地鐵隧道上方EPS輕質(zhì)泡沫塊橋坡填筑施工技術

徐玉鋒

（上海浦興路橋建設工程有限公司 上海市 201210）

0 引言

隨著城市軌道交通網(wǎng)絡的迅速發(fā)展，地鐵隧道上方的橋梁結構建設也進一步加快了速度，使得較多的橋坡不可避免地在地鐵隧道上方進行施工。為了減少或控制橋臺與路基銜接段的差異沉降，同時有效減少地鐵隧道上方路堤的自重，提高路堤的穩(wěn)定性，現(xiàn)采用輕質(zhì)路基進行橋坡填筑。本文對以EPS輕質(zhì)泡沫塊在楊高路民生路跨線橋橋坡填筑中的施工技術進行介紹和分析，并提出相應的技術措施。

1 工程概況

1.1 橋坡填筑設計概況

楊高路-民生路立交工程在民生路處設跨線橋，跨線橋沿楊高路走向上跨民生路，跨線橋總長286.2 m，橋面寬25.5 m。西側橋坡EPS塊填筑范圍：YGK0+364～YGK0+434，長度 70 m；東側橋坡EPS塊填筑范圍：YGK0+720～YGK0+798，長度78 m。EPS塊填筑寬度22 m，總長度148 m，厚度0.6～3.5 m，EPS塊填筑共約 6 675 m3。EPS塊標準尺寸為300 cm×127 cm×63 cm，塊體與塊體之間采用雙面爪型連接件連接。

跨線橋西側橋坡處于地鐵9號線隧道上，東側橋坡處于地鐵9號線楊高中路車站頂板上，若采用常規(guī)的橋坡路基填筑方式，地鐵隧道結構無法滿足附加荷載的要求，故采用EPS輕質(zhì)泡沫塊進行填筑。橋坡填筑結構為20 cm中粗砂+EPS輕質(zhì)泡沫塊+15 cm鋼筋混凝土板+混凝土基層及路面結構層。

1.2 橋坡與現(xiàn)有地鐵隧道位置關系

楊高路為現(xiàn)狀老路，該次結合跨線橋施工對道路基層和面層同步翻挖改建。地鐵9號線走向與跨線橋走向一致，跨線橋西側橋坡處于地鐵9號線隧道上方，西側橋坡處地鐵隧道外徑為6.3 m，隧道頂標高為-4.778 m，橋坡路面距離地鐵隧道頂約 8.906～11.465 m，其中填筑 EPS塊厚度約0.63～3.21 m。東側橋坡處于地鐵9號線楊高中路車站頂板上方，車站頂板頂標高為2.072 m，橋坡路面距離地鐵隧道頂約2.037～4.881 m，其中填筑EPS塊厚度約為0.63～3.49 m。該次橋坡填筑范圍均已進入地鐵9號線控制保護區(qū)域范圍內(nèi)，東西側橋坡EPS塊填筑橫斷面示意圖見圖1、圖2。

圖1 西側橋坡EPS塊填筑橫斷面示意圖（單位：mm）

圖2 東側橋坡EPS塊填筑橫斷面示意圖（單位：mm）

1.3 地質(zhì)與水文

該工程擬建場地屬長江三角洲入海口東南前緣的濱海平原地貌類型。地質(zhì)報告所揭露的65.10 m深度范圍內(nèi)的地層為第四紀全新世至上更新世長江三角洲濱海平原型沉積土層，主要由粘性土、粉性土及砂土組成。按地層沉積時代、成因類型及其物理力學性質(zhì)指標的差異可劃分為7個主要層次，其中第①層為填土層，第③層中分布有③夾層粉質(zhì)粘土，第⑤1層劃分為 2 個子亞層（⑤1-1、⑤1-2）。各層土的物理力學性能指標詳見表1。

表1 土層參數(shù)匯總表

場地地下水由淺部土層中的潛水和深部粉（砂）性土層中的承壓水組成，地下水補給來源主要為大氣降水與地表涇流，地下水與地表水水力聯(lián)系密切。勘察測得場地地下潛水位埋深為0.9～2.8 m（相應高程為 1.21～4.26 m）；所揭露的承壓水為⑦層承壓水，勘察測得場地⑦層承壓水埋深約為6.23～6.31 m（相應高程為-2.28～-2.22 m）。

1.4 橋坡的控制指標

由于橋坡填筑的垂直方向處于地鐵隧道結構保護范圍內(nèi)，一方面需要保證地鐵的運營安全，填筑材料的附加荷載在允許范圍內(nèi)；另一方面要保證道路的行車舒適性，橋頭工后沉降滿足設計容許要求。根據(jù)《上海市地鐵沿線建筑施工保護地鐵技術管理暫行規(guī)定》以及地鐵運營主管部門對本工程《軌道交通安全保護區(qū)域作業(yè)方案技術審查意見書》的要求，施工中必須按照以下控制指標對運營地鐵隧道進行保護：

