服務(wù)熱線(xiàn)：
隨著道路車(chē)流量的不斷增加， 由于路基不均勻沉陷、 橋頭通道下沉、 錯(cuò)臺(tái)等引起路面破裂的問(wèn)題不斷出現(xiàn)， 給市政立交工程建設(shè)帶來(lái)很大的施工難度。氣泡輕質(zhì)土作為一種新型環(huán)保節(jié)能材料被廣泛應(yīng)用于軟土路基施工， 能進(jìn)行軟基處理， 有效控制路面沉降和工后沉降， 解決臺(tái)背填筑橋頭跳車(chē)等問(wèn)題。
依托地鐵上方施工的南寧市清川立交工程，通過(guò)對(duì)氣泡輕質(zhì)土填筑橋臺(tái)引道施工技術(shù)進(jìn)行研究論證，為減少橋臺(tái)路基回填，對(duì)下方地鐵軌道結(jié)構(gòu)物及其安全運(yùn)營(yíng)等方面影響尋找新突破， 并總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)， 為以后同類(lèi)施工提供******理論數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。
2 工程概況
依托項(xiàng)目為南寧市清川立交工程，其包含的大學(xué)路方向跨線(xiàn)橋軸線(xiàn)與軌道交通軸線(xiàn)重合，跨線(xiàn)橋梁引道及立交范圍下層輔道填方路基段正下方為地鐵軌道 1 號(hào)線(xiàn)，地鐵軌道對(duì)上方區(qū)間荷載進(jìn)行限載要求， 新增附加荷載臆20kPa。選擇采用氣泡輕質(zhì)土換填主線(xiàn)橋橋臺(tái)及引道下鋪層路基段，減少回
填造成附加荷載超載問(wèn)題， 從而滿(mǎn)足地鐵上方附加荷載要求，并實(shí)現(xiàn)******限度保護(hù)軌道交通運(yùn)營(yíng)的目的。
3 氣泡輕質(zhì)土配合比優(yōu)化研究
綜合考慮氣泡輕質(zhì)土的工程特點(diǎn)以及其技術(shù)指標(biāo)等因素， 結(jié)合國(guó)內(nèi)外發(fā)泡劑的性能以及工程造價(jià)等因素， 總結(jié)得到氣泡輕質(zhì)土的配合比是施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵。
3.1 配合比試配與試驗(yàn)
為滿(mǎn)足地鐵上方地基承載力和附加應(yīng)力的要求，擬確定在距頂面0m耀0.8m范圍內(nèi)配合比為：水泥364kg/m3、水247kg/m3，氣泡率 63.3%； 1.0m 以上范圍內(nèi)配合比為：水泥333kg/m3， 水 227kg/m3， 氣泡率 66.4%。試配后進(jìn)行消泡試驗(yàn)和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。
3.2 消泡試驗(yàn)
對(duì)采用 PC42.5 水泥拌制的氣泡輕質(zhì)土進(jìn)行消泡試驗(yàn)。。
濕密度隨時(shí)間的推移不斷增大。對(duì)于距頂面臆0.8m 填筑區(qū)域，濕密度 630kg/m3試件 初 始實(shí) 測(cè) 濕密 度 為 631kg/m3， *** 終 測(cè) 得 濕 密 度 為642kg/m3， 濕密度增加率為 1.90%， 流值為 173mm； 對(duì)于距頂面躍0.8m 填筑區(qū)域，密度 580kg/m3 試件初始實(shí)測(cè)濕密度為581kg/m3， 隨著時(shí)間的推移， ***終實(shí)測(cè)濕密度為 591kg/m3， 濕密度增加率為 1.72%， 此時(shí)流值為 177mm。通過(guò)消泡試驗(yàn)得到濕密度增加率約10%， 配合比滿(mǎn)足施工技術(shù)要求。
3.3 配合比強(qiáng)度試驗(yàn)
通過(guò)輕質(zhì)土的施工配合比， 制成試件尺寸為 10cm伊10cm伊10cm， 并經(jīng) 7d 和28d 齡期的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)后， 進(jìn)行室內(nèi)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)， 得到 2 組配合比下 7d及 28d 齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。
