摘要 為保證公路施工中軟土路基的施工效果，文章以某公路加寬預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程為例，研究泡沫輕質(zhì)土施工技術(shù)在軟土路基施工中的應(yīng)用。首先，結(jié)合該工程的軟土路基特點(diǎn)及施工需求，設(shè)計(jì)了泡沫輕質(zhì)土的施工方案；然后，采用PO42.5等級(jí)的普通硅酸鹽水泥、水、發(fā)泡劑制作了泡沫輕質(zhì)土，并在計(jì)算換填厚度后完成泡沫輕質(zhì)土的澆筑；最后，對(duì)施工后路基的主固結(jié)沉降進(jìn)行了計(jì)算。結(jié)果表明，不同斷面的沉降結(jié)果均低于10 cm，其中最大沉降值為

8.56 cm，滿足工程的施工標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞 公路施工；軟土路基；施工技術(shù)

中圖分類號(hào) U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）24-0085-03

0 引言

路基預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是公路施工中的重要內(nèi)容，其養(yǎng)護(hù)內(nèi)容包含疏通、路肩加固、路基加高，以及路段局部加寬等，通過(guò)相應(yīng)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工提高舊路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[1]。公路在加寬工程中，軟土路基作為一種特殊的地質(zhì)條件，具有含水量高、承載能力低等特點(diǎn)，給公路施工帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)。軟土路基流動(dòng)性強(qiáng)、壓縮能力大、滲透能力差和抗剪能力低，如果未進(jìn)行有效處理，可能會(huì)引發(fā)沉降、變形等不良現(xiàn)象，嚴(yán)重影響公路的安全性和穩(wěn)定性[2]。因此，深入研究并提升軟土路基的施工技術(shù)，采用先進(jìn)的施工技術(shù)進(jìn)行軟土路基的處理，可以有效改善軟土路基的力學(xué)性能和穩(wěn)定性，對(duì)于確保公路的質(zhì)量、安全和使用壽命具有重要意義，從而保障公路的順暢、安全運(yùn)行[3]。

軟土路基施工時(shí)最典型的問(wèn)題是不均勻沉降，因此在公路施工時(shí)，為保證軟土路基的施工效果，降低其不均勻沉降，需采取合理的施工技術(shù)進(jìn)行處理。該文為研究軟土路基的施工技術(shù)，以實(shí)際公路加寬的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程為例，研究泡沫輕質(zhì)土的軟土路基施工技術(shù)，通過(guò)該技術(shù)進(jìn)行路基加寬施工，并分析該技術(shù)的應(yīng)用效果，為公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)提供參考。

1 軟土路基的施工技術(shù)

1.1 工程概況

為研究軟土路基的施工技術(shù)，以某公路加寬的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程為例展開(kāi)相關(guān)研究。該公路全長(zhǎng)接近7 km，原有路基寬度為25.5 m，為雙向四車道設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)速為120 km/h。近年來(lái)，隨著交通量的逐漸增加，該路段已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)下交通量的需求，因此需對(duì)該路段進(jìn)行加寬處理，在道路兩側(cè)均加寬兩車道，使其達(dá)到雙向八車道，加寬后的路基寬度達(dá)到41 m。加寬路基的橫斷面示意圖如圖1所示。

路基加寬路段使用的填料主要為普通填土及粉煤灰等常見(jiàn)填料，對(duì)加寬路段的地質(zhì)情況進(jìn)行勘測(cè)，并查閱相關(guān)地質(zhì)資料，確定該路段為典型的軟土路基，主要土層詳情如表1所示：

土層的液限值為37.35%，塑限為23.01%。因此，在進(jìn)行路基加寬施工時(shí)，為避免路基填筑高度過(guò)高而導(dǎo)致路基發(fā)生壓縮變形及不均勻沉降，需采用合理的軟土路基施工技術(shù)。

1.2 泡沫輕質(zhì)土施工方案設(shè)計(jì)

結(jié)合工程的軟土路基情況，該文采用泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行加寬路段的軟土路基施工。泡沫輕質(zhì)土是一種新型的環(huán)保填土材料，該材料內(nèi)部存在大量封閉氣孔，具備較好的流動(dòng)性、密度可調(diào)節(jié)性、耐久性及隔熱性，且強(qiáng)度較高、施工便捷，因此將其用于軟土路基加寬施工中，可在提升路基施工效果的前提下，降低公路施工后的后期維護(hù)成本。

