现浇泡沫轻质土在高速公路施工中的应用与分析
时间：2020-10-23 10:52:33 来源：达达文档网 本文已影响 人 
王德俊
摘要：泡沫轻质土是一种新型的轻质填料，其特点为质轻、垂直浇筑、强度可控及保护环境。这种填料在公路工程施工中的应用，可大大减少施加于地基的荷载，消除或降低软弱地基段工后沉降的难题。为此，本文依托某高速公路，在了解公路沿线地质特征的基础上，针对路段内软弱地基问题，提出了两种施工方案，通过分析对比得出，现浇泡沫轻质土更具优势，施工效果更佳，此外，针对泡沫轻质土在软土地基上的应用进行了监测，以期全面提升工程质量。
关键词：现浇泡沫轻质土;高速公路;监测效果
1工程概况
某高速公路工程地处三角洲冲积平原，地势起伏小，相对平坦。地面高程平均在2m左右。沿线多建筑物及种植地，周边道路错综复杂。所属区域位于亚热带季风气候区，降水量多，雨水充沛。在平原区地下水位较浅，砂石为第四系松散岩含水层，地下水上、下部分别为松散孔隙水、基岩裂隙水。按照路面结构勘查结果表明，本路段存在软基段较多，且较为深厚，人工填土、淤泥质软土为主要特殊岩土。具体地层特点如下表1所示。
经勘查可知，本路段分布两层软土，因软土深厚，若施工不当，极易引发侧向滑移、工后沉降严重等病害，为此，决定对此段进行处治。
2软基处理施工要点分析
结合软土特征，在保证工程进度，降低成本的基础上，决定通过泡沫轻质土、复合地基处理分析、对比决定最终选择方案。
本地区属于三角洲冲积平原段，沿线地势起伏小，整体较为平坦，本路段软基段较长，且深厚，多为淤泥质土。大量工程实践证明，高速公路修建在软弱地基段，将会面临大量问题，如填筑过程中极易出现不稳定情况，进而对施工质量、施工时间等造成不利影响，或工后沉降问题严重，将会对高速公路通车运营造成严重影响。为此，在高速公路施工中，必须保证路基稳定，且可控制工后沉降。本文选择理正岩土软件分别对上述两类处治方法的工后沉降进行计算、对比及分析，按照相关规范要求，工后沉降应与表2要求相符，经计算，可得表3数据。
由上表3可见，两种软基处治方法均可满足施工要求，沉降计算中两种方法均具有可行性。为最终确定选用何种施工方案，决定就工程成本、工期、施工难易程度三点进行对比分析，具体如下：
2.1工程成本、工期对比分析
结合本工程实际情况，泡沫轻质土施工需做一定改变，一般情况下，泡沫轻质土无需预压，但因本路段土质含水率高，原路基为鱼塘，为保证施工质量，需做工作垫层，可增高50cm，此外，因泡沫轻质土施工便捷、快速，即便预压3个月，仍可满足工期要求。此外，完成预压施工后，开挖1.5m浇注泡沫轻质土，此外，因预压垫层属于前期施工内容，完成之后，反开挖的路基填土可用于填筑本路段其他路基部位，可大大降低泡沫轻质土及碎石垫层的用量。但相对于复合地基处治方法，若也选择反开挖预压方式，则无法在规定工期内完成，这种不仅会增加工期，还会导致填土无法利用，增加成本。据相关资料显示采用泡沫轻质土所需费用为38251062.7元，工期240天;选用复合地基处理所需费用为40989992.62元，工期390天。综合比较，费用节约2738929.92元，工期节省150元，且可节省征地。
2.2施工难易程度对比分析
相比泡沫轻质土施工，管桩式的复合地基属于一项隐蔽工程，施工难度较大，且所需施工时间长，特别是打桩施工，必然会产生强烈噪音，将造成噪声污染。
泡沫轻质土则有所不同，其利用减少施加到地基的荷载，来抵消附加应力，则无需对地基进行特别处理，仅需簡单换填基底，并做好清淤工作即可，为便于施工，还需铺设工作垫层。此外，此项施工法，所需施工空间小，无需机械振捣、碾压施工，便于施工，并能大大节省施工成本。
通过上述综合对比，笔者认为可选择泡沫轻质土本工程软基处理，且施工效果好，施工便捷，施工难度小，并能够降低成本，具有良好经济效益。
3泡沫轻质土应用在软土地基的监测效果分析
3.1沉降观测效果
通车1年后，针对路面使用情况进行检测，经检测可知，泡沫轻质土路基的路面具有很小工后沉降情况，最大仅有4.5mm。且相同横断面路肩、路面中线部位，工后沉降几乎无差别，可认为本路面基本无沉降情况。由此可见，软土路基处理选择泡沫轻质土，可对路面工后沉降进行合理控制，且效果显著。
3.2地基分层沉降观测
经沉降观测可知，从监测起，本路段沉降呈直线下降趋势，工后60d沉降逐渐趋于稳定，经检测，通车2年之后，最终沉降在37cm以内。整体来看，本工程地基各土层沉降均较小，工后60d为最终沉降完成周期。当地基土体深度加深，则沉降量降低。在地表沉降最大，当深度18.5m时，通车2年后三个横断面累计沉降分别为K30+900为7.51m;K31+100为4.22m，K31+305为10.1m，当深度为28.3时，三个横断面基本无沉降现象。由此可见，在软土地基处理中，泡沫轻质土沉降影响深度具有相应范围。因泡沫轻质土具有质轻的特点，且减载成效良好。通过这种方法处理软弱地基，可有效控制工后沉降。
3.3水平位移观测成果及分析
（1）地基土体内部水平位移。上述三个断面，地基土体最大侧向位移发生深度各有不同，分别为K30+900位于4m处、K31+100位于8m处、K31+305位于11m，且最大侧向位移量也不尽相同，最大发生于K30+900处，该部位软土层深厚。由此可见，在地表下4-11m之间为最大侧向位移处。据相关研究表明，位移速率、荷载大小均会影响侧向位移量。当荷载持续加载，则位移量将随之增多，位移速率也会随之加快，填土结束后，则反之，位移量将随之降低，位移速率则会越来越小，甚至与零相近。侧向位移速率最大值状态时，填土为2.81-3.78m高，这与沉降速率变化规律具有统一性。也就是说，随着路基填土高度增加，地基土部分结构极易被损坏，将大大增加土体的塑性流动性，此时土体极易产生侧向挤出现象，从而导致侧向位移增大，为此，在整个过程中，必须做好土地位移监测工作，保证工程质量。
（2）地表土体水平位移。本文采用观测边桩位移获取地表土体水平位移，经观测，上述三断面地表土体水平位移累计量范围为8-14mm，均产生于路堤坡脚相距10m左右部位，每天最大速率可达到1.2mm。
通过上述分析可知，填筑路基阶段，土体内部、地表土体均发生水平位移现象，而泡沫轻质土的应用，可有效控制土体水平位移速率。
4结束语
综上所述，伴随社会经济的高速发展，我国公路建设事业也得到了极大的发展。当前，我国公路网基本完善，公路建设里程逐年递增，如何保证工程建设质量成为当前必须思考的重要问题。在公路工程施工中，现浇泡沫轻质土的应用，可有效提升道路使用性能，处理软土路基问题。为此，笔者结合多年工作经验，依托某具体工程案例，确定了相应的路面施工方案，通过规范施工工艺，可有效提升工程质量，推进公路工程更快更好地发展，实现工程建设经济效益最大化。
