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泡沫輕質(zhì)土抗浮技術(shù)在道路工程中的運(yùn)用
1 工程概況

1.1 選用泡沫輕質(zhì)土背景

      陽(yáng)光路(規(guī)劃濱江大道—兆豐路)位于黃浦江 南延伸段 B 單元南端，為“尚海灣豪庭”住宅開發(fā) 項(xiàng)目的市政配套工程。該項(xiàng)目于2010年6月底開 工建設(shè)前，上海軌道交通 7 號(hào)線“船廠路站—后灘 站”下行區(qū)間隧道340環(huán)附近發(fā)生了較多的管片 接縫滲漏水、漏泥漏砂和管片碎裂現(xiàn)象，300～360 環(huán)范圍內(nèi)隧道結(jié)構(gòu)橫向變形增加明顯。為確保軌 道交通7號(hào)線的安全運(yùn)營(yíng)，需要對(duì)陽(yáng)光路換填減 載，并最終確定選用泡沫輕質(zhì)土換填。

1.2泡沫輕質(zhì)土設(shè)計(jì)與施工各項(xiàng)指標(biāo)

陽(yáng)光路范圍西起兆豐路（K0+034.067），東至規(guī)劃濱江大道（K0+396.894） ，道路全長(zhǎng) 362.827 m。設(shè)計(jì)路福寬度為16.0 m，屬城市支路I級(jí)。陽(yáng)光路 全線土路基采用泡沫輕質(zhì)土置換，原地面標(biāo)高 4.48~4.85 m，開挖寬度 16.0 m，深度挖至 2.3 m 標(biāo) 高，然后填筑 20 cm 厚碎石墊層，再換填泡沫輕質(zhì) 土至相應(yīng)設(shè)計(jì)標(biāo)高，換填厚度在2.3~4.183 m。

      道路施工范圍內(nèi)縱向排設(shè)一根 φ1200 mm 玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管(FRPM 管)，窨井采用同 材質(zhì)的定型產(chǎn)品，管內(nèi)底標(biāo)高3.45~2.56 m。

    泡沫輕質(zhì)土施工日期為 2012 年 6~9 月，正值雨 季及臺(tái)風(fēng)暴雨期施工。1.3 地質(zhì)資料

        第①層：雜色雜填土，層厚 3.7~4.0 m，層底標(biāo) 高0.95~0.62 m；表層1~2 m以混凝土地坪、雜填土 為主，其下以雜色粘性填土為主。

      第③層：灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，層厚4.5~4.80m， 層底標(biāo)高-3.80~-3.88 m。飽和，流塑，無(wú)搖振反 應(yīng)，稍有光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等，屬高壓縮 性土。

        第④層：灰色淤泥質(zhì)粘土，孔深 15.3 m，未揭 穿。飽和，流塑，無(wú)搖振反應(yīng)，光滑，干強(qiáng)度高，韌性高，屬高壓縮性土。

1.4 地下水位情況

       年平均地下水高水位埋深 0.5 m，低水位埋深 1.50 m；地下水對(duì)混凝土無(wú)腐蝕性。地下水位變化 主要受大氣降水、地表涇流及黃浦江水位變化而 變化。

1.5 工程施工特點(diǎn)

    （1）首次在市政道路土路基工程中采用現(xiàn) 澆泡沫輕質(zhì)土換填減載技術(shù)。

    （2）泡沫輕質(zhì)土運(yùn)用于正在運(yùn)營(yíng)的地鐵項(xiàng)目，如 何保證施工質(zhì)量、保證軌道交通安全是本次實(shí)施 的重點(diǎn)。

     （3）泡沫輕質(zhì)土施工地鐵部門要求。

     施工前與地鐵部門多次協(xié)調(diào)，在確保地鐵運(yùn)行 安全的前提條件下，按地鐵部門要求采用如下分 段：12 m段，共分 30 段，每段澆筑泡沫輕質(zhì)土方量 約622.0 m3。每段澆筑時(shí)間控制在22 h內(nèi)完成。每 一段施工時(shí)間（見表 4）報(bào)地鐵部門審批同意后，方可實(shí)施。

