客運(yùn)專線深層軟土地基加固施工工法_secret

1、1 振動沉管CFG樁“樁一網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固處理深層軟土地基施工工法前言1.0.1在全國首批建設(shè)的高速鐵路東南沿海新建速度為200km/h的客貨共線鐵路中，由于新建客貨共線鐵路荷載大、運(yùn)行速度高，故對路基的平順性、工后沉降提出了很高要求，在溫福鐵路1025m深層軟土地基處理中，依據(jù)現(xiàn)行的處理方法已無法滿足地基承載力和工后沉降的要求，鐵道部和鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院決定在溫福鐵路首次采用CFG樁“樁一網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固處理1025m深層軟土地基。1.0.2中鐵xx集團(tuán)xx鐵路建設(shè)有限公司根據(jù)設(shè)計(jì)要求在施工中借鑒和總結(jié)現(xiàn)有的軟土地基處理方法，總結(jié)出一套CFG樁“樁一網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固處理1025m深層軟土地基工法。1.0

2、.3本工法在2005年溫福鐵路試驗(yàn)段加固深層軟土地基中首次應(yīng)用，隨后2006年分別在溫福U標(biāo)霞浦車站和甬臺溫鐵路工程建設(shè)中得到進(jìn)一步推廣和完善。處理后地基的承載力及最大沉降量均滿足設(shè)計(jì)要求。2 工法特點(diǎn)2.0.1本工法對200km/h客貨共線鐵路路基下臥深層軟土地基提供了一種有效的處理方法。2.0.2本工法通過實(shí)施形成“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，使路基荷載通過“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)傳至下臥土層，其中褥墊層為柔性墊層，有利于調(diào)整樁間相對變形，滿足地基承載力和工后沉降控制要求。2.0.3工藝流程清楚，設(shè)備簡單，操作方便，工期能夠得到保證。2.0.4施工造價低，施工安全、質(zhì)量易于控制。3 適用范圍本工法適用于公路、鐵路路基

3、持力層深度為1025m的深層軟土地基深的處理。用CFG4 工藝原理CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱(即cementflying-ashgravelpile)樁處理深層軟土地的原理是：由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁，并與樁頂上鋪設(shè)一定厚度的褥墊層（碎石、砂和雙向土工格柵）形成“樁一網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，使上部荷載均勻地傳遞到下臥層形成復(fù)合地基，以滿足地基承載力要求，有效控制工后沉降?！皹兑痪W(wǎng)”結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4CFG樁“樁一網(wǎng)”結(jié)構(gòu)原理示意圖1 CFG樁2褥墊層3土工格柵4碎石墊層5中粗砂墊層6土工格柵7中粗砂墊層8碎石墊層5施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1 施工工藝流程CFG樁“樁

4、一網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固軟土地基施工工藝流程見圖5.1o圖5.1CFG樁“樁一網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固軟土地基施工工藝流程圖5.2 操作要點(diǎn)5.2.1 施工準(zhǔn)備1作業(yè)條件1）施工場地達(dá)到“三通一平”，在路基打樁區(qū)域及兩側(cè)3米范圍內(nèi)鋪設(shè)0.61.0m厚粒徑不大于30cm的碎石工作墊層。2）打樁作業(yè)場地周圍應(yīng)設(shè)置排水溝。施工范圍內(nèi)的地上、地下障礙物、管線等應(yīng)清理或改移完畢。技術(shù)準(zhǔn)備1）根據(jù)設(shè)計(jì)樁長，確定樁機(jī)的機(jī)架高度和沉管的有效長度，樁機(jī)的機(jī)架高度和沉管的有效長度在配置時應(yīng)比設(shè)計(jì)樁長高出68米。2）在試樁前應(yīng)對已配重樁機(jī)沉管處的抬架支撐反力進(jìn)行計(jì)算和標(biāo)定，要求不小于單樁設(shè)計(jì)承載力的2倍。3）在樁機(jī)機(jī)架上畫出以米為單位的

