濟南西站深厚松軟土地層復合地基施工對策與設計優(yōu)化

1、濟南西站深厚松軟土地層復合地基施工對策與設計優(yōu)化張曉波( 中鐵十二局集團有限公司， 太原 030024)摘 要: 結合京滬高速鐵路濟南西站的工程實際，重點研究了黃河沖積平原含硬質黏土層深厚松軟土地層條 件下優(yōu)化復合地基設計與施工方案的過程與方法。介紹了富水松軟土地層 20 m 深度之下出現(xiàn)砂礫層和夾姜 石的硬質黏土層對 CFG 樁施工造成特殊難題的背景下，為克服困難所采取的一系列施工對策及其實施效果; 通過專家現(xiàn)場調查論證，為確保工程質量和建設工期，在調整設計參數(shù)和優(yōu)化設計方案的指導思路下，依托 現(xiàn)場工程試驗實踐進行對比研究和分析驗證，對原有設計和施工方案做出優(yōu)化和調整。對比了 CFG 樁復合

2、 地基、管樁復合地基、小直徑鉆孔灌注樁復合地基的適用性和特點，優(yōu)選設計參數(shù)，通過對設計與施工方案的 試驗、調整、選擇、優(yōu)化與實施，實現(xiàn)了較好的技術經濟性。關鍵詞: 京滬高速鐵路; 濟南西站; 深厚松軟土地層; 復合地基; 施工對策; 設計優(yōu)化中圖分類號: U416. 212 文獻標志碼: A57Construction Strategy and Design Optimization for Composite Foundation on Deep Soft Soil Stratum in Jinan West ailway StationZHANG Xiao-bo( China ailway

3、 12th Bureau Group Co Ltd ，Taiyuan030024，China)Abstract: Based on the engineering practice of Jinan west railway station on Beijing-Shanghai high-speed railway，this paper focuses on composite foundation optimization design and construction scheme under the condition of deep soft soil stratum with ha

4、rd clay soil layer on Yellow river alluvial plain The paper introduces a series construction strategy and its effect adopted due to special problems caused by gravel bed and hard clay layer below 20 m depth from the soft soil stra- tum with rich water to the CFG pile construction According to on-sit

5、e investigation of experts，in order to assure con- struction quality and time，by using comparison research and analyzing certification in field test，the original design and construction scheme are optimized and adjusted Compared with the applicability and characteristics of composite foun- dations o

6、f CFG pile，tube pile and small diameter bored pile，design parameter is optimized Based on design parameter optimization，test，adjustment，selection，optimization and implement of design and construction scheme，the better technical economy is realizedKey words: Beijing-Shanghai high-speed railway; Jinan

7、 west railway station; deep soft soil stratum; composite founda- tion; construction strategy; design optimization1引言近年來，隨著客運專線和高速鐵路的大規(guī)模建設， 復合地基加固技術在鐵路路基工程中得到了廣泛應 用?？瓦\專線和高速鐵路路基地基有多種處理方式， 每種方法都有其適用范圍和局限性，復合地基加固的收稿日期: 2013-09-03作者簡介: 張曉波( 1976-) ，男，高級工程師。設計與施工盡管可以借鑒和利用已建成項目的成功經 驗，但基于工程地質條件的復雜性，仍存在許多不確定

8、 因素影響工程整體技術經濟條件，從而需要結合現(xiàn)場 實際科學分析，因地制宜優(yōu)化和調整設計、施工，選定 最佳處理方案。本文結合京滬高速鐵路濟南西站工程 的建設實際，就深厚松軟土地層的復合地基方案優(yōu)化 進行總結，證明在遵循事實客觀規(guī)律的前提下，通過科 學論證分析，研究制定對策，現(xiàn)場試驗和工程實踐，可 以實現(xiàn) 工 程 質 量、建 設 周 期、技 術經濟較為合理的 統(tǒng)一。42工程概況粉質黏土、粉土、黏土和上覆人工填土構成。按照其成 因和巖性自上而下為: 素填土 Qm1 ( 平均厚 2. 5 m) 粉土 Qa1 ( 平均厚 2. 4 m) 粉質黏土 Qa1 + pl平均厚44(濟南西站作為京滬高速鐵路 5

