泡沫輕質土在軟土路基存在地下管線時的應用

安建林

摘 要：根據泡沫輕質土自重較輕及具有流動性，施工簡便的特點，針對軟土地層的埋藏條件，地下管線的分布及埋深，對比水泥攪拌樁處理軟基與采用泡沫輕質土處理軟基的優缺點，選擇泡沫輕質土填筑路基，減小工后沉降，對基底軟基不處理，解決了地下分布管線，協調較為困難時地基處理的問題。

關鍵詞：泡沫輕質土;軟基;地下管線;橋頭段

0 引言

在大范圍分布軟土地區建設道路，在填土較高部位及橋頭段特殊部位，規范要求的工后沉降小，道路基底軟土都需經過處理后才能達到規范要求。而為了節省占地，路側往往設擋土墻，擋土墻基底也需要處理。若軟土地基中原先埋有管線，該段路基又處在橋頭段，對軟基沉降要求更加嚴格，此時的地基處理方案難度增加，考慮因素增多。采用水泥攪拌樁處理軟基時，遇到地下管線應避讓，上部增加荷載后，不處理的管線也存在較大的壓力風險。采用泡沫輕質土填筑路基，減少了附加荷載，經過計算后無需向下處理即可滿足要求，給施工帶來了方便，但泡沫輕質土費用相對較高，采用何種方案，仍需要比較后采用。

1 泡沫輕質土的特點及應用

（1）輕質性：容重范圍3 kN/m3～12 kN/m3;填料容重4 kN/m3～8 kN/m3。

（2）直立性強：4 h后會開始固化，對結構物幾乎無推擠力，可進行垂直填筑。

（3）強度可調節：強度范圍0.3 MPa～10 MPa，填料強度0.4 MPa～1.0 MPa。

（4）良好施工性：流動性好，可遠距離泵送，無需振搗碾壓，可在狹窄場地施工。

（5）耐久性好：材料以水泥基為主，其耐久性、耐熱及抗油污能力強，具有水泥混凝土材料同等的耐久性。

根據以上特點，道路在軟土地基上存在地下管線，且工后沉降要求高時，可考慮采用泡沫輕質土填筑路基，路基強度滿足要求，路基基底下面的軟土經過穩定沉降計算滿足規范要求時可以不進行處理。

2 泡沫輕質土的應用

2.1 項目概況

某城市主干路處有一座航道橋，因其航道升級后，兩側路基需要加高，而路基下地基存在軟土，需要地基處理后才能滿足規范要求。該路路基寬44 m，橫斷面布置為：0.5 m（雙黃線）+2×3.25 m+4×3.50 m（機動車道）+2×0.5 m（路緣帶）+2×3.0 m（側分帶）+2×4.5 m（非機動車道）+2×3.5 m（人行道）=44.0 m。

2.2 道路工程地質條件

經勘察，道路線位處特殊性巖土主要為雜填土及淤泥質粉質黏土。

層①雜填土（Q4ml+al）：雜色、灰、灰黃色，松散，分布于既有路基處上部為人工填筑土，表層30 cm～50 cm多為瀝青混凝土路面，向下30 cm～50 cm為路基土，含碎石及少量建筑垃圾;為近1～10年新近回填，性質差。本場區普遍分布，厚度分布不均勻，層厚：0.90 m～3.60 m，平均1.99 m;層底埋深：0.90 m～3.60 m，層底標高：-1.35 m ～5.66 m。

層②淤泥質粉質黏土（Q4al）：灰色、灰黑色，流塑，切面稍有光澤，干強度及韌性中等，正常固結，中靈敏性;局部夾少量稍密粉土。本場區樁號WAK0+837.6～WAK1+100.1

段分布，厚度分布不均勻，層厚：1.80 m～5.70 m，平均3.35 m;層底埋深：3.10 m～11.10 m，層底標高：-4.39 m～0.86 m。

淤泥質粉質黏土天然含水量為36.8%，液限35.4%，塑限22.5%，液性指數1.11，孔隙比1.069，直剪粘聚力30.9 kPa， 內摩擦角13.8度。地基承載力特征值80 kPa。

