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泡沫輕質土抗浮技術在道路工程中的運用
1 工程概況

1.1 選用泡沫輕質土背景

      陽光路(規劃濱江大道—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 項目的市政配套工程。該項目于2010年6月底開 工建設前，上海軌道交通 7 號線“船廠路站—后灘 站”下行區間隧道340環附近發生了較多的管片 接縫滲漏水、漏泥漏砂和管片碎裂現象，300～360 環范圍內隧道結構橫向變形增加明顯。為確保軌 道交通7號線的安全運營，需要對陽光路換填減 載，并最終確定選用泡沫輕質土換填。

1.2泡沫輕質土設計與施工各項指標

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

      道路施工范圍內縱向排設一根 φ1200 mm 玻璃纖維增強塑料夾砂管(FRPM 管)，窨井采用同 材質的定型產品，管內底標高3.45~2.56 m。

    泡沫輕質土施工日期為 2012 年 6~9 月，正值雨 季及臺風暴雨期施工。1.3 地質資料

        第①層：雜色雜填土，層厚 3.7~4.0 m，層底標 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：灰色淤泥質粉質粘土，層厚4.5~4.80m， 層底標高-3.80~-3.88 m。飽和，流塑，無搖振反 應，稍有光滑，干強度中等，韌性中等，屬高壓縮 性土。

        第④層：灰色淤泥質粘土，孔深 15.3 m，未揭 穿。飽和，流塑，無搖振反應，光滑，干強度高，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；地下水對混凝土無腐蝕性。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

    （1）首次在市政道路土路基工程中采用現 澆泡沫輕質土換填減載技術。

    （2）泡沫輕質土運用于正在運營的地鐵項目，如 何保證施工質量、保證軌道交通安全是本次實施 的重點。

     （3）泡沫輕質土施工地鐵部門要求。

     施工前與地鐵部門多次協調，在確保地鐵運行 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，每段澆筑泡沫輕質土方量 約622.0 m3。每段澆筑時間控制在22 h內完成。每 一段施工時間（見表 4）報地鐵部門審批同意后，方可實施。

2 泡沫輕質土施工遇臺風暴雨出現上浮問題處理

2.1 50 a 一遇“海葵”強臺風暴雨導致泡沫輕質土上浮現狀

      2012 年 7 月 17 日至 8 月 3 日，陽光路泡沫輕 質土已施工 229 m，樁號為 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 一遇強臺風暴雨“海葵”影響，整個施工 區域均浸泡在雨水中，導致該段泡沫輕質土發生 上浮現象，上浮高度在20 mm以內。

2.2 應對突發事件采取的抗浮施工技術措施

  （1）在基坑四周設置攔水堤埂，防止周邊路面 雨水倒灌入。

  （2）挖集水坑強制排水，降低地下水位。沿基 坑周邊每隔 20 m 設置 1 個集水坑，挖至坑底，然 后用潛水泵進行強排水，降低地下水位。

  （3）在基坑四周設置排水明溝，強制降低地下 水位。沿基坑四周設置排水明溝，使施工區域內地 下水貫通，然后利用集水坑潛水泵強排水，降低地 下水位。

  （4）泡沫輕質土抗浮控制水位與警戒水位設定。

   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－輕質土底面高程；

G 混凝土—— —泡沫輕質土自重；

ρ 混凝土—— —泡沫輕質土密度；

h 混凝土—— —泡沫輕質土填高，

h 混凝土 = 輕質土頂面高程－輕質 土底面高程。

根據已澆筑泡沫輕質土標高推算，泡沫輕質土上浮控制地下水位標高為 3.323m，警戒水位設 定為3.10 m。

（5）泡沫輕質土沉降與基坑水位觀測。沿道路每隔10 m設置1個觀測橫斷面，并設置 5個觀測點，增置1個黃浦江水位觀測點（見表5）

 

       在超警戒水位階段，水位及沉降觀測每 1 h 進 行 1 次；水位降至警戒水位以下 20 cm 內，水位及 沉降觀測每2 h進行1次；水位降至警戒水位以下 20 cm后，水位及沉降觀測每天進行1次。經過晝夜5 d時間的強排水措施，地下水位降 至標高2.85 m左右，泡沫輕質土累計沉降 16 mm， 基本恢復穩定。

2.3 應對再次臺風暴雨采取的抗浮預防技術措施

     由于受公用管線施工影響，泡沫輕質土需分兩次施工，間隔 2個月時間才能施工至設計標高。而 8～10月為上海市臺風暴雨多發季節，為應對 再次發生強臺風暴雨影響，避免泡沫輕質土再次發生上浮現象，采取以下預防措施。

