復合型地基在工程中的施工籌劃與施工

陳敏鳴

（上海市政工程設計研究總院，上海 200949）

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、將軍大道東側的規(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。

圖1

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

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構受到擾動，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，結合實際情況確定技術和工藝參數(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。