城市轨道交通车辆基地高填方路基施工技术应用

1 工程概况

目前长春市已有正在使用车辆基地5个，正在施工车辆基地7个。其中长春地铁2号线东延莲花山停车场填方高达14m，是长春地区填方最高的停车场。

长春地铁2号线东延正线全长10.607km，共设车站6座，线路设莲花山停车场1座，用于分担全线车辆的临修工作，用地约17.1亩。停车场设计挖方量30.6万m³，设计填方量43.1万m³，轨行区填方最高处达14m。

2 路基设计方案

2.1 轨行区路基设计方案

由于填方高度较高，铁路路基沉降控制要求较为严格，本工程轨行区路基部分采用复合路基。填方高度大于4m的区域采用CFG桩处理，CFG桩布设于轨道两侧。

基床表层及底层均选用B组填料，考虑长春地区的标准冻结深度为1.70m，选用对冻融不敏感的材料，优先选用砾石类、碎石类及砂类土中的B1、B2组填料。基床以下选用C组填料。其塑性指数不大于12，液限不大于32%。

2.2 轨行区路基沉降要求

（1）运用库以外区域：路基施工后沉降量不大于200mm，沉降速率不大于50mm/年。 

（2）库内、库外碎石道床过渡段：要求路基工后沉降不大于100mm。

（3）库内整体道床区工后沉降标准为不大于 20mm。

3 路基施工技术及控制要点

3.1 试验段

路基正式施工前应在场地内设置试验段，用以确定压路机型号、压实遍数、虚铺厚度、压实方式等。

本项目选用3000m²范围作为试验段，最终确定虚铺厚度30cm，采用20t压路机碾压6~8遍。

CFG桩施工采用长螺旋钻钻孔灌注桩，现场对CFG桩施工时进行试桩试验，保证钻机参数在合理规定区域内，控制钻机施工桩长，并检验灌注桩的承载力。试验桩为3根，其中2根在库内试验，1根在库外轨行区试验。

3.2 土方回填施工技术及控制要点

3.2.1 土方平衡区域划分

由于莲花山停车场土方平衡量较大，施工前采用Civil 3D软件进行土方计算，将整个场区填方、挖方分别划分为若干个小区域进行土方平衡计算，保证施工时土方平衡的合理性（图1）。

图1 土方平衡作业区域划分示意

3.2.2 土方清表

停车场用地原状地形分布较为复杂，场地为林地，停车场用地表层内有大量的素填层、杂填土层，且含有大量植物根系等有机质，清表时需全部清除，清表厚度在1~1.5m。现场挖填施工完成后针对地基承载力对现场填方区进行试验检测，监测数据不小于150kPa。

3.2.3 土方回填

路基基床采用B组料回填，基床以下采用C组料回填，回填前需将土料送检，满足要求后方可使用。

土方回填采用分层碾压，每层虚铺厚度为30 cm，采用20 t压路机碾压6~8遍。机械碾压反复进行，保证压实系数。压实方向为东、西两侧向中间进行，碾压时保证碾压机的压轮重叠宽度约15~25cm。

在碾压施工过程中，保证碾压机距离不小于回填土边缘500mm，防止碾压机的倾覆等意外情况。针对碾压机无法进行施工区域采用人工进行施工碾压。为减少后期沉降填方超4m部分，在分层碾压的基础上，每回填1m采用冲击碾压（图2）。

图2 分层碾压断面示意

场区内零线附近填挖方交界位置处，当地表坡度陡于1∶6时，在开挖深度不小于3.0m后按坡度1∶8开挖成斜坡，采取分层回填处理（图3）。

图3 填挖交界面过渡段处理示意

由于莲花山停车场场地形似盆地，场地内地表水均向场地最低处汇集，场地最低处长期存水，导致含水率过大，形成淤泥，需将淤泥清理干净，施工过程中发现由于地下水位较高，在淤泥清理干净后，短时间内地下水将上返至地面。针对该情况，项目部将淤泥清理后立即回填B组料或三七灰土，防止地下水上返。

3.2.4 回填质量控制

施工过程中要严格控制回填厚度，回填厚度宜控制在200~300mm，回填厚度过大将导致压实度不符合要求。

填方区域回填土的土质情况直接会影响填方区的压实质量。在正式填方区压实前，要施工一段区域进行试验，保证其回填土的含水率符合要求。回填土过于干燥，会导致夯压不实；回填土过于湿润，则易导致回填土成为橡皮土。

