0 引 言

    早在20世紀初，美國人便開始對輕質混凝土的研究。他們在實際應用過程中，發(fā)現(xiàn)了其優(yōu)于普通混凝土的很多特性。隨后，一些發(fā)達國家，如：德國、日本等，也開展了對輕質混凝土的研究，使得輕質混凝土的運用越來越廣泛。輕質混凝土，從表觀上看是一種多孔材料，其借助機械設備，把泡沫劑水溶液制備成的泡沫加入到各種外加劑組成的料漿（含硅質、鈣質、水等）中，經(jīng)過攪拌成型及養(yǎng)護而成。輕質混凝土在我國的應用主要分為五個板塊，分別為：建筑節(jié)能、工程、園林、工業(yè)及裝飾等。建筑節(jié)能方面主要作為保溫隔熱性能材料。在工程方面，如擋土墻、地下回填、環(huán)境覆蓋、地基工程等。中交第二航務工程勘察設計院有限公司在恩施州境內普通公路設計項目較多。從設計經(jīng)驗來講，山區(qū)普通公路設計中存在很多弊病，如線性指標低，視距不足，支擋無法生根且開挖作業(yè)面大等等。輕質混凝土的出現(xiàn)為這類問題提供了解決的思路。以下結合實際工程項目進行分析。

1工程概況

1.1項目背景

      巴東經(jīng)濟開發(fā)區(qū)柳家山片區(qū)外環(huán)線道路（巴野公路至巴東火車站接線）工程起點于白楊口附近與G318平交，路線向北至跨魚泉河至白家灣，經(jīng)白家坡、廖家坪、朱家坡、下柳家山，終點于巴東火車站站前廣場，全長5.063 km（見圖1所示）。

      宜萬鐵路（宜昌至萬州）已于2010 年底通車，并在野三關柳家山設立�？空尽�——巴東火車站。巴東火車站對外出口的火車站連接線技術指標極低，繞行距離遠，嚴重制約了宜萬鐵路對巴東的帶動作用，限制了柳家山的開發(fā)建設。該項目外環(huán)線道路是為柳家山片區(qū)發(fā)展解燃眉之急。目前火車站連接線是唯一一條連接野三關和巴東火車站的線路。因此，在施工過程中，必須保持通車狀態(tài)。

1.2工程地質

1.2.1地質構造

      該路段線路走廊帶自南向北主要斜穿了新華夏系復合式構造的北東向構造－寨上復式背斜帶和新華夏系聯(lián)合弧形構造茶店子復式向斜南翼。整體來看，線路段內地質構造主要以舒緩褶皺和小斷層分布較多，新生代以來區(qū)域構造運動主要以緩慢的升降運動為主，總體場地穩(wěn)定性較好。

1.2.2巖層路線

    范圍內主要出露兩種巖性：中厚層狀灰?guī)r，局部地段巨厚層狀；薄層狀泥灰?guī)r夾頁巖。中層狀灰?guī)r：灰色，青灰色，巖體一般呈薄層狀～中厚層狀狀，微晶結構，單層厚10～40cm。節(jié)理裂隙發(fā)育，表體巖體一般溶蝕溝槽發(fā)育，巖質堅硬，主要揭露于線路K0+000～K0+440段。強～中風化泥灰?guī)r夾頁巖：灰黑色、灰色，泥晶碎屑生物結構，薄層狀構造，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部表層風化嚴重，主要位于線路K0+440～終點段。覆蓋層基本為粉質黏土混碎石（Q4el+dl），厚度為1～3m。1.3設計情況原火車站連接線為水泥路面，道路寬度為5.5～7.5m。外環(huán)線道路在K4+420～K4+520段右側、K4+720～K4+800段左側（圖2中陰影部分）需要與巴東火車站連接線進行拼寬設計。根據(jù)項目組現(xiàn)場調查，在老路需要拼寬的路段，采用漿砌擋土墻的防護形式。結合地形圖可知拼寬設計路段正處于地形陡峭處，在道路始終要保持通車的情況下，施工中必須盡量減少開挖面、拼寬部分迅速形成強度才能保證行車安全。這就是該項目設計的最大的重難點。

1.4輕質混凝土方案與傳統(tǒng)施工方案對比

      通過查閱相關資料和借鑒成功案例，輕質混凝土就成了該項目解決問題的關鍵。為此，對傳統(tǒng)路基拼寬和輕質混凝土加寬做了對比（見表1所列）。

2輕質混凝土設計

      輕質混凝土在設計中將以下五個部分總體綜合考慮，同步施工。五個部分分別為主體部分和輔助部分設計、植筋錨固、路基開挖、防護設計、交通設施。2.1主體部分和輔助部分設計2.1.1主體斷面設計該項目根據(jù)舊路路基邊坡及現(xiàn)有擋墻情況，擋墻外側直接澆筑泡沫輕質土拼寬。泡沫輕質土與原地面交接處需要挖臺階處理，如圖3泡沫輕質土路基標準橫斷面圖所示。

2.1.2輔助部分設計

      為了確保拼寬部分路基整體穩(wěn)定性，需要增加輔助部分。具體設計方案如下：（1）泡沫輕質填土補強設計：為確保拼寬部分路基整體穩(wěn)定性，在輕質土填筑路基底部、中部、頂部等應力集中部位分別設計了1~2層3.2-100mm×100mm鋼絲網(wǎng)。（2）泡沫輕質填土側面采用預制水泥面板防護，并由角鋼進行加固處理。（3）輕質混凝土底部設置一層30cm厚碎石墊層，輕質混凝土的擋板基礎設于碎石墊層上方。圖4為預制面板設計圖，圖5為A處大樣圖。

