高速铁路路基泡沫轻质土的应用

王建军

【摘 要】为减小新填路基荷载对京沪高铁路基沉降的影响,新建石家庄至济南客运专线工程与京沪高铁衔接部分采用了泡沫轻质土.结合施工实践,详细介绍了现浇泡沫轻质土配合比的室内试验及其现场施工工艺.施工实践表明,路基工程中使用泡沫轻质土大大节约了施工时间、减少了成本投入,施工及工后沉降得到有效控制,施工效果良好.

【期刊名称】《国防交通工程与技术》 【年(卷),期】2019(017)001 【总页数】4页(P70-73)

【关键词】泡沫轻质土;高速铁路;路基;配合比 【作 者】王建军

【作者单位】中铁六局集团石家庄铁路建设有限公司,河北石家庄050000 【正文语种】中 文 【中图分类】U214.18

现浇泡沫轻质土因具有轻质、强度可调、流动性、自立性、整体均质、耐久性、保温隔热、耐震以及环保等工程特性[1] ，而被广泛应用于公路工程、市政工程建设中。近年来，泡沫轻质土作为回填材料开始在铁路建设中逐渐推广应用[2-5] ，其工程特性也得到了进一步研究[6-9] 。随着我国高铁建设飞速发展，高速铁路的高

平顺性和严格的沉降控制标准，给泡沫轻质土的应用推广提供了更为广阔的空间。目前现浇泡沫轻质土在铁路路基施工中应用极少，本文结合石济客运专线德州东站现浇泡沫轻质土配合比的试验研究和施工实践，介绍了现浇泡沫轻质土路基施工工艺，有利于促进泡沫轻质土在高速铁路中的应用。 1 工程概况

石济客运专线是“八纵八横”快速客运通道青银通道重要组成部分，东接济青高速铁路，西连石太客运专线，正线全长319 km，设计时速250 km/h。根据设计，我标段施工路基在DK327+550～DK328+355.410段与京沪高铁衔接部分采用了泡沫轻质土，以减小新填路基荷载对京沪高铁路基沉降的影响。

现场泡沫轻质土填筑施工分两种情况：一是站台范围以外填筑泡沫轻质土，与既有京沪高铁的位置关系详见图1；二是站台范围填筑泡沫轻质土，其横断面示意见图2。

图1站台范围以外泡沫轻质土填筑横断面示意图(单位：m) 2 现浇泡沫轻质土配合比确定

依据《现浇泡沫轻质土技术规程》(CECS249:2008)和《新建德州东站路基工程施工及相关工程现浇泡沫轻质土地基及基础施工专项方案》，通过室内试验来确定泡沫轻质土施工配合比和水泥与发泡剂兼容效果。 2.1 指标要求与试验材料

现浇泡沫轻质土的技术参数如表1所示，同时，要求现浇泡沫轻质土流值控制在170～200 mm范围。

图2站台范围泡沫轻质土填筑横断面示意图(单位：m)表1泡沫轻质土路基施工湿密度及强度

部位施工湿密度Rfw/(kg/m3)7 d抗压强度/MPa28 d抗压强度/MPa备注表层0～0.8 m560≤Rfw ≤600≥0.8≥1.5泡沫轻质土(Ⅰ)深度0.8 m以下460≤Rfw

≤500≥0.5≥0.8泡沫轻质土(Ⅱ)

配合比试验中，采用中联大坝牌PO42.5水泥和广东SRTJ-A型发泡剂。发泡剂稀释倍率≥100，标准泡沫密度40～60 kg/m3,标准沉降率≤3%。 2.2 试验过程

(1)将发泡剂按照100倍的稀释倍率制备成发泡液,通过发泡装置发出泡沫,经1 L量筒标定控制泡沫密度在40～60 g/L。

(2)按照计算好的配合比及试配容积称取水泥与水搅拌成水泥浆,搅拌均匀后加入对应的泡沫量,再次搅拌均匀即形成泡沫轻质土。设计湿密度分别为500 kg/m3、600 kg/m3两种，因此，做D500、D600两个等级试件。 (3)按照试验步骤完成湿密度及流值试验,并记录数据。

(4)记录轻质土初始湿密度后,开始人工搅拌轻质土进行消泡试验,消泡试验为每搅拌1 min称量一次,记录6次结束搅拌，计算出消泡率最大值作为该试验的消泡率。 (5)将100 mm×100 mm×100 mm的三联试模内部刷一层油后做成型试验,24 h后拆模,每个配比成型3组试块。试块进行标准养护,标准养护7 d抗压强度需不小于0.5倍强度设计值,28 d抗压强度不小于设计值。 2.3 试验结果评定

(1)湿密度合格标准为设计湿密度A±0.1A。设计湿密度为500 kg/m3、600 kg/m3，实测湿密度分别为491 kg/m3、591 kg/m3，符合设计要求。 (2)流值合格标准为170～200 mm，实测流值分别为173 mm、179 mm，符合设计要求。

(3)D500发泡率为72.7%，D600发泡率为66.6%。搅拌6 min后，湿密度基本趋于稳定，消泡率设计要求为小于10%,实测最大消泡率分别为1.17%、1.33%，符合设计要求。试验数据见表2。