在不同區(qū)域配合比條件下， 7d 齡期抗壓強(qiáng)度躍0.5 倍的設(shè)計(jì)配合比抗壓強(qiáng)度，且 28d 齡期抗壓強(qiáng)度大于抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值， 故上述配合比滿(mǎn)足施工要求， 可作為施工配合比。
通過(guò)對(duì)輕質(zhì)土配合比的設(shè)計(jì)與試配試驗(yàn)，結(jié)合消泡試驗(yàn)及無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)論證分析，***終確定了南寧市清川立交工程橋臺(tái)及引道路基填筑的氣泡輕質(zhì)土施工配合比。
4 模擬分析
4.1 設(shè)計(jì)施工方案
根據(jù)設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求，氣泡混合輕質(zhì)土填筑施工采用分塊分段、 臺(tái)階法方式進(jìn)行。 頂部每高差 15cm 劃分臺(tái)階， 引道按 5m 分段， 分段處設(shè)置沉降縫， 填縫料采用聚苯乙烯板； 分層澆筑厚度控制在 0.3m－1.0m， 換填處理長(zhǎng)度為 20m， 處理層厚******為橋臺(tái)與路基連接處。由于大學(xué)路換填段正下方為南寧地鐵軌道 1 號(hào)線(xiàn)正上方， 臨近橋臺(tái)處引道高度不斷增加， 需破除原大學(xué)路路面結(jié)構(gòu)層， 開(kāi)挖下層素填土， 采用氣泡混合輕質(zhì)土進(jìn)行換填，并在換填后的輕質(zhì)土底部鋪筑 30cm 級(jí)配碎石墊層。
4.2 模擬計(jì)算
根據(jù)依托項(xiàng)目涉地鐵結(jié)構(gòu)工程特征，利用 COMSOLMultiphysics 仿真軟件建立模型，分析橋臺(tái)路基段氣泡輕質(zhì)土填筑施工對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)物的影響。考慮到施工過(guò)程中的空間效應(yīng)，計(jì)算模型取其有效影響范圍，本模擬中模型長(zhǎng) 100m、 寬30m， 自盾構(gòu)區(qū)底面以下 5m 厚的土體作為考察范圍進(jìn)行分析研究。地層模型采用大變形理論， 計(jì)算荷載考慮既有、 結(jié)構(gòu)自重、 土體豎向自重力等， 并將輕質(zhì)土自重和鋼筋網(wǎng)等材料施工荷載考慮為面荷載。根據(jù)設(shè)計(jì)文件和勘察報(bào)告， 本次模擬的計(jì)算參數(shù)如表 3 和表 4 所示。由于施工時(shí)橋臺(tái)及引道存在一定縱坡，填筑斷面為變截面， 因此施工時(shí)分區(qū)、 分塊進(jìn)行建筑。因此， 選取填筑高度******的橋臺(tái)填筑部位斷面，分析地鐵盾構(gòu)區(qū)間盾構(gòu)截面位移及應(yīng)力變化規(guī)律。
根據(jù)模型分析結(jié)果可以得出，***終橋臺(tái)所在填筑******部位上覆荷載為 19.6kPa， 滿(mǎn)足地鐵上覆荷載限值要求， 且盾構(gòu)區(qū)頂面豎向沉降量******為 4mm，未超過(guò)標(biāo)高******變化量5mm， 填筑后路基頂面沉降為 7mm， 在合理范圍內(nèi)。由此說(shuō)明，采用氣泡輕質(zhì)土填筑橋臺(tái)及引道路基施工對(duì)隧道結(jié)構(gòu)有一定影響， 但附加荷載及沉降量均在控制范圍內(nèi)。
5 氣泡輕質(zhì)土現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)研究
氣泡輕質(zhì)土填筑施工前需提前組織施工設(shè)備進(jìn)場(chǎng)，并做好安裝、 調(diào)試及標(biāo)定工作， 對(duì)原材料（水泥、 發(fā)泡劑等）按試驗(yàn)規(guī)定方法進(jìn)行檢測(cè)， 做好基坑防排水施工， 避免基地長(zhǎng)期被水浸泡。具體施工步驟如下： 測(cè)量放樣－下鋪基地碎石墊層－防滲土工膜鋪設(shè)－護(hù)壁預(yù)制及安裝－輕質(zhì)土施工 （配合比驗(yàn)證） －輕質(zhì)土分段分層澆筑－…－養(yǎng)護(hù)－路基檢查驗(yàn)收－邊坡及路面結(jié)構(gòu)層施工。
5.1 單次澆筑高度優(yōu)化研究
為監(jiān)測(cè)地基附加應(yīng)力及沉降指標(biāo)，對(duì)該橋臺(tái)臺(tái)背路基進(jìn)行土壓力和沉降監(jiān)測(cè) （見(jiàn)圖 4）， 通過(guò)對(duì)土壓力變化和沉降數(shù)據(jù)分析， 為氣泡輕質(zhì)土施工提供指導(dǎo)。