9、 個始發(fā)終到站之7. 1 m) 細砂土 Qa1 + pl ( 平均厚 2. 0 m) 黏土 Qpl ( 平44一，是濟南市新形象的門戶工程，位于濟南市槐蔭區(qū)張 莊飛機場西側、京福高速公路以東范圍，是一個集國 鐵、地鐵、公交、出租于一體，功能齊全的大型綜合交通 樞紐，對當?shù)芈糜?、商務、會展、現(xiàn)代物流、房地產等產 業(yè)具有重大帶動效應。該站場位于黃河以南沖積平原的大面積深厚松軟 土地 層 之 上，中 心 里 程 DIK 419 + 415，站 場 總 長 3. 6 km，寬達 160 m，路 基為大面積堆載下的站場路 堤，平均填高 7 m，填方 177 萬 m3 。因軟土及松軟土地 基分布廣泛，采用

10、 CFG 樁地基加固處理技術嚴格控制 地基和路基沉降。原設計 CFG 樁總工程量約 310 萬 延米，路基正線和道岔咽喉區(qū)路基段落設計預留不少 于 12 個月堆載預壓期。按照指導性施工組織計劃安 排，為保障正線無砟軌道鋪設節(jié)點工期，必須在 3 4 個月內完成地基加固處理，5 6 個月內完成路基填筑 和橋涵施工并進行堆載預壓，確保預壓期和工后沉降 值達標，技術標準嚴格，工期壓力巨大。583水文地質條件2006 年勘察設計資料揭示，基本地質情況為第四 系全新統(tǒng) 沖 積 層 ( Q4 al) 及第四系上更新統(tǒng)沖積層 ( Q3 al) ，表層局部為人工堆積層( Q4 ml) 素填土，自上 至下可分為

11、2 個大層。第一大層主要為第四系全新統(tǒng) 沖積層( Q4 al) ，局部表覆人工填土，地層主要為黏性 土、粉土; 第二大層主要為第四 系上更新統(tǒng)沖積層 ( Q3 al) ，地層主要為新黃土、黏 性土、及 細 ( 粗) 圓礫 土，局部為砂類土透鏡體。地層分布表現(xiàn)為: 地表 0 4. 5 m 厚硬塑狀粉質黏 土; 其下為 1. 2 6. 2 m 厚密實、潮 濕粉土，下 為 0 1. 9 m 厚軟塑狀粉質黏土，下為 0 0. 8 m 厚密實、潮 濕、含砂粉土，下為 2. 5 4. 6 m 厚軟塑狀粉質黏土。DIK 417 + 453 DIK 419 + 720 段局部夾 1 2 m 厚砂礫石地層，DI

12、K 419 + 720 以后表層為 9 15. 8 m 厚軟塑 堅硬狀新黃土，DIK 420 + 829 DIK 421 + 053. 36段新黃土以下為 3. 8 8. 2 m 厚中密、飽和粉砂或圓礫 土。地下水為第四紀孔隙潛水，主要由大氣降水補給， 地下水埋深 1. 0 4. 3 m，變幅 3 4 m，對混凝土不具 侵蝕性。2008 年 7 月 27 日至 8 月 15 日，施工單位對 DIK417 + 450 DIK 419 + 130 和 DIK 419 + 650 DIK 420 +150 段進行了現(xiàn)場地質復核。具體結果為: 在鉆探深 度( 33 m) 范圍內，場地地層主要由第四系沖

13、積形成的均厚 19. 1 m) 。其中黏土層表現(xiàn)為干強度強、韌性強， 含姜石，夾堅硬膠結層，局部分層的承 載力值達 295 kPa 以上。地下水位埋深 1. 0 3. 2 m，主 要分布在 1. 2 m 左右，不具侵蝕性。4原設計方案原設計方案在參照京津城際鐵路、鄭西客運專線 等高等級鐵路的建設經驗基礎上，綜合分析濟南西站 地區(qū)的工程、水文地質情況確定，遵循 JGJ 79 2002建筑地基處理技術規(guī)范中規(guī)定的“CFG 樁法適用于 處理黏性土、粉土、砂土等”技術應用條件，濟南西站 站場地基處理設計采用 CFG 樁加固地基。全段路基、橋涵地基均采用 50 cm 樁徑 CFG 樁復 合地基加固措施，