5、長度標(biāo)記，用于沉管時觀察、記錄入土深度。4）編制CFGS施工方案（包括區(qū)域劃分、對每一根樁進(jìn)行編號、確定樁頂標(biāo)高和打樁順序），經(jīng)審批后對操作人員進(jìn)行技術(shù)交底。5）通過試樁確定樁機(jī)配重、提管速度、保護(hù)樁長、混合料坍落度等施工參數(shù)和終孔條件。試樁不少于3根。6）測放樁位并做好標(biāo)識。7）對CFGtt的材料進(jìn)行復(fù)試、試配。5.2.2 CFG樁施工1 樁機(jī)組裝：根據(jù)設(shè)計(jì)樁長、沉管入土深度確定機(jī)架高度、沉管長度，根據(jù)試樁確定的配重進(jìn)行設(shè)備組裝。樁尖的預(yù)制與埋設(shè)：由于樁尖外形特殊，一般采用鋼模結(jié)合地模進(jìn)行預(yù)制。樁尖的錐體部分采用地模，柱體部分外露采用鋼模，以便樁尖脫膜時地模免受破壞。為提高樁尖預(yù)制進(jìn)度，一般

6、要在樁尖混凝土內(nèi)摻入早強(qiáng)劑。當(dāng)樁尖達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可采取小型挖掘機(jī)配合人工按技術(shù)放樣位置進(jìn)行埋設(shè)。樁尖應(yīng)埋入地表下300mn左右，平面位置偏差控制在50mn之內(nèi)。2 樁機(jī)就位：樁機(jī)就位必須平整、穩(wěn)固。待樁機(jī)就位后，調(diào)整沉管與地面垂直，確保垂直度偏差不大于1。3 沉管：樁機(jī)就位后，扣準(zhǔn)埋設(shè)好的預(yù)制樁尖開始沉管，沉管過程中注意調(diào)整樁機(jī)的穩(wěn)定，嚴(yán)禁傾斜和錯位。待沉管至設(shè)計(jì)標(biāo)高并抬架時應(yīng)開動馬達(dá)，原地留振不小于10s,以確保樁尖進(jìn)入持力層不小于樁徑的1.5倍。沉管過程中做好記錄。5混合料攪拌：為控制成樁后樁頂浮漿厚度不超過200mm混合料的坍落度應(yīng)控制在3050mm之內(nèi)?；旌狭蠎?yīng)嚴(yán)格計(jì)量，強(qiáng)制攪拌，

7、每盤混合料的攪拌時間不得小于1分鐘。在混合料中摻入早強(qiáng)劑使混合料達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的時間小于7天。6投料：終孔后須盡快用料斗進(jìn)行連續(xù)投料，直到管內(nèi)混合料面與鋼管料口平齊，如上料量不夠，須在拔管過程中盡早補(bǔ)充投料，以保證成樁樁頂標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求。7拔管：第一次投料完后即可進(jìn)行拔管，拔管時速度一般控制在0.81.0m/min，邊振動邊拔管，拔管速度保持均勻一致，在拔管過程中不允許反插。8封頂：當(dāng)樁管拔出地面，確認(rèn)該CFG樁符合設(shè)計(jì)要求后，其上部可用粒狀材料或粘土進(jìn)行圭寸頂并做好標(biāo)記。此時應(yīng)注意，圭寸頂?shù)捻斆鏄?biāo)高應(yīng)加上3050cm保護(hù)樁長的高度。5.2.3 CFG樁工后處理1砍樁頭：樁身達(dá)到齡期后，在確定

