泡沫輕質(zhì)土在高鐵車站中的應(yīng)用

袁 林

（中鐵十九局集團第二工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

0 引言

泡沫輕質(zhì)土用于軟土地基處理，主要通過利用泡沫輕質(zhì)土較小的容重，置換表面現(xiàn)狀重度較大的土，使工程完成后，綜合附加荷載比原土增加不大，甚至基本一致，使工程的工后沉降控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。泡沫輕質(zhì)土的核心原理是在原土地基允許范圍附加荷載范圍內(nèi)，計算泡沫輕質(zhì)土應(yīng)該換填厚度和換填范圍問題，總體上計算式簡易，應(yīng)用容易得到推廣。

1 工程特點

（1）工程性質(zhì)差。某高鐵車站場地內(nèi)軟土分布廣泛，土層厚，并且軟土本身具強度低、壓縮性高、易觸變的特征。根據(jù)原位及室內(nèi)試驗測試結(jié)果，該場地內(nèi)的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土比貫入阻力Ps＜0.6 MPa，壓縮模量Es=1.9～3.0 MPa，靈敏度St約為2.3 左右。

（2）差異沉降控制嚴(yán)。路基與兩側(cè)的地下通道、出租車通道頻繁過渡，要實現(xiàn)路基與剛性構(gòu)筑物間的剛度與變形平穩(wěn)過渡，保證旅客列車高速、平穩(wěn)、舒適的運營，保證站臺的平順美觀，必須減小甚至消除縱向差異沉降。站內(nèi)的2 個高速場存在正線與站線多線并行狀況，要保證不同線路均有良好的工作性狀，同時有效控制投資，必須做好橫向差異沉降控制設(shè)計。

（3）周邊環(huán)境復(fù)雜?；又苓叺牡叵峦ǖ?、出租車通道、下部地鐵均在同時施工，交叉作業(yè)面多，干擾大，施工界面復(fù)雜，給地基處理帶來極大不便。工程東側(cè)緊鄰已開通運營的路線，施工期間不得影響正常的線路運營，采用常規(guī)的軟基處理技術(shù)無法同時滿足上述要求，無疑給既有線軟土地基加固設(shè)計提出新的課題。

（4）施工場地狹小。工點所處的基坑（287 m×23 m×7 m）內(nèi)零星分布著兩種共8 個高低承臺、124 根工程樁、12 個電扶梯和3個連接通道，施工場地空間狹小，結(jié)構(gòu)間間距普遍在7～12 m，最小距離僅有約2.5 m，上部空間高度6～8 m，施工條件非常困難。

（5）填筑壓實困難。填土壓實困難是大型站房工程路基及站臺填筑的普遍性問題，位于兩條地下通道間的路基工程，由于空間狹小，使得填料的填筑和碾壓都更加困難，采用常用的滲水土、改良土甚至級配碎石摻水泥等方案均無法彌補壓實盲區(qū)的難題，不能滿足壓實標(biāo)準(zhǔn)要求[1]。

（6）施工工期緊。工程計劃年底正式投入運營，扣除線上工程、站臺及配套工程所需時間，要求軟土地基處理及基坑填筑必須在3個月之內(nèi)完成，常規(guī)的高壓旋噴樁、鉆孔樁等無法滿足工期要求。

（7）環(huán)保要求高。該車站位于市區(qū)內(nèi)，周邊企事業(yè)單位多，居民小區(qū)密布，對施工噪音、泥漿的排放等環(huán)保要求高，同時不允許大量的取棄土發(fā)生，盡量減少渣土車造成的城市污染。

2 方案確定

2.1 方案比選

結(jié)合工程實際特點，設(shè)計需要解決不同構(gòu)筑物差異沉降和基坑回填土填筑壓實質(zhì)量兩個方面的問題，在調(diào)研已有鐵路、地鐵、公路、市政等基坑工程回填處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，常規(guī)的高壓旋噴樁、碎石樁、素混凝土樁等均存在機具無法進場，施工質(zhì)量難以控制的困難，設(shè)計時主要對深層地基處理并回填優(yōu)質(zhì)填料和采用輕質(zhì)土回填兩大類方案進行仔細研究分析和比選。

（1）深層地基處理并回填優(yōu)質(zhì)填料。采用48 m 的長疏和40 m 的短密鉆孔灌注樁能完全消除過渡段與兩側(cè)通道的差異沉降，工程質(zhì)量有保證，但投資較大（4142 萬元），施工期較長，至少需4～6 個月，且無法解決承臺面以上及基坑內(nèi)緊鄰樁基部位填土壓實困難，存在壓實盲區(qū)，同時噪音、泥漿對環(huán)境影響較大。

（2）輕質(zhì)土處理。換填處理比較簡單，用輕質(zhì)土作為回填填料也能有效控制沉降，不需進行深層地基處理，施工速度快，環(huán)保性能好，綜合造價合理；填筑的整體性好，與主體結(jié)合緊密，可充填各類狹小空間，填筑質(zhì)量容易控制。