（1）地鐵隧道上方保護區(qū)范圍內(nèi)附加荷載≤20 kPa；

（2）橋臺與路堤相鄰處設計容許工后沉降≤12 cm。

2EPS輕質(zhì)泡沫塊簡介

聚苯乙烯泡沫（Expanded Polystyrene簡稱EPS）是一種輕型高分子聚合物。它是采用聚苯乙烯樹脂加入發(fā)泡劑，同時加熱進行軟化，產(chǎn)生氣體，形成一種硬質(zhì)閉孔結構的泡沫塑料。EPS表觀密度約為15～30 kg/m3。該工程中所使用的輕質(zhì)填料EPS塊密度為25 kg/m3，僅為普通道路填料的1%～2%；EPS自立性強，對高路堤和邊坡的穩(wěn)定十分有利；EPS的封閉空腔結構使得水的滲入極其緩慢，EPS在水中和土壤中的化學性質(zhì)穩(wěn)定，不會被微生物分解[1-5]。

（1）該工程所使用的EPS塊的幾何尺寸及容許誤差見下表2。

表2EPS塊的幾何尺寸及容許誤差 mm

（2）從EPS標準塊上切割下來的零星塊件，其尺寸測量的最大容許偏差為±1%；可用塊體的最小尺寸（長寬高）均為0.5 m；

（3）EPS塊平面采用3 m直尺測得的平整度應在5 mm以內(nèi)；

（4）EPS塊的抗壓強度采用無側限抗壓強度，平均抗壓強度不小于100 kPa。

3 EPS輕質(zhì)泡沫塊填筑施工工藝

3.1 施工流程

基底處理→土工布+砂墊層→EPS塊鋪設→兩側粉煤灰填筑→鋼筋混凝土板塊澆筑→混凝土基層及路面結構施工。

3.2 基底處理

路堤修筑前，將路堤范圍內(nèi)的原地基存在的淤泥、腐蝕土、原路瀝青層及混凝土面層進行挖除處理。挖除后，分層回填素土至EPS基底。基底路堤壓實度應≥90%（重型標準）。為保證EPS塊表面平整，在基底處理時應做好調(diào)坡臺階。同時在基底處理時做好縱橫向排水盲溝，在施工作業(yè)面外設置集水井，防止雨季施工時EPS路堤積水。

3.3 土工布+砂墊層施工

EPS塊的底面鋪設20 cm中粗砂，砂墊層起到整平和排水作用。根據(jù)基底土質(zhì)條件和排水的需要，在中粗砂墊層下面鋪設透水性土工布，土工布選用復合式土工布或無紡布，質(zhì)量≥400 g/m2，攤鋪搭接寬度為50 cm，墊層上面各留1 m的包裹壓邊寬度。砂墊層的厚度做到均勻一致，表面平整。橋坡兩側的懸臂式混凝土擋墻防止砂粒料流失。鋪設后的砂墊層不得受泥土、雜物等污染，在鋪設底層EPS塊時，隨時修整因施工作業(yè)人員走到等引起的砂墊層不平整現(xiàn)象。

3.4 EPS塊鋪設

EPS塊重量很輕，采用人工進行鋪筑，關鍵是控制平整度與聯(lián)結牢固。EPS塊鋪設在砂墊層基面上，基面上保持干燥狀態(tài)。塊體鋪設時，不準任何機械和車輛直接在EPS塊上行駛。EPS塊自下而上逐層錯縫鋪設，整體鋪筑質(zhì)量很大程度上取決于施工基面和最下層的鋪設精度。

EPS塊之間的縫隙和錯臺應盡可能小。最下層由砂墊層來調(diào)整，中間各層大于2 mm的縫隙則采用無收縮水泥砂漿調(diào)平。為防止EPS塊互相錯位，EPS塊之間采用一定強度的雙面爪型聯(lián)結件，在頂面和側面設置具有一定強度的單面爪型聯(lián)結件。爪型聯(lián)結件采用1 mm厚A3鋼板加工而成，并進行防銹處理。在最下層EPS塊與砂墊層基面和土基之間采用Ⅰ型金屬銷釘連接，銷釘插入基底深度不小于20 cm。

EPS塊輕質(zhì)路堤的兩側設置鋼筋混凝土懸臂式擋墻，并采用二灰填充（石灰粉煤灰重量比為5∶95），兩側二灰路堤的填筑必須與EPS同步進行鋪設，二灰采用透水土工布包裹，分層填筑壓實至設計標高，EPS塊實物圖及現(xiàn)場鋪設圖如圖3（a）和（b）所示。

