复合型地基在工程中的施工筹划与施工

陈敏鸣

【摘 要】论文通过对南京地铁机场线S1车辆段复合型地基全工程施工管理，从前期施工分区筹划，到过程中具体措施控制，最后通过监测数据验证施工技术和管理的合理性，成功解决了不同填料高填方的沉降控制、密集型PHC群桩挤土效应的控制、土工合成材料和预压堆载效果控制等难题，使工程按期保质完成，为南京青奥会顺利召开做出了贡献。

【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.

【关键词】复合型地基；土方回筑；PHC群桩；土工合成材料

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

【中图分类号】TU416 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）07-0174-03

1 项目简介

1.1 工程概况

南京地铁机场线S1是一条服务于青奥会，用来连接南京南站和禄口机场二大交通枢纽的主动脉，其车辆段选址位于禄口新城南站以南，横溪河北岸、燕湖路西侧、将军大道东侧的规划用地内，用地面积约31.96万m2。场地用地现状主要为农田、鱼塘、河涌及少量民房，地势低洼平缓。地面高程约7.8m，周围现状道路高程约为13m，车辆段站场场坪標高为11.5m。其中9.8m以下部分为路基处理，主要以清表、河道清淤、C组素土填料和中粗砂填筑、塑料排水板和PHC管桩复合地基加固为主，9.8m至11.5m标高为站场部分，主要填筑A、B组碎石土填料。

1.2 工程难点与特点

1.2.1 土方填筑工程量巨大

车辆段回填面积为31.96万m2，填方高度约为3.7m，主要工程量有以下几个部分， A、B组碎石土填料约54万m3，C组素土填料约58万m3，地下排水系统施工中天然级配中粗砂填料约21万m3，车辆段填方共量约133万m3。需要备选充足的高标准原材填料，从而保证施工的连续性。

1.2.2 交通组织和施工组织难度大

车辆段在回填施工高峰期，各类施工机械及运输车辆非常多。根据周边交通情况以及场地内施工特点，需合理布置出入口、施工通道及行走线路，确保场内运输车辆安全流畅。

车辆段在不同功能区域、不同标高内需要填筑不同种类的原材，同时需要穿插土工织物施工、PHC群桩地基处理、堆载预压等一系列工艺，形成复合型地基加固的回填方式，对施工组织设计筹划提出了很高的要求，综合考虑施工的先后次序、场平高差，交通线路等，可以为后续土建尽快施工创造有利条件。

1.2.3 施工质量要求高

车辆段压实度和承载力要求高，控制每层回填压实厚度不得超过30cm，确保后期整体沉降在可控范围之内。同时合理布置临时排水沟网，确保工作面下过雨后不积水，不影响下一层的填筑施工，保证施工质量。

2 施工整体筹划

2.1 区域划分

根据车辆段不同功能区域分成4个部分（图1）。

①一区：单体建筑、库内无砟轨道地基处理区（管理、检修和附属用房）

清表后回填C组素土填料至高程8.5m；

填筑级配砂砾垫层 0.5m 厚度，至高程9.0m；

全断面填筑 C 组填料至高程 9.8m；

A、B组填料回填至场平11.8m标高。

②二区：库外有砟轨道区（铺轨闸道区）

清表后回填C组素土填料至高程9.3m，作为工作垫层；

进行 PTC 管桩打设和桩帽施工；

填筑级配砂砾垫层 0.5m 厚度，至高程9.8m；

在砂砾垫层中间铺设土工格栅及土工布；

A、B组填料回填至场平11.8m标高。

③三区：厂区道路硬化区

清表后回填C组素土填料至高程8.5m；

填筑级配砂砾垫层 0.5m 厚度，至高程9.0m；

塑料排水板施工；

铺设土工格栅及土工布；

回填C组素土填料至高程8.5m；

A、B组填料回填至场平11.8m标高。

④四区：其他区域（绿化）

清表后回填C组素土填料至高程8.5m；

填筑级配砂砾垫层 0.5m 厚度，至高程9.0m；

全断面填筑 C 组填料至高程 11.8m；

2.2 施工顺序

结合各回填分区特点，合理安排施工先后次序：

①各区施工前均进行试验段施工，为后期施工验证技术参数；

②先进行一区填筑，便于尽快土建施工，同时为无砟轨道区的沉降尽可能预留足够长的沉降期；

③然后进行三区塑料排水板，为后期道路堆载预压预留时间；

④再进行二区地基处理，进行PHC管桩施工及有砟轨道区路基填筑；

⑤最后利用三区堆载土方进行四区绿化区域路基填筑。

3 施工技术

3.1 施工工艺

3.1.1 清表、清淤

清表施工采用挖掘机、推土机、平地机联合作业，人工配合。将植物根茎和垃圾清理干净，对人工造成的坑穴应填平压实，做好纵坡施排水，并对清表后地面进行验槽。

针对场内河道池塘区域，沿塘走向进行分区，每30m为一块。清淤至设计土层后组织各方进行基坑验槽，并绘制出河塘清淤断面图。验槽合格后及时采用水稳性和透水性好的AB料粗粒砂性土进行分层回填。在有PHC管桩和塑料排水板施工的区域，控制回填碎石级配的直径大小，避免为后期施工带来阻碍。