14、CFG 樁在路基正線區(qū)域主要采用 30 m樁長，到發(fā)線區(qū)域主要采用 25 m 樁長，橋涵地基 采用 30 m 樁長。路基地基按變樁長 CFG 樁設計，樁 長有 15 m、16 m、20 m、25 m、30 m 5 種，正線及咽喉區(qū) 以 30 m、25 m 為主。正線無砟軌道板基礎按 1 1 放坡 至原地面以內部分，采用 30 m 長 CFG 樁 + 15 cm 厚碎 石 + 50 cm 厚筏板基礎的樁筏結構; 筏板外采用 15 25 m長 CFG 樁 + 60 cm 厚碎石墊層的樁網結構。設計 樁徑 50 cm，樁體設計強度達到不小于 C20 混凝土強 度等級。布置形式為: 筏板以內樁間距 1

15、. 5 m，呈正方 形布置; 筏板以外縱向間距 1. 5 m，橫向間距 1. 6 m，呈 矩形布置?；脖韺犹钪皩β返陶€和站臺范圍的 正線兩側站臺之間堆載預壓，預壓土高度 4. 5 m。原設計 CFG 樁復合地基加固方案橫斷面如圖 1 所示。5工程實施問題與施工對策5 1實施問題按照設計圖中的規(guī)定，現(xiàn)場在施工前組織了 CFG 樁工藝性試驗。2008 年 6 月 28 日至 7 月 21 日，進行 了 6 根試樁施工，采用 JZB90 型( 主要參數(shù): 鉆孔直徑500 mm、最大成孔深度 32 m，動力頭功率 55 kW × 2) 、KLB630 型( 主要參數(shù): 鉆孔直徑 500

16、 mm、最 大成孔深度 32 m，動力頭功率 55 kW × 2 ) 、DJB60 型( 主要參數(shù): 鉆孔直徑 500 mm、最大成孔深度26 m， 動力頭功率 55 kW × 2) 長螺旋鉆機成孔，混合料輸送 車供料，混合料輸送泵泵送灌注，驗證了長螺旋鉆孔、 管內泵壓混合料成樁施工工藝適合試樁工點的地質 條件。圖 1 原設計 CFG 樁復合地基加固方案橫斷面圖在隨后的 9 根工程樁施工過程中，由于濟南西站 特殊的地質條件，現(xiàn)場遇到很大困難。( 1) CFG 樁施工在表層 0 5 m 的新黃土中鉆進 時可正常出土，平均鉆速為 58. 3 m / h 105 m / h; 鉆

17、進 至地表以下 5 10 m 處分布的黏土層或粉質黏土層中 速度很慢，平均鉆速為 11. 04 m / h 35. 72 m / h; 18 m 深度以下地層中鉆進速度極慢，平均鉆速為 2. 4 m / h 5. 1 m / h。由于第四系上更新統(tǒng)沖積層( Q3 al) 粉質黏 土層塑性指數(shù)很高，極具黏性，在地下水位以下段全部 粘連在鉆桿葉片上裹鉆，無法出土。鉆進至設計標高 后，泵送混合料時管道閥門無法正常開啟，須提鉆打開 閥門后再下放至設計標高進行混合料灌注。( 2) 鉆進過程中需要提鉆進行人工清泥，再進行 鉆進，反復清泥后鉆進至樁底設計標高; 樁長為 30 m 的需提鉆 3 4 次方可成孔

18、，樁長為 25 m 的亦需提鉆 1 2 次，每次人工清泥需 30 40 min，反復提鉆造成 樁孔有一定程度擴大。 CFG 成樁工效甚低，進 度遲 緩，材料用量超標。( 3) 現(xiàn)場地質資料揭示: 地下水豐富，位 于地面3 m以下處，提鉆或灌樁時孔內水大量外溢; 地表以下590 5 m 為粉質黃土，與設計相符，5 30 m 為膠質黏 土，部分地段在 25 m、28 m 左右處出現(xiàn)了砂礫石層或 零星分布姜石的硬塑狀黏土層，且分布范圍較廣。在 站場北咽喉段施工時，鉆進至 21 22 m 處基本無進 尺; 在站場南咽喉段施工時，鉆進超過 25 m 后基本無 進尺，鉆機搖晃嚴重且無進尺。困難地質條件下的

