车辆段工程主要施工方法

（一）地基处理

车辆段站场与路基在地基处理方法上运用较多的通常有搅拌桩加固法、堆载预压法、强夯法、CFG桩法、换土法等。

1.搅拌桩加固法

水泥搅拌桩是软基处理的一种有效形式，原理是将水泥作为固化剂的主剂，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，水泥与软土采用强制机械拌和后形成水泥土，水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。水泥搅拌桩按主要使用的施工做法分为单轴、双轴和三轴搅拌桩。施工流程：桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻至设计深度→反循环提钻并喷水泥浆至地表→成桩结束→施工下一根桩。

搅拌桩加固法的优点有：造价成本低、工艺稳定、适用性广、便于施工、无污染、噪声小等，加固深度通常控制在15m以内。基于搅拌桩加固法具有的优点，这种方法被广泛应用于车辆段地基处理，例如在整体道床区、碎石道床区、房屋建筑区域、路桥过渡段、道路绿化区等区域均有大量应用。三轴水泥搅拌桩施工流程如图6.1.2所示。

图6.1.2　三轴水泥搅拌桩施工流程

①定位；②预搅下沉；③喷浆搅拌上升；④重复搅拌下沉；⑤重复搅拌上升；⑥完毕

2.堆载预压法

堆载预压法是指在饱和软土地基上施加荷载后，孔隙水被缓慢排出，孔隙体积随之缩小，地基发生固结变形；同时随着超静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土强度逐渐增长，达到预定标准后再卸载，使地基土压实、沉降、固结的方法。

堆载预压法一般根据预压目的选择加压方法：如果预压是为了减小建筑物的沉降，则应采用预先堆载加压，使地基沉降产生在建造建筑物之前；若预压的目的主要是增加地基强度，则可用自重加压，即放慢施工速度或增加土的排水速率，使地基强度增长与建筑物自重的增加相适应。施工流程：施工准备→铺设土工膜→预压土填筑→工后沉降分析→卸载预压土。

堆载预压法的优点：使用材料、器具简单，施工操作方便；缺点：堆载预压需要一定的时间，适合工期要求不紧的项目。对于深厚的饱和软土，排水固结所需要的时间很长，同时需要大量的堆载材料，堆载预压法在使用上会受限。

堆载预压法在地铁车辆段建设中有广泛的实践。如“广州地铁3号线车辆段及综合基地”［7］“广州地铁五号线鱼珠车辆段”［8］“深圳地铁1号线续建工程南头车辆段”［9］都曾使用过这种方法进行地基处理。

3.强夯法

强夯法，又称动力固结法，利用起吊设备，将10～40t的重锤提升至10～40m高处使其自由下落，依靠强大的夯击能和冲击波作用夯实土层。其工作原理如图6.1.3所示。

强夯法主要用于砂性土、非饱和黏性土与杂填土地基。对非饱和的黏性土地基，一般采用连续夯击或分遍间歇夯击的方法；并根据工程需要通过现场试验以确定夯实次数和有效夯实深度。现有经验表明：在100～200tm夯实能量下，一般可获得3～6m的有效夯实深度。

强夯的单位夯击能量，应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和要求处理的深度等进行综合分析，并实行现场试夯再确定。通常情况下，粗颗粒土可取1 000～3 000knm/m2；细颗粒土可取1 500～4 000knm/m2。夯击遍数需要按照地基土的性质来确定，通常可采用2～3遍，最后再以低能量夯击一遍。对于渗透性弱的细粒土，必要时应适当增加夯击遍数。强夯施工可按下列步骤进行：清理并平整施工场地；标出第一遍夯点位置，并测量场地高程；起重机就位，夯锤置于夯点位置；测量夯前锤顶高程；将夯锤起吊到预定高度，开启脱钩装置，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平；按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击。

强夯法的主要特点：使用工地常用简单设备；施工工艺、操作简单；适用土质范围广；加固效果显著，可取得较高的承载力，一般地基强度可提高2～5倍；变形沉降量小，压缩性可降低2～10倍，加固影响深度可达6～10m；土粒结合紧密，有较高的结构强度；工效高，施工速度快（一套设备每月可加固5 000～10 000m2地基），较换土回填和桩基可缩短一半工期；节省加固原材料；施工费用低，节省投资，比换土回填节省60%费用，与预制桩加固地基相比可节省投资50%～70%。

4.CFG桩法

CFG桩法是水泥粉煤灰碎石桩的简称，主要是由水泥、砂、碎石、粉煤灰与石屑加水拌和而形成的高黏结强度桩，结合桩间土及褥垫层一起形成复合地基共同承担荷载的处理方法。CFG桩桩长可从几米至20多米，并可全桩长发挥桩的侧阻力。当地基承载力较好、荷载又不大时，可将桩长设计得短一些，荷载大时桩长可以长一些。特别是天然地基承载力较低而设计要求的承载力较高，柔性桩难以满足时，CFG桩复合地基相对容易达到要求。由于CFG桩桩径较小、成桩速度快、造价在同类桩基处理中相对较小、无污染、施工文明等特点，在工程施工中广泛应用。常用的CFG桩桩径通常为400、500、600mm，桩间距按照设计要求的复合地基承载力、土性、施工工艺等以取3～5倍桩径为宜。

