泡沫轻质土在高铁车站中的应用

袁 林

（中铁十九局集团第二工程有限公司，辽宁辽阳 111000）

0 引言

泡沫轻质土用于软土地基处理，主要通过利用泡沫轻质土较小的容重，置换表面现状重度较大的土，使工程完成后，综合附加荷载比原土增加不大，甚至基本一致，使工程的工后沉降控制在规范允许范围内。泡沫轻质土的核心原理是在原土地基允许范围附加荷载范围内，计算泡沫轻质土应该换填厚度和换填范围问题，总体上计算式简易，应用容易得到推广。

1 工程特点

（1）工程性质差。某高铁车站场地内软土分布广泛，土层厚，并且软土本身具强度低、压缩性高、易触变的特征。根据原位及室内试验测试结果，该场地内的淤泥质粉质黏土比贯入阻力Ps＜0.6 MPa，压缩模量Es=1.9～3.0 MPa，灵敏度St约为2.3 左右。

（2）差异沉降控制严。路基与两侧的地下通道、出租车通道频繁过渡，要实现路基与刚性构筑物间的刚度与变形平稳过渡，保证旅客列车高速、平稳、舒适的运营，保证站台的平顺美观，必须减小甚至消除纵向差异沉降。站内的2 个高速场存在正线与站线多线并行状况，要保证不同线路均有良好的工作性状，同时有效控制投资，必须做好横向差异沉降控制设计。

（3）周边环境复杂。基坑周边的地下通道、出租车通道、下部地铁均在同时施工，交叉作业面多，干扰大，施工界面复杂，给地基处理带来极大不便。工程东侧紧邻已开通运营的路线，施工期间不得影响正常的线路运营，采用常规的软基处理技术无法同时满足上述要求，无疑给既有线软土地基加固设计提出新的课题。

（4）施工场地狭小。工点所处的基坑（287 m×23 m×7 m）内零星分布着两种共8 个高低承台、124 根工程桩、12 个电扶梯和3个连接通道，施工场地空间狭小，结构间间距普遍在7～12 m，最小距离仅有约2.5 m，上部空间高度6～8 m，施工条件非常困难。

（5）填筑压实困难。填土压实困难是大型站房工程路基及站台填筑的普遍性问题，位于两条地下通道间的路基工程，由于空间狭小，使得填料的填筑和碾压都更加困难，采用常用的渗水土、改良土甚至级配碎石掺水泥等方案均无法弥补压实盲区的难题，不能满足压实标准要求[1]。

（6）施工工期紧。工程计划年底正式投入运营，扣除线上工程、站台及配套工程所需时间，要求软土地基处理及基坑填筑必须在3个月之内完成，常规的高压旋喷桩、钻孔桩等无法满足工期要求。

（7）环保要求高。该车站位于市区内，周边企事业单位多，居民小区密布，对施工噪音、泥浆的排放等环保要求高，同时不允许大量的取弃土发生，尽量减少渣土车造成的城市污染。

2 方案确定

2.1 方案比选

结合工程实际特点，设计需要解决不同构筑物差异沉降和基坑回填土填筑压实质量两个方面的问题，在调研已有铁路、地铁、公路、市政等基坑工程回填处理技术的基础上，常规的高压旋喷桩、碎石桩、素混凝土桩等均存在机具无法进场，施工质量难以控制的困难，设计时主要对深层地基处理并回填优质填料和采用轻质土回填两大类方案进行仔细研究分析和比选。

（1）深层地基处理并回填优质填料。采用48 m 的长疏和40 m 的短密钻孔灌注桩能完全消除过渡段与两侧通道的差异沉降，工程质量有保证，但投资较大（4142 万元），施工期较长，至少需4～6 个月，且无法解决承台面以上及基坑内紧邻桩基部位填土压实困难，存在压实盲区，同时噪音、泥浆对环境影响较大。

（2）轻质土处理。换填处理比较简单，用轻质土作为回填填料也能有效控制沉降，不需进行深层地基处理，施工速度快，环保性能好，综合造价合理；填筑的整体性好，与主体结合紧密，可充填各类狭小空间，填筑质量容易控制。

