素土擠密樁和CFG樁施工方案

1、摘要：根據(jù)鄭西客運專線ZXZQ06標段新臨潼車站濕陷性黃土地基處理設計采用的水泥土擠密樁+CFG樁措施，在大面積施工前開展了工藝性試驗。通過大量反復的工藝性試驗，驗證了設計參數(shù)可以達到要求，總結出了一套擠密樁+CFG樁施工工藝，以滿意濕陷性黃土地基處理后的要求。要害詞：濕陷性 擠密樁+CFG樁 復合地基 處理 一、工程地質概述鄭（州）西（安）客運專線是我國正在修建的首條真正意義上的高速鐵路，設計一次雙線，設計時速目標值350km/h，全線正線全部為無渣軌道，鄭西客運專線與普通鐵路比較，施工具有“建設起點高、設計時速高、設計標準新、質量要求高、 HYPERLINK /k/view/id-%BC%

2、BC%CA%F5 技術含量高、施工工藝新”的特點。主要承重結構物的使用壽命要確保滿足100年要求，主體工程質量要實現(xiàn)“零缺陷”，并滿足高速、重載列車開行的高安全性和恬靜度的要求。管段地處濕陷性黃土廣泛分布地區(qū)，為確保路基工后沉降15mm，地基處理和路基工后沉降控制是本段的重點。鄭西線工期要求2009年9月9日建成通車。鄭西客運專線ZXZQ06標段，該工程由鐵道第一勘察設計院設計、上海天佑工程咨詢監(jiān)理公司監(jiān)理、中鐵一局三公司承建。 DIK441+509.94DIK444+350段為新臨潼車站，全長2.84km，寬80M，建安費1.9億。設計為8股道，車站線下地基處理有： HYPERLINK /k

3、/view/id-%B3%E5%BB%F7 沖擊碾壓、素土擠密樁+樁板結構、強夯+CFG或水泥土擠密樁+CFG樁，擠密樁或強夯等地基處理措施。新臨潼車站位于陜西省西安市臨潼區(qū)新豐鎮(zhèn)，所處地貌單元均為渭河一級階地，地形平坦，地勢開闊，地面相對高差為12m。本段地基變形計算深度范圍地層主要為第四系全新統(tǒng)沖積粘質黃土，第四系上更新統(tǒng)沖積砂層、粉質粘土、粉土；地層自上向下一次分布質黃土、中砂、粗砂、粉質粘土、表層濕陷性黃土厚2.59m為非自重濕陷，濕陷等級級。粉質粘土。=120 KPa。濕陷厚度約415.5m，總濕陷量047.03cm。 二、試驗段目的和場地選定試驗段目的：明確水泥土擠密樁+CFG樁施

4、工作業(yè)的工藝流程、操作要點驗證設計相關參數(shù)能否滿足客運專線的標準。為消除場地黃土濕陷性，提高地基土的承載力，根據(jù)設計要求地基處理后，水泥土單樁復合地基承載力應不小于237kpa，水泥土樁身土平均壓實系數(shù)均不小于c0.97，樁間土平均擠密系數(shù)均不小于0.93c，樁間土濕陷系數(shù)應小于s0.015 CFG樁單樁豎向承載力應419kpa，CFG樁單樁復合地基承載力應237kpa為減少地基在自重和活載作用下所產生的壓縮下沉，確保路基工后沉降15mm，確保路基整體結構剛度穩(wěn)定，滿足客運專線路基工后沉降變形要求。為大面積施工和今后施工提供科學依據(jù)。水泥土擠密樁+CFG樁試驗性施工在DIK441+750DIK

5、442+900 段6個區(qū)域，本試驗性施工按照設計要求分為6個單元，5個單元水泥土、1個單元水泥土+CFG樁，每單元36根樁，共計225個根，擠密樁樁長根據(jù)濕陷性黃土厚度進行設計為5m8m，樁間距0.90.95m，樁徑0.4m，采用正方形布置。水泥土擠密樁+CFG樁試驗性施工在第五單元，里程在DIK442+600-DIK442+604.5段，在已完成的水泥土樁上，共9根，樁長15m，樁徑0.4m，樁間距1.8m，正方形布置。設計參數(shù)如下表： 試驗單元區(qū)段里程樁長（m）間距（m）樁徑（m）一單元DIK441+760+764.75段60.950.4二單元DIK441+900+904.75段7.50.

