泡沫轻质土（气泡混合轻质土）是利用机械方式将发泡剂水溶液制作成泡沫，再将泡沫混入到水泥中，经搅拌养护而成的含有大量封闭气孔的轻质混凝土，具有质量轻和施工速度快的特点。诸永高速公路台州第一合同段1号山脚处需要回填大量岩土体作为路基，为了避免岩土体厚度过大产生过量沉降，将上覆部分岩土体替换为泡沫轻质土。由于泡沫轻质土密度小，因此相比于岩土体，泡沫轻质土对下伏路基土体压力大大减小，能够达到减小沉降的目的。泡沫轻质土路基施工完成后，通过巡视发现路基不同位置处产生了多条裂缝，为确定裂缝是否会对高速公路运营和过往车辆安全造成威胁，必须明确裂缝产生的原因，提出相应的治理措施。

有关轻质混凝土性质的研究有很多，其在公路中的应用也比较广泛。对EPS颗粒混合轻质土的施工方法进行了研究，通过有限元方法确定了轻质混凝土路基在控制沉降方面的优势。本文根据路基所在位置的地质情况，通过ABAQUS有限元程序，确定裂缝产生的原因，提出相应的安全监测措施，以确保高速公路安全运行。

1泡沫轻质土路基裂缝分布情况诸永高速公路台州1#坡在施工期间发生了滑坡，将已施工好的桥墩桩体挤倒，为了确保工期，将原设计的桥梁改为填方路基。但由于填方路基高度大，填方量大，确保填方路基边坡稳定成为较大的问题。为了减轻填方路基对下边坡稳定性的影响，路基填方采用泡沫轻质土浇筑，以减轻路基填方的荷载。泡沫轻质土路基长160 m，两端宽13.5 m，诸暨方向高11 m，永嘉方向高10.5 mo由于路基是大体积混凝土结构，为避免出现混凝土水化收缩裂缝，在路基施工过程中，泡沫轻质土采用分层分块施工。受施工条件及时间的影响，下部填方路基填筑结束后立即进行泡沫轻质土路基的施工。

泡沫轻质土路基完工后的半年中，发现在路基侧面出现了几条较为明显的裂缝， 1号裂缝距诸暨方向路基起点0.7 m，竖向发展，延伸高度距地面约1.9m，诸暨方向的端面有一条约450的斜裂缝，高度约1m，与1号裂缝相交，1号裂缝呈现下宽上窄的特点。2号裂缝距诸暨方向路基起点约59m，为一条自地面发展到混凝土护栏的贯通裂缝，呈现上宽下窄的特点。3号裂缝距诸暨方向起点约119m，为一条自地面发展到路基顶面的贯通裂缝，呈现上宽下窄的特点。4号裂缝为路基永嘉方向端面与正面的一条贯通裂缝，端面裂缝自地面起是约1.6m高的竖直裂缝，然后沿450方向发展到路基正面，与路基正面的一条450裂缝形成贯通裂缝，路基正面斜裂缝最高处距地面约6.4 m，4号裂缝呈现出下宽上窄的特点。

2裂缝成因分析

首先排除裂缝是混凝土水化收缩形成的，如果因为混凝土水化收缩出现裂缝，那么裂缝会因为地基对混凝土路基底部侧向变形的限制，自路基底部向路面方向发展，而实际裂缝的发展情况恰恰相反。

通过对路基周围地基的观察，泡沫轻质土裂缝产生的主要原因应该是地基的不均匀沉降。由于填土地基中部为原开挖山体，而两侧则为填土压实形成，这势必会造成地基两端的土体沉降量大于地基中部的沉降量。其结果是混凝土路基靠近路面一侧处于受拉状态，而靠近地基一侧则处于受压状态。当上部拉应力超出泡沫轻质土的抗拉强度时，裂缝便自上而下逐渐开展，呈现出上宽下窄的形态。由于路基两端泡沫轻质土底部在沉降过程中侧向位移受地基土体限制产生剪应力，出现斜裂缝（裂缝4）。

4号斜裂缝明显宽于1号斜裂缝，通过观察发现永嘉方向路基有明显的裂缝产生，而诸暨方向端没有，说明永嘉方向端的地基沉降大于诸暨方向端的地基沉降。更深层次的原因有：（1）永嘉方向的地基在2010年7月份大雨后出现了局部滑塌，后经重新回填形成现在的人工坡，由于地基失去外围土体的压力，造成沉降增大；（2）永嘉方向的地势较低，并且有路面排水管的出水口安装在此处，每当雨季来临有利于雨水汇聚，雨水渗入地基后，造成地基沉降增大。

3有限元分析

以上裂缝成因是基于现场观察得出的，为验证以上分析的正确性并使裂缝成因更加直观，利用有限元软件ABAQUS建立路基模型，由于路基侧面是对称图形，因此建立路基对称模型。模型尺寸为长130 m，高35 m的二维弹性模型，模型参数如表1所示。计算得到泡沫轻质土路基中的应力。

在距离路基端部44-64m范围内路基顶部出现较大拉应力，在距离路基端部48m处拉应力最大，且自上而下减小，拉应力基本贯通路基上下，说明在此处形成贯通裂缝。由图5可以看出路基端部底角处剪应力最大，沿45度向上依次减小，基本贯通路基侧面，说明在此处容易形成贯通斜裂缝。这与现实情况是相符的，说明裂缝产生的原因是地基的不均匀沉降。

4位移监测分析

针对目前裂缝的发展情况，采取了对路基裂缝和地基变形同时监测的方式，以确保工程安全。利用全站仪对路基和地基沉降进行监测，在泡沫轻质土路基顶部和地基顶部分别安装4个全站仪监测点。路基和地基的沉降一直在发展，但从发展趋势上看，路基两端的沉降趋势是一致的，尤其是地基的沉降曲线，这说明现阶段地基两端与中部的不均匀沉降不明显，路基裂缝是由于填土地基初期不均匀沉降造成，按目前趋势，裂缝不会因不均匀差异沉降而继续发展。

5结论

针对泡沫轻质土路基裂缝形态，确定泡沫轻质土路基产生裂缝的原因是地基的不均匀沉降。

为验证结论的准确性，通过有限元程序ABAQUS建立路基模型，计算结果显示地基的不均匀沉降在中段泡沫轻质土路基上部产生较大拉应力，自上而下减小。在泡沫轻质土端部沿450方向自下而上产生剪应力，证明根据裂缝形态确定的泡沫轻质土开裂原因是正确的。针对地基不均匀沉降特点，采用全站仪对监测点进行表面位移监测。监测结果表明地基沉降在缓慢发展，地基两端与中部有一定的不均匀沉降。为了保证高速公路的正常运营，需要对该泡沫轻质土路基的变形动态进行长期的监测和研究，如出现变形速率加快，则进行预警。从工程案例分析结果中，由于泡沫轻质土的强度低，对不均匀沉降的控制能力差，因此注意泡沫轻质土下伏填方路基的不均匀沉降控制是十分重要的。