地鐵空間上蓋氣泡混合輕質土的土體置換設計及施工*

朱敏濤 蘇 奇 吳迎春

1. 上海建工材料工程有限公司 上海 200086；2. 上海同凝節能科技有限公司 上海 201204

1 工程概況

中國博覽會會展綜合體項目工程位于上海市西部，根據建筑設計的要求，需要拆除已運營的地鐵空間上部的洋涇港橋，對橋下的河道進行回填處理。

洋涇港橋順地鐵空間方向，河道跨越在地鐵空間上，地鐵已使用5～6 年時間，其沉降變形已趨于穩定。如直接拆除洋涇港橋和用回填土對河道進行回填，那么地鐵空間上蓋所受的荷載將比原荷載大大增加，對于此種情況，地鐵運營部門要求洋涇港橋的拆除和河道的回填后，必須使地鐵空間上蓋所受的荷載與原先所受荷載保持相對一致。

若只采用通常的回填方法，原來河道中的水體將由填土替代，加固河道底部淤泥，并回填至道路設計標高，那么地鐵空間上蓋的的荷載將增加，會引起地鐵空間的沉降變形，沉降變形值過大將對地鐵的運行產生不安全的影響，如此將不能滿足地鐵運營部門的要求。因此，采用氣泡混合輕質土的土體置換設計方法，通過采用設計堆積密度和厚度的氣泡混合輕質土，以此來滿足地鐵運營部門的要求。

2 氣泡混合輕質土的土體置換設計[1,2]

根據地鐵運營部門的要求，對已進行了的勘探結果和原地鐵空間設計單位的設計結果（圖1）進行分析，確定了地鐵空間上蓋所受的設計荷載值，通過在建筑設計要求的標高到地鐵空間上蓋標高內采用不同堆積密度、不同厚度的氣泡混合輕質土，使完成的荷載滿足與原設計荷載值相對一致的要求，見圖2。

圖1 原始狀態的剖面

圖2 完成后的剖面

在滿足與原始荷載相對一致的情況下，上海的地下水位偏高，需要對已完成的設計進行抗浮驗算。

氣泡混合輕質土的配合比設計也是土體置換設計的重點，由于土體置換對于不同的位置有不同的堆積密度要求，但是對于氣泡混合輕質土的強度等級卻變化不大，堆積密度6 kN/m3、8 kN/m3和18 kN/m3，強度等級相應為LC0.8、LC1.0和LC0.8，需要進行試配和試壓。圖3為設計堆積密度W6、W8的氣泡混合土剖面示意。

圖3 設計堆積密度W6、W8的氣泡混合土剖面示意

對于采用堆積密度18 kN/m3和強度等級LC0.8的氣泡混合輕質土，由于路面設計標高比原始路面標高低1.2 m，并且設計標高路面下存在著空間箱體，按地鐵要求需保持地鐵上蓋部分荷載的穩定，考慮箱體中的空間填充堆積密度為W18的氣泡混合輕質土，即與改動前的荷載保持一致。滿足材料強度等級要求的前提下，在配合比設計中可以考慮采用淤沙作為氣泡混合輕質土的惰性材料。圖4為設計堆積密度W18的氣泡混合土剖面示意。

圖4 設計堆積密度W18的氣泡混合土剖面示意

3 氣泡混合輕質土的施工[3-7]

根據上海地鐵空間上蓋的洋涇港橋拆除回填修路工程中的回填施工的要求，原洋涇港橋拆除并將于河道回填后修筑園區內道路，道路從地鐵空間上蓋通過，設計回填厚度3.90 m，箱體內采用堆積密度18 kN/m3（W18）的氣泡混合輕質土，河道內采用堆積密度6 kN/m3（W6）和堆積密度 8 kN/m3（W8）的氣泡混合輕質土。

結合現場實際情況，本次基坑開挖前采取潛水泵將基坑內的積水排除，待積水基本排凈后，方可進行基坑開挖。河道開挖采用2 臺1 m3挖機進行施工。河道面標高為－2.36 m，基坑底標高－5.98 m，開挖深度3.63 m，基坑開挖堅持1∶1放坡開挖的原則，機械與人工相配合。

W18的氣泡混合輕質土，采用淤沙與水泥料漿混合形成氣泡混合輕質土。橋底河道基坑開挖成型后，立即按要求進行換填施工，換填分別采用W8和W6氣泡混合輕質土。本次河道換填分3 階段進行回填：

第1次換填使用W8氣泡混合輕質土從基坑底部回填至標高－4.30 m處，回填高度為1.68 m。

第2次換填使用W6泡沫混凝土回填，回填至－2.30 m處，待橋墩切割完畢后，方可進行第3次回填。

第3次使用W6泡沫混凝土回填至路基底部，此處標高為－1.80 m（絕對高程+3.20 m）。

W18氣泡混合輕質土的簡要施工方法：由攪拌站拌和成半成品運送至施工現場，經現場發泡添加淤沙漿體后泵送至澆筑面，采用Geof i lls填筑工法進行施工。

4 結語

本文以實際工程為依托，對地鐵空間上蓋進行土體置換設計和施工，滿足建筑設計和地鐵運營部門的要求。通過此工程可得到如下經驗：

（a）采用氣泡混合輕質土進行土體置換設計，代替回填土，減少新增土體荷載，對滿足地鐵空間上蓋的荷載要求是可行的，對其他有相似要求的地下空間也是可行的。

（b）在滿足設計強度等級的要求下，可以充分利用當地的材料作為惰性材料。

（c）氣泡混合輕質土Geofills填筑工法是對泡沫混凝土在公路市政工程應用中新配制工藝和新的施工工法的一種集成技術，具有施工速度快、經濟性合理等優點，特別是可以有效控制料漿的質量。

（d）氣泡混合輕質土作為一種現場澆筑的輕質材料，可以應用在市政、公路和隧道工程中，具有質量輕、強度高、隔熱性能好、收縮變形低、吸水率低、壽命長和不燃性等特性，是一種符合環保節能、可降低能源損耗的新型建材。