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

（2）采用本文第2.2節抗浮技術措施：攔水堤埂、集水坑、排水明溝。

（3）增加砂包配重預防措施，根據不同水位及 泡沫輕質土澆筑高度，按浮力公式計算，分別設置 不同施工段的配重。

（4）建立潛水泵抽水常效措施，堅持每天觀測 水位。

（5）堅持每天收聽天氣預報，及時掌握未來一 周天氣動態，以便采取相應的預防措施。

2.4 針對已發生上浮開裂泡沫輕質土修復技術措施

  （1）泡沫輕質土沉降穩定后，對已發生裂縫采 用同材質進行灌縫處理。 

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

  （3）泡沫輕質土頂部澆筑一層50 cm輕質土。2.5 檢測效果 待輕質土保養期到后，經彎沉測試，均達到設 計要求。

3 泡沫輕質土正常施工抗浮技術預防措施及運用

（1）驗算地下水位與泡沫輕質土高差，設置警 戒水位（見表6）。經驗算，泡沫輕質土上浮控制地下水位標高 為3.31 m，警戒水位設定為3.10 m。（2）設置集水坑進行排水。基坑外側每隔 20 m 設置 1 個集水坑，根據水 位標高，定期用潛水泵進行抽水。

（3）基坑外側排水明溝進行排水。沿基坑四周設置一條排水明溝，與集水坑連通，使基坑內地下水及時排至集水坑，利用集水坑 內潛水泵進行排水。（4）基坑頂部設置阻水堤埂。基坑頂部四周設置一道截面為 50 cm（高）× 80 cm（寬）阻水堤埂，阻止雨水期地表水倒灌入施 工區域。

（5）堅持每天定時觀測水位與泡沫輕質土標高， 建立相應臺賬。每天派專人定時定點觀測地下水位及泡沫輕 質土標高，以便及時掌握地下水與泡沫輕質土標 高變化動態，及時用潛水泵進行排水，并建立測量 觀測登記表與抽水臺賬。

（6）建立地下水位報警機制。施工現場建立業主、監理、施工方網絡管理體 系，以項目經理為第一聯系人。現場監測水位一旦 達到警戒水位，測量人員立即報項目經理，由項目 經理組織有關各方，立即啟動應急預案措施。（7）堅持每天收聽天氣預報及一周天氣動態， 以便采取相應的預防措施。監測人員堅持每天收聽天氣預報及未來一周 天氣預報，及時掌握天氣動態，一旦有臺風、特大 暴雨等不利天氣，及時通知項目經理，由項目經理 組織有關各方，提前做好現場應急材料準備工作 及泡沫輕質土抗浮預防技術措施。后續泡沫輕質土施工階段，由于建立了一套監 測管理體制及應急管理網絡體系，采取了有效的 抗浮預防技術措施，施工現場未發生泡沫輕質土 上浮現象，確保了泡沫輕質土施工質量。

4 施工過程中排水管道抗浮預防技術措施

4.1 驗算泡沫輕質土施工階段存在排水管道上浮 現象

       設計沿道路中心以北 1.0 m處，縱向排設一根 φ1 200 mm玻璃纖維增強塑料夾砂管（FRPM管），窨井采用同材質的定型產品，管內底標高 3.45~2.56 m，管頂標高為 4.65~3.76 m；泡沫輕質 土第一次施工標高為 4.30 m，按排水管全部埋沒 在泡沫輕質土內考慮，經計算存在排水管道上浮

現象。φ1 200 mm排水管占泡沫輕質土體積重量：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，泡沫輕質土施工階段存 在排水管道上浮現象。

 

4.2 泡沫輕質土施工階段排水管道抗浮預防技術

       措施 φ1 200 mm排水管排設完畢后，管兩端采取 麻袋裝土封堵，向管內注水至規定深度，即可抵抗 泡沫輕質土施工階段排水管道上浮現象。按計算公式：管內裝水重量+管自重＞管徑體 積泡沫輕質土重量，即可滿足排水管道抗浮現象。經驗算，管內注水大于0.5m高度，即可滿足泡 沫輕質土施工階段排水管道抗浮。

經實踐運用，施工現場未發生泡沫輕質土施工 階段排水管道上浮現象。

5 結語

    泡沫輕質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地基產生的附加應力，減小路基總沉降量，對地鐵隧道、既有路基、橋 臺、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。路基抗浮施工技術措施，在常規 道路施工中未曾應用，在現行道路施工規范中也 未闡述。針對泡沫輕質土遇臺風暴雨突發事件和 常規土路基施工，采取抗浮施工技術措施，并針對 施工階段排水管道進行抗浮技術措施的運用，都 有效預防了泡沫輕質土上浮給工程質量帶來影 響。本文對此進行了綜合介紹，希望給后續類似工 程施工提供借鑒。

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