来的1/3，轻量土密度会增大，超过自然回淤密度，失去轻量化的意义；
2）水体流动可能影响轻量土现浇作业，造成流动和分散； 3）浇筑总方量巨大，对海上工程机械的数量和作业强度提出考验。
气泡轻量土 泡沫颗粒轻量土
图5 固化后的轻量土
1.2.8 回填材料综合对比分析
上述调研的回填材料的经济性、技术指标、施工可行性、环保型和社会资源量的对比分析见表1。
表1 轻质回填材料综合对比分析
材料 经济性 400-500元/天然材料 吨，成本较高 0元/吨，只工业废渣 需考虑运技术指标 堆积密度在 450kg/m3，质轻，强度高，耐腐蚀 比重不稳定，可高达 2.7g/cm3，球型施工可行性 直接采用抛填的方式填充，可行 环保 社会资源量 广州本地有大量无影响 生产浮石的厂家，通过水运较快捷 贵州省存在大量有污染 废弃的磷矿渣和锰矿渣 广州本地有一些，无影响 因用量大，可能资源量不足 直接采用抛填的方式填充，不可行 费，很便宜 颗粒，不便于抛填 1200元左右废旧轮胎 一吨，成本高 比重在 1.1-1.6 g/cm3之间，在轮胎内部填充泡沫可减小比重 陶粒的堆积密度 300-1000kg/m3，吸水下沉，质轻强度高，耐腐蚀 直接采用抛填的方式填充，可行 200-300元/陶粒 吨，成本较高 直接采用抛填的方式填充，可行，抛填量大 广州本地有厂家无影响 生产，基本可以供给工程使用 100元左右 砌块堆积密度在 在预制场预制密实度大的泡沫混凝土砌块 /吨，需要建设预制场，性价比高
330~1030kg/m3，内部填充泡沫更小，设计可吸水后可下泡沫混凝土砌块填充泡沫或者密度小的实心泡沫混凝土，采用抛填的方式填6
无影响 建造预制场自行生产
沉，强度高 现浇泡沫混凝土 充 混凝土原材料、发无影响 泡剂等材料在搅拌船上自行施工 150元左右 密度等级一般为 在搅拌船上拌合好泡沫混/吨，性价比高 300-1800kg/m3，强度较高 凝土，采用泵送的方式，泵送至海底填充 在搅拌船上拌合好轻量土，采用泵送的方式，泵送至海底填充，可行，抛填大 无影响 100元左右 堆积密度为 轻量土 /吨，性价比高 1000~1200kg/m3，强度低 在搅拌船上装置设备自行施工 综合分析认为，适宜于本工程的轻质回填材料包括预制泡沫混凝土砌块、现浇泡沫混凝土和轻量土，材料的密度均可以满足设计要求。 1.3 适用的轻质回填材料 1.3.1 轻量土
针对港湾、海洋环境的轻量土工法较少，目前轻量土在海工环境下使用最苛刻的条件是静水水下 15m 作业。在日本采用的 SGM 轻量土工法基础上进行改进。大概设计流程与 SGM 轻量土工法大体相同，如图所示。
取料：在搅吸船上进行搅吸作业采集附近海床里的淤泥为原料土。 制泥：将其倒入水池中采用搅拌混合除去砾石、异物的原料土和海水。 通过密度计测量原料土泥浆的密度，如果密度大时要加水调节浆体。 调泥：在原料土浆体中加入水泥等其他的增粘固化材料让其流动化，之后添加起泡剂产生的气泡溶液使之达到轻量化的土。
采用专用投料管等打入材料，压力泵送至沉管上部区域进行回填，应时刻关注轻量土在水流作用下是否发生材料分离或打入的处理土流出等情况。
通过调节发泡粒及发气剂来设定堆积密度在 1000~1200kg/m3的范围。材料用量多少可采用电磁流量计来进行测定。
图6 人工轻量土施工工艺
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1.3.2 预制泡沫混凝土砌块
预制泡沫混凝土砌块技术目前较为成熟， 对于本工程减载拟采用的预制泡沫混凝土砌块：
