上覆硬壳层软基气泡混合轻质土施工技术及工程实例
陈刚 王勇
（广东冠生土木工程技术有限公司，广州，511400）
广东省交通运输厅科技项目，编号：科技-2013-02-001
摘要：基于气泡混合轻质土作为路基填料的优点，介绍上覆硬壳层软基气泡混合轻质土的施工技术及流程，结合工程实例，验证了上覆硬壳层软基气泡混合轻质土在路基填筑中应力扩散、沉降小的技术优点。
关键词 气泡混合轻质土 施工技术 硬壳层 路基沉降
一.概述
气泡混合轻质土是一种新型的轻质水泥基材料，主要由气泡群、水泥、水以及添加材料按一定配合比例制成[1] [2]。根据工程需要，其容重、流动性、抗压强度等可以通过配合比进行相应的调整，湿容重范围为3.0kN/m3~12.0kN/m3，抗压强度范围为0.3MPa~10.0MPa。珠三角地区软基表层大多存在一层厚度2.0m~10.m不等的素填土或粉砂硬壳层，此外，工程中常遇到采用堆载预压方法修建的道路，在其改扩建时旧路路基也可看做人工硬壳层。在硬壳层满足一定厚度及承载力的条件下，气泡混合轻质土作为轻质路基填料，可直接在硬壳层上浇筑，而不需再对软基进行地基处理。气泡混合轻质土路基施工质量可控、施工周期短、路基整体性好，在上覆有硬壳层的软基（尤其是深厚软基）中应用具有显著的技术和经济优势。
2.1施工流程
气泡混合轻质土的施工流程如图所示[3][4]。
图1 气泡混合轻质土施工流程
（1）浇筑方法：新拌气泡混合轻质土由专业施工设备生产，采用配管泵送进行浇筑，浇注时应将管口没入气泡混合轻质土中，避免将空气带入新浇的轻质土中产生很大的气孔。
（2）单层浇筑厚度：一次浇注厚度较大时，由于气泡混合轻质土自身容重的影响，下部轻质土中的泡沫被压碎，气泡混合轻质土容重增加，质量不稳定。采用分层分块的方式进行浇筑，一单层浇注厚度宜在30-80cm之间。
（3）浇注时间：要严格控制浇注时间，单层浇注时间不应超过水泥的初凝时间，上一层浇筑作业应在下一层浇筑终凝后进行。
（4）湿容重：气泡混合轻质土初凝前的容重，反映了设计配合比的主要成分。检测湿容重时，试样应在浇筑管管口取得。
（5）强度：施工期间，按照设计的要求制作试块，检测试块抗压强度。
（6）养护：在浇注完填筑体的顶层时，应及时覆盖塑料薄膜或土工布，养生时间不少于7天。
（7）当遇到大雨或长时间持续的小雨天气时，对未固化的表层应采取遮雨措施。夏季施工时，应避开高温时段浇筑；冬期施工时，应对浇筑设备、泵送管道、发泡剂及浇筑区域等采取保温防冻措施，每班完工后应清空浇筑设备、泵送管道中的残留物。
2.3质量检验
（1）浇筑过程应按下表1规定检测气泡群密度、湿容重和流动度：
表 1 浇筑的质量检验
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项 次 |
检验项目 |
允许偏差 |
检验方法 |
检验频率 |
|
1 |
气泡群密度g/m3 |
48~52 |
《CJJ/T 177-2012》附录 |
每班开工前自检1次 |
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2 |
湿容重（kN/m3） |
±0.5 |
《CJJ/T 177-2012》附录 |
连续浇筑每100m3自检1次 |
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3 |
流动度（mm） |
160~200 |
《CJJ/T 177-2012》附录 |
连续浇筑每100m3自检1次 |
（2）填筑体的主控项目检验应包括表干容重和抗压强度：表干容重要求每组平均值不大于湿容重标准值，每块最大值不大于湿容重允许偏差上限值；抗压强度每组平均值不小于设计值，每块最小值不小于设计的0.85。
(1) 每个构造单元应至少制取二组试件。
(2) 当同一配合比连续浇筑少于400m3时，应按每200m3制取一组试件。