19、 CFG 樁單樁成樁時間 30 m 樁 長的長達 3 4 h，25 m 樁長的長達 2 3 h，長螺旋鉆 機在最高功率工作狀態(tài)下仍無法繼續(xù)鉆進，且已施工 樁位中不能達到設計樁長的樁位比例很大。5 2 施工對策針對現(xiàn)場施工存在的問題，施工單位嘗試了選用 大功率鉆機、設備滿負荷鉆進、改變鉆桿螺距、設置人 工清泥平臺、加工脫泥器、更換特種鉆頭、改換振動沉 管法等一系列針對措施進行工程實踐，但 效果有限 ( 如表 1) 。表 1 施工對策實施情況表實施目的施工對策加工脫泥器具體措施加工與提鉆速度相吻合的脫泥設備1 變大鉆桿螺距，增大坡度，減少阻力;2 加工變螺距鉆桿，下口螺距小，上口螺距大，以 減少阻

20、力設置人工清泥平臺( 每臺鉆機不少于 2 個平臺， 不少于 4 個人清泥)現(xiàn)場試驗效果有一定作用，但效果不甚明顯1效果不理想，脫泥未得到根本改善改變鉆桿螺距2克服脫泥 困難1、2 方法均不奏效時采用，費時又費工，效果差人工清泥3出現(xiàn)鉆機只鉆不進、鉆 機電機被燒、鉆 頭被卡的情 況，效果不甚明顯電機的功率加大，用電量增加，鉆進工效沒有改觀使設備滿負荷運轉，以期鉆進至設計深度設備滿負荷鉆進1更換大功率動力頭電機功率由 55 kW × 2 更換為 75 kW × 2采用史特徐州公司研發(fā)的新型產品碳化鎢合 金高效工程鉆頭，除鉆尖外，還有不同方向 的合 金截 齒，適 用 于 中 硬

21、巖、風化巖和硬質土 層 的 鉆進225 m 樁長 CFG 樁施工鉆進至 18 m 深度以下不再出 土，20 25. 5 m 深度平均進尺 0. 04 m / min，總耗時 4 h27 min克服鉆進 困難更換特種鉆頭3沉管至 22 m 深度處無法繼續(xù)施工，2 根試驗樁均未 達設計深度，提鉆后發(fā)現(xiàn)最后 5 m 沉管嚴重變形 扭曲調整為振動沉管法施工，采用 Z 90 型打樁機， 自重 40 t，震動錘功率為 40 kW × 2調整施工方法46設計方案優(yōu)化6 1專家研討針對濟南西站采用長螺旋鉆機現(xiàn)場施工 CFG 樁 時頻繁出現(xiàn)的黏土裹鉆嚴重、出土困難、工效超低、成 孔困難、混合料灌注堵管

22、和部分樁位難以鉆進至設計 深度等一系列問題。京滬高鐵公司及時組織中國建筑 科學研究院等單位業(yè)內專家與建設指揮部、設計單位、 施工單位進行 CFG 樁專題研討，經現(xiàn)場調查驗證，與 會專家指出: 濟南西站 CFG 樁施工面臨的難題國內罕 見，僅在緬甸的境外工程施工中曾出現(xiàn)過類似情況，主 要是基于其特有的地質條件引起。由于地下水豐富， 多次提鉆清泥成孔將在 CFG 樁周形成泥漿潤滑層，對 樁體側阻造成不利影響，同時提鉆、下鉆對樁端土層的 擾動也會對端阻的形成不利，存在工程質量隱患，施工 時應保證一鉆到底。專家們提出了改選直徑 40 cm 的 CFG 樁試驗進行預應力管樁使用情況調查和試驗組 織現(xiàn)場地

