泡沫轻质土在加固深厚软土地基中的应用研究

李美霞

在我国东部沿海以及部分内陆地区存在较多软土层，软土层的含水量较大、强度较低、渗透系数较小、压缩比较高、厚度不均匀，导致在软土层地基上修建的公路、铁路路基会因车辆动荷载长期作用而产生不均匀沉降，对车辆安全运行造成严重影响。因此，对公路、铁路位于软土地区路基进行加固处理很有必要，而采用传统的注浆复合地基处理方法在提高地基的复合承载力和强度的同时，无法解决深厚软土地基高填路基填土荷载自重较大的问题，使得软土层路基、尤其是深厚软土层因高填路基引发的二次沉降问题始终无法根除，导致工程后期维修费用巨大。

泡沫轻质土因其轻质高强等多种优良特性，采用其浇注而成的路基整体性结构较好，使得通过此路基结构传递后产生的地基沉降横向差异有所降低，加之泡沫轻质土自身质量较小，地基荷载也得以大幅减少，在减小路基总沉降、工后二次沉降以及差异沉降方面有着明显的优势，路基整体构造稳定性有效提高，是解决深厚软土层高填路基沉降偏高、稳定性不足等问题的首选。

一、泡沫轻质土的优点

1.密度小、强度高

泡沫轻质土因其内部富含大量气泡，与一般混凝土相比较，其密度要小得多，普遍位于300～1600kg/m3之间，相当于普通水泥混凝土的1/8～3/5左右，而强度能够达到LC15～LC50（即普通混凝土强度等级）。

2.流动性好

泡沫轻质土在制作工艺流程中不使用粗集料，使其流值较高，具有很好的流动性，能够使用软管泵输送，便于现场浇筑施工，特别适用于地下采空区填充和大体积的现场浇筑，也大大降低了运输成本。

3.保温隔热

泡沫轻质土中大量气泡使其硬化后具备较好的热工性，保温隔热性大大优于一般混凝土，其导热系数位于0.08W/（m·K）～0.23W/（m·K）之间，与普通混凝土相比较，其热阻提升10～20倍。

4.抗震环保

因泡沫轻质土密度小、弹性模量低等特点，使得在地震荷载时所承受的地震冲击力较小，加之其结构自振周期较长，振动波在其内部传播速度较慢，能够有效吸收冲击能量，在减震方面效果明显。另外泡沫轻质土以粉煤灰等工业废渣为制作原材料，促进了资源循环利用，施工时不需要高挖高填，也很少产生环境污染，环保系数较高。

二、泡沫轻质土施工工艺

泡沫轻质土现场施工工艺流程主要由以下几个步骤组成：放线测量、基坑开挖、基底平整→模板安装→ 浇水湿润→泡沫轻质土制备与浇筑→养护→成品检验和保护。

1.基坑开挖和模板安装

在基坑开挖之前，施工人员必须根据图纸来确定道路红线与实验段的具体范围，然后组织机械进行地面挖掘。挖掘时重点注意以下几点：一是边坡稳定情况，对于较深的基坑要做好临时边坡防护；二是废土堆放，需要将其堆放至指定地点；三是地下水排放，应提前设置收集水坑，避免路床积水；四是承载力测试，对开挖完成的基坑进行承载力测试，达标后方可进行下一步操作。模板安装首先要查看模板本身是否合乎工艺要求，其次要认真检查模板拼接处封堵是否严密，通常需采用止浆条对拼接缝进行封堵。

2.泡沫轻质土制作与浇筑

水泥浆与泡沫的制作应分开进行，然后再进行泡沫与水泥浆的混合搅拌，最终形成泡沫轻质土。泡沫轻质土浇筑应采用分层浇筑和分块浇筑的方式，利用人工移动浇筑管，移动方式沿浇筑管放置的方向前后移动，出料口需埋入浇筑层内，不宜悬空，且离填筑点的高度差不超过1m。由于自重会引发消泡现象，浇筑成型后的泡沫轻质土部分会出现沉降现象，并且此类现象与浇筑厚度成正比关系，因此，需要对单层浇筑厚度进行控制，单层浇筑厚度宜控制在0.3～0.8m之间；由于泡沫轻质土在大体积浇筑时会因热胀冷缩产生裂缝现象，为避免裂缝产生，分块浇筑是最为有效的手段，并在各块体之间填充泡沫塑料板，每块泡沫轻质土的最大浇注面积由水泥初凝时间、浇筑厚度和设备产量来确定，为确保在泡沫轻质土初凝前完成浇筑，分块时须按照下列原则：一是单个浇筑面积最大不超过400m2，二是单个浇筑段长轴方向长度短于20m。

