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摘要：斜坡软基在公路施工中，易发生失稳，常规设计采用复合地基进行地基处理，再进行填筑，地基处理施工质量不易控制，施工工期长，造价高。气泡混合轻质土具有质量轻、容重和强度可调节性、施工快等优点，能有效地减少荷重和土压力，解决斜坡软基失稳、高填方征地宽、桥头跳车等工程难题。本论文介绍了轻质土工程特性，并介绍该技术在工程领域应用成功案例。
关键词：气泡混合轻质土；斜坡软基
1 工程背景
西部山区鸡爪地形普遍，软弱地基多是沟谷型的，分布不连续，路段多，频繁出现，几十米至数百米就有一段，段落短，只有几十米至一、二百米。软弱土层的总厚度不大，一般为7～15米，极少有超过15米者，但在水平和垂直方向上的变化很大。在垂直沟谷走向上变化迅速。当路线横穿沟谷时，软弱土层在沟两侧厚度由0米到沟心附近达到最大值(多为7～15米)，仅在几十米至一、二百米范围内厚度迅速变化。
斜坡软基处治较为复杂，公路上常发生斜坡软基失稳，给工程带来较大损失。常规设计，软土地基采用碎石桩或水泥搅拌桩进行处治，路基增加反压护道，确保斜坡软基稳定。 地基施工时间长，隐蔽工程，施工质量难以控制，反压护道占地多，工程造价高。然而气泡混合轻质土属非隐蔽工程，施工质量较易控制，可靠度高，施工快捷、方便，减少地基的附加应力，抑制地基的不均匀沉降和侧移，提高路基的稳定性。
2 气泡混合轻质土特性
泡沫混合轻质土是用物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，与水泥基胶凝材料、水及可选组分集料、掺和料、外加剂按照一定的比例混合搅拌，并经物理化学作用硬化形成的一种轻质材料。该材料具有轻质性、密度与强度可调性、高流动性、不可压缩及高强性、施工便捷性、良好的施工性和环保性等特点，其性能偏重于替代常规填土，加快施工工期，减少工后沉降。
2.1 轻质性
由于内部均匀分布有大量气泡，其容重比一般土建材料小很多（如下表），有效减少填筑自重。作为路基填筑时，其湿容重一般取4~6kN/m3，每换填1m厚度的气泡混合轻质土可减少12~14kpa荷载，即其荷载只相当于0.20~0.30m厚度的普通填土荷载。
表1 常见土建材料的容重比较表（kN/m3）
2.3 直立性
气泡混合轻质土属水泥类材料，具有直立性，可垂直填筑，节省永久占地或避免拆迁，道路修建征地、拆迁的最小化，其垂直临空面侧压力为0，可垂直填筑，对结构物无侧压力。
2.4 高流动性
泡沫混合轻质土具有高流动性，采用管道泵送浇筑，自流平，自硬化，施工作业面小，可避免某些地段高压线、通讯管路等的拆迁。浇筑完后可固化且无需机械碾压或振捣等优势，回填这些特殊空洞，可达到施工简便且能回填密实的效果，为解决空洞回填和隐蔽狭小空间难以回填密实的技术难题提供了一种新的技术。
3 工程实例应用
某高速公路K3+500～K3+650段为斜坡软基，填土高度约10m。路基右侧为鱼塘，鱼塘覆土5～7m,软土呈软塑～可塑状。路基侵占鱼塘一小部分面积，施工图设计采用碎石桩处治地基。受征地拆迁影响，鱼塘无法征地，原施工图方案无法实施。根据现场情况，经业主、设计现场商定，拟定采用泡沫混合轻质土进行变更处治。根据本段路基地形、地质条件，采用气泡混合轻质土路基填筑非常合适。其典型的气泡混合轻质土填筑方式见图3。
图3 气泡混合轻质土典型断面
气泡混合轻质土路基需要满足地基承载力、抗滑移、抗倾覆、抗震、路基整体稳定性等要求。如局部路基不能满足要求，可适当增设抗滑锚杆。对有地下水露出地段，采用防渗土工布进行隔离，并设置排水体系。
气泡混合轻质土容重：路槽下80cm范围内等级不大于W6，其余区域不大于W5；
强度等级：路槽下80cm范围内不小于0.8MPa，其余区域不小于0.6MPa。
气泡混合轻质土：总方量约为2700方。
3.1荷载计算
车辆荷载：11kN
路面结构层荷载： 0.81×23 = 18.63kN
气泡混合轻质土荷载： 5.96×6 = 69.6kN
荷载总计： 69.23kN
根据气泡混合轻质土路基的计算荷载，地基承载力不小于80kPa即可，对于多年填筑土，承载力可以满足要求。
3.2路基稳定性计算
满足规范不应小于1.5的要求。此外，设计中已在坡面设置了台阶及连接锚杆，自身稳定性满足要求。经过上述相关计算，各项指标均满足规范要求，因此，采用气泡混合轻质土路基方案可行。该方案填土荷载轻，可大幅度地减轻施加于地基的附加应力，抑制路基特别是软基路堤的沉降和破坏，并增大稳定、安全系数。同时节约工程造价，缩短工期，节省用地，施工对路线外干扰少。本段软基经过处理后，经监测，历经多个雨季无任何变形沉降迹象，得到一致认可，拟在相关项目进行推广应用。
4 结论
根据某高速公路K3+500～K3+650段斜坡软基变更处治，对气泡混合轻质土在斜坡软基上的应用，得出以下结论：
（1）气泡混合轻质土能有效地减少荷重和土压力，解决征地拆迁、软基沉降等难题。
（2）对于山区公路斜坡软基，对比传统复合地基处治方式，轻质土具备施工便捷、经济节约、施工工期短及风险可控等优点，可以在西部山区公路推广使用。
参考文献:
[1]四川交通科技项目 2015-A1-9 《四川省公路路基岩土工程技术集成及推广应用研究》
[2] CJJT 177-2012.《气泡混合轻质土填筑工程技术规范》[S].
[3] 气泡轻质混凝土在山区公路陡坡路堤中的应用(建筑工程与技术2017.5)
论文作者:周志林1,范安军1,蒋瑜阳2
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/8/29
标签：轻质论文; 气泡论文; 荷载论文; 路基论文; 斜坡论文; 地基论文; 容重论文; 《防护工程》2019年11期论文;