該路基整體加寬施工方案為使用泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行加寬路基施工，并且保證加寬路基的沉降不超過(guò)10 cm、橫向差異坡降度不超過(guò)0.5%。詳細(xì)的施工內(nèi)容如下所述：采用泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行路基填筑時(shí)，頂面需預(yù)留70 cm空間供排水系統(tǒng)的設(shè)置。在施工前需全面、詳細(xì)地進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)勘察，在確定填筑高度的同時(shí)，明確最合理的填筑方法。由于預(yù)壓土的設(shè)計(jì)高度為1.5 m，需在泡沫輕質(zhì)土底層加鋪鋼筋網(wǎng)，并在填筑層和舊路基結(jié)合層之間鋪設(shè)防水土工布。此外，在施工時(shí)應(yīng)挖除舊路堤邊坡的部分土層[4]，使用泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行填筑和加寬，在加寬后的路堤上設(shè)置寬度為2 cm的沉降縫，且設(shè)置沉降縫之間的距離為10 m，并使用瀝青模板進(jìn)行填充。

1.3 泡沫輕質(zhì)土制備

依據(jù)上述小結(jié)確定路基加固方案后，在進(jìn)行施工前，需先制備泡沫輕質(zhì)土，該文選擇PO42.5等級(jí)的普通硅酸鹽水泥、水、發(fā)泡劑制作泡沫輕質(zhì)土，選擇的各種原材料均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其中發(fā)泡劑為復(fù)合型發(fā)泡劑，密度為1.14 kg/L。

完成原材料選擇后，進(jìn)行泡沫輕質(zhì)土的配合比設(shè)計(jì)。該文在確定配合比時(shí)[5]，為保證其合理性，應(yīng)按照下述公式進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)：

（1）

（2）

式中，——每立方米泡沫輕質(zhì)土中的水泥用量（kg/m3）；——每立方米泡沫輕質(zhì)土中的水用量

（kg/m3）；——每立方米泡沫輕質(zhì)土中的復(fù)合泡沫用量（kg/m3）；——水泥的密度（kg/m3）；——水的密度（kg/m3）、——復(fù)合泡沫的密度（kg/m3）；——泡沫輕質(zhì)土的澆筑密度（kg/m3）。

依據(jù)上述公式，確定泡沫輕質(zhì)土中的水泥用量、水用量、復(fù)合泡沫用量分別為526.3 kg、315.8 kg、550.0 kg。確定配合比后，則進(jìn)行泡沫輕質(zhì)土的制備，其制備流程如圖2所示。

在整個(gè)制備過(guò)程中，首先進(jìn)行泡沫生成，泡沫是經(jīng)過(guò)發(fā)泡劑稀釋處理后再對(duì)其進(jìn)行壓縮處理，然后使用專業(yè)的發(fā)泡槍制備形成。發(fā)泡劑的質(zhì)量會(huì)在較大程度上影響泡沫的穩(wěn)定性，因此選擇的發(fā)泡劑需具備較好的活性，當(dāng)環(huán)境溫度在0℃以上時(shí)，發(fā)泡劑不會(huì)發(fā)生離析現(xiàn)象；同時(shí)，應(yīng)保證發(fā)泡劑制備泡沫的細(xì)密度，其視密度控制在10%。

泡沫生成完成后，則進(jìn)行混合漿料拌制，該拌制需在施工現(xiàn)場(chǎng)直接進(jìn)行，拌和時(shí)間不超過(guò)2 min，同時(shí)按照配合比嚴(yán)格控制材料用量。并且，在整個(gè)拌制過(guò)程中應(yīng)采用連續(xù)拌制方式完成，以避免泡沫輕質(zhì)土在澆筑時(shí)泡沫消失，保證澆筑質(zhì)量。同時(shí)，在出料口安裝過(guò)濾網(wǎng)，避免發(fā)生泵管堵塞。

漿料制備完成后，將氣泡加壓處理后與制備的漿料進(jìn)行混合。在該過(guò)程中，加壓時(shí)間應(yīng)保持在2 min左右，施工人員可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工詳情進(jìn)行調(diào)整，并且保證攪拌的均勻性。攪拌完成后的泡沫輕質(zhì)土，需在2 h內(nèi)完成使用，超過(guò)該時(shí)間則作廢，不可用于路基施工。

1.4 路基填筑施工

1.4.1 換填厚度計(jì)算

在進(jìn)行軟土路基的換填過(guò)程中，需結(jié)合軟土路基的特性確定最佳的換填厚度[6]。由于軟土路基的典型特點(diǎn)為沉降，因此換填的最大目的是降低軟土路基施工后的沉降。

如果在預(yù)壓時(shí)刻下的實(shí)際沉降為，則路基施工后路堤永久荷載下的附加應(yīng)力為。在該應(yīng)力下，計(jì)算的最后沉降量為，則依據(jù)和的結(jié)果，確定泡沫輕質(zhì)土的換填厚度，其詳細(xì)步驟如下所述：

（1）計(jì)算常規(guī)換填土狀態(tài)下的和，并將和進(jìn)行對(duì)比，如果則不進(jìn)行換填處理；如果，則進(jìn)行換填處理。

（2）當(dāng)時(shí)，對(duì)進(jìn)行調(diào)整，使其低于常規(guī)的填土高度，使，此時(shí)即為永久荷載下的附加應(yīng)力，即，此時(shí)對(duì)應(yīng)的常規(guī)素填土高度為，原始的對(duì)應(yīng)的填筑高度為。

