泡沫輕質(zhì)土在地鐵保護區(qū)工程中的應(yīng)用

1、泡沫輕質(zhì)土在地鐵保護區(qū)工程中的應(yīng)用楚風臣159388008311前言 地鐵作為方便快捷的交通工具，是未來城市公共交通的發(fā)展趨勢，目前僅上海就有地鐵近500公里。 隨著地鐵網(wǎng)絡(luò)化的建設(shè)，市政工程在地鐵保護區(qū)內(nèi)修建難以避免，如何讓地鐵保護區(qū)內(nèi)的工程建設(shè)避免或減少對地鐵的影響逐漸形成一個新的課題。本文根據(jù)相關(guān)工程的設(shè)計經(jīng)驗，介紹了泡沫輕質(zhì)土在地鐵保護區(qū)工程中的應(yīng)用。2 地鐵保護區(qū)規(guī)定及相關(guān)要求根據(jù)上海市軌道交通安全保護區(qū)暫行管理規(guī)定，軌道交通安全保護區(qū)范圍如下：1）地下車站與隧道外邊線外側(cè)50米內(nèi)；2）地面車站和高架車站以及線路軌道外邊線外側(cè)30米內(nèi)；3）出入口、通風亭、變電站等建筑物、構(gòu)筑物外邊線

2、外側(cè)10內(nèi)。地鐵保護區(qū)內(nèi)作業(yè)一般要求如下：1)不得在軌道交通區(qū)間隧道附近及上方大量加卸載（一般加卸載最大不超過20kpa）；2）軌道交通周邊的外部活動與軌道交通既有結(jié)構(gòu)外邊線之間的水平投影凈距應(yīng)符合要求（結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)凈距3m、基坑6m）；3）排水管道避免布設(shè)在地鐵隧道正上方；4）采用快速施工方案等。3 泡沫輕質(zhì)土簡介 泡沫輕質(zhì)土是“用物理方法將發(fā)泡劑水溶液制備成泡沫，與必須組分水泥基膠凝材料、水及可選組分集料、摻和料、外加劑按照一定的比例混合攪拌，并經(jīng)物理化學作用硬化形成的一種輕質(zhì)材料”。泡沫輕質(zhì)土的主要性能如下：1）輕質(zhì)性：根據(jù)不同的工程需要，其重度可在412kN/m3的范圍選擇；2） 密度和強

3、度的可調(diào)節(jié)性；3） 3）良好的施工性；4） 4）硬化后可自立，5） 可垂直填筑；5） 具有更好的耐久性；6）良好的環(huán)保特性，對環(huán)境無污染。目前泡沫輕質(zhì)土在國內(nèi)路基處理、道路拓建、地下空洞填充等方面得到廣泛的應(yīng)用。4 作為減荷填料的應(yīng)用實例4.1 工程概況 上海市某新建住宅配套道路工程路線與地鐵7號線重合，擬建場地原地面標高約4.5m，但住宅小區(qū)出入口標高為5.87.5m，小區(qū)建設(shè)期間實施了地面堆土、綠化施工，使地面標高普遍抬至8.0m以上，堆土超載遠大于隧道設(shè)計允許范圍，造成地鐵隧道結(jié)構(gòu)橫向變形增加明顯。隨后為保證地鐵安全進行了挖土卸載的應(yīng)急搶險施工，將場地標高恢復至4.5m。道路縱斷面設(shè)計時

4、為小區(qū)出入口銜接，局部道路標高需要抬高至8.0m左右。4.2方案比選 初步方案在采用輕質(zhì)填料換填方案和橋梁結(jié)構(gòu)跨越的方案進行比選。由于采用結(jié)構(gòu)跨越需在兩條隧道間設(shè)樁，實施風險和難度以及工程造價均較大，因此推薦采用輕質(zhì)材料換填方案。 進一步在粉煤灰、EPS和泡沫輕質(zhì)土三種輕質(zhì)材料中比選。粉煤灰壓實干重度為10.711.0kN/m3，為平衡上覆荷載，最大需要超挖6m左右。超挖引起的工程量大，且對周邊構(gòu)筑物產(chǎn)生一定的影響，同時施工中存在一定的污染，因此，本工程中不推薦粉煤灰做為換填材料。由于EPS需考慮抗浮設(shè)計，且地下管線敷設(shè)施工相對復雜，特別運營期若需管線維護和翻修，需對EPS塊體進行豎向切割后進

