轨道交通车辆基地软基处理方式研究.docx

轨道交通车辆基地软基处理方式研究 摘要软基处理是轨道交通车辆基地工程投资中的重要组成部分，本文旨在通过对已建车辆基地软基处理方式比选及实施效果的总结，提出软基处理方案优化思路，供今后类似工程参考借鉴。 关键词轨道交通 车辆基地软基处理 中图分类号：U284 文献标识码：A 文章编号： Abstract: Soft foundation treatment is the important part of rail transit vehicles base construction project investm way and effect of built vehicles base, put forward the soft foundation treatment scheme optimization idea for future referedation treatment 1工程概况 本工程轨道交通车辆维修组装基地位于广州市番禺区，工程场地较为开阔，场地范围内主要为果园及鱼塘，地面标高约为4.20m6.60 m。 工程分两期修建，其中一期用地面积约18万平方米，二期用地面积约10万平方米，主要由区、区、区、区、区共五大部分组成。工程总工期约11个月，其中区软基处理工期约5个月。 图1车辆基地软基处理分区图 2地质条件 2.1 工程地质 工程场地地貌单元主要表现为珠江三角洲海陆交互相冲积平原地貌形态。场地地势开阔，地形相对平坦。区内软土层连续性较好，埋藏较浅，厚度大，一般厚4.3020m，局部厚达21.725.5m，具有天然含水量高、孔隙比大、有机质含量高、强度低等特点。 场地地层主要有： 人工填土：浅黄色，局部呈灰褐色，呈松散状态，局部稍压实。主要由粘性土混少量砂砾构成，局部含少量有机质。 淤泥：深灰、灰黑色，呈流塑状态，略具腥臭味，含少量有机质、腐殖质等，多夹薄层粉细砂。 淤泥质土：深灰、灰黑色，呈流塑状态，略具腥臭味，含少量有机质、腐殖质，多夹薄层粉细砂。 淤泥质细砂：灰黑色，呈饱和，松散状态，略具腥臭味，主要成分为石英质细砂、粉砂，不均匀混10%15%粘性土及少量有机质，局部不均匀混10%15%中砂。 淤泥质中砂：灰黑色、局部呈灰白等色，呈饱和，松散状态，略具腥臭味，主要成分为石英质砂，含少量有机质及贝壳，不均匀混5%10%粘性土。 中砂：浅灰、灰白、褐黄，呈饱和，松散稍密状态，主要成分为石英质粉细砂，不均匀混含1015%粘性土。 粉质粘土：浅黄、灰白、褐黄等色，呈可塑状态，不均匀含少量细砂。 粉质粘土：由白垩系红层风化残积形成，紫红、棕红、青灰色，呈可塑状态，局部呈硬塑状态，遇水易崩解。 红层全风化带：泥质粉砂岩，褐红、青灰色，已风化成土状，岩石组织结构已基本破坏，但尚可辨认，岩芯呈坚硬土状，遇水强度降低。 红层强风化带：泥质粉砂岩，岩芯呈土夹碎块状偶夹粗砂岩、含砾粗砂岩强风化薄层。 红层中风化带：以泥质粉砂岩为主，局部夹薄层状粗砂岩、含砾粗砂岩。 2.2 水文地质条件 场地地下水类型主要为潜水、基岩裂隙水两种。 潜水水质对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均不具腐蚀性，对钢结构具PH值、Cl-+SO42-型弱腐蚀性；基岩裂隙水水质对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均不具腐蚀性，对钢结构具PH值、Cl-+SO42-型中等腐蚀性。 2.3不良地质 （1) 饱和砂土地震液化 场地内分布的砂土主要为淤泥质细砂、淤泥质中砂、中砂等，在7度地震力作用下，上述地层均为可液化地层。 （2）软土层分布及影响 场地内软土主要有淤泥、淤泥质粘土。软土相关指标离散性较大，淤泥及淤泥质土中的PH值偏低，而有机质含量偏高，富里酸含量(FA)与腐殖质含量(HS)较高，将不同程度地影响场地软基处理施工。 3 软基处理方案比选 3.1 方案论述 根据工程工期要求，结合场地周边环境和地质条件，选取常用的软基处理方法进行比选： 1）插塑板堆载预压 插塑板堆载预压软基加固方案是通过在软土层中打设塑料排水板，增加土层排水途径，缩短排水距离，在上部荷载作用下产生附加应力，使土颗粒间的水分通过插在土层中的排水板排出地层外，加速地基的固结与沉降，以达到提高地基承载力、保证地基稳定的目的。 插塑板堆载预压排水固结法具有施工方便、造价低的优点，但其排水周期长，后期沉降大，工期要求严格的工程应慎用。 