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        泡沫輕質(zhì)土在高鐵車(chē)站中的應(yīng)用

        2021-11-26 01:36:50
        設(shè)備管理與維修 2021年20期
        關(guān)鍵詞:輕質(zhì)泡沫壓實(shí)

        袁 林

        (中鐵十九局集團(tuán)第二工程有限公司,遼寧遼陽(yáng) 111000)

        0 引言

        泡沫輕質(zhì)土用于軟土地基處理,主要通過(guò)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(jì)算泡沫輕質(zhì)土應(yīng)該換填厚度和換填范圍問(wèn)題,總體上計(jì)算式簡(jiǎn)易,應(yīng)用容易得到推廣。

        1 工程特點(diǎn)

        (1)工程性質(zhì)差。某高鐵車(chē)站場(chǎng)地內(nèi)軟土分布廣泛,土層厚,并且軟土本身具強(qiáng)度低、壓縮性高、易觸變的特征。根據(jù)原位及室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果,該場(chǎng)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(chē)通道頻繁過(guò)渡,要實(shí)現(xiàn)路基與剛性構(gòu)筑物間的剛度與變形平穩(wěn)過(guò)渡,保證旅客列車(chē)高速、平穩(wěn)、舒適的運(yùn)營(yíng),保證站臺(tái)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(gè)高速場(chǎng)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(shí)有效控制投資,必須做好橫向差異沉降控制設(shè)計(jì)。

        (3)周邊環(huán)境復(fù)雜?;又苓叺牡叵峦ǖ?、出租車(chē)通道、下部地鐵均在同時(shí)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(lái)極大不便。工程?hào)|側(cè)緊鄰已開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的路線,施工期間不得影響正常的線路運(yùn)營(yíng),采用常規(guī)的軟基處理技術(shù)無(wú)法同時(shí)滿足上述要求,無(wú)疑給既有線軟土地基加固設(shè)計(jì)提出新的課題。

        (4)施工場(chǎng)地狹小。工點(diǎn)所處的基坑(287 m×23 m×7 m)內(nèi)零星分布著兩種共8 個(gè)高低承臺(tái)、124 根工程樁、12 個(gè)電扶梯和3個(gè)連接通道,施工場(chǎng)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(shí)困難。填土壓實(shí)困難是大型站房工程路基及站臺(tái)填筑的普遍性問(wèn)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(jí)配碎石摻水泥等方案均無(wú)法彌補(bǔ)壓實(shí)盲區(qū)的難題,不能滿足壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)要求[1]。

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

        (7)環(huán)保要求高。該車(chē)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(duì)施工噪音、泥漿的排放等環(huán)保要求高,同時(shí)不允許大量的取棄土發(fā)生,盡量減少渣土車(chē)造成的城市污染。

        2 方案確定

        2.1 方案比選

        結(jié)合工程實(shí)際特點(diǎn),設(shè)計(jì)需要解決不同構(gòu)筑物差異沉降和基坑回填土填筑壓實(shí)質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面的問(wèn)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(jī)具無(wú)法進(jìn)場(chǎng),施工質(zhì)量難以控制的困難,設(shè)計(jì)時(shí)主要對(duì)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(lèi)方案進(jìn)行仔細(xì)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(zhǎng)疏和40 m 的短密鉆孔灌注樁能完全消除過(guò)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(wàn)元),施工期較長(zhǎng),至少需4~6 個(gè)月,且無(wú)法解決承臺(tái)面以上及基坑內(nèi)緊鄰樁基部位填土壓實(shí)困難,存在壓實(shí)盲區(qū),同時(shí)噪音、泥漿對(duì)環(huán)境影響較大。

        (2)輕質(zhì)土處理。換填處理比較簡(jiǎn)單,用輕質(zhì)土作為回填填料也能有效控制沉降,不需進(jìn)行深層地基處理,施工速度快,環(huán)保性能好,綜合造價(jià)合理;填筑的整體性好,與主體結(jié)合緊密,可充填各類(lèi)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(shì)