綜上所述，確定輕質(zhì)土處理為優(yōu)選方案。

2.2 技術(shù)優(yōu)勢

（1）輕質(zhì)性。不需進行深層加固，有效控制差異沉降。充分利用輕質(zhì)土容重小的特點，置換容重較大的粉土和粉砂土，使得基坑底部的土壓力降低，從而降低工后地基的沉降。

（2）流動性。不含混凝土的粗骨料，流動性遠較混凝土要高，具有良好的流動性，可充填狹小空間，填筑質(zhì)量有保證[2]。

（3）管道輸送。由于輕質(zhì)土流動性大，因此可通過管道泵送，解決了因施工場地狹小而造成不易運輸?shù)膯栴}，并且泡沫輕質(zhì)土澆筑施工無須振搗碾壓，施工速度快，工期縮短。

（4）環(huán)保。施工噪聲小，降低對周邊居民生活與工作的影響，不產(chǎn)生泥漿排污，減少對城市的污染，與土工泡沫塑料相比，泡沫輕質(zhì)土屬無機質(zhì)材料，用于地上、地下工程，其對環(huán)境均無污染作用，環(huán)保優(yōu)勢明顯。

（5）技術(shù)可行，經(jīng)濟合理。通過試驗研究，從輕質(zhì)土的長期強度試驗、干濕循環(huán)試驗、凍融循環(huán)試驗和抗腐蝕性等方面發(fā)現(xiàn)輕質(zhì)土耐久性優(yōu)良，技術(shù)是可行的?；靥钐幚碓靸r較地基處理低很多，最終采用輕質(zhì)土方案工程造價僅2421 萬元，從成本上節(jié)約將近50%。

3 輕質(zhì)泡沫土施工要點

輕質(zhì)泡沫土施工工藝流程如下：施工準(zhǔn)備→施工場地硬化→機械設(shè)備安裝調(diào)試→測量放線→模板安裝→防滲土工布鋪設(shè)→鍍鋅鐵絲網(wǎng)鋪設(shè)→輕質(zhì)泡沫土澆筑。

（1）施工準(zhǔn)備。填筑前，先排除積水，清除基坑底部浮土，夯實整平至設(shè)計標(biāo)高，檢測坑底基本承載力，滿足σ≥0.040 MPa，然后在基坑底鋪一層復(fù)合土工膜。

（2）泡沫生成。泡沫是由專業(yè)的發(fā)泡劑稀釋后生成，對于泡沫用的拌合水應(yīng)該清潔，不能有雜質(zhì)。對于發(fā)泡劑的稀釋，應(yīng)該由專業(yè)的設(shè)備進行，確保泡沫的細密。

（3）水泥漿的制備。水泥漿采用現(xiàn)場拌合的方式制備，需保證拌合的連續(xù)性，同時在出料口設(shè)置過濾網(wǎng)。

（4）泡沫與水泥漿的的混合。輕質(zhì)土是將氣泡和加壓水泥漿混合而成，施工過程中需對其參數(shù)進行嚴(yán)格監(jiān)控。

（5）模板安裝。根據(jù)設(shè)計圖紙要求及輕質(zhì)泡沫土的特性，模板采用1.5 cm 厚竹膠板背方木，模后用鋼管頂托支撐在擺設(shè)在地面上的方木進行加固。輕質(zhì)土按預(yù)先開挖完成的臺階進行分層澆筑，每層澆筑厚度為0.5 m。澆筑之前需對基底和模板嚴(yán)格檢查，不得出現(xiàn)縫隙，防止輕質(zhì)泡沫土沿縫滲漏。

（6）澆筑施工。澆筑施工前在基底完成防滲土工布的鋪設(shè)，并在每層澆筑之前完成鍍鋅鐵絲網(wǎng)的鋪設(shè)。澆筑時如遇到下雨情況，需立即停止?jié)仓⒏采w好剛澆筑的輕質(zhì)泡沫土。施工溫度不低于15 ℃，澆筑間隔時間為3 d。澆筑方向為一端向另一端進行澆筑，當(dāng)采用2 條以上澆筑管進行澆筑時可采用并排澆筑或者對角澆筑的方式。澆筑完成后應(yīng)將表面進行掃平，并采用塑料薄膜進行覆蓋保濕養(yǎng)護澆筑完成后需對道路進行封閉，禁止任何機械人員進入尚未完全固化的輕質(zhì)土澆筑區(qū)域[3]。

4 質(zhì)量檢測

為了確保檢驗泡沫輕質(zhì)土施工質(zhì)量，對某段進行沉降量的檢測，提取提取6 個橫斷面通車14 個月后的累計沉降數(shù)據(jù)，沉降量檢測情況如圖1 所示。結(jié)果表明，中線14 m 的沉降量最大，8 m 處的沉降量最小。6 個截面的橫坡坡度變化量最大為0.36%，遠小于質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)0.5%，滿足要求。

圖1 沉降量檢測情況

5 結(jié)束語

采用泡沫輕質(zhì)土對高鐵車站地基處理中的應(yīng)用，可有效提高高鐵車站地基土的穩(wěn)定性，減少施工后沉降的出現(xiàn)。實踐結(jié)果表明，此技術(shù)的應(yīng)用，截面橫坡坡度變化量小于設(shè)計要求，滿足要求。