復合型地基在工程中的施工籌劃與施工

陳敏鳴

【摘 要】論文通過對南京地鐵機場線S1車輛段復合型地基全工程施工管理，從前期施工分區(qū)籌劃，到過程中具體措施控制，最后通過監(jiān)測數(shù)據(jù)驗證施工技術(shù)和管理的合理性，成功解決了不同填料高填方的沉降控制、密集型PHC群樁擠土效應的控制、土工合成材料和預壓堆載效果控制等難題，使工程按期保質(zhì)完成，為南京青奧會順利召開做出了貢獻。

【Abstract】The whole project construction management was carried out in the composite foundation of the S1 vehicle section of the Nanjing metro airport line. From the pre construction area planning to the specific measures control in the process， the rationality of construction technology and management is verified by the monitoring data. The settlement control of high fill with different fillers， the control of the compaction effect of the dense PHC group pile， the geosynthetics and the preloading effect control are solved successfully， and the project is completed on time and with quality assurance. It makes a contribution to the successful convening of the Nanjing Youth Olympic Games.

【關(guān)鍵詞】復合型地基；土方回筑；PHC群樁；土工合成材料

【Keywords】composite foundation； earthwork back construction； PHC pile group； geosynthetics

【中圖分類號】TU416 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）07-0174-03

1 項目簡介

1.1 工程概況

南京地鐵機場線S1是一條服務于青奧會，用來連接南京南站和祿口機場二大交通樞紐的主動脈，其車輛段選址位于祿口新城南站以南，橫溪河北岸、燕湖路西側(cè)、將軍大道東側(cè)的規(guī)劃用地內(nèi)，用地面積約31.96萬m2。場地用地現(xiàn)狀主要為農(nóng)田、魚塘、河涌及少量民房，地勢低洼平緩。地面高程約7.8m，周圍現(xiàn)狀道路高程約為13m，車輛段站場場坪標高為11.5m。其中9.8m以下部分為路基處理，主要以清表、河道清淤、C組素土填料和中粗砂填筑、塑料排水板和PHC管樁復合地基加固為主，9.8m至11.5m標高為站場部分，主要填筑A、B組碎石土填料。

1.2 工程難點與特點

1.2.1 土方填筑工程量巨大

車輛段回填面積為31.96萬m2，填方高度約為3.7m，主要工程量有以下幾個部分， A、B組碎石土填料約54萬m3，C組素土填料約58萬m3，地下排水系統(tǒng)施工中天然級配中粗砂填料約21萬m3，車輛段填方共量約133萬m3。需要備選充足的高標準原材填料，從而保證施工的連續(xù)性。

1.2.2 交通組織和施工組織難度大

車輛段在回填施工高峰期，各類施工機械及運輸車輛非常多。根據(jù)周邊交通情況以及場地內(nèi)施工特點，需合理布置出入口、施工通道及行走線路，確保場內(nèi)運輸車輛安全流暢。

車輛段在不同功能區(qū)域、不同標高內(nèi)需要填筑不同種類的原材，同時需要穿插土工織物施工、PHC群樁地基處理、堆載預壓等一系列工藝，形成復合型地基加固的回填方式，對施工組織設計籌劃提出了很高的要求，綜合考慮施工的先后次序、場平高差，交通線路等，可以為后續(xù)土建盡快施工創(chuàng)造有利條件。

1.2.3 施工質(zhì)量要求高

車輛段壓實度和承載力要求高，控制每層回填壓實厚度不得超過30cm，確保后期整體沉降在可控范圍之內(nèi)。同時合理布置臨時排水溝網(wǎng)，確保工作面下過雨后不積水，不影響下一層的填筑施工，保證施工質(zhì)量。

2 施工整體籌劃

2.1 區(qū)域劃分

根據(jù)車輛段不同功能區(qū)域分成4個部分（圖1）。

①一區(qū)：單體建筑、庫內(nèi)無砟軌道地基處理區(qū)（管理、檢修和附屬用房）

清表后回填C組素土填料至高程8.5m；

填筑級配砂礫墊層 0.5m 厚度，至高程9.0m；

全斷面填筑 C 組填料至高程 9.8m；

A、B組填料回填至場平11.8m標高。

②二區(qū)：庫外有砟軌道區(qū)（鋪軌閘道區(qū)）

清表后回填C組素土填料至高程9.3m，作為工作墊層；

進行 PTC 管樁打設和樁帽施工；

填筑級配砂礫墊層 0.5m 厚度，至高程9.8m；

在砂礫墊層中間鋪設土工格柵及土工布；

A、B組填料回填至場平11.8m標高。

③三區(qū)：廠區(qū)道路硬化區(qū)