综上所述，确定轻质土处理为优选方案。

2.2 技术优势

（1）轻质性。不需进行深层加固，有效控制差异沉降。充分利用轻质土容重小的特点，置换容重较大的粉土和粉砂土，使得基坑底部的土压力降低，从而降低工后地基的沉降。

（2）流动性。不含混凝土的粗骨料，流动性远较混凝土要高，具有良好的流动性，可充填狭小空间，填筑质量有保证[2]。

（3）管道输送。由于轻质土流动性大，因此可通过管道泵送，解决了因施工场地狭小而造成不易运输的问题，并且泡沫轻质土浇筑施工无须振捣碾压，施工速度快，工期缩短。

（4）环保。施工噪声小，降低对周边居民生活与工作的影响，不产生泥浆排污，减少对城市的污染，与土工泡沫塑料相比，泡沫轻质土属无机质材料，用于地上、地下工程，其对环境均无污染作用，环保优势明显。

（5）技术可行，经济合理。通过试验研究，从轻质土的长期强度试验、干湿循环试验、冻融循环试验和抗腐蚀性等方面发现轻质土耐久性优良，技术是可行的。回填处理造价较地基处理低很多，最终采用轻质土方案工程造价仅2421 万元，从成本上节约将近50%。

3 轻质泡沫土施工要点

轻质泡沫土施工工艺流程如下：施工准备→施工场地硬化→机械设备安装调试→测量放线→模板安装→防渗土工布铺设→镀锌铁丝网铺设→轻质泡沫土浇筑。

（1）施工准备。填筑前，先排除积水，清除基坑底部浮土，夯实整平至设计标高，检测坑底基本承载力，满足σ≥0.040 MPa，然后在基坑底铺一层复合土工膜。

（2）泡沫生成。泡沫是由专业的发泡剂稀释后生成，对于泡沫用的拌合水应该清洁，不能有杂质。对于发泡剂的稀释，应该由专业的设备进行，确保泡沫的细密。

（3）水泥浆的制备。水泥浆采用现场拌合的方式制备，需保证拌合的连续性，同时在出料口设置过滤网。

（4）泡沫与水泥浆的的混合。轻质土是将气泡和加压水泥浆混合而成，施工过程中需对其参数进行严格监控。

（5）模板安装。根据设计图纸要求及轻质泡沫土的特性，模板采用1.5 cm 厚竹胶板背方木，模后用钢管顶托支撑在摆设在地面上的方木进行加固。轻质土按预先开挖完成的台阶进行分层浇筑，每层浇筑厚度为0.5 m。浇筑之前需对基底和模板严格检查，不得出现缝隙，防止轻质泡沫土沿缝渗漏。

（6）浇筑施工。浇筑施工前在基底完成防渗土工布的铺设，并在每层浇筑之前完成镀锌铁丝网的铺设。浇筑时如遇到下雨情况，需立即停止浇筑，并覆盖好刚浇筑的轻质泡沫土。施工温度不低于15 ℃，浇筑间隔时间为3 d。浇筑方向为一端向另一端进行浇筑，当采用2 条以上浇筑管进行浇筑时可采用并排浇筑或者对角浇筑的方式。浇筑完成后应将表面进行扫平，并采用塑料薄膜进行覆盖保湿养护浇筑完成后需对道路进行封闭，禁止任何机械人员进入尚未完全固化的轻质土浇筑区域[3]。

4 质量检测

为了确保检验泡沫轻质土施工质量，对某段进行沉降量的检测，提取提取6 个横断面通车14 个月后的累计沉降数据，沉降量检测情况如图1 所示。结果表明，中线14 m 的沉降量最大，8 m 处的沉降量最小。6 个截面的横坡坡度变化量最大为0.36%，远小于质量控制标准0.5%，满足要求。

图1 沉降量检测情况

5 结束语

采用泡沫轻质土对高铁车站地基处理中的应用，可有效提高高铁车站地基土的稳定性，减少施工后沉降的出现。实践结果表明，此技术的应用，截面横坡坡度变化量小于设计要求，满足要求。