泡沫轻质土回填在石家庄西柏坡高速公路应用案例

工程概述

西柏坡高速公路是河北省省会石家庄和革命圣地西柏坡的快速直达高速通道，该项日地处平原和山前微丘区，采用设计速度为120km/h的6车道高速公路标准建设，路基宽度采压34.5m。

泡沫轻质土特性

泡沫轻质土系指在砂、石屑或粉煤灰等材料（下称原料土）中按照一定的比例添加固化剂、水和气泡，经充分混合、搅拌后所形成的轻型填土材料。泡沫轻质土的固化剂以水泥为主，根据工程需要或考虑成本，可适当以石音粉或硅粉部分替代水泥作为轴助固化剂；泡沫轻质土中的气泡则由发泡剂按一定的稀释倍率及发泡倍率生成。泡沫轻质土（泡沫混凝土）的主要工程特性是容重比一般的填土小，一般在5~13kN.m3：便于施工且可直立填筑。

泡沫轻质土（气泡混合轻质土）的路用性能

泡沫轻质土由于具有水泥固化和直立施工等特性，因而在道路施工中，与常规工法相比，具有相当明显的优势：施工便捷高效，施工工期短较常规路基土填筑，泡沫轻质土施工准备期短，如常规路基填筑经常需要大量修筑施工便道，而泡沫轻质土填筑施工通过管道泵送实现，可不修或少修施工便道；泡沫轻质土施工可每天连续进行，无需因碾压问题而间断路基填筑：不存在*佳含水量问题，下南天停雨后即可展开施工，故在南季可充分利用停雨的问歇期，无需像常规填土那需要脉晒而耽误工期.

由于气泡混合轻质土可垂直埋筑，施工占地很小：节约土地资源，道免或减少建筑物的拆迁。

泡沫轻质土的路用方案

由于木项日处于村落密度较大的平原区域，现有村镇交通较密集，沿线构造物密度较大，出现相邻构造物问距较小的现象，如K1+085设置1~4m通道，与路线交角125度，K1+139设置1~13m小桥，与路线交角85度。

为解决构造物之间路基填筑压安机具不易施工的问题，设计单位提出采用泡沫轻质土处理台背填筑的方案。

同时泡沫轻质土用于矫台台背按填，还具有减少沉降、消除台背路堤填料木身的工后沉降、避免桥头跳车病害等技术优势。

山前微丘区K28+000至K32+265段落，在路线方案论证过程中，根据路线高程，提出高、中、低、ABC三个路线方案。优点是指标高、里程短、无拆迁，缺点是隧道造价高、养护费用高.

B3方案依工可布设，与推荐方案和B2方案相比其优点是省去了隧道的后期养护、避免了过大的拆迁，缺点是压占河滩地，需达到水利部门的要求，要么全部架设桥梁，要么高路基加防护，且两次小角度跨越与路线平行布设的陕京天然气管线，设计难度非常大。

推荐方案地处山坡之上，设计断面为半填半挖。避免了设置隧道以及压占河滩地，缺点是山坡上有十几家住户，如放坡施工，拆迁难度较大，增大挖方受限于地质较为破碎，而设置高担墙地基承载力又不足。

设计单位提出采用泡沫轻质土埋筑路基的方案，这样，利用泡沫轻质土轻质的特点解决了地基承载力不足的向题，并且减少了路基自身的滑动力矩，提高了路基的抗滑稳定性。同时利用又泡沫轻质土直立填筑的特点，解决了占地的问题。

泡沫轻质土路基的设计由于气泡混合轻质土材料及结构与常规的填筑方式的差异，因此在路而、排水、防撞栏等都需要有与常规设计不同的地方。

泡沫轻质土路堤横断面设计主要确定泡沫轻质土的填筑高度、与原路堤的衔接面形状及底面宽度等几何参数。设计这些几何参数时，应充分发挥泡游轻质土的轻质性、完整性及可直立填筑的优点，同时，应考虑泡沫轻质土路堤的稳定性及其刚度对不均匀沉降的调节效应。

泡沫轻质土路堤的填筑高度泡沫轻质土的填筑高度由其填筑顶、底面位置决定。根据泡沫轻质土的强度特性，泡沫轻质土路堤顶面可填筑至路而底基层位置。考虑到路面纵坡、横坡的要求及轻质土施工时的流动性，路堤顶而需根据填筑宽度、长度设置台阶，这些台阶的*高点不超过路面底基层顶，*低点不低于底基层底。泡沫轻质土路堤与常规路堤衔接面的形状。

泡沫轻质土路堤与常规路堤衔接面的形状重点考虑尽可能增大两种路堤之间的连接性、尽可能降低不均匀沉降坡度、尽可能提高泡沫轻质土路堤的抗滑稳定性并兼顾便于施工：通常，当泡沫轻质土路堤高度较高时，衔接面以合阶形式为宜；当泡沫轻质土路堤较低时，由于宽、高比增大，可不设台阶。为了使加宽部分路堤和常规路堤紧密衔接成整体，减少两种路堤的不均匀沉降，防止路面出现裂缝，一般采用以下方法：在常规路堤边坡上开挖台阶，轻质土底面开挖的填筑宽度不小于3m，并应挖至稳定土层。在斜坡上填筑时，须开挖不小于2m宽的台阶，台阶向内倾斜2%。台阶数量尽可能的多，为泡沫轻质土路堤的衔接提供更多的接触面加强两种路堤的联系；在路槽铺设土工格栅，在轻质土的顶部及底部分别铺设一层钢筋网，问距10*10cm。

当地而坡度陡于1：2.5时，每级开挖台阶处应增加一排纵向锚固钢筋，锚固钢筋采用直径25规格，纵向问距1.5m，垂直于坡面方向打入，锚周长度不小于1m.

地基承载力要求

轻质土垫层底面处地基承载力要求不小于100kpa，否则须进行相应的处理。

沉降缝的设置

轻质土路堤每隔10m设置沉降缝，缝宽2cm，缝问采用沥青木板填充。

纵断面处理

由于纵坡的影响，轻质土顶面纵向应分段做成台阶状连接，台阶高5cm.

预压考虑后期路面荷载及车辆荷载相对轻质土新增荷载比重大，需设计预压土高度为1.5m，预压土方采用编织砂袋码砌。防水处理为减少地表水对轻质土的影响，轻质土路基与常规路基结合处设置防水土工布。护栏设计考虑到常规护栏底座重量过大，减弱了轻质土容重轻的优势，故采压砼底座加波形梁护栏，但底座仍然偏重，利用轻质土面板埋设的角钢，并将底座与路面结构层相连，从而进一步减小了护栏底座的体积和重量。同时设计将底座与路面结构层相连，-旦汽车碰撞护栏，大部分碰撞力被传至路面结构层，这使得角钢上的受力被大大降低，减轻了角钢变形可能对轻质土路堤产生影响。

护栏底座与路面层结合部位应铺设防渗土工膜，防止路面水下渗。在钢筋砼护栏路段，护栏底座每隔5m开一泄水槽，并连接一直径10cmPVC洲水管以排除路面水。

结语

泡沫轻质土作为一种新型的绿色建筑材料，越米越广泛地应用到公路建设中。通过对西柏坡高速公路设计中的应用，我们体会到该项技术不仅能很好地解决桥台台背换填中减少沉降、消除台背路堤填料本身的工后沉降、避免桥头跳车等难题；还能解决路线选线中地质、占地等问题。该项技术为高速公路设计提供了一种新的思路。

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