6、950.4三單元DIK442+350+354.75段60.950.4四單元DIK442+631.5+636.25段5.50.950.4五單元DIK442+600442+604.5段50.90.4六單元DIK442+670+674.5段50.90.4試驗性施工開工于2006年4月26日，工程完成于7月16日，施工檢測完成于8月18日。三、施工工藝1、水泥土擠密樁水泥土擠密樁是消除濕陷黃土地基處理的方法之一，它是用沉管、沖擊等方法在土中成孔 ，再用水泥、加土 HYPERLINK /k/view/id-%BD%C1%B0%E8 攪拌后，分層回填夯實擠密，來消除黃土的濕陷性并加固地基，從而達到加固地基

7、和減少地基總沉降的效果。成孔 HYPERLINK /k/view/id-%C9%E8%B1%B8 設備采用擠密樁機，自重45t左右，為波蘭履帶吊改裝而成，沉管固定于管架前方，其頂部加設自重2.5t以上柴油錘錘擊沉管成孔，成樁回填采用小型夯實機，夯實機有夾桿錘和吊錘兩種，夾桿錘錘（含桿）重130kg，錘直徑27cm，桿長根據(jù)樁長而定，夯實時電閘開啟時不間斷提錘落錘；吊錘錘重260kg，錘直徑30cm，人工操作卷揚機提錘落錘。試樁開始前先對地基土的含水率、飽和度，樁間土分層取樣進行檢測，取樣深度為設計樁長，確定土樣的最大干容重及濕陷系數(shù)。當?shù)鼗暮市∮?2%或大于24%、飽和度大于65%時，一

8、般不宜選用擠密樁。應及時通知設計單位予以確認。由設計單位確定是否變更設計。施工前清除地耕植土，平整場地。成孔 HYPERLINK /k/view/id-%BB%FA%D0%B5 機械表面應有明顯的進尺標記，以此來控制成孔深度。施工順序：擠密樁施工順序影響到成孔質量，先確定施工順序，擠密樁施工一般按照隔排跳樁和跳樁法施工，對于處理深度范圍內土質含水量在20%以內，成孔可采用跳樁法分兩遍進行，對于含水率在20%以上成孔可采用隔排跳樁法。 成孔順序示意圖 隔排跳樁法 跳樁法擠密樁工藝流程圖樁機就位：機械按布置好的樁位就位，沉管上刻劃刻度線，樁機保持垂直，用吊錘或經(jīng)緯儀檢查垂直度，垂直度偏差不大于1.

9、5%。錘擊成孔：錘擊成孔按隔排跳打或根據(jù)成孔情況采用隔樁法進行，采用沉樁機將與樁孔同直徑鋼管打入土中拔管成孔。開始成孔階段要輕擊慢沉，打入設計深度后，立刻關閉油門，樁管停滯1min后開始緩慢均速地拔錘。成孔后檢查孔徑、孔深，是否有縮孔，合格后進行底夯，底夯夯實次數(shù)不小于8擊，若孔底含水量較大時應先填筑1020cm混合料后再進行底夯。夯錘不宜在土中擱置時間過長，以免摩阻力增大后提拔困難。拌和：水泥土混合料拌和采用穩(wěn)定土拌和設備在拌和場集中進行拌和，同時配備碎土設備消除土壤的土塊。拌和土必須使用經(jīng)試驗合格土場的土源，按預定配合比在拌和設備內拌制水泥土混合料。混合料需拌和均勻，混合料中不應含有大于2

10、0mm的土塊；并應使混合料的組成和含水率達到規(guī)定的要求。拌合應在灌樁前根據(jù)提前進行，水泥土拌和時理論配合比為：水泥:干黃土=8:100，原狀土測定實際含水量確定施工配合比。拌和后確保水泥土含水量接近最優(yōu)含水量，其答應偏差不得大于2%。混合料拌和后現(xiàn)場可根據(jù)“手捏成團、落地散花”判定其含水量是否合適。防止和處理縮孔：當孔中部出現(xiàn)稍微縮孔時，使用烙陽鏟人工修孔保證夯錘順利夯擊；當孔底出現(xiàn)縮孔嚴峻時可采用樁機二次成孔，或采用機械洛陽鏟掏孔至設計深度。夯填：底夯后檢查孔深孔徑合格后，然后加料回填成樁，夾桿錘按照每鍬土夯擊次數(shù)不少于5次，吊錘按照每鍬土夯擊次數(shù)不少于2次，夯擊時使其在孔中自由下落，若碰撞

11、孔壁，則相應增加夯擊次數(shù)，詳細填料厚度和夯擊次數(shù)根據(jù)工藝性試驗結果確定。每次加料前夯擊必須聽到“清脆錘擊聲”或“夾桿開始顫動”后，再加料回填，直至原地面。夯擊采用夾桿錘要保持夾桿錘與土體頂面高差不小于60cm，使用吊錘保持落錘與土體頂面高差不小于200cm。樁頂夯填高度應大于設計樁頂標高200500mm，樁孔回填時按照一定速率回填，夯擊次數(shù)達到技術要求，回填夯擊均勻有序進行。試樁過程中，進行樁身密實度檢驗。用環(huán)刀取土樣測定干密度，檢測點的位置在距孔心2/3孔半徑處，用輕型擊實試驗測定的壓實系數(shù)。根據(jù)場地土含水量低或高合理采用從外圍向中間或由中間向外圍的施工順序，以增加擠密效果或避免出現(xiàn)場地隆起