1）主要原材料：①胶凝材料：主要使用 42.5 级普通硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣微粉等；②发泡剂；③集料：可选用河沙、石粉、人造空心微珠、高炉水渣、尾矿砂、加气碎渣等；④添加剂：根据情况添加料浆稳定剂、水泥促凝剂等添加剂。
2）模具的选择：环保轻质混凝土砌块成型采用多腔小型组合模具，可采用钢板、
木板、塑料板自制。 3）生产工艺：
?配料制浆。将水泥和掺合料以及各种外加剂，通过上料设备加入搅拌机，制成水泥浆；
?使用环保轻质混凝土生产设备，将发泡剂水溶液制成 1mm 左右微细均匀泡沫，并将泡沫与水泥浆混合均匀，制成环保轻质混凝土料浆；
?浇注成型。将环保轻质混凝土料浆用浇注泵注入模，利用不同的模具，就可以成型不同的制品；或者制作自密实度大的空心泡沫混凝土砌块。
脱模时间：夏季 4~6 小时，冬季 2~3 天，脱模后自然养护 7~20 天即可出厂。想提高强度等一系列性能也可以采用浇筑后，静置 2~3 小时，然后再升温干热养护、蒸汽养护。最后抛填入海。
通过调节发泡粒及发气剂来设定堆积密度在 1000~1200kg/m3的范围。预制泡沫混凝土砌块的形状和配合比需结合施工工艺进一步明确。
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图7 预制泡沫混凝土块体工艺流程
1.3.3 现浇水下泡沫混凝土
对于本工程减载拟采用的现浇水下泡沫混凝土： 1）主要原材料：
①胶凝材料：主要使用42.5级普通硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣微粉等；②发泡剂；③集料：可选用河沙、石粉、人造空心微珠、高炉水渣、尾矿砂、加气碎渣等；④添加剂：根据情况添加料浆稳定剂、水下不分散剂等添加剂。
2）生产工艺：
①上料。精确称量水泥、掺合料、骨料、发泡剂以及各种外加剂，通过上料设备加入搅拌机。
②混凝土搅拌。利用专用高速混凝土强制搅拌机将各种材料搅拌均匀，搅拌时间约3~5min，制成水下环保轻质泡沫混凝土；
③泵送、水下浇注成型。将轻质泡沫混凝土料浆用泵送设备和导管水下浇筑回填。可通过调节发泡粒及发气剂来设定堆积密度在1000~1200kg/m3的范围，需结合施工工艺确定现浇水下泡沫混凝土的配合比。
图8 现浇水下泡沫混凝土工艺流程
2. 轻型材料回填时机的选择 2.1 回填减载的范围
结合隧道纵断面布置、隧道回填防护方案、原始海床面形态以及区域内的航道规划等条件，拟定隧道轻型材料减载的范围如下：
2.1.1 纵向范围
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考虑隧道运营期开口基槽完全回淤至原始海床的工况，计算所得隧道区未减载时对应的荷载分布如下图所示，深埋段管底荷载集度介于120～180kPa，露出海床段（无回淤）的管底荷载集度约为60kPa，沿纵向的不同段落荷载差异变化较大。
图9 沉管隧道海中段管底荷载集度纵向分布曲线
根据纵向荷载分布曲线，初步按将管底荷载集度减载至110～140kPa的目标，拟定纵向的减载区段为 E9～E29 管节，具体如下图所示。结合既有伶仃西航道及隧道区临时航道的布设情况，将减载区划分为航道区与非航道区。
图10 沉管隧道纵向减载范围布置图（单位：m）
2.1.2 横向范围
由于沉管隧道埋置较深，隧道管节沉放、对接、回填保护完成后，仍暴露有一个开敞于海水之下的基槽，如下图示。
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