8、樁頂標(biāo)高施工擴(kuò)大樁頭前，應(yīng)先鑿除樁體保護(hù)樁長至擴(kuò)大樁頭底部標(biāo)高?？硺额^前樁周工作墊層碎石土為避免機(jī)械擾動造成斷樁宜采用人工進(jìn)行開挖?？硺额^可采用風(fēng)鎬自上而下鑿除混凝土至指定標(biāo)高，也可用鏨子對稱截樁至指定標(biāo)高。2接樁：當(dāng)CFGtt在鑿除浮漿后或由于1.5m以內(nèi)的淺部斷樁造成樁體頂面標(biāo)高低于設(shè)計(jì)樁頭底面標(biāo)高時，應(yīng)采用強(qiáng)度高出樁身一級的混合料進(jìn)行接樁。接樁部分的樁徑應(yīng)比設(shè)計(jì)樁徑大20cm,與既有樁體的咬結(jié)長度不小于20cm如圖5.2.3。3樁頂標(biāo)高即CFG樁擴(kuò)大樁頭頂面標(biāo)高應(yīng)在一個區(qū)段或若干個區(qū)段的CFGtt全部施工完畢后，根據(jù)現(xiàn)有工作墊層的平均標(biāo)高、橋涵等構(gòu)筑物重新分批確定，同一批CFG樁的樁頂標(biāo)

9、高應(yīng)一致，不宜形成橫坡或縱坡。接圖5.2.3CFG樁接長示意圖1接樁混凝土2CFG樁身3設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高524褥墊層施工1褥墊層施工工藝流程：鋪設(shè)碎石一鋪設(shè)中粗砂一鋪設(shè)雙向土工格柵一鋪設(shè)中粗砂一鋪設(shè)碎石一夯實(shí)。2鋪設(shè)褥墊層應(yīng)在樁帽混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，經(jīng)檢驗(yàn)符合設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行，褥墊層厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，采用的級配碎石，粒徑不得大于規(guī)范要求，填土前碾壓采用小型打夯機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，褥墊層的攤鋪厚度應(yīng)確保壓實(shí)厚度不小于設(shè)計(jì)厚度。土工格柵采用16#小鐵絲綁扎搭接，橫幅之間搭接寬度0.2m，縱向搭接寬度2.0m。4鋪土工格柵前先人工整平，鋪設(shè)時理順、拉直、繃緊，不得有褶皺和破損。6材料與設(shè)備6.1 材料要求本

10、工法所需材料如表6.1所示：表6.1材料表序號名稱規(guī)格技術(shù)指標(biāo)1普通硅酸鹽水泥2粉煤灰U級或U級以上3碎石2040mn級配含泥量不大于3%4石屑粒徑2.520mm含泥量不大于5%5褥墊層碎石粒徑不大于3cm6土工格柵抗擊拉大于80KN/m延伸率不大于15%設(shè)備要求表6.2-1機(jī)具設(shè)備表序號設(shè)備名稱設(shè)備型號單位數(shù)量用途1靜壓夯擴(kuò)樁機(jī)DZK-50Y臺1CFGS施工2攪拌機(jī)J350臺1混合料攪拌3電焊機(jī)BK1400F-2臺1接樁4挖掘機(jī)WY60臺1CFGK施工5沖擊夯機(jī)CV800R臺3褥墊層施工ZJK系列靜壓夯擴(kuò)樁機(jī)配備D40型和BDH-15型樁錘，錘頭重量分別為9.25t和10t施工時應(yīng)按設(shè)計(jì)要求

11、選擇適用的樁錘。DZK動錘和穿心錘的主要技術(shù)參數(shù)見表6.2-2。表6.2-2DZK動錘和穿心錘的主要技術(shù)參數(shù)表技術(shù)參數(shù)型號DZK-40YDZK-50YDZK-60Y振動錘落錘振動錘落錘振動錘落錘靜偏心力距NM206.6239.6343偏心塊軸轉(zhuǎn)速rpm960960960靜振力KN212.8246.9343空載振幅mm5.56.06.0重量kg500020005300250053003000落錘高壓m444沖擊能量KN.m78.4117.6117.6允許拔柱力KN(tf)490(50)800(80)800(80)電機(jī)功率KW18.5X222X230X2電100m內(nèi)KVA125150200源200

12、m內(nèi)KVA1502002507質(zhì)量控制7.0.1施工時應(yīng)認(rèn)真執(zhí)行以下規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)：1客運(yùn)專線鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)（鐵建設(shè)2005160號）2鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)（鐵建設(shè)2005160號）3客運(yùn)專線鐵路路基工程施工技術(shù)指南（TZ212）4鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南（TZ2105普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法（JGJ53）7.0.2嚴(yán)格按確定的樁機(jī)配重、混凝土、塌落度、保護(hù)樁長、終孔條件、拔管速度等工藝參數(shù)組織施工。7.0.3褥墊層中的碎石和砂墊層中不得含有尖石、樹根等雜物。7.0.4做好檢測和測試工作：31 振動沉管施工過程中每臺班或每100m3混合料要每至少一組

