泡沫輕質(zhì)土在地鐵保護(hù)區(qū)工程中的應(yīng)用分析

文 / 高鍔

隨著城市化的不斷發(fā)展，在地鐵保護(hù)區(qū)當(dāng)中修建市政工程，這是當(dāng)前很難避免的問(wèn)題。在地鐵保護(hù)區(qū)當(dāng)中的市政工程，進(jìn)行路基設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要充分考慮泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用，這種土質(zhì)可以有效地降低荷載，從而減輕了對(duì)地鐵的影響，尤其是在橋梁結(jié)構(gòu)上，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)無(wú)法實(shí)施的情況，這種情況下運(yùn)用泡沫輕質(zhì)土，可以起到很好的施工效果，所以要研究相關(guān)的解決方案。地鐵是一種非常方便快捷的交通工具，所以這種出行方式，也是未來(lái)的主要趨勢(shì)，當(dāng)前城市地鐵建設(shè)非常迅速，在這樣的情況下，經(jīng)常會(huì)與市政工程產(chǎn)生沖突，尤其是在地鐵保護(hù)區(qū)內(nèi)的市政工程，是當(dāng)前不能回避的重要問(wèn)題。

一、泡沫輕質(zhì)土制備和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

（一）制備分析

在施工過(guò)程中現(xiàn)澆的泡沫輕質(zhì)土，是一種新型的材料，主要是用物理方法進(jìn)行制備，用的是發(fā)泡水劑溶液為主要材料，將其制造成泡沫的一種技術(shù)，這種技術(shù)與水泥基膠凝材料，還有水和外加劑用以一定的比例混合，然后進(jìn)行攪拌，經(jīng)過(guò)化學(xué)作用以后會(huì)硬化，之后形成一種輕質(zhì)材料。這種材料具有輕質(zhì)性，而且密度較高，由于強(qiáng)度可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以在施工的過(guò)程中，具有良好的性質(zhì)，并且非常地環(huán)保，所以在施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)代替常規(guī)的填土，不僅有效地提高了施工進(jìn)度，也有效地降低了沉降問(wèn)題。進(jìn)行輕質(zhì)土制備，注意的制備流程是先進(jìn)行泡沫和水泥漿制備，然后生成泡沫輕質(zhì)土，最后進(jìn)行澆筑施工。

（二）泡沫輕質(zhì)土的優(yōu)勢(shì)分析

這種新型材料與傳統(tǒng)材料相比有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在四個(gè)方面。第一，具有不可壓縮和高強(qiáng)特性。將泡沫輕質(zhì)土應(yīng)用于地鐵的建設(shè)施工中，有效地克服了傳統(tǒng)填料的問(wèn)題，尤其是不可壓的縮性和高強(qiáng)特性，可以有效地控制工后沉降問(wèn)題，尤其是向原地面以下的位置進(jìn)行填料和置換時(shí)，可以顯著地降低基底的應(yīng)力，從而更好地控制工后沉降。第二，具有高流動(dòng)性。這一特點(diǎn)可以使施工更加高效便捷，并且很大程度地縮短工期，主要表現(xiàn)在常態(tài)填料時(shí)，需要修建施工便道，所以比較費(fèi)時(shí)費(fèi)工，而泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行施工的過(guò)程中，會(huì)很大程度地縮短施工準(zhǔn)備期，而且不需要修施工便道，可以直接用管道輸送。這種材料可以連續(xù)地作業(yè)，不需要進(jìn)行碾壓，所以也不需要間斷路基進(jìn)行填筑。傳統(tǒng)的路基填筑，一般從開(kāi)始到合格需要3-5個(gè)月的時(shí)間，但是運(yùn)用泡沫輕質(zhì)土材料進(jìn)行施工，很大程度地縮短了施工時(shí)間。第三，可以垂直進(jìn)行填筑。這個(gè)特點(diǎn)可以縮小施工作業(yè)面，節(jié)約了擋土結(jié)構(gòu)，從而減少了橋跨，有效地避開(kāi)了高壓線和通信管路，同時(shí)也避免了拆遷和永久性占地的情況。第四，屬于非隱蔽工程。泡沫輕質(zhì)土是非隱蔽的工程，所以施工的質(zhì)量可以很好地控制，可靠度比傳統(tǒng)方式要高很多。

（三）泡沫輕質(zhì)土的性能

泡沫輕質(zhì)土的性能，主要體現(xiàn)在六個(gè)方面。第一，是輕質(zhì)性。由于不同的工程，所以需要會(huì)有很大不同，在重度方面也有一定的差別，一般是在4-1kN/m的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。第二，可調(diào)節(jié)性。在密度和強(qiáng)度方面，具有一定的可調(diào)節(jié)性。第三，具有良好的施工性。第四，材料硬化后可以自立，還可以垂直地進(jìn)行填筑。第五，耐久性比較好。第六，具有環(huán)保性，所以對(duì)環(huán)境的污染較小。