23、質復核、建議設計單位考慮其他方案等意見。 6 2現(xiàn)場試驗60根據京滬高速鐵路濟南西客站 CFG 樁研討會會 議紀要精神，2 d 后現(xiàn)場陸續(xù)組織了樁徑 40 cm CFG 樁 施工試驗，在站場南、北端和南、北咽喉共計施工了 37 根 25 m 樁長 CFG 樁，在南咽喉施工了 3 根 30 m 樁長 CFG 樁。試驗后的總體統(tǒng)計情況，現(xiàn)場未達設計樁長 的 14 根 CFG 樁中，30 m 樁長的 10 根，25 m 樁長的 4 根。結果表明: 樁徑由 50 cm 調整為 40 cm 后，鉆進 速度得到提高，出土量有所增加，脫泥情況得到改善， 在沒有遇到含姜石土的膠質黏土層情況下，施工 25 m

24、樁長的 CFG 樁，鉆進全程可不提鉆，每根樁成樁時間 基本在 40 min 左右。但是在站場北咽喉地段部分位 置 22 m 左右遇到含姜石的膠質黏土層、站場南咽喉超 過 25 m 后仍難以鉆進，特別是樁板結構范圍內 30 m 長的 CFG 樁仍無法穿越硬質黏土層達到設計樁長。通過調查了解濟南市既有建筑地基加固處理市 場，濟南地區(qū)預應力混凝土管樁主要應用于市政、房建 工程的基礎施工或地基處理，在鐵路、公路工程中應用 較少。調查的 10 個市政、房建工程案例中: 沉樁方式 3 個為 錘 擊 法，7 個 為 靜 壓 法。 有 效 樁 長 5 個 達 到22 m，3 個達到 16 m，2 個 10 m

25、 以下，22 m 長樁的單樁 豎向抗壓極限承載力一般在 2 400 2 900 kN?，F(xiàn)場 隨后在 CFG 樁施工困難地段進行了管樁的錘擊法和 靜壓法試驗性施工，統(tǒng)計對比 10 根試樁的施工結果: 靜壓管樁平均成樁深度 30. 6 m，平均作業(yè)周期42 min， 施工情況正常，成樁長度和施工工效明顯 優(yōu)于 CFG 樁，試樁能夠達到設計深度; 對于長樁，靜壓法效果好于錘擊法，錘擊法的平均成樁深度 22. 6 m，平均作業(yè) 周期 96 min。6 3方案優(yōu)化根據現(xiàn)場調查和試驗結果，經設計院具體研究，決 定對整個站場范圍內的路基、橋涵地基處理方式統(tǒng)一 變更。變更后路基正線部分和橋涵地基處理方式均由

26、CFG 樁改為管樁，并重新確定設計參數(shù); 路基到發(fā)線 部分 CFG 樁樁徑全部由 50 cm 變更為 40 cm，樁間距 不變，樁長不變，25 m 樁長局部施工困難地段鉆進深 度應不小于 22 m，現(xiàn)場可根據電流峰值、進尺速率等 情況確定成樁深度。由 CFG 樁變更為管樁的主要里程段和區(qū)域包括:DIK 417 + 453. 54 DIK 419 + 148. 65 段路基正線和段內 DIK 417 + 728. 3 框架橋、DIK 418 + 165 框架橋;DIK 419 + 181. 35 DIK 419 + 335 段路基正線、DIK419 + 495 DIK 419 + 648. 65

27、 段路基正線; DIK 419 +681. 35 DIK 420 + 819. 92 段路基正線和段內 DIK420 + 250 框架橋、DIK 420 + 627. 5 框架橋。管樁底板 結構按照滿足無砟軌道變形控制條件設計，根據建 筑地基處理技術規(guī)范和建筑樁基技術規(guī)范，采用 樁基沉降計算方法進行沉降計算分析。6 4參數(shù)優(yōu)選設計方案優(yōu)化過程中，重點圍繞沉降計算分析選 定設計參數(shù)。CFG 樁樁網結構復合地基采用復合模 量法，預應力管樁樁板結構加固方案采用群樁理論，考 慮地基處理措施的連續(xù)性，避免地基處理方案頻繁變 化引起路基不均勻沉降，框構與涵洞的地基處理方式 與路基工程相統(tǒng)一，采用預應力混凝