13、試件。2 樁身強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求砍完樁頭后進(jìn)行小應(yīng)變和靜載檢測，小應(yīng)變的抽樣率為10%靜載試驗(yàn)的頻率為1%0。3由于CFG樁中可能存在川類樁和斷樁，在砍樁后可適當(dāng)選取一定比例的樁進(jìn)行取芯檢測，以進(jìn)一步檢查樁身完整性。7.0.5由于采用滿堂布樁且間距較小，一般采取隔排連打的施打工序，隔排跳打的時間不小于7天，從路基中間向路兩側(cè)推進(jìn)施工。7.0.6終孔的判定根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可采用抬架留振和設(shè)計(jì)標(biāo)高兩種方法：1 抬架留振法：即不管樁是否沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高只要樁機(jī)抬架并留振10s不再下沉就可終孔，當(dāng)沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高還未抬架時須繼續(xù)往下沉管直至抬架。2 當(dāng)設(shè)計(jì)明確樁的孔樁標(biāo)準(zhǔn)為沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高不管持力層情況時可采用此法，

14、此時要準(zhǔn)備測定地面標(biāo)高以便控制。7.0.7在施工中應(yīng)按以下要求控制有效樁徑：1 嚴(yán)格控制拔管速度；2 嚴(yán)格控制混合料坍落度；3 合理安排施工順序。7.0.8對于出現(xiàn)的斷樁可按部位不同，采用以下處理方法：1對于1.5m以內(nèi)的淺層斷樁可采用砍除后接樁的辦法，大于1.5m深度開挖會造成鄰樁剪斷；2對于大于1.5m深的斷樁可采用“跑樁”的辦法進(jìn)行處理。跑樁即為將樁機(jī)配至2倍設(shè)計(jì)單樁承載力后依次對深層斷樁進(jìn)行一遍壓樁。8 安全措施8.0.1在施工過程中要嚴(yán)格遵循鐵路工程施工安全技術(shù)規(guī)程(TB10401.1、TB10401.2)。8.0.2施工過程應(yīng)特別注意以下安全事項(xiàng)：1高空作業(yè)必須佩帶安全帶。2施工現(xiàn)

15、場的所有電源、電路、電器的設(shè)置、安裝必須遵守施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范（JGJ46）的規(guī)定。3 打樁機(jī)操作人員、專業(yè)電工、電焊工必須持證上崗，并嚴(yán)格遵守安全技術(shù)操作規(guī)程。4 移機(jī)過程中要保持樁機(jī)垂直，預(yù)防倒塌。5 遇到臺風(fēng)天氣時要對樁機(jī)進(jìn)行加固。9 環(huán)保措施9.0.1噪聲控制1嚴(yán)格執(zhí)行建筑施工場界噪聲限值（GB12523,控制和降低施工機(jī)械和運(yùn)輸車輛造成的噪聲污染。2合理安排作業(yè)時間,盡可能將打樁作業(yè)安排在白天施工,避免夜間施工,使施工噪聲對周圍環(huán)境影響減少到最低程度。9.0.2振動控制采用振動較小的靜壓力樁機(jī)進(jìn)行打樁施工,可以有效的減少施工中的振動,避免振動對周圍建筑物的影響和破壞。9.0