2 泡沫輕質(zhì)土施工遇臺(tái)風(fēng)暴雨出現(xiàn)上浮問(wèn)題處理

2.1 50 a 一遇“?？睆?qiáng)臺(tái)風(fēng)暴雨導(dǎo)致泡沫輕質(zhì)土上浮現(xiàn)狀

      2012 年 7 月 17 日至 8 月 3 日，陽(yáng)光路泡沫輕 質(zhì)土已施工 229 m，樁號(hào)為 K0+034～K0+263，第 1 次澆筑高度1.40～1.69 m。2012年8月8日，上海 遭到 50 a 一遇強(qiáng)臺(tái)風(fēng)暴雨“?？庇绊?，整個(gè)施工 區(qū)域均浸泡在雨水中，導(dǎo)致該段泡沫輕質(zhì)土發(fā)生 上浮現(xiàn)象，上浮高度在20 mm以內(nèi)。

2.2 應(yīng)對(duì)突發(fā)事件采取的抗浮施工技術(shù)措施

  （1）在基坑四周設(shè)置攔水堤埂，防止周邊路面 雨水倒灌入。

  （2）挖集水坑強(qiáng)制排水，降低地下水位。沿基 坑周邊每隔 20 m 設(shè)置 1 個(gè)集水坑，挖至坑底，然 后用潛水泵進(jìn)行強(qiáng)排水，降低地下水位。

  （3）在基坑四周設(shè)置排水明溝，強(qiáng)制降低地下 水位。沿基坑四周設(shè)置排水明溝，使施工區(qū)域內(nèi)地 下水貫通，然后利用集水坑潛水泵強(qiáng)排水，降低地 下水位。

  （4）泡沫輕質(zhì)土抗浮控制水位與警戒水位設(shè)定。

   f 浮 =ρ 水 gh 水 （1）

   G 混凝土 =ρ 混凝土 gh 混凝土 （2）

式（1）、（2）中：f 浮—— —泡沫輕質(zhì)土所受浮力；

ρ 水—— —水的密度；

h 水—— —水位差，

 h 混凝土 = 地下水位 高程－輕質(zhì)土底面高程；

G 混凝土—— —泡沫輕質(zhì)土自重；

ρ 混凝土—— —泡沫輕質(zhì)土密度；

h 混凝土—— —泡沫輕質(zhì)土填高，

h 混凝土 = 輕質(zhì)土頂面高程－輕質(zhì) 土底面高程。

根據(jù)已澆筑泡沫輕質(zhì)土標(biāo)高推算，泡沫輕質(zhì)土上浮控制地下水位標(biāo)高為 3.323m，警戒水位設(shè) 定為3.10 m。

（5）泡沫輕質(zhì)土沉降與基坑水位觀測(cè)。沿道路每隔10 m設(shè)置1個(gè)觀測(cè)橫斷面，并設(shè)置 5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，增置1個(gè)黃浦江水位觀測(cè)點(diǎn)（見表5）

 

       在超警戒水位階段，水位及沉降觀測(cè)每 1 h 進(jìn) 行 1 次；水位降至警戒水位以下 20 cm 內(nèi)，水位及 沉降觀測(cè)每2 h進(jìn)行1次；水位降至警戒水位以下 20 cm后，水位及沉降觀測(cè)每天進(jìn)行1次。經(jīng)過(guò)晝夜5 d時(shí)間的強(qiáng)排水措施，地下水位降 至標(biāo)高2.85 m左右，泡沫輕質(zhì)土累計(jì)沉降 16 mm， 基本恢復(fù)穩(wěn)定。

2.3 應(yīng)對(duì)再次臺(tái)風(fēng)暴雨采取的抗浮預(yù)防技術(shù)措施

     由于受公用管線施工影響，泡沫輕質(zhì)土需分兩次施工，間隔 2個(gè)月時(shí)間才能施工至設(shè)計(jì)標(biāo)高。而 8～10月為上海市臺(tái)風(fēng)暴雨多發(fā)季節(jié)，為應(yīng)對(duì) 再次發(fā)生強(qiáng)臺(tái)風(fēng)暴雨影響，避免泡沫輕質(zhì)土再次發(fā)生上浮現(xiàn)象，采取以下預(yù)防措施。

