淺析氣泡輕質土在深厚軟基區低填淺挖舊路拓寬工程的應用

董勇

摘要：通過對換填氣泡輕質土軟基處理方式在江門市江海區禮睦路擴建工程中的應用，從技術要求、沉降控制、施工期間對周邊影響、施工過程中控制等因素進行分析，進而闡述氣泡輕質土在珠三角深厚軟基區低填淺挖舊路拓寬工程中應用的優劣。

關鍵詞：氣泡輕質土；道路拓寬；深厚軟基；設計；低填淺挖

前言

珠三角地區作為廣東的經濟發展前沿地區，城市規模化擴展及交通量的日益增長使得越來越多的道路需要新建或拓寬。區域內的深厚軟基，是道路建設的難點之一，尤其是舊路拓寬工程。對于深厚軟基區低填淺挖舊路拓寬工程，軟基處理如何減少新舊路基的差異沉降是目前舊路拓寬工程路基設計中最重要的因素。

一、項目概況

本項目為江門市江海區禮睦路擴建工程，擬建工程位于江門市江海區禮樂街道。項目全長6.64km，采用一級公路兼具城市道路功能標準建設，設計速度60km/h。本項目要求建設工期約18個月，部分路段因道路用地交付時間延后，實際工期僅12個月左右。

本項目處于三角洲海陸交互相沉積平原，軟土層發育，其具有分布廣、厚度大、承載力低，高壓縮性的特點，其多呈深灰色，飽和，流塑，含少量腐殖質，具有腐臭味，土質不均勻。根據勘探測試成果及調繪成果，本項目軟土全路段分布，主要為第四系淤泥、淤泥質粉質粘土、淤泥質細砂、淤泥質粗砂、軟塑狀粉質粘土等，軟土層厚6.3m～27.9m，埋深為0.6m～4.8m。

二、換填氣泡輕質土在項目中應用范圍

本項目換填氣泡輕質土處理范圍為全線一般路段道路拓寬部分路基。

三、換填氣泡輕質土技術要求

1.換填深度

根據《公路軟土地基路堤設計與施工技術細則》（JTG/T D31-02-2013），軟土地基沉降應計算至附加應力與有效自重應力之比不大于0.15處。

換填深度H計算如下：路基填筑高度為D，路面結構重度為22 kN/m3，鋼筋混凝土板重度為25 kN/m3，原狀土的重度為18kN/m3，經計算簡化之后換填深度與路基填筑厚度之間應滿足：H≥0.9+1.1D。

2.工后沉降

沉降計算采用理正6.0PB1版，計算結果可知，在指定參數的條件下，工后沉降可以控制在0.1m之內，能滿足規范要求。根據計算，換填深度取值恰當的話，新舊路基差異沉降微小，對項目使用期限內影響很小。

3.主要技術指標

根據《公路路基設計規范》（JTG D30-2015），氣泡輕質土的施工濕密度和抗壓強度應滿足：施工濕密度Rfw為600±3%（kg/m3），28d抗壓強度≥1.0 MPa。

發泡劑嚴禁采用動物蛋白類發泡劑，稀釋倍率≥60，標準氣泡密度30kg/m3～50 kg/m3，標準沉陷距≤3cm。

4.澆注區、澆注層

本項目氣泡輕質土擴建路基工程量大，為嚴格控制氣泡輕質土施工質量，對全線的氣泡輕質土路基采用分段、分區、全而分層澆注。氣泡輕質土澆注前，根據工程地質條件及邊界條件，先進行澆注區、澆注層劃分，且應符合以下要求：

（1）當路基縱橫向尺寸較大時，單個澆注區頂面面積最大不應超過400m2，以200m2～300m2控制為宜。

（2）單個澆注區長軸方向長度宜為10m～20m。

（3）設計有金屬網的位置，應為澆注層分層界面。

（4）單層澆注層的厚度宜控制在0.3m～0.5m范圍內，最上層澆注厚度為0.5m，以保證單層澆注的正常施工時間在水泥漿初凝前完成。

（5）每一澆注區該層應一次性澆注完畢。

5.變形縫設置

（1）路基總體上除設計圖紙有明確標識外，氣泡輕質土縱向原則按10m～20m間距設置一道橫向變形縫，且最大間距不宜超過20m，縫寬1cm～2cm，宜采用泡沫塑料板填塞，貫穿整個氣泡輕質土路基。