2.3 軟基處理方案的比較

以工后沉降及穩定為控制指標，規定路面設計使用年限（15年）內工后沉降橋臺與路堤相鄰處（7H）≤0.10 m，壓縮層計算深度為計算層底面附加應力與有效自重應力之比不大于0.15，穩定驗算時，采用圓弧條分法按路堤施工期及道路營運期的荷載分別計算穩定安全系數，施工期采用直剪快剪（不固結不排水）指標，其容許值為1.10，運營期采用固結快剪（固結不排水）指標，其容許值為1.20。本條道路路基填筑期一般按3～6個月考慮，預壓期按6個月控制，路面施工期按6個月控制。原設計時未發現地下埋有燃氣管線，就只按軟土的埋藏條件、厚度，結合填土高度進行計算，經計算穩定和沉降經水泥土攪拌樁處理后滿足要求。橋頭段采用水泥土攪拌樁處理，樁長采用8 m，樁間距1.2 m，橋頭過渡段樁長5 m，樁間距1.4 m。根據現場土的含水量及地區經驗，每延米水泥摻入量均為55 kg/m。

但在施工勘驗現場時發現線位處存在燃氣管線，該管線直徑為1 m，斜穿道路，夾角約45度，埋深大約在1 m左右。該段地基表層還存在雜填土，需要清除雜填土后再施工攪拌樁。由于管線與線位斜交，施工場地狹小，施工攪拌樁時對管線需要進行避讓和采用蓋板涵或其他防護措施。針對以上情況考慮采用泡沫輕質土填筑路基及換填表層雜填土，并對原擋土墻進行優化，取消原攪拌樁處理，并進行費用比較。若采用泡沫輕質土填筑，雜填土采用泡沫輕質土換填，計算的路基工后沉降為6.2 cm，滿足規范要求。又由于泡沫輕質土具有自立性，其路基外側的擋土墻尺寸可以減小。泡沫輕質土的設計包括結構設計、性能設計、和附屬設計，其要求按照《氣泡混合輕質土填筑工程技術規程》[2]進行。

根據規范要求[1]，用于地下結構或管頂減載換填時，泡沫輕質土自重及其他荷載的總和應小于地下結構或管線所能承受最大荷載的0.9倍。本條道路路基填筑高度最大為2.2 m，路面結構厚0.68 m，泡沫輕質土1.52 m，再加上汽車荷載按照1 m的普通土折算，經計算，路面結構容重按23 kN/m3，泡沫輕質土容重按10 kN/m3，估算的荷載約為1*19+0.68*23+1.52*10=49.84 kPa，其荷載小于0.9倍的管線所能承受最大荷載的0.9倍。對管線適當加固保護并征得管線權屬單位的認可后即可采用泡沫輕質土填筑。

3 結論

（1）道路在軟土地基上存在地下管線，且工后沉降要求高時，可考慮采用泡沫輕質土填筑路基，基底下面的軟土可以不進行處理，減少采用打樁處理對管線的影響。

（2）軟土路段上采用泡沫輕質土填筑路基，施工速度快，只填筑上部不處理下部，協調難度小。

（3）泡沫輕質土荷載較輕，填筑后對地下管線影響小，保護管線的措施相對簡單，但費用相對較高，需要比較后選用。

參考文獻：

[1]《公路路基設計規范》（JTGD30-2015），中華人民共和國交通運輸部，2015.

[2]《氣泡混合輕質土填筑工程技術規程》CJJ/T177-2012，住房和城鄉建設部，2012.

[3]《公路軟土地基路堤設計與施工技術細則》JTC/TD31-02-2013，交通運輸部，2013.

[4]《城鎮燃氣設計規范》GB50028-2006，中華人民共和國建設部，2006.