术难题题4.3施工工艺操作要要点(1)施工区域划分施工前，应结合合设备生产能力力、工期要求等等对设计的浇筑筑体进行浇筑区区和浇筑层的划划分，为浇筑施施工做好相关规规划，(2)路基开挖按照设计图纸进进行路基开挖。。(3)基底清理清除浇筑区基底底杂物，确保基基底无积水、无无松软土，基底底土层应进行必必要的碾压处理理，压实度应不不低于80%。(4)安装临时模板根据浇筑区域的的规划安装临时时模板，因为泡泡沫轻质土流动动性较好，所以以要求临时模板板拼合紧密，防防止漏浆。(5)泡沫生成泡沫是由发泡泡剂稀释后加加压缩空气经经发泡机生成成。在制泡前前应先将发泡泡剂计量后加加入水稀释，，制成水稀释释液，原始发发泡液不可直直接加入发泡泡机发泡。(6)水泥浆制备水泥浆由拌合合站集中供应应，拌合站对对水计量宜采采用流量，而而不宜采用重重量，以加快快水泥浆制备备时间。泡沫沫轻质土对水水泥浆中水泥泥强度无特别别要求，但所所用水泥必须须先进行消泡泡试验.水泥浆制备应应连续，避免免轻质土浇筑筑过程中，出出现局部消泡泡、初凝现象象，影响整体体施工质量。。水泥浆在现现场应进行进进一步搅拌，，以保证其均均匀，无沉积积，同时应在在出料口设置置过滤网，防防止较大颗粒粒材料堵塞泵泵管。施工过程中，，还应对每车车水泥浆进行行重度检测，，确保水泥浆浆质量稳定。。(7)泡沫轻质土生生成泡沫轻质土是是将气泡加压压与水泥浆混混合而成，施施工过程中，，每次起动机机器后，需对对生产参数进进行调整，以以保证轻质土土的湿密度与与流量满足设设计要求。(8)现场浇注①泡沫轻质土土单层浇注厚厚度，应控制制在0.5m～1.0m范围。同一区区段上下相邻邻浇注层，当当施工期气温温不低于15℃，最短浇注注间隔时间可可按8-12个小时控制，，否则，浇注注间隔时间应应不低于2天；②分区模板安安装要牢固，，浇注区间应应采用塑料布布进行密封，，防止轻质土土沿缝隙渗流流。③泡沫轻质土土单个浇注区区、浇注层的的浇注时间应应控制在水泥泥浆初凝时间间内，上层浇浇注层仅当下下层浇注层终终凝后方可浇浇注施工。④应尽可能沿浇浇注区长轴方方向自一端向向另一端浇注注，如采用一一条以上浇注注管浇注，则则可并排从一一端开始浇注注，或采用对对角浇注方式式。⑤浇注过程中，，需要移动浇浇注管时，应应沿浇注管放放置的方向前前后移动，而而不宜左右移移动浇注管，，如确实需要要左右移动浇浇注管时，则则应将浇注管管尽可能提出出当前已浇注注轻质土表面面后再移动。。⑥进行扫平表面面时，应尽量量使浇注口保保持水平，并并使浇注口离离当前浇注轻轻质土表面尽尽可能低。⑦尽量减少在已已浇筑尚未固固化的轻质土土中来回走动动。(9)成品保护①当遇大雨、、暴雨或持续续时间较长的的小雨天气时时，未固化的的泡沫轻质土土表面应采取取遮雨措施，，防止雨水消消泡。②泡沫轻质土土浇筑硬化成成型后，在强强度未达到设设计强度前，，不宜直接进进入使用状态态。③泡沫轻质质土浇筑至设设计标高后，，宜在表面覆覆盖塑料薄膜膜进行保湿养养护。对于路路床部位的泡泡沫轻质土，，每层浇注完完毕后应采用用塑料薄膜进进行覆盖保湿湿养护。最后后一层浇注完完毕后，养护护龄期不少于于7天。④泡沫轻质质土路基施工工完毕后，仅仅当最后一层层浇注层同条条件养护强度度≧0.4MPa方能进行路面面结构层施工工。在路面结结构层施工时时，应避免大大型机械直接接在轻质土顶顶部行走，应应采取边推平平、边卸料的的前进方式进进行摊铺和碾碾压。5.工程应用情况况5.1唐津高速扩建建工程第2合同段唐津高速扩建建工程第2合同段，原路路为全封闭唐唐津高速公路路，双向四车车道，路基宽宽度26m，设计行车速速度120km/h。工程采用““原路两侧直直接拼接方案案”的方式扩扩建为双向六六车道。扩建建后路基宽度度为34.5m，设计行车速速度120km/h。起始桩号K1045+941.277，终止桩号K1055+125.465，长度为9184.188米。该项目位位于天津市塘塘沽区和宁河河区，属于滨滨海冲积平原原，地面高程程5-7m。地质条件复复杂，沿线地地层分布不稳稳定，软土地地基、暗浜分分布复杂，存存在可液化土土层，桩基持持力层起伏大大。沿线软软土呈呈软塑塑-流塑状状，具具有中中高压压缩性性，地地基承承载力力低。。地基基土上上部土土层中中的先先期固固结压压力pc值大于于覆盖盖压力力，土土体处处于超超固结结状态态，超超固结结深度度从7-20m不等等。为为了防防止路路基开开裂，，保证证公路路质量量，设设计采采用泡泡沫轻轻质土土路基基方案案。包包括泡泡沫轻轻质土土全断断面台台阶式式填筑筑素土土包边边、泡泡沫轻轻质土土台阶阶式拓拓宽拼拼接填填筑素素土包包边、、泡沫沫轻质质土挂挂板直直立式式填筑筑。在在施工工完成成后经经实测测，其其抗压压强度度和路路床顶顶面弯弯沉值值均符符合规范范要求求，效果果良好好。5.2钱江通通道及及接线线工程程该段为为益农农互通通立交交及高高架桥桥，互互通区区包括括A、B、C、D、E五条条匝道道。互互通区区场地地平坦坦，原原状貌貌为农农田，，底层层浅部部为灰灰黄色色粉土土、粉粉砂，，松散散稍密密，厚厚约17.5-21.5m，，中部部以灰灰色淤淤泥质质粉质质粘土土、软软塑粉粉质粘粘土为为主，，具层层理，，夹薄薄层粉粉土、、粉砂砂。底底部为为粉砂砂、圆圆砾层层，局局部为为中砂砂、砂砂砾，，厚度度较大大。为为了避避免软软土地地区填填筑路路基后后因工工后沉沉降过过大，，出现现不均均匀沉沉降导导致路路基开开裂，，设计计采用用泡沫沫轻质质土填填筑路路基方方案。。包括泡泡沫轻轻质土土全断断面台台阶式式填筑筑素土土包边边、泡泡沫轻轻质土土台阶阶式拓拓宽拼拼接填填筑素素土包包边、、泡沫沫轻质质土挂挂板直直立式式填筑筑。施施工完完成后后效果果良好好，有有效控控制了了新旧旧路基基的不不均匀匀沉降降。6.社会经经济效效益6.1直接经经济效效益泡沫轻轻质土土单方方价格格是普普通土土的3-5倍，，但综综合考考虑软软弱土土基处处理，，与排排水预预压、、水泥泥搅拌拌桩、、预应应力管管桩等等软基基处理理方法法相比比，泡泡沫轻轻质土土拓宽宽拼接接路堤堤施工工工法法可节节省工工程造造价约约200-300元元/m2。6.2社会效效益本工法法可以以减少少因道道路放放坡占占