28、土管樁。管樁方 案按照與 CFG 樁加固方案計算總沉降基本相等的原 則確定，并圍繞樁間距、樁長、預壓土堆載高度等參數(shù) 進行方案技術經濟優(yōu)選( 如表 2) 。通過技術經濟對比，最終確定路基工程預應力管 樁方 案 設 計 參 數(shù): 樁 長 35 m，樁 徑 0. 4 m，樁 間 距 2. 0 m，正方形布置，預壓土堆高 3. 5 m?？驑嫛⒑垂こ填A應力管樁方案設計參數(shù): 樁長 33 m，樁徑 0. 4 m， 樁間距 1. 6 m，正方形布置。預制管樁與 CFG 樁相接 地段，先施工管樁后施工 CFG 樁，避免因管樁施工過 程中對土體的擠壓作用而影響 CFG 樁工程質量，并注 意順序推進施工，避免

29、先序樁施工給后序樁施工帶來 困難。對比原設計方案，盡管 CFG 樁變更為管樁引起了 投資增加，但是由于優(yōu)化設計過程中降低了預壓土堆 高、縮減了 CFG 樁樁徑、正線范圍內的樁位布置相對 稀疏，路基工程采用管樁加固地基方案引起的投資變 化并不十分顯著，共計增加投資 494. 4 萬元，較為經濟可行。6 5技術對比基于在京滬高速鐵路濟南西站所進行的工程實踐，對比總結了 CFG 樁復合地基、管樁復合地基、小直 徑鉆孔灌注樁樁復合地基( 在正線梁式橋過渡段進行 了局部使用) 的適用特點。表 2 設計方案技術經濟比較與優(yōu)選計算工后 沉降 / mm工程投資 ( 萬元)設計方案優(yōu)缺點管樁長 30m，樁徑 0

30、 4 m，間距 1 8 m，預壓土 高度 4 5 m樁長適宜; 工程造價最高; 預壓土數(shù)量大，預壓土高度對框構翼墻 產生不利影響 1514 703管樁長 35m，樁徑 0 4 m，間距 2 0 m，預壓土 高度 3 5 m管樁長 33m，樁徑 0 4 m，間距 2 0 m，預壓土 高度 4 5 m管樁長 41m，樁徑 0 4 m，間距 2 0 m，不堆載 預壓，填筑路基后靜置一段時間管樁長 33 m，樁徑 0 4 m，間距 1 5 m 管樁長 33 m，樁徑 0 4 m，間距 1 6 m 管樁長 31 m，樁徑 0 5 m，間距 1 8 m樁長適宜; 工程造價較小路 基 工 程 1512 55

31、0樁長適宜; 工程造價較高; 預壓土數(shù)量大，預壓土高度對框構翼墻 產生不利影響樁長偏長( 長徑比大于 80) ，根據現(xiàn)場試樁情況，施工難度很大; 不 堆載預壓不利于路基沉降快速趨于穩(wěn)定樁長適宜，易于實施，工程造價最高 樁長適宜，易于實施，工程造價最小 樁長適宜，易于實施，工程造價較高樁長偏長( 長徑比大于 80) ，根據現(xiàn)場試樁情況，施工難度很大; 不 堆載預壓不利于路基沉降快速趨于穩(wěn)定樁長適宜; 工程造價最高 1512 807 1512 58412 013 513 62 0421 8942 095橋 涵 工 程管樁長 39 m，樁徑 0 4 m，間距 1 8 m14 9管樁長 43 m，樁徑

32、 0 4 m，間距 2 0 m14 6表 3 京滬高速鐵路濟南西站工程所采用的復合地基類型技術對比表對比項目CFG 樁復合地基管樁復合地基適宜上覆土層較軟弱不影響預制樁穿透 的較厚較均勻的強風化或全風化巖層、堅 硬黏性土層、密實碎石土、砂土、粉土層作 為樁端持力層，尤其適用于深厚軟土、松 軟土地基的加固處理小直徑鉆孔灌注樁加強地基適用于素填土、粉土、粉質黏土、松散砂土 等地基，尤其適用于松散的粉土、粉 細砂 地基的加固處理，依據地區(qū)經驗或現(xiàn)場試 驗的可行性，也適于加固淤泥質土適用于碎石類土、黏 性土、粉 土、砂 土、強 風化巖、軟質與硬質巖等地層加固適用地層操作簡便，施工費用低、工程造價省，成