3.1.2 路基填筑

4个分区根据不同标高主要包括C组填料回填、A、B组填料和级配砂砾垫层回填。填筑采用薄层轮加法，填筑时，每层松铺厚度不得超过30cm，由路基中心向两侧分层填筑压实。

填土路基每层松铺厚度、压实遍数和压实速度根据压实设备、压实方法经试验确定，控制填料的最佳含水率在+2%～-3%范围内，遵循：“先静压、后振压、先轻后重、先慢后快”的原则。

由于车辆段占地巨大，工期进度紧，将各分区按照每5000m2进行区段划分，由3个班组流水搭接作业。回填顺序从里至外分别制定了运土车辆的进出线路，避免交叉施工。针对重车轮迹长期行驶导致已回填路面遭到破坏的情况，采取置换回填。在3个班组分段搭接处，每层预留接缝台阶，碾迹重叠1m，上下层错缝距离大于3m。

针对50cm厚的级配砂砾垫层，对机械设备进行了比选试验，原回填土方机械无法在中粗砂中自由行走，最终选取履带式推土机和前后轮驱动的振动压路机进行砂砾垫层的压实施工，并提高级配砂砾垫层的含水量，使其达到更好的压实效果。

3.1.3 塑料排水板

三区道路区域采用塑料排水板施工，待回填至设计场平标高11.8m后继续堆载2m，从而达到预压排水的目的。排水板施工安排在铺设级配砂砾垫层后、铺设土工格栅及土工布之前进行。施工中做好定位放线工作，科学布置行进路线，并严格控制打设间距和深度。

塑料排水板伸出级配砂砾垫层不小于0.5m，施工完成后可将排水板露出端弯折埋置于砂垫层中，同时在砂垫层中埋设盲沟和集水井，井壁隨着土层的填高而随之砌高，确保软土地基中空隙水由塑料排水板排到级配砂砾垫层中，再由盲沟汇总到集水井，从而达到加速软基固结的目的。

①土工格栅及土工布

土工格栅和土工布采取同步流水施工，使用土钉和高强塑料扎扣予以固定，控制搭接宽度、平整度和牢固性。考虑材料热胀冷缩的特性，避免中午阳光暴晒施工，做到铺多少，回填多少，减少土工材料的暴露时间。

②PHC管桩

PHC管桩主要布设在二区库外有砟轨道区，共有12261根，属于群桩布设。用来承载未来地铁轨道的动荷载，对土体稳定性要求很高。在管桩施工过程中，由于桩体四周的土体结构受到扰动，改变了土体的应力状态，容易产生挤土效应。根据车辆段地质勘察资料，桩体中下部主要为淤泥质粉质黏土，该层土呈流塑状态，高压缩性，上部土体主要为粉质黏土、粉土和回填土，均呈中等压缩性，所以本工程挤土效应主要发生在桩体上部。因而在二区库外轨道区与一区房建区之间开挖地面防震沟和应力释放孔缓解挤土效应的产生，并加强沉降监测。

根据总体施工进度计划，在二区库外轨道区进行管桩施工时，一区房建区将同时在进行钻孔灌注桩施工，为了避免PHC管桩对其侧向土压力影响，交界区域错开施工。

通过对车辆段临时箱变的供电能力计算，采用锤击桩和静压桩二种机械和工艺。在施工工程中对贯入度及桩长双控指标进行控制，由内向外，跳桩施工，合理布局施工线路。

3.2 质量控制

复合地基处理大规模施工前，先对回填土料、级配砂砾、土工布及格栅进行原材料检测，合格后设置回填试验段，结合实际情况确定技术和工艺参数。在施工过程中，因为不同区域回填进度不同存在高差，应做好纵坡和低势排水，避免土体因雨水浸泡积压导致承载力降低。对于松软浸泡的土体因重新开挖翻晒或置换，确保回填压实度和地基系数K30满足设计要求。

3.3 沉降监测

为了保证后期车辆段运营安全，在地基回填过程中加强动态控制，做好监测工作，主要分为沉降观测和水平位移监测，其中沉降观测采用沉降板，水平位移采用位移边桩观测。监测断面按照每100m的间距设置，每日一测，控制水平位移每昼夜少于5mm，沉降每昼夜应少于10mm范围，并对其进行数据统计汇总，发现异常及时预警。

4 结语

通过前期对南京机场线S1车辆段的事前施工筹划，按照场地填筑选材和工艺的不同进行了区域划分，根据后续施工的先后顺序进行合理安排。事中组织现场管理人员对原材选取和现场回筑的质量进行了过程控制，根据含水量和压实系数动态调整碾压工艺和遍数，最终提前将一区房建区填

筑完成，为后续桩基施工创造条件。同时通过合理的施工组织，将四区绿化区用土提前预压堆载，既保证了充分的沉降时间，又减少了场内驳运。根据事后对埋设的沉降和水平位移边桩的监测数据来看，复合地基的整体沉降控制在可控范围之内，确保后续库外有砟轨道和库内无砟轨道对接平顺，没有产生差异沉降，为后期试车线运行调试提供了有利保障。