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摘要：城市公路作为一种现代化的公路运输通道在当今社会经济中正在发挥着越来越重要的作用。随着公路里程的不断增加，其中存在的问题逐渐显现，特别是通车路段的软基沉降等问题较为突出。魁奇路西延线工程位于南庄镇村，横跨禅西大道及佛开高速，路线全长8km。本项目填方（含泡沫轻质土）234580.8立方米。设计中考虑路线范围内地质情况较为复杂，软土深度大，故采用预压土方反开挖后浇注泡沫轻质土为软土地基处理方案。
为此，本文结合魁奇路西延线工程质土泡沫轻施工实践，对轻质泡沫土施工技术进行具体分析际总结，希望能够为区域内公路软基处理采用泡沫轻质土提供有价值的理论依据。
关键词：公路工程；软基处理：轻质泡沫土；施工技术
采用质量轻的气泡混合轻质土换填一定深度的原路基土，用以减小车辆荷载以及路基荷载所产生的附加荷载。通过硬壳层的扩散作用，进一步降低对软土层的附加应力和固结沉降量，满足对路基沉降量的要求。本文就魁奇路西延线工程轻质泡沫土施工实践过程中的现场布置、工艺流程、控制要点、关键技术及质量保证措施和常见质量问题进行总结。
一、轻质泡沫土施工部署
1、设计情况
因魁奇路西延线工程施工条件限制，提供固定的线路运送水泥浆有点困难，且本工程泡沫轻质土方量达到234580.8立方米，为了保证水泥浆的稳定性及可控性，从而使轻质泡沫土性能达到设计要求，拟在桩号K4+310段内建立搅拌站，采用自拌水泥浆泵至轻质泡沫土浇注区，水泥浆与前端的轻质土制备站生成的泡沫混合后分区分层浇注泡沫轻质土。本项目轻质泡沫土设计湿容重等级为W6，设计流动度为160-200mm，设计强度等级为CF0.6，配置强度0.63MPa。
2、施工用水
确定原材料后可取现场河涌水做消泡试验，当消泡率不大于10%时，现场河涌水可作为施工用水；如河涌水不符合施工要求，则采用自来水或其他水源。因现场条件的限制，为保证泡沫轻质土施工连续性，应尽量少对管路进行搬运，并避免现场大型机械对管路的碾压破坏等，应合理的布置管路。
二、泡沫轻质土的工艺流程
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三、泡沫轻质土施工技术控制要点
1、地基土的预压处理。泡沫轻质土路基施工前，应对地基土进行预压处理；预压土填筑宽度应至护坡道外边界，填筑顶面高程不低于2.0m；预压土压实度不低于90%，整个路基预压土填筑完毕后，预压时间不少于3个月。在预压期内要进行定期的沉降观测，待沉降稳定后方可反开挖进行下一步施工。
2、雨季施工及基坑降排水措施。雨季施工应特别做好临时防排水措施，重点防患已开挖区域的水土流失，应采用薄膜覆盖、设置临时排水沟的相关措施，避免坡面冲刷，尤其要重点防止大量的水土流向低处轻质土浇注面上污染轻质土。为保证泡沫轻质土施工质量雨天禁止开展浇注泡沫轻质土。
3、反开挖施工。展开反开挖施工时，应结合泡沫轻质土的浇注分区按一定的顺序展开，反开挖区域必须及时浇注砼垫层及泡沫轻质土，避免过早反开挖暴露积水，施工部署上应做到逐区开挖、逐区浇注。砼垫层施工应在反开挖施工完成后轻质土浇注施工前展开。
4、防渗土工膜、金属网铺设。防渗土工膜应满堂铺设，其搭接方式应采用热熔胶结；横向应铺设至钢筋砼保护壁位置，并沿保护壁向上反卷1.0m高度（含保护壁基础）。镀锌铁丝网规格为1.5mm@2.5cm×2.5cm。
5、变形缝设置与施工。变形缝采用1～2cm厚泡沫塑料板，其纵横向设置间距按15～25m控制。施工时，变形缝两侧的浇注区应错开浇注泡沫轻质土，泡沫塑料板可采用长铁钉或铁丝锚固在先行浇注完的泡沫轻质土浇注体上。