33、孔 成樁一次完成、速度快、工期短，樁身質量 可靠、受地層影響較小。承載力提高幅度 大、可達原地基承載力的 2 5 倍、適用范 圍廣?？烧{性強、樁間土的作用可以充分 發(fā)揮、復合地基變形小。長螺旋鉆機管內 泵壓施工噪音低、無 泥漿污染、對 環(huán)境影 響小工業(yè)化程度高、樁 身質量好、樁 身豎向強 度大、施工周期短、造價經濟、加固深厚軟 土或松軟土地層技術經濟優(yōu)越性明顯，機 械自動化施工程度高、施 工質量易控、加 固作用明顯，地基承載力大幅提高、沉 降 變形控制效果好，靜壓法施工對環(huán)境影響 小、場容 整 潔 有 序、文明施工和環(huán)保程 度高屬非擠土或少量擠土樁，不會出現(xiàn)地面隆 起或樁的側移現(xiàn)象; 施工時噪

34、音低，無 振 動，也無濃煙排放，對周圍環(huán)境影響小; 灌 注樁能承受較大豎向荷載，還能承受較大 水平荷載，可通過樁孔排出的土對樁身范 圍內的地層、土 性進行鑒別驗證，控 制沉 降變形能力強優(yōu)點屬擠土樁，沉樁擠土效應明顯，后 續(xù)沉樁 施工對先序樁、周邊建筑有一定影響; 樁 體主要承受豎向受壓荷載，承受水平荷載 時易出現(xiàn)橫向裂縫甚至斷裂，開挖基坑時 機械設備嚴禁碰及樁 身; 單 樁 工 程 費 用 較高地下水位 較 高 時，泥漿護壁存在一定困 難，施工較復雜，施工周期長，費用高于其 他樁型，樁身混凝土質量可靠度低于預制 樁; 樁的側阻和端阻因工藝不同而變化， 受施工影響程度較大對塑形指數(shù)高的飽和軟黏

35、土的加固處理 使用時應慎重; 后續(xù)樁的施工易造成周圍 先期施工樁的斷樁和縮頸，振動沉管法振 動和噪聲污染嚴重，對復合地基承載力發(fā) 揮有一定程度影響缺點難以穿越硬質土層，特 別是粉土、砂 土層 和夾姜石的黏土層; 對塑形指數(shù)高、黏 聚 力大的流塑狀態(tài)的深厚飽和軟黏土地層 加固處理使用時應慎重，容易因發(fā)生抱鉆 問題導致施工效能大幅降低或設備故障; 受設備能力所限，30 m 至 36 m 樁長已達 國內機械設備施工極 限，目 前 尚 難 實 現(xiàn) 36 m以上樁長的 CFG 樁施工穿越較硬土層和進入密實粉土及砂土持 力層時，過度錘擊或靜壓都能導致樁身損 壞，穿越砂層 能力有限; 擠土作用對臨近 建筑物

36、和地下管線有一定影響; 對場地走 行條件要求較高，通常需要對場地表層采 取加強處理措施，尤其是雨季施工時; 對 于地下障礙物或孤石分布較多的場地，施 工難度很大地下水位較高的富水地層中施工難度大， 現(xiàn)場設置泥漿池對場地作業(yè)影響和周邊 環(huán)境影響較大，施工長樁的樁身質量不易 保障，對樁的端阻和側阻保證要求高的長 樁( 長徑比 60) 施工存在較大困難，往往 需要采用樁側或樁端的后壓漿技術保證 工程質量，施工成本高施工局限617工程實施效果優(yōu)化設計方案后，工效大幅提高，工程進展順利， CFG 樁和管樁施工得以全面展開，快速形成多工序平 行流水作業(yè)狀態(tài)的施工格局，保證了工程質量，化解了 工期風險，落實