16、.3粉塵控制在施工過程中,對易產(chǎn)生粉塵、揚(yáng)塵的作業(yè)面制定操作規(guī)程并適當(dāng)進(jìn)行灑水降塵,保持濕度,控制揚(yáng)塵；對容易引起粉塵的細(xì)料或松散料用帆布、蓋套等覆蓋。9.0.4廢水排放控制廢水排放嚴(yán)格按照各項(xiàng)排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,保證工地排水和廢水處理設(shè)施在整個施工過程的有效性,做到現(xiàn)場無積水、排水不外溢、不堵塞,施工廢水不直接排放。10 效益分析10.0.1經(jīng)濟(jì)效益CFG樁對1025m深層軟土地基進(jìn)行處理相對橋梁方案，施工安全可靠，操作簡便易行,施工造價低廉,能夠滿足地基沉降的設(shè)計(jì)要求,具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和推廣價值。1 由于速度為200km/h的客貨共線鐵路對地基提出了高要求，而東南沿海軟土地基的特點(diǎn)，對1025

17、m深層軟土地基只能采用CFG樁“樁一網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固或橋梁方案，下面就這兩種方案以軟基深20m路基寬30m線路長100m為例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，如表10.0.1-1、表10.0.1-2所示：表10.0.1-1CFG“樁一網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固造價分析表序號項(xiàng)目數(shù)量單價造價1CFG樁（含樁帽）20120米23.1元/米464772元2砂墊層300立方米41兀/立方米12300元3碎石墊層900立方米66.3元/立方米59670元4土工格柵3400平方米26.33元/平方米89522元5夯填土5570立方米4.08兀/立方米22726元6級配碎石3370立方米66.41元/立方米223802元7合計(jì)872792元平均

18、每線路延長米8728元表10.0.1-2橋梁方案造價分析表序號項(xiàng)目數(shù)量單價造價101250mm鉆孔樁1280米1104.37元/米1413594元2承臺850立方米338.51元/立方米287734元3墩（臺）身1205立方米547.31元/立方米659509元4梁片3孔750000元/孔2250000元5橋面系200延長米1246.42元/延長米249284元6合計(jì)4860121元平均每線路延長米48601元由上兩表可見采用CFG樁“樁一網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固處理深層軟土地基每延長米路基可節(jié)約投資39873元。10.0.2環(huán)保、節(jié)能效益CFG樁采用振動沉管樁機(jī)進(jìn)行打樁施工，施工設(shè)備投入少，進(jìn)出場運(yùn)輸方

19、便，淤泥等建筑垃圾產(chǎn)生量少10.0.3社會效益應(yīng)用CFG樁對深層軟土地基進(jìn)行處理，在高速鐵路路基施工中尚屬首次，它的成功實(shí)施為在我國沿海海積灘涂溺谷相沉積的軟土地段修筑200km/h客貨共線鐵路提供了可行經(jīng)驗(yàn)，為溫福鐵路全線對1025m深層軟土地基中進(jìn)行CFGS的施工提供借鑒。11 應(yīng)用實(shí)例本工法綜合總結(jié)了東南沿海200km/h客貨共線鐵路軟基處理經(jīng)驗(yàn)，已成功應(yīng)用于溫福鐵路xx段軟土地基試驗(yàn)段工程（連江段）、溫福U標(biāo)霞浦車站、甬臺溫U標(biāo)等工程中，工程質(zhì)量滿足預(yù)定要求?，F(xiàn)以溫福鐵路xx段軟土地基試驗(yàn)段工程（連江段）為實(shí)例。11.0.1工程概況溫福鐵路xx段軟土地基試驗(yàn)段工程（連江段）位于xx省xx市連江縣境內(nèi)，施工里程為DK275+00DK275+400該試驗(yàn)段中DK275+00DK275+090地基厚度為1025米的軟土地基，設(shè)計(jì)采用CFG樁“樁一網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固，設(shè)計(jì)樁徑為©500mm路肩范圍內(nèi)樁間距為1.6m,路肩外為1.8m,樁頂設(shè)0.4m厚的褥墊層，CFGtt共1013根，計(jì)24132延長米，CFGtt“樁一網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固軟土地基施工時間為2005年3月20日至2005年8月10日。11.0.2施工過程按設(shè)計(jì)要求采用兩臺振動沉管樁機(jī)。施工勞力按一班組織，兩臺樁機(jī)混合料采用統(tǒng)一攪拌供應(yīng)，樁機(jī)配重為65噸，施工時先縱向打最