杭州东站枢纽是浙江省乃至整个长三角地区重要客运枢纽, 是汇集客运专线、普速铁路、地铁、磁浮、公交、运河水运等多种交通方式和配套服务设施于一体的现代化综合交通枢纽中心。其中新建杭州东站扩建工程东站站房工程, 站房建筑共3层, 地下1层为出站层, 地上为站台层和高架层。站房主体建筑东西进深463.45m (横跨铁路方向) , 南北面宽143.6m (顺铁路方向) , 站房主体最高点距地面39.6m。站房总建筑面积为155 569m² (地下建筑面积为67 438m², 地上建筑面积为88 131m²) 。

铁路站场与站房结构结合部涉及26条轨道, 共用泡沫轻质土回填约2万m³。回填断面设计如图1所示。

1) 集成式泡沫轻质土制备, 采用全自动化泡沫轻质土设备:行星式搅拌站制浆+发泡混合输送站成套设备, 实现了发泡技术和混合技术的多步骤、联动式自动化控制, 实现了泡沫密度和流量、轻质土密度和流量的实时自动化控制, 并同步实现了高产能化, 单套设备产能高达90m³/h以上, 避免了传统设备的缺陷, 大大提高了泡沫轻质土填筑工程的施工进度与工程质量。

2) 泡沫轻质土拌制方便, 且采用联动式自动化控制技术, 保证了泡沫轻质土的发泡技术与混合技术, 提高了泡沫轻质土密度的稳定性和均匀性。

3) 采用泵送浇注泡沫轻质土, 填筑快捷方便。

4) 泡沫轻质土具有轻质性、密度和强度可调节性、高流动性、直立性等特点。

行星式搅拌站是在现场较空旷位置搭设上述行星式搅拌机组、制作蓄水池、配电房、材料堆场等, 搅拌站占地面积≥300m² (见图3) 。施工时, 保持搅拌站不动, 输送站随浇注区的变化而移动。为保证泡沫轻质土施工连续性, 应尽量少对管路进行搬运, 并避免现场大型机械对管路的碾压破坏等, 应合理地布置管路。为确保水泥浆的质量, 考虑材料分离、泵管压力等损耗的最大距离为管道输送600m。因此, 为保证水泥浆质量的正常输送, 施工场所的距离设在600m以内。如果输送距离超过标准, 必须采用中转站。因设备产能较大, 泵送高差宜在30m以内, 超过此高度采用中转站。

基槽采用机械结合人工的方式开挖, 根据填筑基槽的典型剖面, 首先应快速开挖至垫层底以上0.3m的位置, 然后采用人工配合机械后退式开挖、修土和运土的方式挖至垫层底标高, 尽量避免机械在基槽底标高面上行走。

基槽垫层施工前, 基底不应有明显积水和杂物。浇注区平面尺寸应不小于设计、基底高程与设计值的偏差不应超过±0.1m。浇注施工前, 应以浇注区为单位, 进行浇注场地验收。

设计单位对基槽底承载力有明确要求的, 垫层浇捣前还应对地基土进行静力触探试验。

垫层施工前, 应确保基槽无积水。注意垫层纵向施工应至泡沫轻质土浇注分区边界外≥0.5m。为便于模板支撑, 可在泡沫轻质土纵向浇注边界位置预留3cm宽、5cm深沟槽。垫层采用商品混凝土泵送的方式进行浇捣, 类同普通结构混凝土施工方案。为不破坏轻质土底部的复合土工膜, 垫层顶部宜进行刮平处理, 以不留突起骨料为准。垫层顶部土工膜铺设时, 应注意预留不同浇注区间的搭接宽度。

首先将发泡液倒入输送泵内, 与压缩空气混合, 压缩空气和发泡液在发泡装置中混合, 并以发泡液和压缩空气的输送动力为动力, 形成一定的泡沫流。再将水泥浆通过输送管送至泵内混合搅拌充分, 形成泡沫轻质土通过4inch (1inch=2.54cm) 输送管输送至填筑现场。

施工前应结合设备生产能力、工期要求等对设计的浇注体进行区块与层的划分, 为浇捣施工做好规划, 一般采用由内向外分块, 由下向上分层。施工前应清除浇注区内杂物, 尤其应排清基底的积水, 当在地下水位以下浇注时, 应有降水措施, 严禁在基底有水的状态下浇注施工。

