泡沫轻质土特点及其工程应用案例

一、泡沫轻质土的特点

泡沫轻质土1986年由日本道路工团成功应用于道路工程后，于2001年由广东省从日本引进，并逐渐在国内推广应用，具有如下主要特点：

1、重量轻：重度可在0.25~1.65吨/方依据工程需要调节，可用于软基、台背回填等对加载或沉降敏感的换填工程。

2、抗压性好：立方体抗压强度可在0.3~8MPa之间依据工程需要调节，可用于公路、铁路、站场等需要一定抗压性能的工程。

3、耐久性好：性能属于轻质水泥类材料，耐久性与水泥砼类似，可广泛应用各种适宜的结构工程。

4、保温性好：泡沫轻质土内具有大量气泡，导热系数小，具有较好的保温性能，可应用于我国东北、青藏高原等极寒地区。

5、自稳性好：作为水泥类材料，泡沫轻质土在硬化后具有良好的自立性，可广泛应用于新旧路基加宽、高山峡谷区道路拼宽等地段，可节约大量土地资源。

6、施作便捷：泡沫轻质土采用发泡剂发泡后与水泥混合搅拌，利用泵送的方式浇灌于由预制4cm模板、波纹板等材料形成的工程区，可实现长距离输送浇灌，每小时工作量可达100方，在工期紧张的工程中具有独到的优点。

7、环保性好：泡沫轻质土性无机质材料，发泡剂不含苯、甲醛等有害物质，对环境没有污染。

8、经济性好：经过近20年的发展，泡沫轻质土在国内的合理工程综合价（包含从原材料直至工程成型）约为220~350元/方，并呈现用量越大，单价越低的特点。

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二、两处泡沫轻质土优化抗滑桩工点的案例

1、某公路以半填半挖的形式通过斜坡中部，坡体上部为稍密~中密的碎石土，下伏产状反倾的中风化砂岩，自然坡体稳定。技术人员拟采用2.0×2.5×35m@5m的路肩式抗滑桩进行支挡加宽。

图1 拟采用的工程地质断面图

从工程地质条件看，该段碎石土自然坡体稳定，现路基采用半填半挖的形式，且挖方大于填方，故工程的合理施作不会降低坡体的稳定性，采用抗滑桩支挡加宽的工程规模偏大，经济性较差，且施工周期偏长。

基于此，在填方路堤段采用重量轻、自稳性良好、工程施作便捷，高5.5m的泡沫轻质土进行加宽，从而进一步减轻了工程斜坡的重量，而有利于坡体的稳定。且为进一步提高坡体的长期稳定性，在内侧路堑边坡部位设置长12m的仰斜排水孔疏排土岩界面部位的地下水，从而有效确保了坡体的长治久安。

图2 优化后的工程地质断面图

该方案工程造价约为原抗滑桩方案的10%，施工周期为原方案的5%，是一个相对更优的方案。

2、某公路以填方的形式通过斜坡中部，坡体上部为稍密~中密的碎石土，下伏产状反倾的中风化砂岩，自然坡体稳定。技术人员拟采用2.0×2.5×47m@5m的路肩式抗滑桩进行支挡填筑，其中每根抗滑桩上设置了4孔长度为23~36m的预应力锚索，路堤填方最大高度约20m。

图3拟采用的工程地质断面图

从工程地质条件看，该段碎石土自然坡体稳定，现路基高填路堤的形式通过，将严重降低工程斜坡的稳定。而技术人员采用锚索抗滑桩进行支挡的工程处治措施，工程规模偏大，经济性较差，且施工周期偏长，工程难度大，是一个欠合理的技术方案。

基于此，在填方路堤段采用重量轻、自稳性良好、工程施作便捷，地面以上最大填高18m的泡沫轻质土进行路堤填筑。其中路堤部分采用W3型泡沫轻质土，即最大为18m高的泡沫轻质土重量为54KN/方，相当于填高2.5m左右的普通填料填方重量。

因此，为有效减小工程填方加载形成的附加应力对工程斜坡的不利影响，对原自然斜坡采用挖除2.5~3.5m后再行采用泡沫轻质土进行填筑的方案，从而将换填和车辆荷载引起的附加荷载基本上进行了有效平衡，也就极大限度的减小了路堤填筑对工程斜坡的稳定性影响。

此外，为提高填方路堤的稳定性，在泡沫轻质土外侧底部设置两排纵横向间距1.5m，直径为140mm，长20m的微型桩对泡沫轻质土和碎石土的稳定性进一步提高，并在路基后部的堆积体厚度较小的部位设置深3.0m的截水盲沟，对后部山体的汇水面积较大的地下水进行截排，从而有效确保了填方路堤的长治久安。

图4 优化后的工程地质断面图

该方案工程造价约为原抗滑桩方案的15%，施工周期为原方案的5%，是一个相对更优的方案。

因此，泡沫轻质土的合理应用对解决工程问题具有非常好的独特之处，这在四川省2013年首次在海拔近3800m的川藏公路G317线罗锅梁子由笔者提出和咨询，由四川省交通设计院设计和武警部队施工以来，目前已在四川开始广泛应用。而在我国西藏、新疆、甘肃、青海等地形地貌险峻的西部省份，泡沫轻质土的应用还近于空白或刚刚起步，也具有广泛的应用天地，希望这一天能早日到来。

需要注意的是希望泡沫轻质土能合理应用，既要避免不敢应用的妖魔化（“螃蟹”总有第一个人要吃，何况我国现在吃“螃蟹”的省份太多了，要善于引进消化吸收，加之有各行各业的规范加持，要敢于去吃泡沫轻质土这只“肥螃蟹”），也要避免包打天下的万能化（任何东西都有使用的边界条件，不能把一个人或物神化，毕竟一个人的能力或一种材料都有其能力不及企及或无法满足应用的条件限制）。万事万物都有缺点而不是完美的，万事万物都有天生我材必有用的属性，量力而行，适材而用就好。