(4)设计要求泡沫轻质土7 d龄期抗压强度不小于0.5倍28 d龄期抗压强度。从表

3可以看到：D500的7 d抗压强度为0.60 MPa>0.50 MPa，28 d抗压强度为0.94 MPa>0.80 MPa，二者之比为.0%>50%；D600的7 d抗压强度为0.97 MPa>0.8 MPa，28 d抗压强度为1.63 MPa>1.5 MPa，二者之比为59.3%>50%。均满足设计要求。

因此，试验配合比可作为施工配合比使用，具体数值见表4。

表2湿密度及消泡试验数据施工部位(路面以下)/m配合比等级试配容积/L 各组分含量 水泥/g水/g气泡/L气泡密度/(g/L)轻质土湿密度/(g/L)流值/mm最大消泡率/%0～0.8D600175 8393 79511.4465911791.33≥0.8D500174 7773 10512.44911731.17

表3抗压强度数据分析表泡沫混凝土填筑部位泡沫混凝土等级7 d抗压强度/MPa28 d抗压强度/MPa7 d抗压强度/28d抗压强度/%路基面0.8 m内D6000.971.6359.3路基面0.8 m以下D5000.600.94.0

表4泡沫轻质土施工配合比距路基顶面距离/m 泡沫轻质土单方材料组成 水泥/(kg/m3)水/(kg/m3)气泡率/%泡沫轻质土湿密度/(kg/m3) 水泥浆单方材料组成 水/(kg/m3)水泥/(kg/m3)水泥浆湿密度/(kg/m3)0～0.834322366.66001 0286681 696.5>0.828118372.75001 0286681 696.5 3 现浇泡沫轻质土路基施工技术 3.1 现浇泡沫轻质土制作

现浇泡沫轻质土制备工艺的各个环节，其共同点在于混合，体现为多相介质、多步骤、多比例的混合特性，各个环节的混合(见图3)分别为：①发泡剂稀释，②水泥浆搅拌，③泡沫制备，④泡沫与水泥浆混合。其关键环节是发泡技术和混合技术。 图3 轻质泡沫土制备工艺的关键环节 3.2 现浇泡沫轻质土填筑施工 3.2.1施工区段划分

一个浇筑区长度按20 m进行划分，单个浇筑区面积控制在200～300 m2左右；浇筑区之间用1.8 cm厚的木夹板支挡间隔分缝，木夹板为临时支挡模板兼做变形缝填充，木夹板贯穿泡沫轻质土路基，且铅垂。 3.2.2浇筑

单层浇筑厚度按开挖台阶高度0.6 m进行控制，顶部0.8 m厚度I型泡沫轻质土作为一个浇筑层，且单个浇筑层应一次性浇筑完毕，浇筑施工时间控制在2 h内，确保单层浇筑的正常施工时间在水泥浆初凝前完成；浇筑顺序应沿分区长轴方向自一端向另一端浇筑；如采用多条浇筑管浇筑时，可并排地从一端开始浇筑，或采用对角浇筑方式。

浇筑前应对泡沫轻质土的湿密度及流值进行检测。 3.2.3拆模养护

泡沫轻质土浇筑完成后24 h，方按顺序、缓慢分段拆模，以免造成轻质土损坏。浇筑区顶面浇筑完成，应对外露轻质土路基进行保湿养护，养护时间不≮7 d。 3.2.4质量检验

浇筑施工过程中应严格控制泡沫轻质土的质量，浇筑前后均应进行指标控制，具体控制指标和部分检测结果见表5。

表5泡沫轻质土控制指标及部分检测结果抗压强度/MPa 7 d规定值7 d实测值28 d规定值28 d实测值 施工湿密度/kg/m3) 规定值实测值泡沫轻质土(I)≥0.81.01、0.98≥1.51.71、1.71560～600574、575、572、577、586、580泡沫轻质土(Ⅱ)≥0.50.58、0.62≥0.80.99、0.93460～500491、494、490、487、490、486

地基系数K30/(MPa/m)规定值实测值动态变形模量Evd/MPa规定值实测值泡沫密度/(kg/m3)规定值实测值 流值/mm 规定值实测值泡沫轻质土(I)泡沫轻质土(Ⅱ)≥1501911≥100162.6120.750±1045、43160～200170、172、174

4 结束语

2016年3月～2016年7月，在石济客专5标段与既有京沪高铁德州东站路基帮宽搭接工程中使用泡沫轻质土(见图4)，大大节约了施工时间，减少了成本投入，施工及工后沉降得到有效控制。

(1)沉降控制：常用的泡沫轻质土施工湿密度为470～580 kg/m3,干密度445～570 kg/m3，是C组土填料比重的三分之一，是AB组填料比重的四分之一。大大减小了路基基底应力，有效控制了新建线路的沉降变形和相邻既有线路的差异沉降，确保了工程质量和行车安全。 图4石济客专泡沫轻质土填筑施工过程

(2)经济效益：按照普通路基填筑施工，需征用临时占地作为土方运输便道及租赁大量施工机械配合施工，每方土填筑成本需170元左右，采用泡沫轻质土每方浇筑价格为130元左右。每方节约成本40元，如考虑时间成本，经济效益更佳。 (3)社会效益：随着泡沫轻质土在路基填筑施工中的优越性日渐显现，其推广应用对推动路基施工的质量控制和成本控制具有重要意义。 参考文献

【相关文献】

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