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1、用于軟基路堤的填筑

在東南部沿海地區(qū)，水網(wǎng)發(fā)達(dá)，軟土分布范圍廣，在這樣地帶修建的高速公路，為減少軟基路堤的工后沉降，常需要對軟土地基進(jìn)行必要的處理。

長期以來著眼于提高軟基承載能力的各種研究及工程研究做得比較多，所以排水固結(jié)法在工程界采用得比較多，復(fù)合地基法在一些特殊的路段也常采用；而以減少附加應(yīng)力為目的的輕型填土技術(shù)的研究開發(fā)工作做得比較少，輕型填料的產(chǎn)品少，技術(shù)相對落后。輕質(zhì)泡沫土技術(shù)的開發(fā)及在公路建設(shè)中的成功應(yīng)用將為軟基處理提供一種新的技術(shù)手段。其主要優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)可大幅度地降低填土荷載，減少軟基的附加應(yīng)力，抑制軟基的沉降和側(cè)移，提高路堤的穩(wěn)定性。

(2)可簡化甚至取消軟基處理，簡化軟基路堤中地下結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(3)施工工期短。特別是對于低填土路堤(即使地基為深厚軟基)，利用輕質(zhì)泡沫土的輕質(zhì)性，通過適當(dāng)?shù)牧W(xué)計(jì)算，確定軟基的換填深度、輕質(zhì)泡沫混凝土土的容重和強(qiáng)度，在確保換填后的路堤及各種交通荷載對地基的作用力不超過地基的自然極限承載能力的條件下，可對原軟土地基直接進(jìn)行換填處理，縮短軟基處理所需要的工期。

2、用于橋臺臺背填土

在道路運(yùn)營期間，由于臺背回填土與橋面出現(xiàn)不同的沉降，致使路面與橋面連接處開裂，形成高低不一路面，車輛通過時產(chǎn)生跳躍和；中擊，從而對橋涵和路面造成附加的沖擊荷載，使司機(jī)和乘客感到顛簸不適，甚至造成車輛大幅減速，嚴(yán)重的可導(dǎo)致交通事故，這種現(xiàn)象稱為橋頭跳車。這種病害在軟土地基路段尤為突出。由此增加了道路維修費(fèi)用，占據(jù)著道路維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的大部分，是一直未能解決的世界性難題。

(1)橋頭跳車產(chǎn)生的原因

橋頭跳車產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜，主要可歸結(jié)為以下幾個方面：

①不良地基引起的沉降

地基土質(zhì)不良，是產(chǎn)生橋頭跳車的最主要原因。橋涵通常位于溝壑地段，地下水位較高，且多為軟基，此類土的天然含水量多大于液限、天然孔隙比大、常含有機(jī)質(zhì)、壓縮性高、滲透系數(shù)小、靈敏度高、抗剪強(qiáng)度低等特點(diǎn)，多屬于飽和的正常壓密軟黏土，一旦受到擾動，天然結(jié)構(gòu)受到破壞，強(qiáng)度便顯著降低；加上橋頭路基填筑高度相對較大，基底所承受的附加應(yīng)力相對較大，在車輛荷載作用下，更容易引進(jìn)地基沉陷，且沉降穩(wěn)定歷時往往持續(xù)數(shù)年乃至數(shù)十年。

②臺背填料自身壓縮引起的沉降

壓縮沉降主要取決于填料性質(zhì)、施工條件及臺前臺背的防護(hù)排水工程的設(shè)置等情況。為了減少臺背填料自身的工后沉降，一般采用多孔隙的滲透性填料，但由于橋臺附近地方狹窄，施工時壓實(shí)機(jī)具不能過分靠近臺背，填料顆粒問孔隙無法完全消除；此外，填料質(zhì)量差，達(dá)不到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求等；在公路白重及車輛的垂直與振動荷載作用下，填料自身會不可避免地產(chǎn)生壓縮沉降，造成跳車。

③ 剛?cè)嵬蛔円鸬某料萏?span>

剛性不同的路面在跳車處所產(chǎn)生的振動效果不同，柔性材料對能量的吸收要比剛性材料的大。由于橋梁是支撐在巖層上的剛性結(jié)構(gòu)，具有較大的整體剛度；而與結(jié)構(gòu)物橋臺相連的道路屬于相對柔性體，剛性較小、柔性較大，屬彈塑性體。顯然，道路與結(jié)構(gòu)物橋臺之間存在著較大的剛度差，這個剛度差的存在必然引起道路橋臺之間產(chǎn)生較大的塑性變形差異及較大的剛度突變，加重了橋頭跳車的振動效果。

此外，盡管橋臺樁基通常是經(jīng)過軟基處理，且在地基沉降穩(wěn)定的基礎(chǔ)上進(jìn)行反開挖施工的，但由于填土荷載及深層軟基側(cè)移擠壓等的作用，導(dǎo)致橋臺及橋臺樁基側(cè)移、甚至破壞的案例時有發(fā)生，嚴(yán)重地影響到工程的安全。