圖3 EPS輕質(zhì)泡沫塊實物圖圖

3.5 鋼筋混凝土板塊澆筑

在最上層的EPS塊頂面，澆筑一層15 cm鋼筋混凝土板。它不僅可以改善EPS塊的受力特性，使行車荷載和上部路面結構荷載均勻擴散，防止由于應力集中而造成的EPS塊破壞，還使EPS塊形成一個良好的整體，防止有害物質(zhì)侵入EPS塊。鋼筋網(wǎng)片設置在板厚的中間，混凝土采用泵送。鋪澆后用插入式振動機及表面振動機振搗密實后抹平。當鋼筋混凝土板塊強度達到80%之后，方能在上面進行路面結構層施工。

4 技術質(zhì)量控制措施

4.1 EPS塊縱橫向連接

在EPS塊路堤的填筑過程中，必須重視EPS塊同一般填土路段的連接問題。EPS塊同土路堤的縱向連接段應設置過渡段，即將EPS塊以臺階的方式與土路堤過渡相連；同時在鋪設時采用EPS塊縱橫向交錯鋪設，以利于EPS塊的受力和變形連續(xù)。

對于縱橫坡的調(diào)整，有兩種方法可供選擇：一種是采用砂墊層調(diào)坡，根據(jù)實際路面的縱橫坡，通過EPS底部的砂層來整平放坡。該工程我們采用砂墊層調(diào)坡的方法施工，對EPS塊的材料損耗降低至最小。另一種可采用底層水平鋪筑，頂部的EPS塊切割成小的異形塊，通過小臺階的方式來調(diào)整橫坡，該方法對EPS塊的實際損耗較大。

4.2 排水措施

由于EPS塊屬超輕質(zhì)材料，若浸在水中，由于受浮力的影響，使得EPS塊的上部結構將受到垂直向上的荷載，使橋坡EPS塊與道路路基連接處結構層內(nèi)產(chǎn)生拉應力和剪切應力，嚴重時將會產(chǎn)生縱向裂縫、錯臺。因此，EPS塊的施工基準面必須高于最高地下水位最小安全距離，同時在施工基面上填筑一層透水性土工布，然后進行排水砂墊層的施工，砂層同時起整平與排水作用，以利EPS塊的鋪設。

對于施工期的排水，主要是避免雨水對EPS塊的浸泡和雨水在新老路基的交接處滲入老路基，對老路基造成損害。為此，必須在坡腳處設置臨時排水溝，防止路基積水，施工后必須用土工布將EPS塊和老路的開挖臺階覆蓋，防止雨水的浸入。為了防止雨水入侵老路基，并防止雨水沖蝕砂層，EPS與臺階之間的孔隙應采用水泥砂漿填實。

道路營運期的排水是影響其使用質(zhì)量的主要因素，因此必須特別重視。為了防止雨水通過路面結構層滲入路堤內(nèi)部，EPS長期吸水可能造成自重增大，因此在現(xiàn)澆鋼筋混凝土板和頂層EPS之間加鋪一層防滲土工布。路基排水可通過在施工基面上設置20cm砂墊層來排水，同時需與原路的排水砂層和臺階處的砂層接通。對于橋坡兩側設置的混凝土擋墻結構，由于砂墊層無法與外界接通，在擋墻中預埋PVC管道進行排水。

5 施工效果

該工程橋坡EPS塊填筑開始于2015年9月10日，同年10月30日完成橋坡EPS塊填筑，鋼筋混凝土板塊澆筑，以及道路橋梁全線瀝青路面攤鋪，共歷時50 d。施工完工后，通過計算得出，橋坡填筑增加在地鐵隧道上方的附加荷載為14.67 kPa＜20 kPa，滿足地鐵安全運營的要求；同時為了控制橋坡路堤工后沉降和路堤的穩(wěn)定性，以及了解道路運營后EPS塊路堤的長期特性，對EPS塊路堤進行了沉降觀測。

在工程完工后的半年、一年和二年時間里，在跨線橋兩側橋臺與相鄰路堤3 m范圍內(nèi)，測得平均工后沉降約2.1～6.7 cm；橋臺與路堤相鄰處工后沉降均滿足設計要求，同時橋頭無跳車現(xiàn)象發(fā)生。

6 結 語

通過該次橋坡EPS塊填筑的施工技術分析及工程實踐表明，EPS輕質(zhì)泡沫塊對減輕路堤荷載有明顯的作用和效果，尤其運用在地鐵隧道上方的橋坡或路基填筑時，EPS塊可作為首選方案；同時EPS塊有效減少了橋頭路堤產(chǎn)生的沉降，避免了橋頭跳車的發(fā)生。