隨著我國(guó)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，高速公路總里程已超過(guò)3萬(wàn)公里。在公路建設(shè)大發(fā)展中，出現(xiàn)了一些有待解決的問(wèn)題，比如：寒冷地區(qū)的路基凍脹問(wèn)題、高填土路堤的邊坡穩(wěn)定問(wèn)題、橋頭跳車(chē)問(wèn)題等。這些問(wèn)題不僅影響公路的正常通行，也加大了公路的維修費(fèi)用，同時(shí)很大程度的降低了運(yùn)營(yíng)服務(wù)質(zhì)量，甚至造成行車(chē)事故，危及人身安全。提高公路工程質(zhì)量，必須解決這些難關(guān)，氣泡混合輕質(zhì)土作為一種新型建筑材料，不僅具有輕質(zhì)性、流動(dòng)性、固化后的自立性等特點(diǎn)，而且它的密度及壓縮強(qiáng)度可通過(guò)配合比進(jìn)行自由的調(diào)整。因而在公路建設(shè)中有了很廣泛的應(yīng)用前景。本文主要介紹氣泡混合輕質(zhì)土在公路建設(shè)中的應(yīng)用情況。

一、設(shè)計(jì)機(jī)理及工程特性

1．設(shè)計(jì)機(jī)理  氣泡混合輕質(zhì)土即在原料土中按照一定的比例添加固化劑、水和氣泡并經(jīng)過(guò)充分混合、攪拌后所形成的輕型填土材料。原料土一般為砂質(zhì)土或粘性土，顆粒直徑宜小于 ５mm；固化劑起固結(jié)、加固土體骨架的作用，常用普通硅酸鹽水泥或高爐礦渣水泥，在固化劑中常加入石膏粉、硅粉等輔助材料，以達(dá)到催化、早凝等目的；氣泡是由有界面活性類(lèi)、蛋白類(lèi)、樹(shù)脂等材料，按適當(dāng)?shù)谋壤?jīng)水稀釋后，定量泵送到發(fā)泡裝置，與壓縮空氣充分混合而產(chǎn)生的。

2．工程特性  氣泡混合輕質(zhì)土具有輕質(zhì)性、強(qiáng)度的可調(diào)節(jié)性、固化后的自立性、耐久性、隔熱性、抗凍融性等優(yōu)點(diǎn)，如下表所示：輕質(zhì)土的主要特點(diǎn)  

原材料容易得到

原材料由水泥、水、細(xì)砂組成，不需碎石等集料細(xì)砂可直接采用沙化地區(qū)當(dāng)?shù)刎S富的風(fēng)積沙。

良好的隔熱性  氣泡的體積含有率達(dá)40%~70%，導(dǎo)熱系數(shù)小具有良好的隔熱性。強(qiáng)度的可調(diào)節(jié)性  可在0.3~5MPa范圍內(nèi)自由調(diào)整。耐久性   屬水泥類(lèi)材料，具有良好的耐久性。

良好的施工性  可泵送500m以上，流動(dòng)性好，無(wú)需振搗、壓實(shí)。

固化后的自立性  可垂直填土。輕質(zhì)性  容重可調(diào)范圍：5~13kN/m3

二、在公路建設(shè)中的主要應(yīng)用

氣泡混合輕質(zhì)土在公路建設(shè)中有著非常廣泛的應(yīng)用，它為解決高等級(jí)公路軟基路基中的橋涵跳車(chē)、道路擴(kuò)建時(shí)新老路基的差異沉降、高填土路堤的穩(wěn)定性等難題，提供了一種全新的技術(shù)手段。這種技術(shù)不但能節(jié)省昂貴的用地、減少拆遷，充分提高土地利用資源，而且能夠縮短施工工期、提高工程質(zhì)量，大幅度降低工程運(yùn)營(yíng)后的維護(hù)費(fèi)用。

1．用于橋梁臺(tái)背填土  在公路運(yùn)營(yíng)期間，由于臺(tái)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(kāi)裂，形成高低不平的路面，車(chē)輛通過(guò)時(shí)產(chǎn)生跳躍和沖擊，從而對(duì)橋涵和路面造成附加的沖擊荷載，這種現(xiàn)象稱(chēng)為橋頭跳車(chē)。這種病害在軟土分布路段尤為突出。