(2)采用輕質(zhì)泡沫混凝土土技術(shù)緩解橋頭跳車問題

要緩解橋頭跳車，就要使橋臺與路基結(jié)合部附近沉降曲線的梯度變化緩慢化、均勻化，即應(yīng)在橋臺與路基結(jié)合部之間填充滿足連續(xù)、均勻沉降要求的過度段。根據(jù)橋頭跳車產(chǎn)生的原因，結(jié)合輕土的主要特性，在橋臺與路基結(jié)合部之間填充的楔形輕質(zhì)泡沫混凝土體則可達(dá)到上述目的。其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面：

①可大幅度地降低填土荷載，減少軟基的附加應(yīng)力，抑制軟基的沉降和側(cè)移，提高路堤的穩(wěn)定性。

②緩解橋臺與路基結(jié)合部材料的剛性突變

⑧徹底消除填料自身的工后沉降

④填土自身能夠自立，對橋臺結(jié)構(gòu)物幾乎沒有推擠任用；

⑤施工工期短。

3．用于道路加寬

隨著交通量日益增長，在上世紀(jì)90年代及以前修建的公路，大都已經(jīng)不能滿足使用要求，

的道路加寬工程中，大多采用原路基兩側(cè)拼接加寬的方式，無疑地需要擴(kuò)大公路占用土地。

(1)常規(guī)道路加寬法存在的主要問題

①公路加寬就需要新征土地，以下圖為例，新征土地寬度為CD，填土橫斷面為四方形

達(dá)的東面部地區(qū)，伴隨著公路加寬，需要進(jìn)行大量拆遷，不但延誤施工工期，而且要付出高額發(fā)生經(jīng)濟(jì)糾紛，引起不必要的麻煩。

②東面沿海地區(qū)軟基分布廣，地基承載能力低。因此，在路堤兩側(cè)拼接加寬后，新加j差異，使路基橫向沉降呈反盆形式分布，時常導(dǎo)致路面及路堤兩側(cè)附近的結(jié)構(gòu)物被拉裂破壞

后的維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。

③路基加寬施工，需要運(yùn)入大量的施工設(shè)備及材料，這不僅需要一定程度地封閉交通行公路交通帶來吏大的壓力，并且在施工過程中對周圍環(huán)境產(chǎn)生污染，還對原路面產(chǎn)生一定自

④公路加寬施工環(huán)境不佳，因而施工工期長。

(2)輕質(zhì)泡沫混凝土加寬道路的主要優(yōu)點(diǎn)

輕質(zhì)泡沫混凝土具有容重小，流動性好，固化后可以自立等特|生。這種材料府用于道路加寬時，主要有以下一些優(yōu)點(diǎn)：

①可垂直填土，節(jié)省用地、減少拆遷，節(jié)省投資。在舊路基礎(chǔ)上加寬，幾乎不需重新征地。

圖1是以5m高的填土路堤為例，假設(shè)路堤坡度為l：1：5，如果從路堤坡角內(nèi)側(cè)開始垂直填土，單幅路堤寬度可增加7．5m，即使不重新征地，單幅可增加兩個車道。

②在軟基路段進(jìn)行擴(kuò)幅填土?xí)r，可大幅度地降低填土荷重，減少新老路堤的沉降差異避免路堤附近建筑物因附加沉降產(chǎn)生的破壞，大幅度地降低了公路運(yùn)營后的維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用；

⑧施工不需機(jī)械震搗和碾壓；

④通過配管泵送輕質(zhì)泡沫混凝土，作業(yè)面小，幾乎不影響現(xiàn)有交通；

⑤施工工期短，可使工程提前投入使用，給投資者帶來超前收益。

4、滑坡路段路堤的填筑

在公路工程中，為防止土體的滑動，常需要對可能滑動的土體進(jìn)行處理，常用的處理法有：

(1)置換處理法，即將可能出現(xiàn)滑動的土體全部進(jìn)行換填處理。

（2)在原土體中補(bǔ)打一定密度、穿過滑動面的抗滑樁，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行路堤的填筑。

無論采用哪種方法，都需要花費(fèi)較多的人力、物力和財(cái)力。對于深層滑動，置換處理法將是不現(xiàn)實(shí)的；由于E填土的荷載并沒有減輕，通過補(bǔ)打抗滑樁的處理方法常常達(dá)不到應(yīng)用的效果，導(dǎo)致路堤滑塌的質(zhì)量事故時有發(fā)利用輕質(zhì)泡沫土的輕質(zhì)性、自立性特點(diǎn)，把常規(guī)的路堤填料改用輕型填料，通過適當(dāng)?shù)牧W(xué)計(jì)算，原有的抗滑方案就可以大大簡化，甚至可能不需要進(jìn)行抗滑處理(圖2)。這種技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

