泡沫轻质土在地铁保护区工程中的应用分析

2022-03-14高锷

人民交通 2022年1期

文 / 高锷

随着城市化的不断发展，在地铁保护区当中修建市政工程，这是当前很难避免的问题。在地铁保护区当中的市政工程，进行路基设计的过程中，要充分考虑泡沫轻质土的应用，这种土质可以有效地降低荷载，从而减轻了对地铁的影响，尤其是在桥梁结构上，经常会出现无法实施的情况，这种情况下运用泡沫轻质土，可以起到很好的施工效果，所以要研究相关的解决方案。地铁是一种非常方便快捷的交通工具，所以这种出行方式，也是未来的主要趋势，当前城市地铁建设非常迅速，在这样的情况下，经常会与市政工程产生冲突，尤其是在地铁保护区内的市政工程，是当前不能回避的重要问题。

一、泡沫轻质土制备和应用优势分析

（一）制备分析

在施工过程中现浇的泡沫轻质土，是一种新型的材料，主要是用物理方法进行制备，用的是发泡水剂溶液为主要材料，将其制造成泡沫的一种技术，这种技术与水泥基胶凝材料，还有水和外加剂用以一定的比例混合，然后进行搅拌，经过化学作用以后会硬化，之后形成一种轻质材料。这种材料具有轻质性，而且密度较高，由于强度可以进行调节，所以在施工的过程中，具有良好的性质，并且非常地环保，所以在施工过程中，经常会代替常规的填土，不仅有效地提高了施工进度，也有效地降低了沉降问题。进行轻质土制备，注意的制备流程是先进行泡沫和水泥浆制备，然后生成泡沫轻质土，最后进行浇筑施工。

（二）泡沫轻质土的优势分析

这种新型材料与传统材料相比有比较明显的优势，主要体现在四个方面。第一，具有不可压缩和高强特性。将泡沫轻质土应用于地铁的建设施工中，有效地克服了传统填料的问题，尤其是不可压的缩性和高强特性，可以有效地控制工后沉降问题，尤其是向原地面以下的位置进行填料和置换时，可以显著地降低基底的应力，从而更好地控制工后沉降。第二，具有高流动性。这一特点可以使施工更加高效便捷，并且很大程度地缩短工期，主要表现在常态填料时，需要修建施工便道，所以比较费时费工，而泡沫轻质土进行施工的过程中，会很大程度地缩短施工准备期，而且不需要修施工便道，可以直接用管道输送。这种材料可以连续地作业，不需要进行碾压，所以也不需要间断路基进行填筑。传统的路基填筑，一般从开始到合格需要3-5个月的时间，但是运用泡沫轻质土材料进行施工，很大程度地缩短了施工时间。第三，可以垂直进行填筑。这个特点可以缩小施工作业面，节约了挡土结构，从而减少了桥跨，有效地避开了高压线和通信管路，同时也避免了拆迁和永久性占地的情况。第四，属于非隐蔽工程。泡沫轻质土是非隐蔽的工程，所以施工的质量可以很好地控制，可靠度比传统方式要高很多。

（三）泡沫轻质土的性能

泡沫轻质土的性能，主要体现在六个方面。第一，是轻质性。由于不同的工程，所以需要会有很大不同，在重度方面也有一定的差别，一般是在4-1kN/m的范围内进行选择。第二，可调节性。在密度和强度方面，具有一定的可调节性。第三，具有良好的施工性。第四，材料硬化后可以自立，还可以垂直地进行填筑。第五，耐久性比较好。第六，具有环保性，所以对环境的污染较小。

二、地铁保护区的相关规定和要求

（一）相关规定分析

当前我国的地铁发展迅速，所以出台了相关的管理办法和规定，其中规定了轨道交通的安全问题，还有相关的保护区范围，主要体现在三个方面。第一，是在地下车站和隧道外边线的部分，应当包括外线的50米范围内。第二，是在地面车站的位置，还有高架车站的位置，以及线路轨道外的边线位置，要包括外侧的30米范围。第三，在出入口和通风亭，还有变电站等建筑物的位置，应当包括外边线，要在外侧的10米范围内。

（二）在地铁保护区内作业要求

在地铁保护区内作业，主要要求一般有四个方面。第一，是不能在轨道交通区间，或者是隧道附近和上方进行大量的加卸载，一般情况下加卸载的最大程度不能超过20kpa。第二，在轨道交通的周边，还有外部活动的位置，应当与轨道交通的既有结构还有外边线之间位置，要注意水平投影的净距离，这个距离应当符合相关要求。第三，在排水管道位置设置时，应当避免布置在地铁隧道的正上方。第四，应当采用快速的施工方案进行施工。

