摘 要：當前，高速公路改擴建工程中泡沫輕質土路基的應用已較為廣泛，本文通過分析路基拼寬處病害機理，結合壓力盒測試數(shù)據(jù)，研究泡沫輕質土拼寬路基產生的變形、位移、應力分布規(guī)律，為填筑合理性提供可靠依據(jù)。

關鍵詞：泡沫輕質土;拼寬路基;改擴建工程;

作者簡介：陶潔（1989—），女，路橋工程師，從事路橋設計工作。;

0 引言

對于采用傳統(tǒng)填料的高速公路改擴建工程，搭接部位處理不當易產生較大沉降變形，新舊路基間易產生不均勻沉降導致路面開裂。目前通過減輕拼寬路基自重來改善該問題的泡沫輕質土材料在高速公路改擴建中應用較為成功。本文結合泡沫土材料特點，在高速公路的輕質土拼寬路基部位埋置壓力成都泡沫混凝土公司盒，測定施工及運營階段輕質土路基的壓力變化，更好地了解泡沫輕質土受力分布規(guī)律和受力特點。

1 泡沫輕質特點及優(yōu)勢

1.1 泡沫輕質土基本特性

泡沫輕質土是一種由水泥漿、水、泡沫按照一定比例均勻攪拌后，通過發(fā)泡機進行泵送澆筑形成干密度約為一般黏土1/3的材料，此材料在經過自然養(yǎng)護一段時間后形成含有大量封閉孔的結構材料。組成中主要含有基質土、固化劑、發(fā)泡劑等材料[1]。

輕質土的無側限抗壓強度和氣泡的含量有關，根據(jù)泡沫摻量的不同，輕質土的無側限抗壓強度通常為1.3～1.6MPa。

1.2 改擴建泡沫輕質土路堤的優(yōu)點

采用泡沫輕質土填筑具有以下優(yōu)點：

①輕質土填筑可減輕拼寬路基自重，提高結構整體性，減小地基沉降差成都泡沫混凝土公司，降低路基破壞程度；

②泡沫輕質土施工時采用泵管輸送，占用施工空間小，施工方便，結構凝固后即可進行下一層澆筑，施工周期短，對通行影響小；

③輕質土結構多采用垂直擋板作為支擋，可有效降低建設成本，在高速公路改擴建中具有很大的優(yōu)勢[2]。

2 高速公路改擴建工程的病害機理分析及控制

2.1 高速公路的加寬方式

目前我國高速公路常用的加寬類型為：兩側加寬、單側加寬、中央分隔帶預留加寬、分離式加寬、混合加寬。無論何種加寬方式都會對原有路基產生附加荷載，對新舊路基之間的沉降、應力、位移、孔隙水壓力都會有不同程度的影響[3]。

2.2 高速公路加寬的病害機理研究

高速公路改擴建中需要重點控制路基拼接的不均勻沉降，最常出成都泡沫混凝土公司現(xiàn)的病害有新舊路基搭接裂縫、新舊路基不均勻沉降、路基整體抗變形能力差、穩(wěn)定性差等，以下就拼寬路基沉降變形的作用機理進行分析[4]。

傳統(tǒng)的路基填料采用自重較大的填土或穩(wěn)定性較好的砂性土，其對舊路和拼寬路基的地基應力分布影響較大，使得路面結構更易破壞，對軟弱地基段落的路基荷載的影響更為明顯，采用干密度較小的輕質土能夠有效減小地基沉降，減少道路病害。

3 泡沫輕質土在改擴建工程中的應用

3.1 工程概況

本次以某城市高速公路改擴建項目為例，拼寬路基采用泡沫輕質土，邊部設置臺階采用土方及防滲土工膜進行包邊，以保護輕質土結構同時便于防護工程實施。包邊土最小寬度L=1.5m，邊坡坡率采用1∶1.5；輕質土搭接開成都泡沫混凝土公司挖臺階寬度需要大于2m，保證搭接的整體性。

3.2 泡沫輕質土加寬路基的土壓力分析

為更好地分析輕質土加寬路基的受力，采用埋置壓力盒測定輕質土路基的壓力變化，為研究泡沫輕質土的變形、位移、應力分布規(guī)律提供數(shù)據(jù)依據(jù)，圖1為檢測斷面圖：

圖1 壓力監(jiān)測斷面 下載原圖

根據(jù)上述布置五個壓力盒（4號盒、5號盒、6號盒、7號盒、14號盒），壓力盒監(jiān)測數(shù)據(jù)自2013年10月15日至2014年8月15日的壓力變化曲線如圖2所示，豎向荷載影響分布如圖3所示：

從輕質土澆筑及其施工間歇、包邊土填筑及施工間歇、路面鋪筑及運營期的整個施工及運營過程的檢測結果可知，拼寬路基部分的受力情況如下：

圖2 壓力監(jiān)測結果 下載原圖

圖3邊成都泡沫混凝土公司部拼寬豎向荷載影響分布圖 下載原圖

(1）各測點的壓力值總體呈上升趨勢，每個施工階段開始時壓力值跳躍式增加，其后緩慢下降。原因在于輕質土自身抗壓強度和容重在固結過程中的不斷變化，澆筑前期泡沫輕質土容重較大，應力呈現(xiàn)上升趨勢，隨著干燥固結，輕質土容重減小，應力隨之降低。