        (1)輕質(zhì)性。不需進(jìn)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(diǎn),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(dòng)性。不含混凝土的粗骨料,流動(dòng)性遠(yuǎn)較混凝土要高,具有良好的流動(dòng)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(dòng)性大,因此可通過(guò)管道泵送,解決了因施工場(chǎng)地狹小而造成不易運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題,并且泡沫輕質(zhì)土澆筑施工無(wú)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(duì)周邊居民生活與工作的影響,不產(chǎn)生泥漿排污,減少對(duì)城市的污染,與土工泡沫塑料相比,泡沫輕質(zhì)土屬無(wú)機(jī)質(zhì)材料,用于地上、地下工程,其對(duì)環(huán)境均無(wú)污染作用,環(huán)保優(yōu)勢(shì)明顯。

        (5)技術(shù)可行,經(jīng)濟(jì)合理。通過(guò)試驗(yàn)研究,從輕質(zhì)土的長(zhǎng)期強(qiáng)度試驗(yàn)、干濕循環(huán)試驗(yàn)、凍融循環(huán)試驗(yàn)和抗腐蝕性等方面發(fā)現(xiàn)輕質(zhì)土耐久性?xún)?yōu)良,技術(shù)是可行的?;靥钐幚碓靸r(jià)較地基處理低很多,最終采用輕質(zhì)土方案工程造價(jià)僅2421 萬(wàn)元,從成本上節(jié)約將近50%。

        3 輕質(zhì)泡沫土施工要點(diǎn)

        輕質(zhì)泡沫土施工工藝流程如下:施工準(zhǔn)備→施工場(chǎng)地硬化→機(jī)械設(shè)備安裝調(diào)試→測(cè)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(shí)整平至設(shè)計(jì)標(biāo)高,檢測(cè)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(zhuān)業(yè)的發(fā)泡劑稀釋后生成,對(duì)于泡沫用的拌合水應(yīng)該清潔,不能有雜質(zhì)。對(duì)于發(fā)泡劑的稀釋?zhuān)瑧?yīng)該由專(zhuān)業(yè)的設(shè)備進(jìn)行,確保泡沫的細(xì)密。

        (3)水泥漿的制備。水泥漿采用現(xiàn)場(chǎng)拌合的方式制備,需保證拌合的連續(xù)性,同時(shí)在出料口設(shè)置過(guò)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(guò)程中需對(duì)其參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。

        (5)模板安裝。根據(jù)設(shè)計(jì)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(jìn)行加固。輕質(zhì)土按預(yù)先開(kāi)挖完成的臺(tái)階進(jìn)行分層澆筑,每層澆筑厚度為0.5 m。澆筑之前需對(duì)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(shí)如遇到下雨情況,需立即停止?jié)仓?,并覆蓋好剛澆筑的輕質(zhì)泡沫土。施工溫度不低于15 ℃,澆筑間隔時(shí)間為3 d。澆筑方向?yàn)橐欢讼蛄硪欢诉M(jìn)行澆筑,當(dāng)采用2 條以上澆筑管進(jìn)行澆筑時(shí)可采用并排澆筑或者對(duì)角澆筑的方式。澆筑完成后應(yīng)將表面進(jìn)行掃平,并采用塑料薄膜進(jìn)行覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)澆筑完成后需對(duì)道路進(jìn)行封閉,禁止任何機(jī)械人員進(jìn)入尚未完全固化的輕質(zhì)土澆筑區(qū)域[3]。

        4 質(zhì)量檢測(cè)

        為了確保檢驗(yàn)泡沫輕質(zhì)土施工質(zhì)量,對(duì)某段進(jìn)行沉降量的檢測(cè),提取提取6 個(gè)橫斷面通車(chē)14 個(gè)月后的累計(jì)沉降數(shù)據(jù),沉降量檢測(cè)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(gè)截面的橫坡坡度變化量最大為0.36%,遠(yuǎn)小于質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)0.5%,滿足要求。

        圖1 沉降量檢測(cè)情況

        5 結(jié)束語(yǔ)

        采用泡沫輕質(zhì)土對(duì)高鐵車(chē)站地基處理中的應(yīng)用,可有效提高高鐵車(chē)站地基土的穩(wěn)定性,減少施工后沉降的出現(xiàn)。實(shí)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(jì)要求,滿足要求。

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