中铁十七局集团第三工程有限公司 河北石家庄 050081
摘要：泡沫轻质土具有轻质性、密度和强度可调节性、高流动性、直立性及施工便捷等特点，用于减轻路基荷重替代填土。在软基桥台背填筑、道路扩建、山区陡峭路段填筑、旧路桥头路基换填等领域得到广泛应用。在地下大跨度结构覆土减荷、空洞及狭小空间充填，具有独特的技术经济优势，是土建领域一种新兴的轻型材料，具有广阔的应用前景。
关键词：泡沫轻质土；铁路；软土路基
一、简析目前铁路软基处理主要形式和利弊
1.1 水泥搅拌桩
在铁路软基处理形式中，最常见的就是水泥搅拌桩处理。水泥搅拌桩 因其施工环境及土质的性质影响可分为单向、双向、水泥砂浆、钉型和旋喷等几个类型。
就施工技术考虑，前几种分类因设备本身的原因而存在一定的缺陷。打桩施工地下处理较深对各种地下管线、电缆等造成巨大威胁，对施工安全、营业线安全及既有设备安全都埋下巨大隐患。
旋喷桩每延米水泥用量为150kg，相比单向、双向水泥搅拌桩每延米水泥用量65kg 成本大大提高。旋喷桩机小、移动灵活，不会危及营业线安全。钻杆可分段拆卸，多适用于施工条件苛刻工作面不足的情况，但因其成本较高不能大面积广泛使用。
1.2 袋装砂井
袋装砂井的设备配有成空套管、灌砂袋架等设备，可以将中粗砂打进软基，再利用堆载预压将软土里的水进行有效排挤后进行软土地基的加固。
1.3 CFG 桩
CFG 桩是将预先拌合好的混合料利用1：1 的水泥砂浆通过钻杆打入软土地基中达到加固的目的。施工时容易造成断桩、缩颈、混合料离析等质量事故，且工艺复杂施工进度缓慢。现已基本被水泥搅拌桩替代。
1.4 碎石换填
此施工通常是用在桥涵的过渡填筑或土质较好的地面进行软基处理。碎石材料成本高而且后期沉降量较大，给后期线路养护增加成本。
二、软基处理中仍需解决的难题
2.1 软基深层处理计算理论与实际差异问题
由于需要软基处理的地质情况复杂，各土层厚度、承载力不均匀导致其理论计算与实际情况往往有很大出入。
2.2 桥涵过渡段沉降量较大引起的跳车问题
桥涵过渡段跳车是工程行业公认的难以解决的难点。桥涵沉降量很小，而在后期的处理时就会出现沉降量大小的差异造成的桥头跳车难题难以解决。
2.3 地下管线位置不明确处软基处理问题
新增复线工程中经常会遇到路基下穿各种石油、燃气、工业毒气等深埋管线，由于管线埋设时间久远有些无法确认其具体深度和位置，这样对软基处理造成困难。管线业主担心打桩处理会损坏管线，换填处理担心后期沉降太大压坏管线。
2.4 征地拆迁制约工程进度及增加成本问题
根据营业线上的填加复线要求路基会升高5m，因此路基会加宽到4.15m，而既有排水沟废弃从新改移至新建坡脚，不考虑护道，征地界也要随之增加至少8-10m。导致一系列的征地拆迁制约工程进度问题，因征地拆迁补偿款造成增加成本问题。
三、泡沫轻质土的定义和特性
泡沫轻质土的原理是将发泡剂水溶液形成泡沫，与填加基胶凝材、水、外加剂进行混合，形成硬化的轻型材料，按照工程标准，泡沫的含量、重量和强度会在15—70%、5—16kN/m3 到0.3—8.0MPa 范围内调整。
泡沫的特性较为轻盈，具备极高的流动性、抗压缩性、高强密度以及可塑性。详见图2-1，图2-2，图2-3，图2-4，图2-5，图2-6
图2-1 轻质性 图2-2 高流动性
图4-1 泡沫轻质土在公路桥涵过渡段应用实例
4.2 轻质泡沫土在既有路基加宽、扩建工程中的优势：
（1）适用于垂直填筑，降低成本、占地面积小；
（2）采用泵送施工，不需设置临时便道，对交通无影响；
（3）施工工期短，对环境无污染，社会经济效益好。
五、国内外应用情况
气泡混合轻质土是一种新型轻质环保材料，在国外已有几十
年的应用历史。自2002年从日本引进以来，在广东、北京、河北等重点工程中采用，取得了良好的效果。
到目前为止，该技术在日本应用约为300 多万m3，在国内成功应用于奥运工程，天津大道等几十个工程项目，累计约为30多万m3。
六、泡沫轻质土施工
6.1 泡沫轻质土施工
（1）泡沫轻质土应用前需要做施工配合比检测，标准如下：
①湿容重≤6.0KN/m3；200mm≥流动值≥160mm。
②配合比强度试验试块采用10cm3，10cm3，10cm立方体试块。
③强度要求：7天龄期强度≥0.3Mpa；28天龄期强度≥ 0.6Mpa。
④施工配合比强度试验以3块为一组，共做3组分别测定7天、14 天和28天龄期强度。当7天龄期抗压强度≥0.3Mpa时可判定为适用。
（2）泡沫轻质土浇筑施工
①泡沫轻质土分层浇筑，每层厚度控制在0.2m～1m；基坑深3m，做4次施工，单次厚度设定0.75m。浇筑时间设定为上层初凝后再进行下层施工。
②延结构物的纵向方向浇筑。
③要保持浇筑口水平，且使浇筑口低于浇筑轻质土表面。
④浇筑现场应确保基底无积水，当浇筑面位于地下水位以下时，采用潜水泵临时降水，并在泡沫轻质土养护龄期不少于3天且满足抗浮要求的条件下才能撤除降水措施。
6.2 过程质量监控
（1）施工场地应平整，不得有积水。
（2）施工过程要严格控制流动值和湿密度。建立规范的制度并有效执行，且保证达到轻质土设计标准。
（3）施工过程当中，要对施工过程进行实时记录，且进行签认及整理，预防并及时处理发生偏差的问题。
（4）质量控制指标
6.3 强度检测
（1）泡沫轻质土固化后常规试验检测指标为抗压强度。
（2）泡沫轻质土路基浇筑至最后1层时，每日按照7天龄期和28天龄期分取2组试件作强度检测。
（3）泡沫轻质土的强度检测试块取样要求及强度评定标准如下：
①在施工现场做试块；规格为边长10cm 立方体，每组3个。制取后，存放于20～25℃恒温环境，拆模后，使用密封塑料袋包装。
七、效果分析
7.1 施工简便、安全
泡沫轻质土运输便利、施工简单，用料少，方便管理，具有极高的安全性。
7.2 降低工程造价
①降低投入成本及维护费用
泡沫轻质土换填软土路基，可降低施工成本并提升施工质量，极大的降低工程的维护管理资金投入，且施工期短，降低时间成本。
八、结束语
泡沫轻质土技术在施工中得到广泛运用，如鸟巢、北京地铁奥运支线、京珠高速公路、广州亚运主干道等工程都均取得很好的效果。在铁路施工中，利用泡沫轻质土技术同样起到了重要的作用。可以说，泡沫轻质土的应用成功的的提高了软基路堤填筑效果。
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论文作者:曹祥
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年7期
论文发表时间:2019/7/10
标签：轻质论文; 泡沫论文; 路基论文; 强度论文; 管线论文; 桥涵论文; 水泥论文; 《建筑学研究前沿》2019年7期论文;