(2）下層臺階的外側壓力盒4號比上層臺階的外側壓力盒14號壓力值更大，內側壓力盒6號比7號壓力值更大。分原因在于下部輕質土臺階作用荷載受上部輕質土和周邊填土的影響外，還受到輕質土自身的抗彎性能和強度的影響。6號盒位于輕質土底的邊部，受到上部荷載作用，由于自身有一定的強度，底部有一定的抗彎性能，會在底部產生較大應變作用。7號盒處于輕質成都泡沫混凝土公司土中部位置，受到輕質土應力影響較小。

(3）在同一臺階，第一級臺階14號盒比7號盒壓力值大，第二級臺階4號盒比5號、6號盒的壓力值大，同時5號盒比6號盒更小。說明同一臺階的外側壓力盒壓力值比內側的更大，臺階中部受壓力最小。這是由于14號盒處于輕質土路基的中部位置，由于輕質土在強度形成和受土壓力作用下，在14號盒處產生的壓縮應力比邊部7號盒受到壓力作用大，同時14號盒在土壓力作用下會產生部分彎拉應變。4號盒處于輕質土臺階部位，在土壓力作用下會產生擠壓和彎拉作用，5號盒、6號盒在臺階位置，因此在應力作用下受到彎拉作用相較于4號盒要小，6號盒處于輕質土邊部，會產生部分壓縮作用，因此，4號盒壓力變化大于成都泡沫混凝土公司6號盒壓力變化，6號盒壓力變化要大于5號盒壓力變化。

(4）整個施工及運營過程中，7號盒壓力值受各施工階段影響均較小，壓力值總增加較小。其主要原因在于7號盒所處的位置與土體交界面是斜面搭接，輕質土受到的土壓力主要是由于重力作用產生的荷載，此處受到豎直向下的荷載作用比較小，輕質土壓縮和彎拉性能變化不明顯，因此7號盒的壓力變化最小。

(5）對于5號壓力盒，僅包邊土填筑及其施工間歇對其影響較大，主要原因在于5號盒處主要受到上部豎向荷載影響，在輕質土施工期間和間歇期臺階平臺位置壓力變化較小。當邊坡包邊土施工時，由于上部土體自重對輕質土臺階位置產生豎向荷載，使得5號壓力盒處應力變化增大，施工完成后上部豎向荷成都泡沫混凝土公司載變化較小，即對5號盒的影響不明顯，因此5號盒只有在填筑包邊土過程中應力變化增大。

(6）包邊土施工后，4號盒的壓力值增長速度快于6號盒并最終大于6號盒的壓力值，主要原因在于在輕質土澆筑過程中6號盒受到的豎向荷載作用明顯大于4號盒，因此該階段4號盒壓力變化大于6號盒，在后期路面施工和運營過程中，4號盒作為輕質土彎拉受力點，受到的土壓力作用增長較大。

4 結論

本文通過研究高速公路拼寬一般特點和輕質土結構特點，結合壓力盒測試對高速公路改擴建泡沫輕質土路基受力特點進行分析，總結為幾點：

(1）對輕質土的基本特點進行系統(tǒng)研究，可知輕質土由于自重輕、施工技術相對成熟的特點，在路基改擴建工程中使用可減少舊路受力成都泡沫混凝土公司，減小拼寬路基沉降；

(2）對高速公路改擴建中常用拼寬方式和拼寬病害作用機理進行分析，可知主要拼寬病害是由路基不均勻沉降引起；

(3）利用實際工程的監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過輕質土不同部位的壓力監(jiān)測及邊部拼寬豎向荷載影響分布結果得出結論：

①由4號盒、5號盒、6號盒分析結果得出，對輕質土臺階兩側邊部影響要大于中部；

②由6號盒、7號盒和4號盒、14號盒的應力變化過程可以看出，底部臺階與土體接觸，受到土壓力作用大于輕質土上部臺階，在臺階受到彎拉作用部位土壓力變化更為明顯；

③拼寬部位的輕質土不僅受上部荷載作用影響，同時也受到輕質土自身強度及抗彎拉性能的影響，對提高路基整體性有一定幫助。

參考文獻

[1]游乃安.淺談泡沫輕成都泡沫混凝土公司質土在高速公路改擴建中的應用[J].公路交通科技（應用技術版），2017,13(149):0517-19.

[2] 蔡歷穎.泡沫輕質土在路堤工程中的應用研究[D].福州：福建農林大學，2019.

[3] 李群.泡沫輕質土在既有軟基道路擴建中的應用及沉降預測研究[D].北京：北京科技大學，2019.

[4] 牛昴懿.泡沫輕質土用于軟基上高速公路擴建工程的受力與變形特性分析[D].天津：河北工業(yè)大學，2015.

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