（3）如果常規(guī)填土的容重為、泡沫輕質(zhì)土的容重為，路面結(jié)構(gòu)層和交通荷載用表示，將調(diào)整為，則計(jì)算泡沫輕質(zhì)土換填厚度的公式如下：

（3）

（4）依據(jù)式（3）計(jì)算后，按照計(jì)算結(jié)果確定泡沫輕質(zhì)土的換填厚度，以保證換填厚度的合理性。

1.4.2 換填施工詳細(xì)內(nèi)容

依據(jù)上述小結(jié)，確定泡沫輕質(zhì)土的換填厚度后，進(jìn)行路基換填澆筑。在澆筑前應(yīng)考慮泡沫輕質(zhì)土的流動(dòng)性，加設(shè)保護(hù)模板，并對(duì)模板之間及模板和地面之間的縫隙進(jìn)行密封處理，避免縫隙處在泡沫輕質(zhì)土澆筑時(shí)發(fā)生漏漿現(xiàn)象；同時(shí)，在模板之間加設(shè)橫肋和縱肋，完成模板固定[7]，避免其發(fā)生變形和浮動(dòng)。

在泡沫輕質(zhì)土澆筑時(shí)，為保證澆筑時(shí)泡沫輕質(zhì)土中泡沫的均勻性，應(yīng)控制其不可發(fā)生振動(dòng)；同時(shí)，為避免發(fā)生氣泡消解，澆筑時(shí)應(yīng)從軟管前端直接進(jìn)行，出料口應(yīng)完全埋入泡沫輕質(zhì)土中。由于泡沫輕質(zhì)土澆筑時(shí)使用輸送泵完成，需確定泵送工藝參數(shù)，保證最佳的澆筑效果，泵送距離為300～400 m，垂直泵送高度為10～20 m。

該文研究工程在泡沫輕質(zhì)土澆筑時(shí)，其自身會(huì)發(fā)生氣泡壓縮和消解，進(jìn)而導(dǎo)致濕容重增加，該現(xiàn)象會(huì)隨著泡沫輕質(zhì)土澆筑層的厚度增加而顯著。所以采用分塊、分層的方式完成，并且控制澆筑層的澆筑厚度，單層澆筑厚度控制在0.35～0.8 m之間。

澆筑完成后，應(yīng)進(jìn)行泡沫輕質(zhì)土養(yǎng)護(hù)，但在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中無(wú)須進(jìn)行逐層養(yǎng)護(hù)。為避免澆筑后發(fā)生裂縫，泡沫輕質(zhì)土澆筑后在其沒(méi)有完全達(dá)到初凝時(shí)，應(yīng)在澆筑表面覆蓋麻袋，并進(jìn)行灑水養(yǎng)生；如果施工時(shí)發(fā)生降水現(xiàn)象，則應(yīng)采取一定措施對(duì)施工后沒(méi)有固化的泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行遮擋，不可讓其淋雨。

養(yǎng)護(hù)完成后，在正常情況下可無(wú)須拆除模板，如要降低施工成本，可在泡沫輕質(zhì)土澆筑養(yǎng)護(hù)后的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，進(jìn)行模板拆除。

2 施工結(jié)果分析

為驗(yàn)證泡沫輕質(zhì)土施工技術(shù)在公路施工中對(duì)軟土路基的處理效果，采用主固結(jié)沉降作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算其施工后的沉降情況，以衡量泡沫輕質(zhì)土的施工效果。

如果主固結(jié)沉降用表示，則其計(jì)算公式如下：

（4）

式中，——路基第層土中的附加應(yīng)力（kPa）；——土層的壓縮模量（MPa）；——土層的初始厚度（cm）。

該文采用研究的泡沫輕質(zhì)土施工技術(shù)完成路基換填施工后，依據(jù)式（4）計(jì)算不同斷面的沉降結(jié)果如表2所示 ：

對(duì)表2的沉降結(jié)果進(jìn)行分析后得出，該文采用泡沫輕質(zhì)土施工技術(shù)完成軟土路基的換填施工后，不同斷面的沉降結(jié)果均低于10 cm，其中最大沉降值為8.56 cm，滿足工程的施工標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

在公路施工過(guò)程中，軟土路基的處理效果對(duì)于公路的整體施工質(zhì)量存在直接影響。該文在保證施工質(zhì)量的前提下，為降低施工成本完成軟土路基的施工，以某地區(qū)的公路路基加寬工程為例，研究泡沫輕質(zhì)土施工技術(shù)在軟土路基施工中的應(yīng)用，并對(duì)該技術(shù)的施工效果進(jìn)行了分析，結(jié)果表明路基的沉降較小，實(shí)現(xiàn)了軟土路基的加固，保證了路基的施工質(zhì)量。

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