三、泡沫轻质土作为减荷材料应用分析

（一）工程的基本概况分析

在一般情况下会出现基本建筑住宅的配套道路与地铁重合情况，在这样的情况下进行施工，应当拟建立场地的原地面标高，大概在4.5米的高度，但是有的住宅小区，在出入口的标高大多都是5.8-7.5米的高度。通常在小区建设的期间，应当实施地面推土和绿化施工，这样就会使地面标高升高，通常会升高到8.0以上的高度，这时通常堆土的超载程度，会大于隧道的设计范围，这样就会造成地铁的隧道结构在横向的位置出现变形情况。要想保障地铁的安全，应当进行挖土卸载，这样才能进行应急抢险施工。但是要注意场地标高的问题，将其恢复到4.5米的高度。在道路的断面设计时，应当将局部的道路标高提高，大概提高到8米左右。

（二）方案必选分析

在对初步方案进行确定时，如果采用轻质材料进行换填，那么就要考虑换填方案和桥梁结构的跨越问题，将这些方案进行比选，才能确保后续施工的顺利进行。在实际工作过程中，由于结构跨越，运用传统的方式一般需要在两条隧道之间设桩，这样会提高施工风险，同时施工难度也比较大，所以就会提高工程的造价，对于这样的情况，一般都推荐采用轻质材料进行换填。在进行具体施工时，第一步应当在粉煤灰和泡沫轻质土，以及EPS等三种材料中进行比选。粉煤灰的压实干重多，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，就会给周围的建筑物产生影响，在施工的过程中，也会存在一定的污染情况，所以一般不推荐使用粉煤灰做换填材料。使用EPS材料需要考虑抗浮设计，如果地下管线比较复杂，就会导致施工比较复杂，尤其是运营期间进行管线维护或者是返修时，就需要对块体进行切割，主要进行竖向切割，然后再进行管线施工。当施工完成以后，要使用EPS进行回填，但是这种材料的维护成本也较高。使用泡沫轻质材料进行施工，施工工艺比较简单，而且施工时间比较短，在地下管线施工时比较方便，后期维护也比较简便，并且工程造价比较低，基于这些优点，一般会选择泡沫轻质进行换填。

（三）进行换填深度计算

在进行换填时，应当充分考虑换填深度，以这个为设计原则，在换填后不会增加换填应力。通过相关的计算，运用泡沫轻质土材料换填，平均的超挖深度是1.7米，这时就可以平衡上覆的荷载。

（四）技术指标分析

一般情况下泡沫的标准密度是50kg/m,而发泡的倍率应当不低于1200，在进行消泡试验时，湿度和密度增加率一般不能超过百分之十。在施工配合比筛选时，应当进行密度试验，还有流值和消泡试验，这样才能更好地对技术指标分析。

（五）施工工艺分析

一般情况下在合流管的位置，管位应当处于换填材料的路基底部，所以运用泡沫轻质土在中合流管处施工，主要的施工方案有。第一，在道路范围内，应当逐段地挖土，直到达到标高2.3米的位置。第二，在浇筑的过程中，应当在20厘米C30的水泥混凝土垫层位置浇筑。第三，如果是按照管道设计和标高位置情况分析，应当布置排水管，还有检查井。第四，浇筑泡沫轻质土。第五，铺设0.5毫米厚的防渗土和工模。第六，当全部施工完成以后，对车行道的路面施工。

四、桥梁结构减跨施工分析

（一）概括分析

如果市政道路施工与地铁线重合，同时还遇到了跨越河道的情况，新桥梁的梁底应当对标高进行限制，在河道两侧的地基中，应当运用淤泥质粘土，还有粉质粘土进行处理。

（二）总体方案分析

如果依照常规的桥梁进行设计，应当控制桥的填土高度，一般是3米的高度。由于地铁的结构需要控制，如果对桥跨进行硬性布置，这时的桥梁结构必须要采用大量的异性结构，这样才能增大桥梁的跨度。在最终选择方案时，应当结合这几种情况，才能有效地提高混凝土的应力，从而提高桥梁的结构。当桥后的最大填土高度是5米时，要采用合理的路基处理方式，这样才能使桥梁和道路的衔接处，在施工完成后沉降小于0.1米。

（三）深度计算分析

在实际工作中，要根据相关计算确定深度，如果是采用泡沫轻质土填筑时，工后的沉降量一般是18.1厘米，这样会满足相关的控制指标。由于这种材料容积比较轻，可以采用向原地面以下的方式换填，从而进一步地减少了填后荷载。在拟建场的地基填土时，一般情况下填土的厚度是1.2米，在地铁结构上方会新增加荷载，但是一般都小于地铁的要求，根据这些情况就会计算出工后的沉降量，从而更好地进行控制。