6、施工配合比。配合比试配试验应在原材料检验合格基础上进行；原材料检验合格后，应进行消泡试验，仅当消泡试验所确定的湿密度增加率满足要求，方能进行抗压强度试验；抗压强度试验试块采用10cm×10cm×10cm立方体试块。施工配合比强度试验以6块试块为一组，共做2组配合比，分别测定垂直方向不同部位7天龄期及28天龄期无侧限抗压强度。
发泡剂采用型号为SC-80，稀释倍率为80；水泥采用P.O42.5R。根据试验室的试配结果，混合料气泡群密度为50kg/m3，流动度178mm，湿容重5.5KN/m3，28天表干容重5.3KN/m3，28天抗压强度0.72MPa。最终采用的施工配合比每立方米用量为：水泥（310kg）：水（207kg）：气泡群（693L）。
四、泡沫轻质土浇注施工要点
1、泡沫轻质土浇注施工前，应确保基底无积水、无松软土；应依序铺设基底防渗土工膜及基底钢丝网，并按分区浇注的要求安装临时木模板；铺设金属网及安装模板时，锚固木桩及锚固钉应尽可能少使用；一旦使用，应在锚固位置使用水玻璃对破坏的防渗土工膜进行补缺、补缝处理。
2、泡沫轻质土的单层浇注厚度，应控制在0.3~1.0m范围。
3、泡沫轻质土单个浇注区浇注层的浇注施工时间应控制在水泥浆终凝时间内；上层浇注层需在相邻的下层浇注层终凝后方能浇注施工。上下相邻两层浇注层的间隔时间不宜小于8小时。
4、浇注方向宜自浇筑区长轴方向中间位置附件向两端浇注；如采用一条以上浇注管浇注时，则可并排地从两端向中间浇注，或采用对角的浇注方式。
5、浇筑过程中，当需要移动浇注管时，应沿浇注管放置的方向前后移动，而不宜左右移动浇注管；如确实需要左右移动浇注管，则应将浇注管尽可能提出当前已浇筑轻质土表面后再移动。
6、进行扫平表面时，应尽量使浇注口保持水平，并使浇注口离当前浇筑轻质土表面尽可能低。
7、尽量减少在已浇完尚未固化的轻质土里来回走动。
8、泡沫轻质土浇注至设计标高后，泡沫轻质土顶面采用塑料薄膜进行覆盖保湿养护，仅当最后1层浇注层同条件养护强度不小于7天龄期设计强度时，方能进行后续工程的施工。
五、泡沫轻质土施工常见质量问题
1、软弱夹层
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箭头所指浇注层明显较上下相邻层位要疏松，强度偏低，属于比较典型的软弱夹层。反映了轻质土浇注施工过程中，施工湿密度控制不稳定导致不同浇注层施工质量不稳定的现象。
2、软弱透镜体
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图中的软弱透镜体强度低至可直接用手抠出粉末状轻质土；反映了同一浇注层施工湿密度控制不均匀导致的质量不均匀问题。
3、剪切裂缝
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图为浇注过程中出现的大量剪切裂缝，反映了同一浇注层未能在初凝时间内完成浇注，其后果为在轻质土内部形成大量的隐性剪切裂缝，影响轻质土浇注体的整体性和稳定性。
4、沉陷开裂
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图中的沉陷开裂现象，对于轻质土路堤的稳定性危害巨大，尤其对于高路堤，极易在工后导致路基开裂失稳。
纵观轻质土施工的常见质量问题，其根源主要在三点：
1、施工设备自动化程度低，无法保证制备的气泡、轻质土密度和流量的均匀与稳定；
2、设备产能低，无法保证在初凝时间内完成浇注；
3、发泡剂稳定性差，无法确保轻质土在硬化前的稳定性；
六、现浇泡沫轻质土质量控制关键技术
1、泡沫轻质土组分结构的特性
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图为现浇泡沫轻质土的多孔特性
（左图为泡沫显微照片，右图为泡沫轻质土切面照片）
现浇泡沫轻质土具有如下组分及结构特性：
