换填气泡混合轻质土在公路工程软基沉降处理中的应用
【摘 要】 我省沿海地区软地基较多，大多存在着地基承载力不足、沉降差大等问题，在这种软基上修建公路，软基的沉降处理是必须解决好的难题。本文以某公路工程为例，对软基沉降的常见处理方法进行了比较，最后介绍了换填起泡混合轻质土在软基沉降处理中的应用和施工工艺，取得了令人满意的效果，为类似工程的应用提供施工经验。
【关键词】 软基；沉降处理；换填起泡混合轻质土；沉降量 软土是指天然含水量大、压缩性高、承载力低和强度低的一种软塑性到流塑性状态的粘性土。这种土质在我省沿海地区广泛分布着，这样就导致路基的承载力和稳定性不能满足工程的要求，因此，在此种路基上修建公路无疑是一个巨大的难题。 1 工程概况
某公路工程hk0+245～hk0+277.5l1合同段表层为2.9m厚亚粘土硬壳层，其下为厚约11.3m的淤泥质亚粘土软弱层，再下为亚粘土层。原设计采用水泥浆液搅拌桩处理，处理深度15m，间距1.4m，预压填土高度3.23m。该段沉降板观测数据表明，达到恒载后，沉降速率一直没有趋于稳定，2008年5月份沉降速率为8mm/月，6月份沉降速率为7mm/月，当时预测7月份沉降速率为6.7mm/月，8月份沉降速率为6.1mm/月。
k9+740～k9+810l3合同段表层为2.2m厚亚粘土硬壳层，其下为厚约22.55m的淤泥质亚粘土软弱层，再下为亚粘土层。原设计采
用塑料排水板处理，板长25m，间距1.3m，平面上梅花形布置。根据实测资料，该路段目前实际超载高度为1.18m，实测累计沉降量为2746mm，已经超出设计预期理论沉降量269mm，2008年5月沉降速率为30mm/月，6月沉降速率为26mm/月，当时预测7月沉降速率为22.4mm/月，8月份沉降速率为19.0mm/月，9月份沉降速率为17.3mm/月。
2 软土路基沉降处理方法
对预测的2008年8月底不能满足卸载标准的路段，当时已无超载预压时间，而设置路基超填高度又难以解决根本问题，其只能作为辅助方案考虑，故提出了预应力管桩、高压旋喷桩2种增强地基和采用粉煤灰、eps（泡沫塑料）块体、eps颗粒混合土和气泡混合轻质土（fcb）4种轻质填料减轻永久荷载共6种方法进行比选。 3 方案比选
对上述6种方案进行了技术、经济比较，见表1。
由表1可知，增强地基法中，补打预应力管桩是最优方案；减小永久荷载法中，换填fcb轻质土是最优方案。就造价而言，桩长小于16m时，补打预应力管桩的造价小于换填fcb轻质土；桩长大于16m时，补打预应力管桩的造价大于换填fcb轻质土。从工期考虑，补打预应力管桩需要全断面开挖，打设管桩并现浇桩帽后，再回填压实路基；而换填fcb轻质土开挖量少，换填料采用现浇法，无需压实，工作面要求小，工期相对较短。处理效果上，尽管补打预应力管桩法在确保桩端进入持力层约1m后，复合地基压缩量很
小，但由于垫层的设置以及路堤自身的密实变形，还是会产生一定的沉降量（很难计算），因此处理效果不易保证，且工程实例少；换填fcb轻质土法通过大量减少永久荷载，根据超载预压原理，效果比较容易得到保证。此外，考虑桥台台背施工对桥台稳定性的影响以及台后填料的压实度，桥头路段和构造物两侧路段均不宜采用补打预应力管桩方案。因此经综合比较，确定采用换填fcb轻质土方法。
4 实体工程软土路基沉降处理
fcb轻质土制作流程见图1。由固结度概念可知，t时刻土层的平均固结度为此时土层各点土骨架承担的有效应力图面积与起始超孔隙水压力（或附加应力）图面积之比：
=（有效应力图面积）/（起始超孔隙水压力图面积）。 根据有效应力原理，土的变形只取决于有效应力。因此，对一维竖向渗流固结，土层的平均固结度又可定义为：
式中，sct为地基t时刻的固结沉降量；sc为地基最终固结沉降量。
根据超载预压原理，假设换填气泡混合轻质土后路基的永久荷载（附加应力）为，则在此荷载下路基的最终沉降为，如果令sct=，此时有=1，即土体完全固结。因此，只要使=（为当前的有效应力），理论上土层的沉降全部完成，彻底消除了工后沉降。
桥梁和道路过渡段处理方案见图2。纵断面台阶宽8～10m，高度根据换填厚度确定，为0.6～1.2m，最后一级台阶厚度应大于
1.0m。在轻质土与桥台交接处设厚3cm的泡沫板变形缝，横断面台阶随该处纵断面的深度变化，并逐步过渡到矩形。一般换填路基段处理方案见图3，换填横断面也为台阶型，中间厚度最大，两端厚度最小。在气泡混合轻质土顶层用底基层材料对纵、横坡度进行调整，见图4。
换填气泡混合轻质土具体施工方法如下。
1）施工前做好基底防排水工作，在坑槽最低处开挖宽度小于1m的泄水口，以避免坑槽内积水。
2）严格控制开挖断面底标高，确保基底压实度达到规定要求；填筑施工时，横向施工缝间距为0.1m，气泡混合轻质土顶面0.3m下布置1层网孔为5cm×5cm的钢丝网片，钢丝直径为32mm，网片纵、横向互相搭接，搭接长度为10cm。
3）气泡混合轻质土浇筑施工时，单层厚度应控制在0.3～0.8m内，不同层浇筑时间间隔以人在已浇筑好的轻质土层上行走时看不到明显脚印为宜。施工过程中如遇到大雨应立即停工，并采取遮雨措施保护未终凝的轻质土。
4）气泡混合轻质土浇筑好后，7d内不允许任何机械在其上面行驶，至少养护7d后才能在其上进行路面施工。为便于用底基层材料对路面纵、横坡度进行调整，气泡混合轻质土顶层施工时应做成小台阶。
处理结果：换填处理后软弱地基段路基的沉降曲线迅速趋于平稳，连续5个月路基沉降量都基本为零，达到了处理预期效果。
5 结语
实践证明，换填气泡混合轻质土在公路工程软基沉降处理中的应用是可行、有效地，该方法可大幅度地减轻路基荷载，使沉降速率迅速收敛，有效缩短预压时间，同时具有良好的流动性，输送距离远，不干扰交通，无需振捣、压实等施工特点，适合于施工场地狭小的地段施工。因此，换填气泡混合轻质土有着十分广阔的应用前景。 参考文献
[1] 胡坤鹏；刘菲.气泡混合轻质土在软土路基处理中的应用[j].科技致富向导，2011年第17期
[2] 张同伟.高速公路软土路基的特点及处理方法探讨[j].现代商贸工业，2008年07期