3.施工重点及质量检测

一是施工重点。泡沫轻质土施工前，需要采取实验的方法来检验泡沫与材料的适应性。在施工过程中，要严格控制浇筑高程，确保浇筑主体与基槽紧密连接，浇筑过程要严格按照区位顺序进行浇筑。对每一层的浇筑料进行检测，强度达标后方可以进行下一道工序。路面浇筑完毕后及时进行检查，发现孔洞与松散问题时立即进行修补，保障泡沫轻质土材料满足软基填筑施工设计要求。二是施工质量检测。在路面工程开工前，需要提前做好相关材料（水泥、发泡剂、粉煤灰等）的消泡实验，整个实验工作的开展必须严格按照《现浇泡沫轻质土技术规程》的标准来进行。泡沫轻质土整体浇筑高度需控制在1m以内，为了确保施工质量，在原材料选择上需要选取性能较好的原材料，控制好用量，分层分块进行浇筑，对于单次浇筑量要严格控制好，以免产生因用量过多而影响结构强度。在推进浇筑施工时，一定要检测湿密度是否符合设计标准（《现浇泡沫轻质土技术规程》明确规定，泡沫轻质土材料湿密度增加率必须维持在10%以内），严防因湿密度不合格而导致浇筑质量不均匀的问题出现。湿密度检测需要每10min检测一次，并且每一次湿密度的检测结果都要满足技术要求。每一层泡沫轻质土的浇筑施工后，需进行6次湿密度检测。整个浇筑施工结束后，监理人员要对整个工程质量进行全面检查，严防表面开裂问题出现。加强对现浇泡沫轻质土路基相关的地表沉降以及深层水平位移等方面的监测，确保地基安全稳定，地表沉降≤10mm/d，水平位移≤2mm/d，预警值≤3mm/d。

4.养护

泡沫轻质土浇筑时，没有对浇筑层保护进行硬性规定施，但为了防止路床部位的泡沫轻质土因急速干燥而引发裂缝，浇筑完毕后需要使用塑料薄膜、无纺土工布覆盖来进行保湿养护；泡沫轻质土养护可采取洒水、薄膜覆盖、土工布覆盖、草帘覆盖等养护方式，养护方式要结合工程实际情况，养护时间不低于7天。在气温较低时应做好填筑体保温工作，以防冻伤。在施工中遇到雨水天气时，需采取遮雨措施，防止雨水消泡，对被雨水淋湿的泡沫轻质土表层予以铲除、清理。

三、泡沫轻质土运用实例分析

广佛江快速通道江门K3+550～K18+143主线段和鹤山LK0+000～LK5+853连接线段，全长20.446km，其中软基路段共计3.403km。该项目地处珠江三角洲冲积平原，沿线河流交叉、鱼塘众多，地表岩石风化严重，全风化～强风化带深从数米到数十米，地质勘察报告显示地层结构为：素填土层厚在 2.2m～7.9m之间；腐殖土层厚在0.5m～1.0m之间；淤泥层厚在 2.4m～15.8m之间，下部地层为残积土、粉砂、中粗砂、基岩，具备含水量高、孔隙多、压缩比高、灵敏度高、渗透性小、抗剪能力低、变形系数大等不良工程特征。为提升高填路基在深厚软土地基上的稳定性，降低地基沉降量，保证本项目软土地基路基加固工程的成功实施，进一步提高车辆运行的舒适性，有效控制工后沉降量，保证路基和路面结构耐久性，高填路基段采用现浇泡沫轻质土进行填筑。

泡沫轻质土因其优越工程性能，在道路扩宽、桥涵填筑、软基减荷、桥梁减跨等方面均有广泛运用，提高了施工工程质量，弥补了传统工艺不足，丰富了复杂地质条件下的处理手段，为工程建设提供了更多选择。