（1）推算泡沫輕質(zhì)土抗浮控制水位與警戒水位。該段泡沫輕質(zhì)土按加高 50 cm 處理后，重新推算 泡沫輕質(zhì)土上浮控制地下水位標(biāo)高為 3.544 m，警 戒水位設(shè)定為3.35 m。

（2）采用本文第2.2節(jié)抗浮技術(shù)措施：攔水堤埂、集水坑、排水明溝。

（3）增加砂包配重預(yù)防措施，根據(jù)不同水位及 泡沫輕質(zhì)土澆筑高度，按浮力公式計(jì)算，分別設(shè)置 不同施工段的配重。

（4）建立潛水泵抽水常效措施，堅(jiān)持每天觀測(cè) 水位。

（5）堅(jiān)持每天收聽天氣預(yù)報(bào)，及時(shí)掌握未來(lái)一 周天氣動(dòng)態(tài)，以便采取相應(yīng)的預(yù)防措施。

2.4 針對(duì)已發(fā)生上浮開裂泡沫輕質(zhì)土修復(fù)技術(shù)措施

  （1）泡沫輕質(zhì)土沉降穩(wěn)定后，對(duì)已發(fā)生裂縫采 用同材質(zhì)進(jìn)行灌縫處理。 

  （2）泡沫輕質(zhì)土頂部滿鋪一層 φ3~4mm@5cm× 5 cm鍍鋅鐵絲，防止裂縫向上反射。

  （3）泡沫輕質(zhì)土頂部澆筑一層50 cm輕質(zhì)土。2.5 檢測(cè)效果 待輕質(zhì)土保養(yǎng)期到后，經(jīng)彎沉測(cè)試，均達(dá)到設(shè) 計(jì)要求。

3 泡沫輕質(zhì)土正常施工抗浮技術(shù)預(yù)防措施及運(yùn)用

（1）驗(yàn)算地下水位與泡沫輕質(zhì)土高差，設(shè)置警 戒水位（見表6）。經(jīng)驗(yàn)算，泡沫輕質(zhì)土上浮控制地下水位標(biāo)高 為3.31 m，警戒水位設(shè)定為3.10 m。（2）設(shè)置集水坑進(jìn)行排水?；油鈧?cè)每隔 20 m 設(shè)置 1 個(gè)集水坑，根據(jù)水 位標(biāo)高，定期用潛水泵進(jìn)行抽水。

（3）基坑外側(cè)排水明溝進(jìn)行排水。沿基坑四周設(shè)置一條排水明溝，與集水坑連通，使基坑內(nèi)地下水及時(shí)排至集水坑，利用集水坑 內(nèi)潛水泵進(jìn)行排水。（4）基坑頂部設(shè)置阻水堤埂?；禹敳克闹茉O(shè)置一道截面為 50 cm（高）× 80 cm（寬）阻水堤埂，阻止雨水期地表水倒灌入施 工區(qū)域。

（5）堅(jiān)持每天定時(shí)觀測(cè)水位與泡沫輕質(zhì)土標(biāo)高， 建立相應(yīng)臺(tái)賬。每天派專人定時(shí)定點(diǎn)觀測(cè)地下水位及泡沫輕 質(zhì)土標(biāo)高，以便及時(shí)掌握地下水與泡沫輕質(zhì)土標(biāo) 高變化動(dòng)態(tài)，及時(shí)用潛水泵進(jìn)行排水，并建立測(cè)量 觀測(cè)登記表與抽水臺(tái)賬。