清表后回填C組素土填料至高程8.5m；

填筑級配砂礫墊層 0.5m 厚度，至高程9.0m；

塑料排水板施工；

鋪設土工格柵及土工布；

回填C組素土填料至高程8.5m；

A、B組填料回填至場平11.8m標高。

④四區(qū)：其他區(qū)域（綠化）

清表后回填C組素土填料至高程8.5m；

填筑級配砂礫墊層 0.5m 厚度，至高程9.0m；

全斷面填筑 C 組填料至高程 11.8m；

2.2 施工順序

結(jié)合各回填分區(qū)特點，合理安排施工先后次序：

①各區(qū)施工前均進行試驗段施工，為后期施工驗證技術(shù)參數(shù)；

②先進行一區(qū)填筑，便于盡快土建施工，同時為無砟軌道區(qū)的沉降盡可能預留足夠長的沉降期；

③然后進行三區(qū)塑料排水板，為后期道路堆載預壓預留時間；

④再進行二區(qū)地基處理，進行PHC管樁施工及有砟軌道區(qū)路基填筑；

⑤最后利用三區(qū)堆載土方進行四區(qū)綠化區(qū)域路基填筑。

3 施工技術(shù)

3.1 施工工藝

3.1.1 清表、清淤

清表施工采用挖掘機、推土機、平地機聯(lián)合作業(yè)，人工配合。將植物根莖和垃圾清理干凈，對人工造成的坑穴應填平壓實，做好縱坡施排水，并對清表后地面進行驗槽。

針對場內(nèi)河道池塘區(qū)域，沿塘走向進行分區(qū)，每30m為一塊。清淤至設計土層后組織各方進行基坑驗槽，并繪制出河塘清淤斷面圖。驗槽合格后及時采用水穩(wěn)性和透水性好的AB料粗粒砂性土進行分層回填。在有PHC管樁和塑料排水板施工的區(qū)域，控制回填碎石級配的直徑大小，避免為后期施工帶來阻礙。

3.1.2 路基填筑

4個分區(qū)根據(jù)不同標高主要包括C組填料回填、A、B組填料和級配砂礫墊層回填。填筑采用薄層輪加法，填筑時，每層松鋪厚度不得超過30cm，由路基中心向兩側(cè)分層填筑壓實。

填土路基每層松鋪厚度、壓實遍數(shù)和壓實速度根據(jù)壓實設備、壓實方法經(jīng)試驗確定，控制填料的最佳含水率在+2%～-3%范圍內(nèi)，遵循：“先靜壓、后振壓、先輕后重、先慢后快”的原則。

由于車輛段占地巨大，工期進度緊，將各分區(qū)按照每5000m2進行區(qū)段劃分，由3個班組流水搭接作業(yè)?；靥铐樞驈睦镏镣夥謩e制定了運土車輛的進出線路，避免交叉施工。針對重車輪跡長期行駛導致已回填路面遭到破壞的情況，采取置換回填。在3個班組分段搭接處，每層預留接縫臺階，碾跡重疊1m，上下層錯縫距離大于3m。

針對50cm厚的級配砂礫墊層，對機械設備進行了比選試驗，原回填土方機械無法在中粗砂中自由行走，最終選取履帶式推土機和前后輪驅(qū)動的振動壓路機進行砂礫墊層的壓實施工，并提高級配砂礫墊層的含水量，使其達到更好的壓實效果。

3.1.3 塑料排水板

三區(qū)道路區(qū)域采用塑料排水板施工，待回填至設計場平標高11.8m后繼續(xù)堆載2m，從而達到預壓排水的目的。排水板施工安排在鋪設級配砂礫墊層后、鋪設土工格柵及土工布之前進行。施工中做好定位放線工作，科學布置行進路線，并嚴格控制打設間距和深度。