（1）、由多相介质组成：包括了气体、液体和固体。
（2）、属多孔介质材料：轻质土的轻质性是由其中大量的泡沫空隙形成的，故多孔性是泡沫轻质土最主要的结构特性。
（3）、凝结特性：泡沫轻质土属水泥类材料，故其制备到使用的过程中，具有所有水泥类材料的共性即凝结特性。所谓凝结特性，系指该材料具有初凝、终凝时间，属水硬性材料，其强度随龄期的增长而增长。
2、泡沫轻质土制备关键技术
总结现浇泡沫轻质土制备工艺的各个环节，其共同点在于混合，体现为多相介质、多步骤、多比例的混合特性。各个环节的混合分别为：.发泡剂稀释；水泥浆搅拌；泡沫制备；泡沫与水泥浆混合
综上，泡沫轻质土制备的关键技术为发泡技术、混合技术及发泡剂技术。
3、现浇泡沫轻质土质量控制关键环节
泡沫轻质土的组分结构特性、制备工艺的关键环节决定了泡沫轻质土质量控制的关键环节为：如何实现轻质土密度的稳定性和均匀性。轻质土密度的稳定性和均匀性说明了材料组分结构特性、关键工艺与质量控制目标之间的关系：材料组分结构特性要求轻质土密度实现均匀性和稳定性，而发泡技术、混合技术及发泡剂技术则在技术实现上对轻质土密度的均匀性和稳定性起决定作用。
七、路基沉降量计算
1、计算假定
路基最终沉降变形分为硬壳层压缩和软基固结沉降两个部分：
（1）硬壳层压缩按照弹性理论计算。
（2）软基固结压缩变形，按照分层总和法计算。路基按无限长的条形基础假定。轻质土路基产生的附加荷载为
路面活载（18kN） 1×18 = 18kN
路面结构荷载 0.6×23 = 13.8kN
轻质土荷载 6×1.5 = 9kN
挖除土体卸载 -1.5×18 = -27kN
附加荷载 =13.8kN
注：路基填筑高度不足2.5m，考虑行车活载
2、计算基本条件
（1）路基宽度b=25（m）；
（2）附加荷载p0=13.8（kPa）；
（3）沉降点位置 x=0 （m） 注：距离路基中线距离；
（4）地基土容重γ=18（kN/m3）；
（5）计算深度9m；
3、沉降量计算
（1）素填土硬壳层沉降量
素填土硬壳层弹性模量取3.5MPa，土层厚度取2m，则硬壳层压缩变形：
13.8÷3.5×3=0.011m
（2）淤泥质土固结变形
淤泥质土根据分层总和法计算路基工后沉降量，淤泥质软土按照初始孔隙比1.48最不利情况计算。按以往工程经验及土工试验的成果，工后沉降稳定后的淤泥质土的孔隙比1.1计算。用多项式拟合固结压缩曲线，多项式拟合结果如图1所示。
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图1 多项式拟合固结曲线
（3）总沉降量
沉降量修正系数取1.2，则总沉降量为
S=1.2（0.011+0.052）=0.0756m
总计工后沉降量约8cm，如扣除部分施工过程中的路基沉降量，则工后沉降量可控制在7cm以内。因此，经轻质土换填后，路基的沉降量满足要求。
结束语：泡沫轻质土施工具有施工便捷高效，可大幅缩短施工工期，可垂直填筑，节省永久占地或避免拆迁，由于采用管道泵送浇筑，施工作业面小，可避免某些地段高压线、通讯管路等的拆迁，常规复合地基工法多为隐蔽工程，施工质量难以保证。而泡沫轻质土工法属非隐蔽工程，施工质量较易控制，可靠度高。
综上所述，结合泡沫轻质土在魁奇路西延线工程的施工应用，对轻质泡沫土施工工艺、质量问题、关键环节进行了重点阐述，对泡沫轻质土的进一步的应用提供了参考。
参考文献：
[1]《现浇泡沫轻质土技术规程》（CECS：249 2008）；
[2]《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）；
[3]《现浇泡沫轻质土路基设计施工技术规程》（TJG F10 01-2011）
[4]魁奇路西延线工程现浇泡沫轻质土的相关设计图纸和说明。