轻质泡沫混凝土在铁路工程既有线帮填加宽中的应用

轻质泡沫混凝土在铁路工程既有线帮填加宽中的应用

李强

中铁五局集团成都工程有限责任公司

摘要：为了提高铁路工程既有线帮填加宽的稳定性，延长使用寿命，以轻质泡沫混凝土为研究对象，分析其在铁路公路工程中的应用价值。本文介绍了轻质泡沫混凝土的特性，探讨了轻质泡沫混凝土在铁路工程既有线帮填加宽中的应用。

关键词：轻质泡沫；混凝土；铁路工程；帮填加宽

引言

铁路在我国经济发展的过程中发挥着是十分重要的作用，随着经济社会的不断发展，对铁路的需求和标准也在逐渐提高。在铁路工程既有线帮填加宽中，当前在施工中广泛使用轻质泡沫混凝土这一关键原材料。因此研究轻质泡沫混凝土在工程中的应用具有重要的意义。

1.轻质泡沫混凝土的特性

轻质泡沫混凝土是一种以泡沫状态存在的新型混凝土材料，它主要是通过特殊的打泡加工工艺形成，在制作过程中通过水泥材料与打泡工艺必需的发泡剂进行混合，最终搅拌而成具有泡沫微孔型的状态。轻质泡沫混凝土的优势有以下几个方面：首先，轻质泡沫混凝土的自重轻。由于泡沫混凝土内有大量的微孔，其相同体积质量要比传统混凝土轻很多。其次，泡沫混凝土便于施工，造价低，适用于回填类工程。再次，泡沫混凝土流动性较好，便于管道输送，浇筑完成后可以自然找平。

2.轻质泡沫混凝土在铁路工程既有线帮填加宽中的应用

本文以涪陵西站特设路基为例，通过案例分析，探讨轻质泡沫混凝土在铁路工程既有线帮填加宽中的应用效果。

2.1技术方案分析

（1）原技术方案

涪陵西站特设路基左右两边拟采用回填土和混凝土抗滑桩。具体填筑情况如图1：半堤半堑路段采用单侧混凝土抗滑桩，填方路基采用双侧混凝土抗滑桩，路基上部填土放坡比例为1：1.5。

图1：混凝土抗滑桩方案

（2）现技术方案

图2为轻质土填筑示意图下部采用泡沫轻质土与镀锌钢丝网片分层填筑，填至基床表层底部，镀锌钢丝网片规格为Φ3mm@5*5cm。轻质土底部设置钢管桩，选用直径127mm×8mm钢管，横向共设置3排，横向间距0.5m，纵向间距1.0m，采用矩形布置，进入弱风化基岩不小于5.0m.

涪陵西高铁边坡与帮填路基预埋Φ25钢筋（钢筋要求防锈处理，带肋HRB400钢筋）进行联接加固，钢筋长度不小于2.0m，预埋入既有边坡不小于1.0m，钢筋间距1.0m，矩型布置。

图2

：轻质混凝土方案

2.2稳定性验算

施工现场为丘陵地区，地势起伏较大，相对高差约30m，线路左侧为乡村公路，右侧并行既有渝怀铁路，交通较为便利。拟采用泡沫轻质土回填，计算泡沫轻质土抗滑稳定性、抗倾覆稳定性和基底应力进行计算，工况如下。

表1：计算工况

（1）抗倾覆稳定性验算

根据《铁路路基现浇泡沫轻质土应用技术规程》4.3.2“在背面既有边坡（填土）的情形如说明图，则可以不进行抗倾覆验算，但要进行滑动计算。”以上三种断面均为此类断面，故抗倾覆稳定性满足要求，不在进行计算。

（2）抗滑稳定性验算

1）计算方法

根据最不利情况，不考虑泡沫轻质土开挖台阶。根据《铁路路基现浇泡沫轻质土应用技术规程》，在倾斜地基施工时，抗滑动的安全系数（水平方向）验算式如：

式中：

w1—坡前泡沫轻质土的自重及上部荷载（kN/m）；

w2—坡面上泡沫轻质土的自重及上部荷载（kN/m）；

ų—泡沫轻质土与既有边坡或原地面的摩擦系数（无实测资料时可取0.5）；

ɵ—斜坡的角度（°）。

图3：滑动稳定分析示意图

 2）抗滑桩承载力

根据《铁路路基设计规范》表4.2.5，上部荷载取 q=47.3kN/m3，b=3.3m。

根据轻质土底部设置钢管桩，选用直径127mm×8mm钢管首先计算单桩抗剪强度，根据《钢结构设计规范》，现场钢管厚度为8mm，故Q235钢管抗剪应力大小为125GPa，计算如下：             

横向共设置3排，横向间距0.5m，纵向间距1.0m，因此三根钢桩极限承载力为5.8×105kN。

3）计算断面一

泡沫轻质土取 ρ=700kg/m3，r=7kN/m3 ， =31°，泡沫轻质土与既有边坡或原地面的摩擦系数ų取0.5，根据《铁路路基设计规范》表4.2.5，上部荷载取 ，b=3.3m。

考虑桩体抗滑作用，需桩体提供抗滑力83.52kN，桩体抗剪承载力为5.8×105kN，满足要求。

3）计算断面二

泡沫轻质土取 ρ=700kg/m3，r=7kN/m3 ， =33°，泡沫轻质土与既有边坡或原地面的摩擦系数𝜇取0.5，根据《铁路路基设计规范》表4.2.5，上部荷载取 ，b=3.3m。

不考虑桩体抗滑作用，抗滑稳定性亦满足要求。

3）计算断面二

泡沫轻质土取 ρ=700kg/m3，r=7kN/m3 ， =27°，泡沫轻质土与既有边坡或原地面的摩擦系数𝜇取0.5，根据《铁路路基设计规范》表4.2.5，上部荷载取 ，b=3.3m。

不考虑桩体抗滑作用，抗滑稳定性亦满足要求。

（3）基底应力验算

根据土压力计算公式： 泡沫轻质土最高处为9.6m，考虑车辆荷载，按最不利情况考虑，车辆荷载不向下扩散，基底应力最大值为：

现场基底土体承载力为150kPa，满足要求。

3.3技术方案对比

通过方案对比，采用泡沫混凝土方案的安全性更高，费用低。技术方案对比如表2所示。

表2：方案对比表

结语

总之，轻质泡沫混凝土在工程建设中确实具有重要的应用前景和实用作用，在充分降低成本、提高经济效益的基础上，进一步优化了铁路工程路基硬度和整体的使用寿命，充分发挥了轻质泡沫混凝土的关键性能和特征。

参考文献：

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