塑料排水板伸出級配砂礫墊層不小于0.5m，施工完成后可將排水板露出端彎折埋置于砂墊層中，同時在砂墊層中埋設盲溝和集水井，井壁隨著土層的填高而隨之砌高，確保軟土地基中空隙水由塑料排水板排到級配砂礫墊層中，再由盲溝匯總到集水井，從而達到加速軟基固結(jié)的目的。

①土工格柵及土工布

土工格柵和土工布采取同步流水施工，使用土釘和高強塑料扎扣予以固定，控制搭接寬度、平整度和牢固性。考慮材料熱脹冷縮的特性，避免中午陽光暴曬施工，做到鋪多少，回填多少，減少土工材料的暴露時間。

②PHC管樁

PHC管樁主要布設在二區(qū)庫外有砟軌道區(qū)，共有12261根，屬于群樁布設。用來承載未來地鐵軌道的動荷載，對土體穩(wěn)定性要求很高。在管樁施工過程中，由于樁體四周的土體結(jié)構(gòu)受到擾動，改變了土體的應力狀態(tài)，容易產(chǎn)生擠土效應。根據(jù)車輛段地質(zhì)勘察資料，樁體中下部主要為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，該層土呈流塑狀態(tài)，高壓縮性，上部土體主要為粉質(zhì)黏土、粉土和回填土，均呈中等壓縮性，所以本工程擠土效應主要發(fā)生在樁體上部。因而在二區(qū)庫外軌道區(qū)與一區(qū)房建區(qū)之間開挖地面防震溝和應力釋放孔緩解擠土效應的產(chǎn)生，并加強沉降監(jiān)測。

根據(jù)總體施工進度計劃，在二區(qū)庫外軌道區(qū)進行管樁施工時，一區(qū)房建區(qū)將同時在進行鉆孔灌注樁施工，為了避免PHC管樁對其側(cè)向土壓力影響，交界區(qū)域錯開施工。

通過對車輛段臨時箱變的供電能力計算，采用錘擊樁和靜壓樁二種機械和工藝。在施工工程中對貫入度及樁長雙控指標進行控制，由內(nèi)向外，跳樁施工，合理布局施工線路。

3.2 質(zhì)量控制

復合地基處理大規(guī)模施工前，先對回填土料、級配砂礫、土工布及格柵進行原材料檢測，合格后設置回填試驗段，結(jié)合實際情況確定技術(shù)和工藝參數(shù)。在施工過程中，因為不同區(qū)域回填進度不同存在高差，應做好縱坡和低勢排水，避免土體因雨水浸泡積壓導致承載力降低。對于松軟浸泡的土體因重新開挖翻曬或置換，確?；靥顗簩嵍群偷鼗禂?shù)K30滿足設計要求。

3.3 沉降監(jiān)測

為了保證后期車輛段運營安全，在地基回填過程中加強動態(tài)控制，做好監(jiān)測工作，主要分為沉降觀測和水平位移監(jiān)測，其中沉降觀測采用沉降板，水平位移采用位移邊樁觀測。監(jiān)測斷面按照每100m的間距設置，每日一測，控制水平位移每晝夜少于5mm，沉降每晝夜應少于10mm范圍，并對其進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計匯總，發(fā)現(xiàn)異常及時預警。

4 結(jié)語

通過前期對南京機場線S1車輛段的事前施工籌劃，按照場地填筑選材和工藝的不同進行了區(qū)域劃分，根據(jù)后續(xù)施工的先后順序進行合理安排。事中組織現(xiàn)場管理人員對原材選取和現(xiàn)場回筑的質(zhì)量進行了過程控制，根據(jù)含水量和壓實系數(shù)動態(tài)調(diào)整碾壓工藝和遍數(shù)，最終提前將一區(qū)房建區(qū)填

筑完成，為后續(xù)樁基施工創(chuàng)造條件。同時通過合理的施工組織，將四區(qū)綠化區(qū)用土提前預壓堆載，既保證了充分的沉降時間，又減少了場內(nèi)駁運。根據(jù)事后對埋設的沉降和水平位移邊樁的監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，復合地基的整體沉降控制在可控范圍之內(nèi)，確保后續(xù)庫外有砟軌道和庫內(nèi)無砟軌道對接平順，沒有產(chǎn)生差異沉降，為后期試車線運行調(diào)試提供了有利保障。