摘要：由于新建高速公路耗费时间长，费用成本高，占地资源大，而且还会影响道路交通网的分布，所以高速公路改扩建成为一种最主要的解决问题的途径。然而在道路改扩建过程中也遇到了很多棘手的问题，如：新旧路基结合处所形成的差异沉降难题，投入使用的道路经过长时间的运营会逐渐产生沉降，拓宽时原路基边缘新补充的土石方也会在道路交通荷载作用下使新路基产生一个附加的沉降，这样就会在新旧路基之间发生沉降差异，最终将引起路基的变形破坏，甚至导致路基发生较大的开裂，对高速公路的正常通行带来严重的后果；在改扩建过程中，征地拆迁也是一项难题，当采取常规拓宽路基的措施，难免要在旧路附近进行征地拆迁，成本高且实施难度较大。
关键词：泡沫轻质土；高速公路；改扩建；应用
1泡沫轻质土简介
1.1泡沫轻质土机理及基本特性
泡沫轻质土是一种通过物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫、用机械方式充分发泡、按照一定比例与必须组分（水泥基胶凝材料、水、细粒砂或砂性土等）均匀混合并经物理、化学作用硬化形成的一种新型轻质材料。其具有轻质性、重度和强度可调节性、良好的施工性、固化后自立性、水稳性、良好的环保特性。
1.2道路改扩建泡沫轻质土路堤的基本形式
由于泡沫轻质土的固化自立性，可垂直填筑，路堤可设置为垂直方式。由于泡沫轻质土路堤道路外立面无需放坡，可垂直设置，大量节约道路改扩建对土地的占用，对于土地资源紧张的改扩建路段具有较大的应用优势。
2泡沫轻质土的工程应用
2.1路基加宽
目前国内的高速公路改扩建项目中，使用最广泛的方法就是在原路基的基础上直接向路基边缘外侧延伸扩宽。在经过改扩建后的高速公路运营过程中，扩宽后的新路基与旧路基之间会逐渐出现反盆式的沉降差，甚至将会严重导致路面和路堤两边的构筑物的开裂破坏[5]。而采用泡沫轻质土对路堤进行加宽则会缓解甚至避免这种情况的发生，其优势主要表现在：（1）在土质软、承载能力较差的软弱路基的基础上加宽填土时能够在很大程度上减小填土的荷载，不仅减缓新旧路基之间的沉降差，并且也大大减轻了对路基两侧构筑物的破坏程度，还减小了高速公路运营过程中的养护维修成本；（2）通常采用管泵送泡沫轻质土材料，施工占地空间小，基本不妨碍正常交通行驶；（3）施工方便，无需振动压实，施工周期比较短；（4）节约用地，降低了成本费用。
2.2桥头跳车问题
多年来，桥头跳车一直是困扰研究学者们的一项技术难题，据不完全统计，桥头跳车问题在高速公路的病害维修费用中占据了60%以上。引起桥头跳车问题的主要原因就在于桥涵过渡段存在沉降差及刚柔突变的问题，因此解决桥头跳车的关键就在于过渡段应符合连续性和沉降均匀性。考虑到桥头跳车的原因和泡沫轻质土的主要工程特性，在过渡段采用泡沫轻质土材料就可以很大程度地降低不均匀沉降，其主要优势表现在以下几个方面：（1）泡沫轻质土的刚性介于水泥混凝土与优质土材料之间，采用这种材料用于路基与桥涵结合处可以很大程度地减轻刚柔突变；（2）能够降低甚至完全解决路基材料本身引起的工后沉降；（3）由于泡沫轻质土本身的特性可降低填土的载荷，对降低软弱地基的附加应力、减轻软弱地基的沉降或侧移及路堤稳定性有一定的作用。
2.3陡坡路段的填筑
目前，在公路路线设计方法比选过程中对于工程带来的安全环保等因素的重视程度不高，特别是陡峭或急转弯路段等地形复杂的山区，在道路施工中大多都严重破坏了原有的自然生态环境。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆采用泡沫轻质土对这些路段的路堤进行填筑则能够改善原有路堤的不利条件，主要表现在以下几个方面：（1）能够减轻填土的载荷，降低土体本身的剪切滑动位移，提高路基的抗滑稳定性能；（2）充分利用原有地形、地貌，减轻了对原有生态环境的破坏程度；（3）简化了挡土结构物，施工方便，无需振捣压实。
