泡沫轻质土在铁路软土路基施工中的应用

摘要：

现浇泡沫轻质土是土建工程领域中近年开发的一种新型轻质填土材料，它是指用物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，与水泥基胶凝材料、水、外加剂按照一定的比例混合搅拌，并经物理化学作用硬化形成的一种轻质材料。它具有轻质性、密度和强度可调节性、高流动性、直立性及施工便捷等特性，以减轻荷重或土压为目的，用于替代填土，可广泛用于软基桥台背填筑、道路扩建、山区陡峭路段填筑、旧路桥头路基换填等公路工程领域，亦可用于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。

目前泡沫轻质土在铁路建设中的应用寥寥无几，本文将结合蓟港扩能改造工程中改DK62+478.87～改DK62+501.71段中航油管道处采用泡沫混凝土换填施工方案，就其施工要求和降低工程造价、加快工程进度及减少路堤工后沉降和提高路堤的稳定性方面，简要介绍和剖析泡沫轻质土在铁路软土路基施工中的应用。

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。针对地质情况不同，施工条件差异等因素影响，水泥搅拌桩又分为单向水泥搅拌桩、双向水泥搅拌桩、水泥砂浆桩、钉型水泥搅拌桩和旋喷桩。

从施工角度分析，前四种桩机机身大，所需工作面宽，行动缓慢，其施工便捷性、机动性差导致施工进度缓慢。

从安全角度分析，一般设计桩长均为10m以上。由于这四种桩机钻杆均不可分段拆卸，所以设计桩长决定了钻杆长度，钻杆长度就决定了钻机高度。临近营业线施工时如果桩机过高施工时需设防风绳防止桩机倒塌侵入限界造成行车事故，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

袋装砂井是采用EHZ-8型袋装砂井打桩机，配套设备有成孔套管、灌砂袋架及活动桩帽等，将灌满中、粗砂的砂袋打入软基中，配合堆载预压将软土地质中的过量水分通过砂袋和排水板等设施排挤出来以达到软土地基加固的效果。由于堆载预压期一般为6个月以上，大大降低施工进度给后续工程带来滞后影响。1.3 CFG桩

CFG桩是将预先拌合好的混合料（水泥、粉煤灰、石屑、碎

石）利用1:1的水泥砂浆润滑通过钻杆打入软土地基中达到软土地基加固的目的。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

碎石换填一般是在桥涵过渡段填筑或原地面地质情况稍好的情况采用的一种软基处理方式。施工时采用全断面开挖，回填碎石，分层碾压。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

桥涵过渡段跳车问题一直是困扰工程界的难题。桥涵沉降量极小但过渡段处采用传统填料和填筑工艺无论怎样处理后期沉降量相比桥涵都要大很多导致桥头跳车问题越发严重。

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。给设计单位和施工单位都提出了难题。

2.4征地拆迁制约工程进度及增加成本问题

在既有营业线基础上新增复线，路基按直线段填高5m考虑，如果路基面傍宽 4.15m，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。见图2-1

图2-1征地拆迁问题

三、泡沫轻质土的定义和特性

泡沫轻质土是土建工程领域中近年开发的一种新型轻质填土材料，它是指用物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，与水泥基胶凝材料、水、外加剂按照一定的比例混合搅拌，并经物理化学作用硬化形成的一种轻质材料。根据工程的需要，现浇泡沫轻质土中泡沫的含有率、容重及强度可分别在15—70%、5—16kN/m3 及0.3—8.0MPa 范围内调整。

泡沫具有轻质性、高流动性、直立性、不可压缩及高强性、密度和强度可调节性、施工便捷性。详见图2-2，图2-3，图2-4，图2-5，图2-6，图2-7

图2-2轻质性图2-3高流动性

图2-4直立性图2-5不可压缩及高强性

图2-6密度和强度可调节性图2-7施工便捷性

四、简析泡沫轻质土的优势

4.1泡沫轻质土在桥涵过渡段回填工程中的优势：

（1）可大幅降低填土荷载，减少地基的附加应力，抑制地基的不均匀沉降和侧移，提高路基的稳定性；

（2）可缓解桥台与台背路基的刚性突变；

（3）有效消除填料自身的工后沉降问题；

（4）填料具有自立性，对桥台结构物几乎没有推挤作用；

（5）施工时自动密实，无需振捣和碾压，能有效解决台背压实难问题。在公路适用，在铁路亦适用。

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）可垂直填筑，节约用地、减少拆迁，节省投资。在旧路基础上加宽不需重新征地，不改变原有排水系统；

（2）在软基路段加宽，可不进行软基处理或降低软基处理强度和范围；

（3）施工时自动密实，不需震捣和碾压；

（4）采用泵送施工，不需设置临时便道，几乎不影响现有交通；

（5）施工工期短，对环境无污染，社会经济效益好。