(3) 当同一配合比连续浇筑大于400m3时，应按每400m3制取一组试件。
三、工程实例及效果分析
3.1省道S336珠海大道（三期）金湾互通互通立交桥到高栏港道段主线改造工程
省道S366珠海大道三期为道路改建项目，路线大致呈东西走向，东接金湾互通立交终点（起点桩号K28+930），西至高栏港与进港大道和珠港大道交叉处（终点桩号K53+350），路线长度24.420KM。由于K43+200~K43+300段基本处于滨海平原与丘陵过渡带区，局部为河口淤积区，淤泥、淤泥质粘土、砂类土等软弱层分布广，厚度大，为深厚软基，软基平均厚度达25m，会引起路基较大沉降，且改建工程要求工期较短。互通立交路基加宽部分和重建桥梁桥头引道路基加宽部分，对于填高较大路基（填高≥2.0m），以原路面路基作为一个硬壳层使用，采用气泡混合轻质土填筑路基。
该项目2014年9月份竣工通车，为了检验采用气泡混合轻质土的效果，对该工程进行了监测，总结三个沉降孔的观测数据，与该项目另外一处普通填土路基段沉降观测数据对比，绘制沉降-时间曲线图如图2：
图2 气泡混合轻质土与普通填土路基时间-沉降图
对比图中结果可知，采用气泡混合轻质土方案的路基沉降非常小，与常规普通填土处理的路基相比，即使后者地质条件相对较好，软基厚度小很多，气泡混合轻质土方案的路基沉降量仍为其十分之一，与有限元分析结果吻合。
3.2 佛山市桃园路西延线气泡混合轻质土工程
桃园路西延线定位为城市主干道，与在建佛肇城际铁路并行（佛肇城际铁路位于道路中央绿化带中），部分道路段在佛肇城际铁路投影下，属其管辖控制范围。沿线软基分布连续，厚度在0.8~21.5m，以淤泥质土为主，局部为淤泥，呈流塑状，天然含水量高，高压缩性，低抗剪、承载力。
K2+230~K2+390段表层有3.0米厚以上的人工填土，主要为道路填土、鱼塘基围等，大多为轻轨施工回填土。因此设计在行车道范围内采用气泡混合轻质土进行软基处理，挖除2.0米左右的原回填土，换填气泡混合轻质土，设计湿容重为6.0kN/m3，28天抗压强度≥0.6MPa，轻质土顶部铺设镀锌钢丝网防裂，四周用防渗土工膜包裹。
该项目K3+290~K3+500段设计采用水泥搅拌桩进行软基处理，搜集和重新观测了该段路基的沉降量，与气泡混合轻质土路基方案的沉降数据对比，绘制沉降-时间曲线图如图3：
图3图2 气泡混合轻质土与水泥搅拌桩路基时间-沉降图
从图中可以看出，不管是水泥搅拌桩还是采用气泡混合轻质土，都起到了很好的软基处理效果，工后沉降很小，满足规范要求。而且气泡混合轻质土沉降量比水泥搅拌桩还小。
四、结论
4.1上覆硬壳层深厚软基气泡混合轻质土填筑技术，具有施工质量可控、施工周期短、路基整体性好的特点，具有显著的技术和经济优势。
4.2气泡混合轻质土的施工具有一定的专业性，施工速度快，质量可控，湿容重和抗压强度是施工过程中主要控制的指标。
4.3 结合工程应用实例，对普通填土、水泥搅拌桩、轻质土进行了沉降监测。监测结果表明采用气泡混合轻质土方案的路基沉降非常小，明显优于常规填土的路基，与水泥搅拌桩处理的路基沉降量相当。
[1] 蔡力等。气泡混合轻质土的主要力学特性及应用综述．公路交通科技，2005，12(22)：71-74
[2] 中华人民共和国行业标准.气泡混合轻质土填筑工程技术规程 CJJ/T 177-2012，2012-05-01实施.
[3] 陈忠平等．气泡混合轻质填土新技术【M】．北京：人民交通出版社，2004
[4] 三ね他.气泡·メント轻量盛土工法FCB工法 [J].土木施工，1992 (33)：37 - 441
作者简介：陈刚（1981—），男，汉族，江西高安，路桥高级工程师，硕士研究生，广东冠生土木工程技术有限公司，研究方向：新材料在工程中的应用
王勇，广东冠生土木工程技术有限公司
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