二、地鐵保護(hù)區(qū)的相關(guān)規(guī)定和要求

（一）相關(guān)規(guī)定分析

當(dāng)前我國(guó)的地鐵發(fā)展迅速，所以出臺(tái)了相關(guān)的管理辦法和規(guī)定，其中規(guī)定了軌道交通的安全問(wèn)題，還有相關(guān)的保護(hù)區(qū)范圍，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。第一，是在地下車站和隧道外邊線的部分，應(yīng)當(dāng)包括外線的50米范圍內(nèi)。第二，是在地面車站的位置，還有高架車站的位置，以及線路軌道外的邊線位置，要包括外側(cè)的30米范圍。第三，在出入口和通風(fēng)亭，還有變電站等建筑物的位置，應(yīng)當(dāng)包括外邊線，要在外側(cè)的10米范圍內(nèi)。

（二）在地鐵保護(hù)區(qū)內(nèi)作業(yè)要求

在地鐵保護(hù)區(qū)內(nèi)作業(yè)，主要要求一般有四個(gè)方面。第一，是不能在軌道交通區(qū)間，或者是隧道附近和上方進(jìn)行大量的加卸載，一般情況下加卸載的最大程度不能超過(guò)20kpa。第二，在軌道交通的周邊，還有外部活動(dòng)的位置，應(yīng)當(dāng)與軌道交通的既有結(jié)構(gòu)還有外邊線之間位置，要注意水平投影的凈距離，這個(gè)距離應(yīng)當(dāng)符合相關(guān)要求。第三，在排水管道位置設(shè)置時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免布置在地鐵隧道的正上方。第四，應(yīng)當(dāng)采用快速的施工方案進(jìn)行施工。

三、泡沫輕質(zhì)土作為減荷材料應(yīng)用分析

（一）工程的基本概況分析

在一般情況下會(huì)出現(xiàn)基本建筑住宅的配套道路與地鐵重合情況，在這樣的情況下進(jìn)行施工，應(yīng)當(dāng)擬建立場(chǎng)地的原地面標(biāo)高，大概在4.5米的高度，但是有的住宅小區(qū)，在出入口的標(biāo)高大多都是5.8-7.5米的高度。通常在小區(qū)建設(shè)的期間，應(yīng)當(dāng)實(shí)施地面推土和綠化施工，這樣就會(huì)使地面標(biāo)高升高，通常會(huì)升高到8.0以上的高度，這時(shí)通常堆土的超載程度，會(huì)大于隧道的設(shè)計(jì)范圍，這樣就會(huì)造成地鐵的隧道結(jié)構(gòu)在橫向的位置出現(xiàn)變形情況。要想保障地鐵的安全，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行挖土卸載，這樣才能進(jìn)行應(yīng)急搶險(xiǎn)施工。但是要注意場(chǎng)地標(biāo)高的問(wèn)題，將其恢復(fù)到4.5米的高度。在道路的斷面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)將局部的道路標(biāo)高提高，大概提高到8米左右。

（二）方案必選分析

在對(duì)初步方案進(jìn)行確定時(shí)，如果采用輕質(zhì)材料進(jìn)行換填，那么就要考慮換填方案和橋梁結(jié)構(gòu)的跨越問(wèn)題，將這些方案進(jìn)行比選，才能確保后續(xù)施工的順利進(jìn)行。在實(shí)際工作過(guò)程中，由于結(jié)構(gòu)跨越，運(yùn)用傳統(tǒng)的方式一般需要在兩條隧道之間設(shè)樁，這樣會(huì)提高施工風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)施工難度也比較大，所以就會(huì)提高工程的造價(jià)，對(duì)于這樣的情況，一般都推薦采用輕質(zhì)材料進(jìn)行換填。在進(jìn)行具體施工時(shí)，第一步應(yīng)當(dāng)在粉煤灰和泡沫輕質(zhì)土，以及EPS等三種材料中進(jìn)行比選。粉煤灰的壓實(shí)干重多，一般是10.7-11.0kN/m，需要超挖6米。如果超挖引起了工程量加大，就會(huì)給周圍的建筑物產(chǎn)生影響，在施工的過(guò)程中，也會(huì)存在一定的污染情況，所以一般不推薦使用粉煤灰做換填材料。使用EPS材料需要考慮抗浮設(shè)計(jì)，如果地下管線比較復(fù)雜，就會(huì)導(dǎo)致施工比較復(fù)雜，尤其是運(yùn)營(yíng)期間進(jìn)行管線維護(hù)或者是返修時(shí)，就需要對(duì)塊體進(jìn)行切割，主要進(jìn)行豎向切割，然后再進(jìn)行管線施工。當(dāng)施工完成以后，要使用EPS進(jìn)行回填，但是這種材料的維護(hù)成本也較高。使用泡沫輕質(zhì)材料進(jìn)行施工，施工工藝比較簡(jiǎn)單，而且施工時(shí)間比較短，在地下管線施工時(shí)比較方便，后期維護(hù)也比較簡(jiǎn)便，并且工程造價(jià)比較低，基于這些優(yōu)點(diǎn)，一般會(huì)選擇泡沫輕質(zhì)進(jìn)行換填。