5.换土法

换土法，挖出地基中一定范围内的土后，换以砂、石等材料，并分层夯实（或压实、振实），以作为基础的持力层的地基处理方法，是传统的浅层处理地基的方法。适用于软土层位于地表、土层较薄和易于排水施工等情况，换土深度一般在3m以内。

换土施工中要控制好“四度”，即在换土施工中虚铺厚度、平整度、压实度、土基高度（高程）都要达到规范要求。具体要做好下列几点。

（1）换土前要处理好原地面：对站坪土基部位，原地面的草皮、植物土及其他杂物必须彻底清除，处理好沟塘、坑、井，以免积水而影响大面积的换土作业。

（2）测量放线：测设路基边坡线，放边线点，再用白灰沿边线播撒形成两条白色的边线作为换土范围的明显标记。

（3）布土：合理的土方调配和运土路线是非常重要的，应根据取土场位置及地形确定经济、合理的运土路线。只要把布土的位置和稀疏密度掌握好了，就可以提高摊铺速度。

（4）注意换土质量，保证换土稳定：换土前，对清除过的原地面，应按相应的压实度标准或设计要求进行碾压。填方用土，要严格选择，宜用匀质的同类土填筑，粒径大于10cm的土块应打碎，换土中不得混有树根、草皮等杂物，严禁用泥炭、淤泥、盐渍土填筑，受冻融影响较小的优质土填在上层，稳定性较差的土填在下层。不同类的土不得混填，防止在填方内形成“水囊”，造成换土不均匀引起沉陷和冻胀等不良后果。

（5）换土顺序：换土作业应从低到高分段分层进行。每层换土经平整、碾压达到压实度标准后方可填筑上层，每层换土表面宜与设计面基本平行。

图6.1.3　强夯法工作原理

（6）换土分层厚度：换土分层厚度要合适，每层换土的松铺厚度应根据土质和机具的压实功能通过试验确定，不得超厚。采用12～15t三轮压路机碾压时，一般不大于30cm；振动式压路机视其功能确定。

（7）换土含水量：换土含水量的大小，不仅关系到碾压工序的难易程度和压实质量，也会影响到工期和工程造价。过湿的土，挖运、装卸、填铺、碾压都很困难，极易出现翻浆；过干的土，碾压前需洒水，耽误工期。因此，均不宜直接用做填方。施工中如遇此种情况时，应在取土区采取措施处理，尽量避免运到作业面上再处理。

（8）换土接茬：两个换土作业的地方接茬部位，宜同时填筑，分层交错搭接，搭接的程度不小于3m；如不能同时填筑，先填者应按1∶5的坡度分层留出台阶。

（9）最上一层换土厚度：换土接近设计高时，应加强测量检查，控制好最上一层换土厚度，它关系到高程、平整度、压实度等质量。因为最上一层换土既不能太厚又不能太薄，太厚了压实度就达不到；太薄了又易脱皮，不能良好结合，影响质量。最后一层换土以压实厚度15cm为宜。(www.zuozong.com)

（二）基础工程

车辆段基础工程运用较多的通常有PHC管桩、钻孔灌注桩及经地基加固后的筏板基础等。

1.PHC管桩

PHC管桩，即预应力高强度混凝土管桩。采用先张预应力离心成型工艺，并经过10个大气压（1.0Mpa左右）、180℃左右的蒸汽养护，制成一种空心圆筒形混凝土预制构件，标准节长为10m，直径300～800mm，混凝土强度等级≥C30。

（1）PHC管桩施工的特点。

①单桩承载力高：由于PHC管桩桩身混凝土强度高，可打入密实的砂层和强风化岩层，由于挤压作用，桩端承载力可比原状土质提高70%～80%，桩侧摩阻力提高20%～40%。因此，PHC管桩承载力设计值要比同样直径的钻孔灌注桩高。

②应用范围广：PHC管桩是由侧阻力和端阻力共同承受上部荷载，可选择强风化岩层、全风化岩层、坚硬的黏土层或密实的砂层（或卵石层）等多种土质作为持力层，且对持力层起伏变化大的地质条件适应性强，因此适应地域广，建筑类型多。

③沉桩质量可靠：PHC管桩是工厂化、专业化、标准化生产，桩身质量可靠；运输吊装方便，接桩快捷；机械化施工程度高，操作简单，易控制；在承载力，抗弯性能、抗拔性能上均易得到保证。