（1）橋頭跳車(chē)的原因分析  橋頭跳車(chē)產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜主要可以歸結(jié)為以下幾個(gè)方面：① 剛?cè)嵬蛔円鸬某料萏?chē)。剛性不同的路面在跳車(chē)處所產(chǎn)生的振動(dòng)效果不同，柔性材料對(duì)能量的吸收要比剛性材料大。由于橋梁是支撐在較好基礎(chǔ)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(tái)相連的道路屬于相對(duì)柔性體，剛性較小、柔性較大，屬?gòu)椝苄泽w。顯然，道路與結(jié)構(gòu)物橋臺(tái)之間存在著較大的剛度差，這個(gè)剛度差的存在必然引起道路與結(jié)構(gòu)物橋臺(tái)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(chē)的振動(dòng)效果。② 臺(tái)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(tái)前臺(tái)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(tái)附近地方狹隘，施工時(shí)壓實(shí)機(jī)具不能貼近臺(tái)背，填料顆粒間孔隙無(wú)法完全消除；此外，填料質(zhì)量差而達(dá)不到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求等；在公路自重及車(chē)輛的垂直與振動(dòng)荷載作用下，填料自身會(huì)不可避免地產(chǎn)生壓縮沉降，造成跳車(chē)。③不良地基引起的沉降。多處文獻(xiàn)已介紹，此處不詳述。

（2）氣泡混合輕質(zhì)土在緩解橋頭跳車(chē)問(wèn)題中的應(yīng)用  要解決橋頭跳車(chē)，就要使橋臺(tái)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(tái)與路基結(jié)合部之間填充滿(mǎn)足連續(xù)、均勻沉降要求的過(guò)渡段?；跇蝾^跳車(chē)產(chǎn)生原因及結(jié)合氣泡輕質(zhì)混合土的主要特性，在橋臺(tái)與路基結(jié)合部之間填充氣泡輕質(zhì)混合土即可達(dá)到減少不均勻沉降的目的，采用上述圖示填筑，主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：① 雖然氣泡混合輕質(zhì)土的剛性比混凝土的小，但比優(yōu)質(zhì)土的大得多，采用這種填料可在一定程度上緩解橋（涵）與路基間材料的剛?cè)嵬蛔?；?nbsp;徹底消除了填料自身的工后沉降問(wèn)題；③ 對(duì)地下結(jié)構(gòu)物幾乎沒(méi)有土壓力的作用，可適度地簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)物的擋土結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)物的使用壽命；④ 填土自身能夠獨(dú)立，對(duì)橋臺(tái)結(jié)構(gòu)物幾乎沒(méi)有推擠作用；⑤ 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；⑥ 施工性好，不需振搗和機(jī)械碾壓作業(yè)；⑦ 施工工期短。

（3）工程實(shí)例  中江高速公路港口立交位于珠江三角洲河網(wǎng)區(qū)，地勢(shì)低平寬闊，魚(yú)塘、溝渠交錯(cuò)成網(wǎng)，地基表層全部是三角洲相淤泥，厚達(dá)40多m。根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果，地基上的含水量大，壓縮性高、強(qiáng)度低、滲透性差，屬于超軟弱地基。在港口JK、KX匝道橋臺(tái)處設(shè)置試驗(yàn)段進(jìn)行氣泡混合輕質(zhì)土施工。以及武漢長(zhǎng)江大橋整修中，對(duì)紀(jì)念碑外緣2m處基礎(chǔ)土體進(jìn)行加固，對(duì)原墻后的石層采用氣泡混合輕質(zhì)土進(jìn)行換填。實(shí)踐證明，氣泡混合輕質(zhì)土在橋臺(tái)背填筑中，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，緩解橋臺(tái)與路基結(jié)合部的材料的剛性突變，消除填料自身的工后沉降。

2．用于道路擴(kuò)建  隨著交通量的日益增長(zhǎng)，在上世紀(jì)90年代以前修建的公路，部分已經(jīng)不能滿(mǎn)足使用要求，需要進(jìn)行擴(kuò)建。在原有的公路擴(kuò)建工程中，大多采用原路基兩側(cè)拼接加寬的方式，無(wú)疑地需要擴(kuò)大公路占用土地。在路堤兩側(cè)拼接加寬后，新加寬的路基與原路基的沉降差異，使路基橫向沉降呈反盆式分布，時(shí)常導(dǎo)致路面及路堤兩側(cè)附近的結(jié)構(gòu)物背拉裂破壞，采用氣泡混合輕質(zhì)土加寬道路，無(wú)疑是一個(gè)更優(yōu)方案。

（1）可進(jìn)行垂直填土，節(jié)省昂貴的用地，減少拆遷在舊路基礎(chǔ)上加寬幾乎不需征地；

（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，減少新老路基的差異沉降及路基附近建筑物的沉降破壞，大幅度降低了公路運(yùn)營(yíng)后的維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用；

（3）施工性好，不需振搗，不需機(jī)械碾壓作業(yè)；

（4）通過(guò)配管泵送氣泡混合料，作業(yè)面小，幾乎不影響現(xiàn)有交通。

（5）施工時(shí)間短，不影響現(xiàn)有交通。特別是在施工周期短，用地昂貴的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，建筑物及人口相對(duì)密集的地區(qū)進(jìn)行道路加寬改造，增建公路或輕軌線路時(shí)，采用這種技術(shù)能******限度地節(jié)省用地，降低工程整體造價(jià)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效