（三）進(jìn)行換填深度計(jì)算

在進(jìn)行換填時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮換填深度，以這個(gè)為設(shè)計(jì)原則，在換填后不會(huì)增加換填應(yīng)力。通過(guò)相關(guān)的計(jì)算，運(yùn)用泡沫輕質(zhì)土材料換填，平均的超挖深度是1.7米，這時(shí)就可以平衡上覆的荷載。

（四）技術(shù)指標(biāo)分析

一般情況下泡沫的標(biāo)準(zhǔn)密度是50kg/m,而發(fā)泡的倍率應(yīng)當(dāng)不低于1200，在進(jìn)行消泡試驗(yàn)時(shí)，濕度和密度增加率一般不能超過(guò)百分之十。在施工配合比篩選時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行密度試驗(yàn)，還有流值和消泡試驗(yàn)，這樣才能更好地對(duì)技術(shù)指標(biāo)分析。

（五）施工工藝分析

一般情況下在合流管的位置，管位應(yīng)當(dāng)處于換填材料的路基底部，所以運(yùn)用泡沫輕質(zhì)土在中合流管處施工，主要的施工方案有。第一，在道路范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)逐段地挖土，直到達(dá)到標(biāo)高2.3米的位置。第二，在澆筑的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)在20厘米C30的水泥混凝土墊層位置澆筑。第三，如果是按照管道設(shè)計(jì)和標(biāo)高位置情況分析，應(yīng)當(dāng)布置排水管，還有檢查井。第四，澆筑泡沫輕質(zhì)土。第五，鋪設(shè)0.5毫米厚的防滲土和工模。第六，當(dāng)全部施工完成以后，對(duì)車行道的路面施工。

四、橋梁結(jié)構(gòu)減跨施工分析

（一）概括分析

如果市政道路施工與地鐵線重合，同時(shí)還遇到了跨越河道的情況，新橋梁的梁底應(yīng)當(dāng)對(duì)標(biāo)高進(jìn)行限制，在河道兩側(cè)的地基中，應(yīng)當(dāng)運(yùn)用淤泥質(zhì)粘土，還有粉質(zhì)粘土進(jìn)行處理。

（二）總體方案分析

如果依照常規(guī)的橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)控制橋的填土高度，一般是3米的高度。由于地鐵的結(jié)構(gòu)需要控制，如果對(duì)橋跨進(jìn)行硬性布置，這時(shí)的橋梁結(jié)構(gòu)必須要采用大量的異性結(jié)構(gòu)，這樣才能增大橋梁的跨度。在最終選擇方案時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合這幾種情況，才能有效地提高混凝土的應(yīng)力，從而提高橋梁的結(jié)構(gòu)。當(dāng)橋后的最大填土高度是5米時(shí)，要采用合理的路基處理方式，這樣才能使橋梁和道路的銜接處，在施工完成后沉降小于0.1米。

（三）深度計(jì)算分析

在實(shí)際工作中，要根據(jù)相關(guān)計(jì)算確定深度，如果是采用泡沫輕質(zhì)土填筑時(shí)，工后的沉降量一般是18.1厘米，這樣會(huì)滿足相關(guān)的控制指標(biāo)。由于這種材料容積比較輕，可以采用向原地面以下的方式換填，從而進(jìn)一步地減少了填后荷載。在擬建場(chǎng)的地基填土?xí)r，一般情況下填土的厚度是1.2米，在地鐵結(jié)構(gòu)上方會(huì)新增加荷載，但是一般都小于地鐵的要求，根據(jù)這些情況就會(huì)計(jì)算出工后的沉降量，從而更好地進(jìn)行控制。

結(jié)語(yǔ)

在地鐵保護(hù)區(qū)施工中應(yīng)當(dāng)減少沉降的影響，運(yùn)用泡沫輕質(zhì)土材料，可以有效地解決施工中的各種問(wèn)題，這也是當(dāng)前最為有效的方法。這種材料不僅減少材料的荷載，還有效地解決了地鐵隧道變形的情況，從而有效地提高了施工效率。