轻质土浇注前, 根据工点工程地质条件及边界条件先进行浇注分区。浇注区的划分应符合以下要求: (1) 单个浇注区顶面面积最大不应超过400m²; (2) 单个浇注区长轴方向长度不宜超过50m; (3) 相邻浇注区用2cm厚的沥青木板支挡间隔分缝, 沥青木板为临时支挡模板并兼作沉降缝。

填筑泡沫轻质土路基应设置保护壁, 保护壁的选择应满足耐久性、强度和外观质量要求, 宜选择混凝土类、石材类砌体或直接采用薄壁式混凝土挡墙。与建筑结构边墙处理措施为常在轻质土与已建建筑结构边墙接触部位分别设1条宽2cm通长沉降缝, 内设沥青木板。

泡沫轻质土采用泵送的方式浇注, 浇注时出料口宜埋在轻质土内, 当无法满足要求时出料口离浇注点的高差宜控制在1m以内。

1) 泡沫轻质土浇注施工前, 应确保混凝土垫层已经终凝。

2) 泡沫轻质土单层浇注厚度按0.3~1.0m控制;同一区段上下相邻浇注层, 当施工期气温不低于15℃, 最短浇注间隔时间可按8h控制;否则, 浇注间隔时间应不低于12h。

3) 泡沫轻质土单个浇注区浇注层的浇注施工时间应控制在2h内。

4) 应沿浇注区长轴方向自一端向另一端浇注;如采用1条以上浇注管浇注时, 则可并排地从一端开始浇注, 或采用对角的浇注方式。

5) 浇注过程中, 需要移动浇注管时, 应沿浇注管放置的方向前后移动, 而不宜左右移动浇注管;如确实需要左右移动浇注管, 则应将浇注管尽可能提出当前已浇注轻质土表面后再移动。

6) 扫平表面时, 应尽量使浇注口保持水平, 并使浇注口离当前浇注轻质土表面尽可能低。

7) 尽量减少在已浇完尚未固化的轻质土里来回走动。

8) 泡沫轻质土浇捣至设计标高后, 宜在表面覆盖塑料薄膜进行保湿养护。

路基回填泡沫轻质土完成后, 顶部常需铺设改良土与道渣等材料。新建杭州东站站房工程轨道路基轻质土顶面处理如图4所示。

1) 当轻质土回填至标高5.000m时 (轻质土顶部设计标高5.500m) , 铺设1层镀锌铁丝网, 镀锌铁丝网采用Ø (1~2) @50×50规格。

2) 金属网铺设时, 应采用U形钉进行锚固, 纵向锚固间距2m、横向锚固间距1.0m。金属网平面位置应重叠搭接, 搭接宽度不低于5cm, 搭接处用铁丝绑扎并用U形钉锚固。

3) 在沉降缝位置, 金属网应断开铺设。

4) 顶部改良土底部土工膜铺设时, 应注意尽量贴紧下承层, 且应采用U形钉进行锚固, 纵向锚固间距5m, 横向锚固间距2m。

改良土施工前, 应确保泡沫轻质土顶部同条件养护强度不低于0.5MPa时方能展开;且在改良土施工前, 应采用塑料薄膜对泡沫轻质土顶部进行保湿养护, 直至改良土开始施工。

轻质土回填至原地面后, 在轻质土顶层铺设一层30cm厚5%水泥改良土, 并在其间夹铺一层复合土工膜。

通过检测, 完成后路基的动态变形模量E_vd达到160 MPa以上, 地基系数K₃₀达到216MPa/h以上, 满足了高铁路基性能要求。且在2013年7月1日站房正式通车后, 对路基工后沉降进行了持续观测, 观测沉降稳定, 最大沉降约8mm, 远小于TB10001—2005《铁路路基设计规范》规定不超过2cm的要求, 很好地保证了线路的顺平, 并取得了良好的质量、安全、经济效益。目前泡沫轻质土在铁路路基回填、软基桥台背填筑、公路路基填筑等工程, 特别是地下大跨度结构覆土减荷、空洞及狭小空间充填工程中, 应用较广。对泡沫轻质土回填施工工艺、质量控制等方面也在逐渐完善。