5、行管線施工，施工完畢后使用EPS材料進行回填，維護成本較大。泡沫輕質(zhì)土施工工藝簡單，施工工期較短，且地下管線施工及維護簡便，工程造價亦相對EPS低。因此最終選用泡沫輕質(zhì)土做為輕質(zhì)材料換填。4.3換填深度計算 換填深度的設(shè)計原則為換填后不增加附加應(yīng)力，通過計算，采用泡沫輕質(zhì)土進行換填時，其平均超挖深度為1.7m即可平衡上覆荷載。4.4技術(shù)指標與施工工藝（1）泡沫標準密度：50kg/m3；（2）發(fā)泡倍率：不低于1200；（3）消泡試驗泡沫輕質(zhì)土濕密度增加率：不超過10%；（4）施工配合比篩選，應(yīng)進行濕密度、流值及消泡試驗。 由于合流管的管位處于換填泡沫輕質(zhì)土路基的底部，因此，對于泡沫輕質(zhì)土中合流管

6、的施工方案如下：（1）道路范圍內(nèi)逐段挖土至標高約2.3m；（2）澆筑20cmC30水泥混凝土墊層；（3）按管道設(shè)計標高及位置布置排水管和檢查井；（4）澆筑泡沫輕質(zhì)土；（5）鋪設(shè)0.5mm厚HDPE防滲土工膜；（6）待泡沫輕質(zhì)土全線施工完畢后再進行車行道路面結(jié)構(gòu)施工。5橋梁結(jié)構(gòu)減跨的應(yīng)用實例5.1工程概況 某市政道路工程與地鐵14號線重合，跨越河道等級為7級航道，新建橋梁梁底控制標高不低于吳淞基面6.5m，通航凈寬應(yīng)大于22.0m。河道兩側(cè)地基土中有厚度約22m的淤泥質(zhì)粘土和粉質(zhì)粘土層。5.2總體方案 若按照常規(guī)橋梁設(shè)計，控制橋后填土高度3.0m，則橋梁跨徑需布設(shè)為220+30+38+30+22

7、0=178m。由于地鐵結(jié)構(gòu)的控制，如果硬性布置橋跨，橋梁結(jié)構(gòu)必須采用大量異形結(jié)構(gòu)或大跨徑橋梁。最終經(jīng)過多方案比選，推薦橋梁采用三跨30+38+30現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)。在橋后最大填土高度為5.0m的情況下，采用合理的路基處理方案使橋臺與道路銜接處工后沉降小于0.1m。由于采用水泥攪拌樁等復合地基處理均會對地鐵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響，因此適用于本工程的路基處理方式為橋后路基采用輕質(zhì)材料填筑。經(jīng)過EPS與泡沫輕質(zhì)土的深入比較，認為在地下管線較多的情況下采用泡沫輕質(zhì)土對地下管線的施工和維護更有利，因此推薦采用泡沫輕質(zhì)土做為橋后路基填筑材料，同時結(jié)合粉煤灰過渡段，具體方案處理圖如圖2：5.3 換填

8、深度及處理效果計算根據(jù)計算，若采用泡沫輕質(zhì)土直接從原地面進行填筑，工后沉降量為18.1cm，不能滿足本工程橋后填土沉降量的控制指標。但由于泡沫輕質(zhì)土容重比土體輕，可以通過向原地面以下?lián)Q填來進一步減小橋后填土的荷載。擬建場地地基土第一層為填土，厚度約為1.2m，因此考慮將第一層1.2m雜填土挖除后再回填泡沫輕質(zhì)土，在此方案下，橋后地鐵結(jié)構(gòu)上方新增荷載小于地鐵要求的20kpa，同時計算工后沉降量為8.5cm，可以滿足工后沉降量控制標準。6結(jié)論與建議 地鐵保護區(qū)內(nèi)工程建設(shè)應(yīng)盡可能避免在地鐵隧道附近及上方大量加卸載，因此采用輕質(zhì)材料泡沫輕質(zhì)土是解決此類問題的直接有效的方法，即可以作為填筑材料減少荷載，減輕對地鐵隧道的變形影響，又可通過減少橋梁跨徑來解決橋梁基礎(chǔ)與地鐵結(jié)構(gòu)的沖突。 通過