④工程造价便宜：直接成本，通过对多项工程实例的总结和分析，PHC管桩的单位承载力造价在诸多桩型中是较便宜的一种；间接经济效益，评价PHC管桩的经济效益，不仅看造价，还要看工期。PHC管桩施工速度快、工效高、工期短，提前竣工投产，将产生巨大的社会效益和经济价值。PHC管桩的机械化施工程度高，现场整洁，施工环境好，不会发生钻孔灌注桩工地泥浆满地流的脏污情况，容易做到文明施工、安全生产。减少安全事故，也是提高间接经济效益的有效措施。

（2）PHC管桩的主要施工方法。

①锤击沉桩。捶击沉桩是利用桩锤下落产生的冲击能量将桩沉入土中。打桩机具：桩锤、桩架、动力装置；打桩施工工艺：桩架就位→吊桩就位→检查桩垂直度→扣桩帽→打桩；打桩方法：重锤低击；接桩：焊接接桩、浆毛法、法兰接桩。

②静力压桩。静力压桩是利用压桩机桩架自重和配重的静压力，将桩逐节压入土中。静力压桩的特点：节约钢筋、混凝土，降低造价，无噪声、无振动，对周围环境影响小。压桩机械：机械式、液压式。施工方案：分段压入桩长≤6m，硫磺胶泥接桩。

2.钻孔灌注桩

钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔的手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。

（1）钻孔灌注桩施工的特点：①施工噪声和振动较小；②能建造比预制桩的直径大得多的桩；③在各种地基上均可使用；④施工质量的好坏对桩的承载力影响很大；⑤因混凝土是在泥水中灌注的，因此混凝土质量较难控制；⑥费工费时，成孔速度慢，泥渣污染环境。

（2）钻孔灌注桩的施工，因其所选护壁形式的不同，有泥浆护壁施工法和全套管施工法两种。

①泥浆护壁施工法。冲击钻成孔、冲抓锥成孔、回旋钻成孔及潜水钻成孔等均可采用泥浆护壁施工法。成孔机械：冲击钻、冲抓锥、回旋钻机、潜水钻机；泥浆的作用：护壁、携渣、冷却、润滑；泥浆循环：正循环、反循环。该施工法的过程是：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。

②全套管施工法。成孔方法：锤击沉管、振动沉管、振动冲击沉管法、内夯沉管法等。全套管施工法的施工顺序：平整场地→铺设工作平台→安装钻机→压套管→钻进成孔→安放钢筋笼→放导管→浇注混凝土→拉拔套管→检查成桩质量。

全套管施工法的主要施工步骤除不需泥浆及清孔外，其他的与泥浆护壁法都类同。压入套管的垂直度，取决于挖掘开始阶段的5～6m深时的垂直度，因此应随时用水准仪及铅垂校核其垂直度。

3.筏板基础

筏板基础，即满堂基础。筏板基础由底板、梁等整体组成，是把柱下独立基础或者条形基础全部用联系梁联系起来，下面再整体浇筑底板。筏板基础分为平板式筏基（见图6.1.4）和梁板式筏基（见图6.1.5），平板式筏基支持局部加厚筏板类型；梁板式筏基支持肋梁上平及下平两种形式。一般说来，地基承载力不均匀或者地基软弱的时候用筏板基础。而且筏板基础埋深比较浅，甚至可以做不埋深式基础。

图6.1.4　平板式筏基

图6.1.5　梁板式筏基

（三）超危支撑架

按照建质〔2009〕87号文件《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》规定：①支模高度超过5m，搭设跨度超过10m，施工总荷载超过10kN/m2，集中荷载超过15kN/m2为高支模，需编制专项方案；②支模高度超过8m，搭设跨度超过18m，施工总荷载超过15kN/m2，集中荷载超过20kN/m2为高大支模，需编制专项方案并进行专家论证。目前，上部有盖板工程的车辆段主体结构最大高度基本在9m左右，故在此类车辆段主体结构（包括盖板）施工时需采用高大支模架。

1.基础处理

车辆段区域基本均为素土回填，素土回填承载力及压实度很难保证，故根据承载力要求需浇筑10～20cm厚C20混凝土垫层（可根据实际情况增设配筋），首层支模架支设于该垫层上。

2.支撑架

支撑架一般采用碗扣架或盘扣架。①碗扣架主构件采用φ48×3.5、Q235焊接钢管，各构件尺寸统一，能组成模数为0.6m的多种组架尺寸，搭设的脚手架具有规范化、标准化的特点；②盘扣架主要材料全部采用低合金结构钢（国标Q345B），强度高于传统脚手架的普碳钢管（国标Q235）的1.5～2倍，一般情况下，立杆的间距为1.5m、1.8m，横杆的步距为1.5m，最大间距可以达到3m，步距达到2m。所以相同支撑体积下的用量会比传统产品减少1/2，重量会减少1/3～1/2。

费用情况：材料市场租赁，按60天使用周期考虑，盘扣架市场价约为30元/m3·天，碗扣架市场价约为29.23元/m3·天。