泡沫轻质土抗浮技术在道路工程中的运用
1 工程概况

1.1 选用泡沫轻质土背景

      阳光路(规划滨江大道—兆丰路)位于黄浦江 南延伸段 B 单元南端，为“尚海湾豪庭”住宅开发 项目的市政配套工程。该项目于2010年6月底开 工建设前，上海轨道交通 7 号线“船厂路站—后滩 站”下行区间隧道340环附近发生了较多的管片 接缝渗漏水、漏泥漏砂和管片碎裂现象，300～360 环范围内隧道结构横向变形增加明显。为确保轨 道交通7号线的安全运营，需要对阳光路换填减 载，并最终确定选用泡沫轻质土换填。

1.2泡沫轻质土设计与施工各项指标

阳光路范围西起兆丰路（K0+034.067），东至规划滨江大道（K0+396.894） ，道路全长 362.827 m。设计路福宽度为16.0 m，属城市支路I级。阳光路 全线土路基采用泡沫轻质土置换，原地面标高 4.48~4.85 m，开挖宽度 16.0 m，深度挖至 2.3 m 标 高，然后填筑 20 cm 厚碎石垫层，再换填泡沫轻质 土至相应设计标高，换填厚度在2.3~4.183 m。

      道路施工范围内纵向排设一根 φ1200 mm 玻璃纤维增强塑料夹砂管(FRPM 管)，窨井采用同 材质的定型产品，管内底标高3.45~2.56 m。

    泡沫轻质土施工日期为 2012 年 6~9 月，正值雨 季及台风暴雨期施工。1.3 地质资料

        第①层：杂色杂填土，层厚 3.7~4.0 m，层底标 高0.95~0.62 m；表层1~2 m以混凝土地坪、杂填土 为主，其下以杂色粘性填土为主。

      第③层：灰色淤泥质粉质粘土，层厚4.5~4.80m， 层底标高-3.80~-3.88 m。饱和，流塑，无摇振反 应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等，属高压缩 性土。

        第④层：灰色淤泥质粘土，孔深 15.3 m，未揭 穿。饱和，流塑，无摇振反应，光滑，干强度高，韧性高，属高压缩性土。

1.4 地下水位情况

       年平均地下水高水位埋深 0.5 m，低水位埋深 1.50 m；地下水对混凝土无腐蚀性。地下水位变化 主要受大气降水、地表泾流及黄浦江水位变化而 变化。

1.5 工程施工特点

    （1）首次在市政道路土路基工程中采用现 浇泡沫轻质土换填减载技术。

    （2）泡沫轻质土运用于正在运营的地铁项目，如 何保证施工质量、保证轨道交通安全是本次实施 的重点。

     （3）泡沫轻质土施工地铁部门要求。

     施工前与地铁部门多次协调，在确保地铁运行 安全的前提条件下，按地铁部门要求采用如下分 段：12 m段，共分 30 段，每段浇筑泡沫轻质土方量 约622.0 m3。每段浇筑时间控制在22 h内完成。每 一段施工时间（见表 4）报地铁部门审批同意后，方可实施。

2 泡沫轻质土施工遇台风暴雨出现上浮问题处理

2.1 50 a 一遇“海葵”强台风暴雨导致泡沫轻质土上浮现状

      2012 年 7 月 17 日至 8 月 3 日，阳光路泡沫轻 质土已施工 229 m，桩号为 K0+034～K0+263，第 1 次浇筑高度1.40～1.69 m。2012年8月8日，上海 遭到 50 a 一遇强台风暴雨“海葵”影响，整个施工 区域均浸泡在雨水中，导致该段泡沫轻质土发生 上浮现象，上浮高度在20 mm以内。

2.2 应对突发事件采取的抗浮施工技术措施

  （1）在基坑四周设置拦水堤埂，防止周边路面 雨水倒灌入。

  （2）挖集水坑强制排水，降低地下水位。沿基 坑周边每隔 20 m 设置 1 个集水坑，挖至坑底，然 后用潜水泵进行强排水，降低地下水位。

  （3）在基坑四周设置排水明沟，强制降低地下 水位。沿基坑四周设置排水明沟，使施工区域内地 下水贯通，然后利用集水坑潜水泵强排水，降低地 下水位。

  （4）泡沫轻质土抗浮控制水位与警戒水位设定。

   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—— —泡沫轻质土所受浮力；

ρ 水—— —水的密度；

h 水—— —水位差，

 h 混凝土 = 地下水位 高程－轻质土底面高程；

G 混凝土—— —泡沫轻质土自重；

ρ 混凝土—— —泡沫轻质土密度；

h 混凝土—— —泡沫轻质土填高，

h 混凝土 = 轻质土顶面高程－轻质 土底面高程。

根据已浇筑泡沫轻质土标高推算，泡沫轻质土上浮控制地下水位标高为 3.323m，警戒水位设 定为3.10 m。

（5）泡沫轻质土沉降与基坑水位观测。沿道路每隔10 m设置1个观测横断面，并设置 5个观测点，增置1个黄浦江水位观测点（见表5）

 

       在超警戒水位阶段，水位及沉降观测每 1 h 进 行 1 次；水位降至警戒水位以下 20 cm 内，水位及 沉降观测每2 h进行1次；水位降至警戒水位以下 20 cm后，水位及沉降观测每天进行1次。经过昼夜5 d时间的强排水措施，地下水位降 至标高2.85 m左右，泡沫轻质土累计沉降 16 mm， 基本恢复稳定。

2.3 应对再次台风暴雨采取的抗浮预防技术措施

     由于受公用管线施工影响，泡沫轻质土需分两次施工，间隔 2个月时间才能施工至设计标高。而 8～10月为上海市台风暴雨多发季节，为应对 再次发生强台风暴雨影响，避免泡沫轻质土再次发生上浮现象，采取以下预防措施。