①可降低填土荷重、減少土塊的滑動力矩，提高路堤的抗滑穩(wěn)定性。

②簡化抗滑處理方案。

③避免原有地形、地貌的破壞。

④施工工期短。

5、陡峭及急轉(zhuǎn)彎地段的填筑

在進(jìn)行公路的路線方案比選時，長期以來對工作本身，如長度、工程量、投資等方面比較重視。而對工程所帶來的安全、環(huán)保、社會影響等因素重視的不夠，以至不少工程的安全、環(huán)保問題較為突出。在已建和待建的山區(qū)公路中，包括許多地形條件復(fù)雜的陡峭及急轉(zhuǎn)彎地段，多采用直接填挖施工的處理方法，施工方法雖然簡單，但常伴隨著較大的填挖工程量，原地形、地貌的破壞較大；邊坡防護(hù)難度大，穩(wěn)定問題突出，大雨過后，高邊坡及路堤滑

塌的現(xiàn)象時有發(fā)生。在這些特殊的路段，如果適當(dāng)?shù)夭捎幂p質(zhì)泡沫土進(jìn)行路堤的填筑(圖3)，不但可減少填挖工程量及原地形、地貌的破壞，消除工程的安全隱患，而且可縮短施工工期。

6、隧道坑口的填筑

隧道進(jìn)出口的處理對環(huán)境、景觀的影響較大，應(yīng)盡量采用零開挖洞El，淡化洞口處理的方式。但由于隧道進(jìn)出口附近通常存在著偏土壓、山體容易坍塌，給施工帶來較大的麻煩，因此，在開挖時，時常采用人工化的洞門結(jié)構(gòu)處理方式，對進(jìn)出口進(jìn)行較大面積的處理，這不但需要較長的工期，花費(fèi)人力和財(cái)力，而且對進(jìn)出口附近的環(huán)境景觀造成較大的破壞。利用輕質(zhì)泡沫土的輕質(zhì)性、強(qiáng)度及穩(wěn)定性好，且易于開挖等特點(diǎn)，在隧道的進(jìn)出Vl處先期澆筑一定形狀尺寸的輕質(zhì)泡沫土塊(圖4)，再在此基礎(chǔ)上進(jìn)行隧道的進(jìn)出El開挖處理，不但能最大限度地減少對原有地形、地貌的破壞，而且施工簡單、安全、方便。

7、作為溶巖覆蓋層表面路堤的填料

在溶巖分布地區(qū)，地下溶洞多，溶洞的覆蓋層的情況較為復(fù)雜。在這些地段覆蓋層上，直接進(jìn)行路堤的填筑時，由于填土荷載的作用(特別是高填土路堤)，有可能出現(xiàn)溶洞覆蓋層的承載力不足的問題，如將這些路堤改為橋梁，同樣存在著樁基施工等難題。如果將原路堤填料改用輕質(zhì)泡沫土，則可為解決上述難題提供一種新的技術(shù)手段。

8、作為寒冷地區(qū)道路的隔熱層

在輕質(zhì)泡沫混凝土中，氣泡的體積含有率可高達(dá)40％～70％，氣泡的含有率大，不但容重小，減震性能好，而且導(dǎo)熱系數(shù)小，隔熱、隔音效果好，抗凍融性能強(qiáng)。當(dāng)用作寒冷地區(qū)凍土與填土路堤之間的隔熱層時，可較好地切斷原凍土與外界的能量交換，起到隔熱保溫的效果，為解決寒冷地區(qū)道路的凍脹病害提供一種新的技術(shù)手段。

9、地下空洞的填充

在土建工程中，常遇到一些人、機(jī)械設(shè)備無法進(jìn)入但又不得不充分填充的特殊空間，如各種原因形成的地下空洞，形狀不規(guī)則、狹窄、矮小的建筑空隙，橋頭搭板下的空洞等，常規(guī)的施工法常無法確保空洞的充分填充，給工程質(zhì)量帶來較大的安全隱患。輕質(zhì)泡沫混凝土具有良好的流動性、自硬性、施工過程中不需震搗和機(jī)械碾壓作業(yè)、施工后不需要養(yǎng)生等特點(diǎn)，為一些特殊的地下空洞的填充提供了一種較好的、新的技術(shù)手段

結(jié)論與建議

地鐵保護(hù)區(qū)內(nèi)工程建設(shè)應(yīng)盡可能避免在地鐵隧道附近及上方大量加卸載，因此采用輕質(zhì)材料泡沫輕質(zhì)土是解決此類問題的直接有效的方法，即可以作為填筑材料減少荷載，減輕對地鐵隧道的變形影響，又可通過減少橋梁跨徑來解決橋梁基礎(chǔ)與地鐵結(jié)構(gòu)的沖突。

通過橋梁結(jié)構(gòu)減跨的應(yīng)用實(shí)例，可以開拓泡沫輕質(zhì)土應(yīng)用的新思路：在軟土地基地區(qū)，橋梁布跨的原則一般是控制橋后填土高度為2.5～3.0m，若采用泡沫輕質(zhì)土來做為臺背回填材料和橋后路基填筑材料，則可以適當(dāng)減少橋梁跨徑布置，并可以通過其自立特性優(yōu)化橋臺結(jié)構(gòu)，節(jié)約工程造價。