2.4路基上路堤填筑材料
采用设计载荷计算确定了泡沫轻质土的容重、抗压强度和软土路基的换填高度，使换填后的路基处于超固结状态；一方面，采用泡沫轻质土作为路堤填筑材料，无需对软土地基进行其他处理即可满足路堤的沉降稳定；另一方面，施工便捷，作用于地基的附加应力能够很大程度地降低，减缓甚至避免了软土路基的沉降破坏，增加了公路的安全稳定性能；而且泡沫轻质土材料还能够用作岩溶地基或地下空间的填筑材料，隧道口或陡峭滑坡、急转弯及软基路段的地基填筑。
3应用实例
3.1工程概况
近年来随着经济的发展，人民生活水平的不断改善，小汽车的使用量在不断扩增，交通量也在快速增长，使得原有的高速公路服务水平有所下降，加之路面病害的不断增多，原有的公路已无法满足当前的交通需要，亟待需要对旧路进行改扩建。
本文依托柳南高速公路改扩建工程K1417+600~K1418+250段，对泡沫轻质土在高速公路改扩建中的应用技术进行探讨，结合工程实际，泡沫轻质土在高速公路项目中主要有两个方面的应用：一方面是特殊路段的路基扩宽；另一方面就是桥头台后回填。
3.2特殊路基加宽
1）软基路段：一般情况下具有用地限制地段较多采用挡墙等一类的支挡结构物或者是泡沫轻质土路堤，然而当处于软基路段时选用挡墙则还需对软土进行改善处理措施，但如果使用泡沫轻质土路堤则可较少甚至无需对软基进行加强处理措施。
2）征地拆迁：一般在用地有限制或者放坡有困难的拓宽路堤的路段采用泡沫轻质土。根据柳南高速公路改扩建工程K1417+600~K1418+250段实际，若采用常规填土加宽路基的施工方法将会严重影响原路的正常交通通行能力，工期较长，而且征地拆迁面积较广，道路扩建范围内的涵洞及通道拼接比较长，由此引起的差异沉降也比较明显。若采用泡沫轻质土材料用于加宽路基，无需压实，造成的拆迁量也特别小，工期较短。
3.3桥头台后回填
1）拼宽桥的台后回填。对于拼宽桥的台后回填形式，主要存在5个方面的问题：（1）桥头和路基之间存在刚柔突变的可能性；（2）桥头和路基之间会出现一定程度的沉降差异；（3）桥梁的路基拼接段与原有桥桥头路基的拼接问题；（4）将原有高速公路双向4车道扩建为双向6车道，存在施工作业面较小的问题；（5）若采用中粗砂等常规填料作为路基的填筑材料，难以保证一定的压实度。
2）原高速公路改桥后的台后开挖回填。对于原高速公路改桥后的台后开挖回填，也存在桥头与路基之间差异沉降和刚柔突变问题。一方面，开挖面较小时虽然一定程度上降低了回填的工程量，减小了施工难度，但同时也产生了施工作业面较小无法机械作业的难题；另一方面，开挖面较大时虽然增大了施工作业面，解决了机械作业的问题，但也会大增回填的工程量，导致施工组织比较困难，而且也严重影响了交通的正常通行。
结论
将泡沫轻质土材料用于高速公路改扩建项目中有效缓解了沉降差异与桥头跳车的问题，改善了高速公路的运营能力，为同类的高速公路改扩建项目提供了借鉴。将泡沫轻质土材料用于高速公路改扩建项目中有效缩短了施工工期，减小了拆迁工程量，保护了生态自然环境，降低了工程维修费用，具有良好的社会经济效益。将泡沫轻质土材料用于高速公路改扩建项目中，有效解决了道路病害问题，明显降低了高速公路改扩建的成本费用，具有一定的环保性和经济实用性。
参考文献：
[1]吴颖峰，王海峰.基于泡沫混凝土技术的公路拓宽工程改建.铁道建筑，2017（2）.
[2]李玉商.泡沫混凝土在桥梁主桥与引桥间软连接填筑的应用.混凝土世界，2017（3）.
论文作者:赵自伟,袁鹏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/4/11
标签：路基论文; 泡沫论文; 轻质论文; 高速公路论文; 路堤论文; 改扩建论文; 桥头论文; 《基层建设》2019年第4期论文;