2.1.3其他要求

（1）容重設計：路槽底以下80cm以內濕容重等級不大于6kN/m3，其余區(qū)域濕容重等級不大于5kN/m3。

（2）強度設計：路槽底以下80cm以內無側限抗壓強度等級不小于0.8 MPa，其余區(qū)域強度等級不小于0.6MPa。

（3）輕質混凝土配合比確定：輕質混凝土的目標配合比應根據(jù)強度等級、容重等級、流動性等要求進行選擇。施工單位應參考《泡沫輕質土填筑工程技術規(guī)程》條文說明5.2.1條表5 常用參考配合比中對應強度等級的參考配合比確定施工最終配合比。

2.2植筋錨固

      部分路段輕質混凝土路基整體寬度較小，高度大，為加強輕質混凝土路基的整體穩(wěn)定性，當輕質混凝土路基高度≥6m時，在原有擋墻與輕質混凝土路基之間設置植筋連接，植入鋼筋總長度為1.5m，錨固長度為0.5m，深入輕質混凝土內1.0m。鋼筋直徑為25鋼筋，鉆孔3 cm，間距2.0m×2.0m梅花形布置。

2.3路基開挖

      路基開挖須待與輕質混凝土路基所相連的路基加寬部分完成后進行，開挖順序為從上至下開挖，開挖坡率按照1:1控制，同時平臺寬度按2m實施。開挖完成后路基土頂面壓實度要求不小于90%。

2.4防護設計

（1）面板與面板之間勾凹縫處理。（2）臨時防護：施工期間遇到雨天時，須用不透水帆布或彩條布對所有施工作業(yè)面和易受水損壞的部位進行遮蓋。

2.5交通設施

      路基頂設置防撞護欄與橋梁護欄相銜接，且應注意與橋梁護欄之間設置10m過渡段，確保與橋梁護欄平順相接，護欄與基礎通過預埋鋼筋連接。

3輕質混凝土邊坡穩(wěn)定性計算

      計算以K4+720～K4+800為例。該段地質為強~中風化碳質灰?guī)r，上覆薄層填筑土，地質縱斷面如圖6所示。局部地段為殘坡積土碎石土，碎石土下部為素填土。

      原火車站連接線路肩墻外采用泡沫輕質土進行路基加寬，輕質混凝土最小底寬≥1.5m。輕質混凝土外側設置混凝土預制塊擋板。輕質混凝土設計參數(shù)為:容重：路槽下80cm范圍內等級不大于6kN/m3，其余區(qū)域不大于5kN/m3；強度等級：路槽下80cm范圍內不小于0.8MPa，其余區(qū)域不小于0.6MPa。計算斷面取K4+736.45，此處路基高度最大，地基為強~中風化碳質灰?guī)r，上覆薄層填筑土。3.1輕質土底部荷載計算

  車輛荷載：11 kN/m2；路面結構層0.62m厚：0.62m×23 kN/m3=14.26kN/m2；泡沫混凝土荷載：0.8 m×6.0kN/m3+9.48m×5.0kN/m3=52.2kN/m2。荷載總計：77.46kN/m2。

3.2地基承載力

      泡沫輕質土路基基底壓力為77.46kPa，地基承載力滿足要求。

3.3路基側向穩(wěn)定性

      原路肩墻長期處于穩(wěn)定狀態(tài)，對泡沫輕質土路基無側向推擠。泡沫輕質土路基底部平緩，不會產(chǎn)生側向滑動，因此側向穩(wěn)定性滿足要求。

3.4路基整體穩(wěn)定性

      K4+736.45處地質為薄填土層和下伏強~中風化碳質灰?guī)r，巖體整體強度高，抗滑力大，路基整體穩(wěn)定性滿足要求。計算斷面取K4+780，該處泡沫輕質土路基高度為4.69m，但地基為碎石土和填筑土，相對地基土強度一般。參考K4+736.45 橫斷面計算結果，K4+780泡沫輕質土路基地基承載力、側向穩(wěn)定性和整體穩(wěn)定性滿足要求，僅需要計算路基整體穩(wěn)定性。

3.4.1輕質土底部荷載計算

  車輛荷載：11 kN/m2；路面結構層0.62m厚：0.62m×23 kN/m3=14.26kN/m2；泡沫混凝土荷載：0.8 m×6.0kN/m3+4.89m×5.0kN/m3=29.25kN/m2。荷載總計：54.51 kN/m2。3.4.2路基整體穩(wěn)定性計算

      車輛荷載與路基路面等效為荷載加至土坡頂面，圓弧滑動法計算。簡化為均質等厚土體，考慮路肩墻容重較大，土體荷載取21 kN/m3，黏聚力c=10kPa，內摩擦角φ=25°。計算結果如下:滑動圓心=（5.000，22.000）（m）滑動半徑=21.000（m）滑動安全系數(shù)=1.958總的下滑力=391.709（kN）總的抗滑力=766.779（kN）土體部分下滑力=391.709 9（kN）土體部分抗滑力=766.779（kN）筋帶在滑弧切向產(chǎn)生的抗滑力=0.000（kN）安全系數(shù)K=1.958，路基整體穩(wěn)定性滿足要求。

4施工成果

      目前根據(jù)施工單位反映，輕質混凝土路段主體部分已經(jīng)施工完成。圖7 為輕質混凝土施工現(xiàn)場之實景。施工單位根據(jù)設計圖紙自行進行發(fā)泡試驗并成功應用到該項目，取得了良好的效果。

5結語

      輕質混凝土在山區(qū)道路中應用的越來越廣泛。其自重輕、造價適中、施工方便、環(huán)保及整體性好等優(yōu)點在老路拼寬，以及在古滑坡體路堤的填筑、巖溶或采空區(qū)的填筑、高路堤橋臺臺背回填等也有很大的應用空間。