37、了施工節(jié)點目標。通過科學配置生產要素和精心組織工序銜接，施工單位按照優(yōu)化后 的 方 案 在 3 個 月 內 完 成 CFG 樁 162. 3 萬延米，占比 98% ，完成 CFG 樁帽 3. 0 萬 m3 ，占 比 89% ，完成管樁 60. 4 萬延米，占比 94% ，超額完成 投資計劃; 高峰期間，CFG 樁施工進度單臺鉆機日均 完成 600 延米，個別達 800 延米，管樁施工進度單機日 均 850 延米。2008 年 9 月 16 日至 2009 年 1 月 31 日， 完成樁體小應變檢測 6 536 根，其中 類樁 6 226 根，占 95. 3% ; 類樁 310 根，占 4. 7

38、% ; 單樁承載力檢測146 根，檢測結果全部合格。樁體工程質量可靠如圖圖 2 工程實施效果圖2( a) 、2( b) 所示。2009 年 1 月 6 日路基工程進行首期觀測，3. 6 km 管區(qū)車場路基預壓期為 359 142 d，預壓土卸載工作 2010 年 5 月 3 日全部完成，5 月中旬至 7 月中旬逐段 通過沉降評估單位線下工程沉降和變形觀測的終評， 正線范圍達到穩(wěn)定條件，逐段移交無砟軌道施工單位 組織線上施工，2010 年 11 月車場通廊范圍線下工程 通過終評。濟南西站路基工程截至 2010 年年底累計 總沉降量 0. 04 72. 61 mm，工前累計沉降( 預壓土卸 載前)

39、 0. 14 72. 04 mm，工后累計沉降( 預壓土卸載至622010 年年底) 下沉值 0. 03 3. 3 mm，隆 起值 0. 01 2. 46 mm; 充分驗證預制管樁樁板結構 + CFG 樁樁帽 網結構復合地基組合加固形式的設計與施工均滿足高 速鐵路路基工后沉降控制指標和正線鋪設無砟軌道 要求。濟南西站 2011 年 2 月 18 日試車上線開始聯(lián)調聯(lián) 試試驗，6 月 30 日正式開通，實現(xiàn)優(yōu)質建成和勝利通 車，現(xiàn)今已安全開通運營 2 年多。通過因地制宜調整、 選擇、優(yōu)化設計與施工方案，為圓滿實現(xiàn)濟南西站的安 全、質量、工期、投資、環(huán)境保護、技術創(chuàng)新“六位一體” 責任目標打下了良

40、好基礎。京滬高速鐵路濟南西站的復合地基優(yōu)化是設計主 體優(yōu)化、施工主體優(yōu)化、系統(tǒng)綜合優(yōu)化三者結合應用的 典型代表。設計主體優(yōu)化方面應用的主要技術措施有: 管樁 + CFG 樁的剛性半剛性樁組合優(yōu)化; CFG 樁長短樁組 合優(yōu)化; 樁長、樁徑和樁體布置優(yōu)化; CFG 樁樁帽網 + 土工合成材料碎石墊層、預應力管樁 + 碎石墊層 + 鋼 筋混凝土筏板的樁式層式復合地基組合優(yōu)化。施工主體優(yōu)化方面應用的主要技術措施有: CFG 樁尾砂灰渣樁體混合料技術應用; CFG 樁樁帽網結構 土模法旋切截樁現(xiàn)澆樁帽施工技術; 復合地基表層 A、 B 料換填硬化處理。系統(tǒng)綜合優(yōu)化方面應用的主要技術措施有: 按照正線無砟軌道、到發(fā)線有砟軌道對沉降變形控制要求 的嚴格程度分別采用管樁樁筏結構和 CFG 樁樁帽網 結構作為復合地基系統(tǒng)的荷載體; 復合地基系統(tǒng)既有 承擔豎向荷載能力強的管樁、CFG 樁作為豎向增強 體，又有均勻傳遞應力、調整樁土水平荷載和應力比的 碎石墊層與加筋碎石墊層作為水平增強體，并在整個 車場廣泛應用 CFG 樁長、短樁技術; 復合地基系統(tǒng)中 的基體，在管樁加固區(qū)得到一定的擠密效