氣泡輕質(zhì)土路基施工應(yīng)采用分段、 分區(qū)、 全面分層澆筑。為加快施工速度， 且盡可能降低基礎(chǔ)不均勻沉降， 減小施工對(duì)地鐵及周邊結(jié)構(gòu)物的不良影響， 借助試驗(yàn)段沉降觀測(cè)， 對(duì)單次澆筑高度進(jìn)行了研究。相關(guān)規(guī)定要求氣泡輕質(zhì)土分層澆筑厚度為 0.3m耀1.0m。 試驗(yàn)段中氣泡輕質(zhì)土分層澆筑厚度分別設(shè)定為 0.3m、 0.5m、 0.7m、 0.9m 和 1.0m，每天同一時(shí)間對(duì)路中進(jìn)行
沉降觀測(cè)檢測(cè)， 結(jié)果繪制高度沉降曲線(xiàn)見(jiàn)圖 5。
由圖 5 曲線(xiàn)可以看出， 沉降變化呈單調(diào)不規(guī)則遞增變化。曲線(xiàn)前段近似呈線(xiàn)型單調(diào)遞增趨勢(shì)， 在 0.9m 填筑高度時(shí)曲線(xiàn)突然變陡。通過(guò)分析得到， 在填筑高度為0.9m 以?xún)?nèi)時(shí)， 沉降較小， 且呈線(xiàn)型增大， 但隨著深度的增大， 沉降不斷增大， 曲線(xiàn)變陡。因此，從上述曲線(xiàn)分析得到單次******填筑高度為 0.9m，此時(shí)提高施工效率， 同時(shí)在規(guī)范允許內(nèi)施工， 能有效******施
工質(zhì)量。
5.2 地基附加應(yīng)力及沉降變化規(guī)律研究
由于依托項(xiàng)目屬******使用氣泡輕質(zhì)土材料在地鐵上面進(jìn)行橋頭臺(tái)背路基填筑施工， 為檢測(cè)地基附加應(yīng)力及沉降指標(biāo)，對(duì)該橋臺(tái)臺(tái)背路基進(jìn)行土壓力和沉降監(jiān)測(cè)。通過(guò)日常的監(jiān)測(cè)土壓力盒盂得到的土壓力數(shù)據(jù)，并繪制土壓力和沉降變化曲線(xiàn) （見(jiàn)圖 6 和圖 7）。
從圖 6 可以看出， 土體沉降隨填筑高度氣泡輕質(zhì)土高度的增加而增大， 且道路中線(xiàn)位置 （雙向盾構(gòu)軌道中間） 沉降******。結(jié)合不同填筑高度沉降變化分析， 在填筑高度 5.0m 內(nèi)時(shí)， 土壓力變化并不顯著， 但隨著填筑高度的增加， 土壓力增長(zhǎng)率開(kāi)始變大， 后逐漸減小， 在填筑的路基荷載下， 地基土壓力較小， 其附加應(yīng)力也很小， 滿(mǎn)足施工要求。從圖 7 可以得到， 地基沉降隨路堤填筑高度的增加而增加， 地基沉降量與路堤填筑高度近似呈線(xiàn)性關(guān)系。由于道路坡度影響， 路中線(xiàn)位置沉降******， 兩側(cè)沉降較小。地基沉降速率與路堤高度及填筑時(shí)間相關(guān)， 隨著路堤高度及填筑時(shí)間的增加， 沉降速率減小。沉降的大小與線(xiàn)路中心地基土層厚度相關(guān)， 地基土層厚度越大， 沉降量越大。觀測(cè)工后沉降可以發(fā)現(xiàn)， 氣泡輕質(zhì)土澆筑施工完成后， 路基仍有局部沉降， 但變化較小， 通過(guò)一個(gè)月沉降觀測(cè)發(fā)現(xiàn)， 工后沉降不再增大。
6 結(jié)語(yǔ)
綜上所述， 通過(guò)對(duì)氣泡輕質(zhì)土配合比進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證， 模擬分析得到氣泡輕質(zhì)土施工安全可行的結(jié)果。結(jié)合施工工藝和特點(diǎn)， 借助土壓力監(jiān)測(cè)和沉降監(jiān)測(cè)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析， 優(yōu)化了單次填筑施工高度， 有效提高了施工效率， 并在一定程度上節(jié)約了施工成本。同時(shí)， 氣泡輕質(zhì)土在地鐵上方橋臺(tái)及引道路基回填施工中也說(shuō)明了利用現(xiàn)澆氣泡輕質(zhì)土的輕質(zhì)性， 可有效降低工后沉降和橋頭跳車(chē)問(wèn)題， 得到采用氣泡輕質(zhì)土進(jìn)行地鐵上方路基橋臺(tái)換填施工的優(yōu)越性和適用性， 對(duì)類(lèi)似工程施工有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。