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      泡沫輕質土在市政工程換填中的應用優勢分析

      地鐵作為方便快捷的交通工具,是未來城市公共交通的發展趨勢,隨著地鐵網絡化的建設,市政工程在地鐵保護區內修建難以避免,如何讓地鐵保護區內的工程建設避免或減少對地鐵的影響逐漸形成一個新的課題?,F在根據相關工程的設計經驗,介紹了輕質泡沫土在地鐵保護區工程中的應用。


      輕質泡沫土簡介

      輕質泡沫土具有輕質高強、節能利廢、保溫隔熱、隔聲以及沖擊能量吸收性能好等優良特性,可用于高等級公路、地鐵等基礎設施建設,降低高填方段、地鐵隧道、地下連續通道等的回填荷載。這種新型材料的應用,可以降低地基應力,減小地基差異沉降,吸收路面沖擊能量,從而有效解決軟基路堤的橋頭跳車、道路拓寬以及高寒地區路堤隔熱保溫等問題,增大道路工程的穩定與安全系數。同時還可以降低工程造價,減少維修費用,提升社會效益?,F澆輕質泡沫土在高等級公路、地鐵等基礎設施建設等方面的應用也在不斷發展。

      泡沫輕質土的主要性能如下:1) 輕質性:根據不同的工程需要,其重度可在4~12kN/m3 的范圍選擇;2)密度和強度的可調節性;3)良好的施工性;4)硬化后可自立,可垂直填筑;5)具有更好的耐久性;6)良好的環保特性,對環境無污染。目前輕質泡沫土在國內路基處理、道路拓建、地下空洞填充等方面得到廣泛的應用。

       

      作為減荷填料的應用實例

      工程概況

      上海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,但住宅小區出入口標高為5.8~7.5m,小區建設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計允許范圍,造成地鐵隧道結構橫向變形增加明顯。隨后為保證地鐵安全進行了挖土卸載的應急搶險施工,將場地標高恢復至4.5m。道路縱斷面設計時為小區出入口銜接,局部道路標高需要抬高至8.0m 左右。

       

      方案比選

      初步方案在采用輕質填料換填方案和橋梁結構跨越的方案進行比選。由于采用結構跨越需在兩條隧道間設樁,實施風險和難度以及工程造價均較大,因此推薦采用輕質材料換填方案。進一步在粉煤灰、EPS 和輕質泡沫土三種輕質材料中比選。粉煤灰壓實干重度為10.7 ~11.0kN/m3,為平衡上覆荷載,大需要超挖6m 左右。超挖引起的工程量大,且對周邊構筑物產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 需考慮抗浮設計,且地下管線敷設施工相對復雜,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。輕質泡沫土施工工藝簡單,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。因此選用輕質泡沫土做為輕質材料換填。

       

      換填深度計算

      換填深度的設計原則為換填后不增加附加應力,通過計算,采用泡沫輕質土進行換填時,其平均超挖深度為1.7m 即可平衡上覆荷載。

       

      技術指標與施工工藝

      (1)泡沫標準密度:50kg/m3;(2)發泡倍率:不低于1200;(3)消泡試驗輕質泡沫土濕密度增加率:不超過10%;(4)施工配合比篩選,應進行濕密度、流值及消泡試驗。由于合流管的管位處于換填輕質泡沫土路基的底部,因此,對于泡沫輕質土中合流管的施工方案如下:(1)道路范圍內逐段挖土至標高約2.3m;(2)澆筑500pxC30 水泥混凝土墊層;(3)按管道設計標高及位置布置排水管和檢查井;(4)澆筑輕質泡沫土;(5)鋪設0.5mm 厚HDPE 防滲土工膜;(6)待輕質泡沫土全線施工完畢后再進行車行道路面結構施工。


      結論與建議

      地鐵保護區內工程建設應盡可能避免在地鐵隧道附近及上方大量加卸載,因此采用輕質材料泡沫輕質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與地鐵結構的沖突。

      通過橋梁結構減跨的應用實例,可以開拓泡沫輕質土應用的新思路:在軟土地基地區,橋梁布跨的原則一般是控制橋后填土高度為2.5~3.0m,若采用泡沫輕質土來做為臺背回填材料和橋后路基填筑材料,則可以適當減少橋梁跨徑布置,并可以通過其自立特性優化橋臺結構,節約工程造價。


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