（6）建立地下水位報(bào)警機(jī)制。施工現(xiàn)場(chǎng)建立業(yè)主、監(jiān)理、施工方網(wǎng)絡(luò)管理體 系，以項(xiàng)目經(jīng)理為第一聯(lián)系人?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)水位一旦 達(dá)到警戒水位，測(cè)量人員立即報(bào)項(xiàng)目經(jīng)理，由項(xiàng)目 經(jīng)理組織有關(guān)各方，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案措施。（7）堅(jiān)持每天收聽天氣預(yù)報(bào)及一周天氣動(dòng)態(tài)， 以便采取相應(yīng)的預(yù)防措施。監(jiān)測(cè)人員堅(jiān)持每天收聽天氣預(yù)報(bào)及未來(lái)一周 天氣預(yù)報(bào)，及時(shí)掌握天氣動(dòng)態(tài)，一旦有臺(tái)風(fēng)、特大 暴雨等不利天氣，及時(shí)通知項(xiàng)目經(jīng)理，由項(xiàng)目經(jīng)理 組織有關(guān)各方，提前做好現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急材料準(zhǔn)備工作 及泡沫輕質(zhì)土抗浮預(yù)防技術(shù)措施。后續(xù)泡沫輕質(zhì)土施工階段，由于建立了一套監(jiān) 測(cè)管理體制及應(yīng)急管理網(wǎng)絡(luò)體系，采取了有效的 抗浮預(yù)防技術(shù)措施，施工現(xiàn)場(chǎng)未發(fā)生泡沫輕質(zhì)土 上浮現(xiàn)象，確保了泡沫輕質(zhì)土施工質(zhì)量。

4 施工過(guò)程中排水管道抗浮預(yù)防技術(shù)措施

4.1 驗(yàn)算泡沫輕質(zhì)土施工階段存在排水管道上浮 現(xiàn)象

       設(shè)計(jì)沿道路中心以北 1.0 m處，縱向排設(shè)一根 φ1 200 mm玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管（FRPM管），窨井采用同材質(zhì)的定型產(chǎn)品，管內(nèi)底標(biāo)高 3.45~2.56 m，管頂標(biāo)高為 4.65~3.76 m；泡沫輕質(zhì) 土第一次施工標(biāo)高為 4.30 m，按排水管全部埋沒(méi) 在泡沫輕質(zhì)土內(nèi)考慮，經(jīng)計(jì)算存在排水管道上浮

現(xiàn)象。φ1 200 mm排水管占泡沫輕質(zhì)土體積重量：G 混凝土 =πr2Lρ 混凝土 =3.141 59×0.61×0.61× 1×550=642.94（kg/m） φ1 200玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管自重（空管）：G 管自重 =200.00 kg/m 顯然，G 管自重＜G 混凝土，泡沫輕質(zhì)土施工階段存 在排水管道上浮現(xiàn)象。

 

4.2 泡沫輕質(zhì)土施工階段排水管道抗浮預(yù)防技術(shù)

       措施 φ1 200 mm排水管排設(shè)完畢后，管兩端采取 麻袋裝土封堵，向管內(nèi)注水至規(guī)定深度，即可抵抗 泡沫輕質(zhì)土施工階段排水管道上浮現(xiàn)象。按計(jì)算公式：管內(nèi)裝水重量+管自重＞管徑體 積泡沫輕質(zhì)土重量，即可滿足排水管道抗浮現(xiàn)象。經(jīng)驗(yàn)算，管內(nèi)注水大于0.5m高度，即可滿足泡 沫輕質(zhì)土施工階段排水管道抗浮。

經(jīng)實(shí)踐運(yùn)用，施工現(xiàn)場(chǎng)未發(fā)生泡沫輕質(zhì)土施工 階段排水管道上浮現(xiàn)象。

5 結(jié)語(yǔ)

    泡沫輕質(zhì)土作為市政道路土路基，在上海尚屬 首次，能有效減小路基荷載對(duì)地基產(chǎn)生的附加應(yīng)力，減小路基總沉降量，對(duì)地鐵隧道、既有路基、橋 臺(tái)、地下管線等影響小。其適合橋頭，原有道路拓 寬，距地鐵隧道、地下管線很近，路堤填土較高等 路段的地基處理。路基抗浮施工技術(shù)措施，在常規(guī) 道路施工中未曾應(yīng)用，在現(xiàn)行道路施工規(guī)范中也 未闡述。針對(duì)泡沫輕質(zhì)土遇臺(tái)風(fēng)暴雨突發(fā)事件和 常規(guī)土路基施工，采取抗浮施工技術(shù)措施，并針對(duì) 施工階段排水管道進(jìn)行抗浮技術(shù)措施的運(yùn)用，都 有效預(yù)防了泡沫輕質(zhì)土上浮給工程質(zhì)量帶來(lái)影 響。本文對(duì)此進(jìn)行了綜合介紹，希望給后續(xù)類似工 程施工提供借鑒。

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