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气泡轻质土路基在城市高架项目中的应用探析

发布于：2022-12-13 14:24:13 来自：建筑结构/结构资料库 [复制转发]

1 引言

气泡混合轻质土是通过发泡系统将泡沫与水泥浆、土均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质路基填筑材料。其具有容重小，工后沉降小，自立性好、侧向位移可控，耐久环保等特性。

气泡轻质土在老路改扩建、桥台路基处理、软基处理、沟槽回填等道路施工建设中应用广泛，如在新老路基拼接，因气泡轻质土质量轻，作为路基拼接，路基附加应力小，新老路基差异沉降较小。气泡轻质土可作为桥台，因其质量轻，桥台可采用扩大基础，取消桩基及承台，节约工程造价；在部分路基设计中，因坡脚征地受限，常规路基放坡影响周边构筑物，也可采用气泡轻质土路基，减少占地。

2 项目背景

文忠路位于合肥市新站高新区，南起郎溪路与包公大道交口，终点至沪陕高速，全长约 12.24km。文忠路规划为城市快速路，主要承担跨区域长距离交通。合肥轨道 3 号线沿文忠路（包公大道至淮海大道段）铺设，目前 3 号线已正式运营。本次文忠路快速化改造，需考虑对轨道 3 号线影响，部分高架桥匝道位于轨道线位上方，匝道填土荷载对 3号线有一定影响。同时,文忠路地下管线复杂，本次改造匝道挡墙基础开挖需避让较多地下管线。因此本次设计匝道路基采用气泡轻质土填筑。

文忠路与包公大道交口互通中，包公大道左转匝道位于 3 号线地铁正上方，由于匝道桥梁桥墩布设困难，其匝道桥头路基填土高度约为 6.5m。若匝道采用常规填土路基，其最大填土荷载125k Pa,对 3 号线盾构结构的变形较大影响3号线运营安全。采用气泡轻质土，可有效减少路基填土荷载，最大填土荷载为50k Pa。

3 高架桥匝道路基填料及支挡方案比选

合肥市城市高架桥上下匝道桥头路基因用地受限，基本采用直立挡墙+石灰改善土填筑路基。而直立挡墙基本采用悬臂式钢筋混凝土挡墙，墙顶设置防撞护栏。本项目部分匝道路基位于 3 号线上部，同时老路地下管线较多，迁移难度较大。综合对传统匝道路基与气泡轻质土路基进行比较。气泡轻质土挡墙与普通挡墙相比具有以下优点：①气泡混合轻质土填筑路基，可大幅降低填筑荷载，减小地基附加应力和侧向位移；②气泡轻质土挡墙基础深度和宽度小，开挖面小，对地下管道、现状交通、轨道三号线运行等影响小；③气泡轻质土施工采用管路泵送方式现浇，可在狭小空间浇筑，无需碾压或振捣，工期短，对周边交通影响小。

4 气泡轻质土路基设计及验算

4.1气泡轻质土路基设计

根据《公路路基设计规范》（JT?GD30-2015）以及相关项目设计经验，气泡轻质土作为路基填料，其容重及强度应满足以下要求：①路床80cm 以内湿容重等级不小于 W6，其余区域湿容重等级不小于W5；②路床80cm 以内强度等级不小于CF1.0，其余区域强度等级不小于CF0.8；③同时为加强气泡混合轻质土的稳定性，在轻质土填筑路基底部、顶部50cm 以内等部位应力集中位置分别设计了 1 层（填筑高度小于 5m）和 2 层（填筑高度大于 5m）φ3.2—100mm×100mm镀锌钢丝网。气泡混合轻质土填筑体两侧采用预制水泥面板防护，由拉筋及角钢固定。

4.2气泡轻质土路基验算

4.2.1强度验算

填筑体抗压强度验算按《气泡混合轻质土填筑工程技术规程》（CJJ/T 177-2012）式 4.5.5-1 验算路床填筑体强度如下：

设计路床填筑体抗压强度 CF1.0=1MPa＞qu1，满足要求。

填筑体自立稳定性抗压强度验算按《气泡混合轻质土填筑工程技术规程》

（CJJ/T 177-2012）式 4.5.5-2 验算,填筑体自立稳定抗压强度如下（填筑高度按最高6m计）：

其中 W 按《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）中3.9.5-1计算：

设计路床填筑体抗压强度 CF1.0=1MPa＞qu2，满足要求。

4.2.2抗滑动稳定性验算

按《气泡混合轻质土填筑工程技术规程》（CJJ/T 177-2012）条文说明4.5.6 条计算抗滑动安全系数（按 7.5m宽匝道，填筑高度6.0m计算，下同）：

满足《气泡混合轻质土填筑工程技术规程》（CJJ/T 177-2012）条文说明表4.5.6最小抗滑动安全系数1.3的要求。

4.2.3抗倾覆稳定性验算

按《气泡混合轻质土填筑工程技术规程》（CJJ/T 177-2012）条文说明4.5.6条计算抗倾覆安全系数：

满足《气泡混合轻质土填筑工程技术规程》（CJJ/T 177-2012）条文说明表4.5.6最小抗倾覆安全系数1.5的要求。

5 气泡轻质土施工工艺

气泡轻质土施工工艺主要包含：施工准备，基底处理、设备安装调试、模板制作安装、轻质土浇筑、轻质土养护等。其流程图详见图4所示。

泡沫生成：泡沫由发泡剂稀释后加压缩空气，经过发泡设备后产生，泡沫应细密、稳定。轻质土制备：先将水泥浆通过现场拌和，制备连续，同时将泡沫与加压水泥浆混合，形成轻质土。模板制作：开挖面板基础，设置碎石垫层、安插角钢支柱并浇筑 C25混凝土。本次设计面板采用混凝土预制，混凝土强度为 C35，面板厚度为 4cm，面板预留挂钩，面板挂钩采用钢筋与立柱焊接牢固。气泡轻质土浇筑：气泡轻质土浇筑前，应确保基底无积水，基底土层进行碾压处理，压实度不小于 92%。同时根据设计要求基底铺设钢丝网和排水盲管。气泡轻质土单层浇筑厚度按照0.5m 控制，施工期间气温不低于 15℃，上下层浇筑时间间隔按照混凝土初凝时间确定。同时浇筑过程中如遇下雨，应立即停止浇筑，并将浇筑后的轻质土进行覆盖。气泡轻质土、面板以及基础每隔10m～15m 设置沉降缝，沉降缝采用聚苯乙烯板，板厚 3cm。轻质土浇筑完后应将表面扫平。路床部位的气泡轻质土每层浇筑完毕后，采用塑料薄膜覆盖保湿养护，最后一层浇筑完毕后，养护时间不小于 7d。路床气泡轻质土施工完毕后应铺设钢丝网，同时对轻质土植筋，设置防撞护栏。