本工程若采用插塑板堆载预压排水固结法处理，塑料排水板间距按1.2mX1.2m，三角型布置，塑料排水板进入硬塑状残积土层。该方案含填土单价约550元/平方米。 2）碎石桩加固方案 碎石桩地基加固是用碎石粒料冲填入地基土中形成的一种桩、土复合地基。在碎石填入地基土体时，土体得到挤密、冲实、排水固结和置换，从而改变地基原有的物理力学性质，减小地基的压缩变形，提高地基承载力。 碎石桩地基加固主要优点有工艺简单、施工速度快、处理效果好、造价低等，但其处理深度较小，且冲孔过程中会产生大量的泥浆，不利于环保。 本工程若采用碎石桩进行加固，桩径拟采用500mm，桩端穿透软弱地层，深度伸入下部硬塑状残积土层内0.5m。碎石桩处理深度平均约为18m，顶部设0.5m的砂石垫层，按处理区域分别按等边三角形1mX1m布置或1.2mX1.2m布置，碎石桩充盈系数取为1.3，经碎石桩处理后复合地基承载力不小于160KPa。该方案含填土单价约1060元/平方米。 3）CFG桩加固方案 CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，由水泥、粉煤灰、碎石、石屑和砂加水拌和形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。 CFG桩具有刚性桩的特性，可全桩长发挥侧阻，且施工工艺简单、施工速度快、处理深度较大、处理效果好，是软基处理常用的一种方法。 本工程若采用CFG桩加固，拟用长螺旋钻机成孔，桩径500mm，按1.8mX1.8m等边三角型布置，桩长进入持力层或层1.5m，平均桩长约21m，桩身强度等级C20，加固后复合地基承载力不小于160KPa。该方案含填土单价约1150元/平方米。 4）搅拌桩加固方案 水泥搅拌桩是通过特制的深层搅拌机具在地层深部将软土和水泥强制拌合，使软土硬结而提高地基强度。 搅拌桩具有造价较低、施工方便、工艺成熟、噪音小、无污染等优点，场地范围内有机质含量偏高，富里酸含量(FA)与腐殖质含量(HS)较高，对搅拌桩地基加固处理效果影响大。 本工程若采用搅拌桩加固方案，桩径拟采用500mm，桩端穿透软弱地层，深度应伸入下部或层内0.5m，平均处理深度需达20m；搅拌桩按处理区域分别按等边三角形1mX1m布置或1.2mX1.2m布置，搅拌桩处理后复合地基承载力不小于160KPa，该方案含填土单价约1450元/平方米。 5）架空板方案 架空板方案通过刚性桩+平台板的方式形成建筑物基础。桩基拟采用直径500mm预应力管桩，设置四桩承台，承台按8mX8m布置。预应力管桩桩长约23m，单桩设计承载力1200KN。架空板厚取为200mm，柱子取700X700。 架空板的桩基也可采用钻孔桩，直径1400mm，桩长24m，单桩设计承载力4800 KN。 刚性桩若采用预应力管桩，基础部分每平方米造价约1250元（含架空板）；若采用钻孔灌注桩，基础部分每平方米造价约1900元（含平台板）。钻孔桩造价高且在工期上不具优势，因此，架空板桩基按预应力管桩考虑。 图2架空板软基处理示意图 3.2 方案比选 根据本工程场地地质条件及工程厂房使用功能，对软基处理范围进行分区，如下表： 场地分区表表1 分区 区 区 区 区 区 功能 库房区 停车区 厂房区 办公区 厂前区 面积（?O） 62500 508500 24500 18500 18000 根据工程总工期策划，区库房区工期紧，需在开工后11个月投入使用，区停车区、区厂房区、区办公区、区厂前区工期可延后。 （1）方案一： 区库房区、区停车区轨道部分采用CFG桩处理，区厂房区、区办公区、区厂前区采用排水固结法方案；CFG桩处理面积为9.7万平方米，排水固结面积为6.1万平方米。 （2）方案二： 区库房区采用CFG桩处理，区停车区、区厂房区、区办公区、区厂前区均采用排水固结处理。CFG桩处理面积为6.25万平方米，排水固结面积为11.95万平方米。 （3）方案三： 区库房区采用PHC桩架空板方案，区停车区轨道部分采用CFG桩处理，区厂房区、区办公区、区厂前区采用排水固结法方案；PHC桩处理面积为6.25万平方米，CFG桩处理面积为3.45万平方米，排水固结面积为6.1万平方米。 （4）方案四： 区库房区采用PHC桩架空板方案，区停车区、区厂房区、区办公区、区厂前区采用排水固结法方案；PHC桩处理面积为6.25万平方米，排水固结面积为11.95万平方米。 软基处理方案比选表 表2 结合上述4种方案，从工期、造价及质量控制的角度出发，推荐方案四作为本工程软基处理方案，以兼顾工程对沉降和工期的要