（1）推算泡沫轻质土抗浮控制水位与警戒水位。该段泡沫轻质土按加高 50 cm 处理后，重新推算 泡沫轻质土上浮控制地下水位标高为 3.544 m，警 戒水位设定为3.35 m。

（2）采用本文第2.2节抗浮技术措施：拦水堤埂、集水坑、排水明沟。

（3）增加砂包配重预防措施，根据不同水位及 泡沫轻质土浇筑高度，按浮力公式计算，分别设置 不同施工段的配重。

（4）建立潜水泵抽水常效措施，坚持每天观测 水位。

（5）坚持每天收听天气预报，及时掌握未来一 周天气动态，以便采取相应的预防措施。

2.4 针对已发生上浮开裂泡沫轻质土修复技术措施

  （1）泡沫轻质土沉降稳定后，对已发生裂缝采 用同材质进行灌缝处理。 

  （2）泡沫轻质土顶部满铺一层 φ3~4mm@5cm× 5 cm镀锌铁丝，防止裂缝向上反射。

  （3）泡沫轻质土顶部浇筑一层50 cm轻质土。2.5 检测效果 待轻质土保养期到后，经弯沉测试，均达到设 计要求。

3 泡沫轻质土正常施工抗浮技术预防措施及运用

（1）验算地下水位与泡沫轻质土高差，设置警 戒水位（见表6）。经验算，泡沫轻质土上浮控制地下水位标高 为3.31 m，警戒水位设定为3.10 m。（2）设置集水坑进行排水。基坑外侧每隔 20 m 设置 1 个集水坑，根据水 位标高，定期用潜水泵进行抽水。

（3）基坑外侧排水明沟进行排水。沿基坑四周设置一条排水明沟，与集水坑连通，使基坑内地下水及时排至集水坑，利用集水坑 内潜水泵进行排水。（4）基坑顶部设置阻水堤埂。基坑顶部四周设置一道截面为 50 cm（高）× 80 cm（宽）阻水堤埂，阻止雨水期地表水倒灌入施 工区域。

（5）坚持每天定时观测水位与泡沫轻质土标高， 建立相应台账。每天派专人定时定点观测地下水位及泡沫轻 质土标高，以便及时掌握地下水与泡沫轻质土标 高变化动态，及时用潜水泵进行排水，并建立测量 观测登记表与抽水台账。

（6）建立地下水位报警机制。施工现场建立业主、监理、施工方网络管理体 系，以项目经理为第一联系人。现场监测水位一旦 达到警戒水位，测量人员立即报项目经理，由项目 经理组织有关各方，立即启动应急预案措施。（7）坚持每天收听天气预报及一周天气动态， 以便采取相应的预防措施。监测人员坚持每天收听天气预报及未来一周 天气预报，及时掌握天气动态，一旦有台风、特大 暴雨等不利天气，及时通知项目经理，由项目经理 组织有关各方，提前做好现场应急材料准备工作 及泡沫轻质土抗浮预防技术措施。后续泡沫轻质土施工阶段，由于建立了一套监 测管理体制及应急管理网络体系，采取了有效的 抗浮预防技术措施，施工现场未发生泡沫轻质土 上浮现象，确保了泡沫轻质土施工质量。

4 施工过程中排水管道抗浮预防技术措施

4.1 验算泡沫轻质土施工阶段存在排水管道上浮 现象

       设计沿道路中心以北 1.0 m处，纵向排设一根 φ1 200 mm玻璃纤维增强塑料夹砂管（FRPM管），窨井采用同材质的定型产品，管内底标高 3.45~2.56 m，管顶标高为 4.65~3.76 m；泡沫轻质 土第一次施工标高为 4.30 m，按排水管全部埋没 在泡沫轻质土内考虑，经计算存在排水管道上浮

现象。φ1 200 mm排水管占泡沫轻质土体积重量：G 混凝土 =πr2Lρ 混凝土 =3.141 59×0.61×0.61× 1×550=642.94（kg/m） φ1 200玻璃纤维增强塑料夹砂管自重（空管）：G 管自重 =200.00 kg/m 显然，G 管自重＜G 混凝土，泡沫轻质土施工阶段存 在排水管道上浮现象。

 

4.2 泡沫轻质土施工阶段排水管道抗浮预防技术

       措施 φ1 200 mm排水管排设完毕后，管两端采取 麻袋装土封堵，向管内注水至规定深度，即可抵抗 泡沫轻质土施工阶段排水管道上浮现象。按计算公式：管内装水重量+管自重＞管径体 积泡沫轻质土重量，即可满足排水管道抗浮现象。经验算，管内注水大于0.5m高度，即可满足泡 沫轻质土施工阶段排水管道抗浮。

经实践运用，施工现场未发生泡沫轻质土施工 阶段排水管道上浮现象。

5 结语

    泡沫轻质土作为市政道路土路基，在上海尚属 首次，能有效减小路基荷载对地基产生的附加应力，减小路基总沉降量，对地铁隧道、既有路基、桥 台、地下管线等影响小。其适合桥头，原有道路拓 宽，距地铁隧道、地下管线很近，路堤填土较高等 路段的地基处理。路基抗浮施工技术措施，在常规 道路施工中未曾应用，在现行道路施工规范中也 未阐述。针对泡沫轻质土遇台风暴雨突发事件和 常规土路基施工，采取抗浮施工技术措施，并针对 施工阶段排水管道进行抗浮技术措施的运用，都 有效预防了泡沫轻质土上浮给工程质量带来影 响。本文对此进行了综合介绍，希望给后续类似工 程施工提供借鉴。

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