各种土的最优含水量和最大密实度根据试验确定。使用振动碾时，可控制在–6%~+2%范围内。

现场施工时土料含水量一般以手握成团，落地开花为宜。当回填土过于湿润时，应采取相应措施治理，保证其含水率符合规范要求。

长春地区雨季在每年7–9月份，大面积土方回填应尽量避开雨季进行施工。土方回填严禁冬期施工。

回填土保证每300mm压实一次，保证每层回填土的压实系数以及K30检测，回填土压实系数检测合格后将进行下一层300mm回填土回填及压实。

3.3 CFG桩施工技术及控制要点

为使轨行区下沉误差符合规范要求，在填方高度大于4m的区域，要采用CFG桩加强桩间土的承载力，保证回填土的精密度，从而增加其压实系数。CFG桩位于库内回填土区域，CFG桩横向排布间距均匀为2.0m，现场水泥碎石粉煤灰桩长为7~13m（图4）。

图4 检查坑基底CFG桩加固代表性横断面示意

3.3.1 CFG桩施工技术

CFG桩所处地层为粉质粘土、全风化花岗岩，采用长螺旋施工工艺。采用JZU90钻机进行施工。

施工前钻机调直钻杆，与测量人员放置点位对应后，开始进行灌注桩钻孔施工，钻机钻底缓慢下降，使桩头钻点与地面桩点所对应后，开始进行桩成孔施工，钻头钻进0.5~1m进尺后检查数据及钻机情况一切正常后，再继续钻进至设计标高。

灌注混凝土时严格控制成孔质量、混凝土流放速度、长螺旋钻机提钻速度、孔位点准确度等质量控制因素。当长螺旋钻及钻孔至设计标高时，地泵开始放混凝土，通过管体连接钻机进行混凝土输送，通过混凝土的灌入，逐渐提升钻杆，保证混凝土输送的连续性从而保证钻机均匀速度提钻。

为了防止CFG桩出现断桩等问题。提钻速度与混凝土泵送速度保持一致，提钻速度不大于3m/min，泵压不小于6MPa，并使钻头保持在混凝土内1.0m以上（即钻杆内始终保持混凝土高度大于1.0m）。

3.3.2 施工质量控制

当长螺旋钻机与现场测量人员放置桩位对应时，保证钻机不再进行移动，保证钻机的钻点与所对应点位误差控制在2cm。开始进行下钻，不得进行反转或提升钻杆等情况。

拔钻杆中应连续泵料，不得停泵待料，避免造成混凝土料离析、桩身颈缩和断桩，保证混凝土灌注量，控制充盈系数大于1.0，混凝土超灌0.5m。

当长螺旋灌注桩提钻至设计标高位置后，停止混凝土的灌入。提钻速度不宜过快，防止CFG桩混凝土施工过程中发生离析情况，保证其管内混凝土质量。泵压提钻时应慢度进行，保证提钻的上升速度控制在1.8~3.0m/min，速度过快在软弱地层易塌孔或颈缩。

3.4 沉降检测

3.4.1 沉降观测

莲花山停车场沉降观测使用沉降板，沉降板材为钢板。沉降板埋设于砂垫层上，埋设时，沉降板底槽应平整。沉降板的金属测杆，测杆应与底板焊接为一体；套管采用塑料管，它应具有一定的强度和刚度。

随着挖方区回填土的增高，测量沉降工具也逐渐增高，每节观测杆长度控制在50cm范围内。每段完成后的侧杆顶面应高于套管最上侧的套管口。

3.4.2 水平位移观测 

水平位移观测方法为地面水平位移。地面水平位移采纳位移边桩观测形式。位移边桩埋设在地基处理褥垫层外侧3m处。边桩采用100mm松原木制作

而成。边桩的埋入深度为1.5m，露出地面为10cm。埋置时采用打入法，桩周围必须保证其密室程度。

桩周围上侧50cm用混凝土浇筑固定。在整体桩位图中边缘处桩顶部应预埋金属探测头，并且保证位移边桩应做好登记并编号。 

3.4.3 观测及检测频率 

设计观测期为从桩基施工开始时间至项目竣工验收结束。观测及检测频率详见表1。

表1 观测及检测频率

4 结束语

作为长春地区轨行区高填方车辆基地路基，采用复合地基，施工采用分层碾压+冲击碾压相结合的方法，并且通过施工过程中细化管理，最终缩小轨道路基沉降，保证设计要求。