（2）縱向相鄰澆注段之間安裝臨時模板，臨時模板采用竹膠板，板后敷1～2cm厚泡沫塑料板。在相鄰澆注段的后澆段澆注前，拆除臨時模板，留下泡沫塑料板作為變形縫，變形縫必須保證鉛垂。

6.輕質土澆注施工

（1）每一澆注區首次澆注前，應以線路縱向60m為單位，對基底進行檢查，確保基底無雜物、無積水、基底高程滿足設計要求。

（2）同一區段上下相鄰澆注層，當施工期氣溫不低于15℃，澆注間隔時間不低于8小時；否則，澆注間隔時間應不低于12小時。

（3）氣泡輕質土單個澆注區澆注層的澆注施工時間應控制在2小時內。

（4）應沿澆注區長軸方向自一端向另一端澆注；如采用一條以上澆注管澆注時，則可并排地從一端開始澆注，或采用對角的澆注方式。

（5）澆注過程中，當需要移動澆注管時，應沿澆注管放置的方向前后移動，而不宜左右移動澆注管；如確實需要左右移動澆注管，則應將澆注管盡可能提出當前已澆注輕質土表面后再移動。

（6）澆注過程中，澆注管出料口盡可能置于當前澆注面以下；在掃平表面等其它情況下，澆注管出料口離當前澆注面的距離不宜高于1.5m。

（7）雨季施工應特別做好臨時防排水措施，重點防患水土流失，應采用薄膜覆蓋、設置臨時排水溝的相關措施，避免坡面沖刷，防止大量的水土流向低處輕質土澆注面上污染輕質土。氣泡輕質土施工期間，應及時排水。必要時應設置臨時的壓重措施。

7.養護與維護

輕質土澆注區頂面澆注至設計高程后，則應采用塑料薄膜進行表面覆蓋，以對輕質土路基進行保濕養護；或者采用無紡土工布覆蓋結合灑水的方式養護。養護時間不低于7天。7天后對相同條件下養護的試塊進行抗壓強度測試，達到0.5MPa后方能進行鋼筋混凝土保護層的澆注，達不到0.5MPa時，適當延長養護時間，以確保下階段施工前，氣泡輕質土抗壓強度達到0.5MPa。

在輕質土路基頂部路面施工前，嚴禁其上行駛工程機械；局部地段，無法回避時，應在合適位置鋪設厚度不小于50cm的臨時保護層或采用鋼板覆蓋的方式作為臨時便道，以供工程機械行駛。

8.與其它工序的銜接

鋼筋混凝土保護層必須在輕質土同條件養護強度達到0.5MPa時方能開展施工，且施工時，嚴禁大型機械直接在輕質土頂面行走。

四、換填氣泡輕質土優缺點

優點：施工速度快，能保證項目工期要求；需要占用臨時用地小，無需大幅增加臨時用地，施工用地問題阻力較小；無需堆載土方，對沿線村、廠及機耕道等出口影響較小，能保證項目沿線居民的正常出行；施工時對臨時交通組織影響較小，有利于施工期間交通順暢及安全。

缺點：面臨著水下施工的問題，對泡沫輕質土的抗浮與澆筑有一定的影響；采用降水措施，可能會對周邊建筑物產生不利影響，會引起地基的不均勻沉降，而使得房屋開裂。

五、結束語

對于深厚軟基區低填淺挖舊路拓寬工程，采用換填氣泡輕質土，可以滿足工后沉降要求。相比較排水固結法軟基處理方式而言減少工期明顯有利；相比較預應力管樁、CFG樁等處理方式而言，可節約投資及減少施工期間內舊路路基破壞風險。但是大面積用在地下水位較高的路基開挖換填實例不多，施工時氣泡輕質土的材料吸水率必須要控制在設計范圍內，從而保證換填后路基工后沉降達到設計要求。

參考文獻：

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[2]中華人民共和國行業推薦性標準.公路軟土地基路堤設計與施工技術細則（JTG/T D31-02-2013）.北京：人民交通出版社，2013.

[3]中華人民共和國行業標準. 公路路基設計規范（JTG D30-2015）.北京：人民交通出版社，2015.

[4]中華人民共和國行業標準.公路土工合成材料應用設計規范（JTG/T D32-2012）.北京：人民交通出版社，2012.