12、、樁徑回淤、縮頸等現(xiàn)象。混合料拌制要求隨拌隨用，已拌成填料不得超過24小時，被雨水淋濕、浸泡的填料嚴禁使用，按作廢處理。下雨期間不得進行拌制?；旌狭匣靥钪翗俄敃r，應重復多次進行回填夯實，保證樁頂水泥土密實度。2、CFG樁CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱(即cement fIying-ash gravel pile)。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結強度樁，和樁間士、褥墊層一起形成復合地基。CFG樁施工在水泥土擠密樁施工完成15天后進行。施工預備檢查實際地質情況，是否符合設計要求，結合設計參數(shù)，選擇合適的施工機械和施工方法。組織機械、材料、檢測設備和人員進場。本工程成孔采用

13、長螺旋鉆，其鉆機功率和鉆桿長度根據(jù)設計樁長確定，灌注采用HBT托式砼輸送泵，泵壓壓力10Mpa，灌注提升速度為3m/min，泵壓次數(shù)為1次/23m，混合料配合比采用：水泥:粉煤灰:砂子:卵石:外加劑=1:1:3.97:6.47:0.018。清除地基處理范圍內0.5m厚的地表耕植土，施工前用壓路機壓實原地面，做好臨時排水設施。按施工圖紙進行放線定位，定出控制軸線、打樁場地邊線并標識，各樁中央可用20的鋼釬插入土中20cm，拔出后再灌石灰定點。進行滿足樁體設計強度的配合比試驗，確定各種材料的施工用配比。施工順序CFG樁施工間距施工順序根據(jù)地質情況可以采用連打法，和隔排跳打法。一般優(yōu)先采用間隔跳打法

14、，也可采用連打法。具體的施工方法由現(xiàn)場試驗確定。連打法易造成鄰樁被擠碎或縮頸，在粘性土中易造成地面隆起；跳打法不易發(fā)生上述現(xiàn)象，但土層較硬時，在已打樁中間補打新樁，可能造成已打樁被振裂或振斷。全長布樁時，應遵循由“由一邊向另一邊”的原則。長螺旋成孔泵送混合料灌注施工工藝鉆機就位：鉆機就位后，應使鉆桿垂直對準樁位中心，確保CFG樁垂直度容許偏差不大于1%。采用在鉆架上掛垂球的方法，在采用鉆機自帶垂直度調器控鉆桿垂直度，每根樁施工前都有專門的人員進行樁位對中及垂直度檢查。滿足要求后，方可開鉆?；旌狭蠑嚢瑁夯旌狭蠑嚢璋凑张浜媳冗M行配料，每盤料攪拌時間按照普通 HYPERLINK /k/view/id

15、-%BB%EC%C4%FD%CD%C1 混凝土的攪拌時間進行控制?？刂圃?0-150s，塌落度控制在160-180mm 。鉆進成孔：鉆孔開始時，關閉鉆頭閥門，向下移動鉆桿至鉆頭觸地時，啟動馬達鉆進，先慢后快，同時檢查鉆孔的偏差并及時糾正。在成孔過程中發(fā)現(xiàn)鉆桿搖擺或難鉆時，放慢進尺，防止樁孔偏斜、位移，鉆具損壞。根據(jù)鉆機塔身上的進尺標記，成孔到達設計標高時，停止鉆進。在鉆進時，記錄每米電流變化并記錄電流突變位置的電流值，作為地質復核情況的參考。灌注及拔管：鉆孔至設計標高后，停止鉆進，提拔鉆桿2030cm后開始泵送混合料灌注，每根樁的投料量應不小于設計灌注量。鉆桿芯管布滿混合料后開始拔管，施工樁頂

16、高程宜高出設計高程50cm，灌注成樁完成后，樁頂蓋土封頂進行養(yǎng)護。在灌注混合料時，對于混合料的控制采用記錄泵壓次數(shù)的辦法，對于同一種型號的輸送泵每次輸送量基本上是一個固定值，根據(jù)泵壓次數(shù)來計量混合料的投料量。移機：灌注時采用靜止提拔鉆桿，提管速度控制在23mmin至下一根樁的施工。根據(jù)軸線或四周樁的位置對需施工的樁位進行復核，保證樁位正確。 水泥土+CFG樁施工完成檢測合格后，在CFG樁頂面清除浮土，鋪設水泥土褥墊層，褥墊厚度的在60CM左右，采用輕型壓路機進行靜壓，壓實表面。四、施工試驗檢測結果評價試樁完成后，分別委托陜西省人工地基檢測新西北檢測站和陜西省人工地基檢測第四人工檢測站兩個有資質

17、的檢測單位進行檢測。檢測采用鉆機取樣和開挖探井取樣后做室內試驗，分別在水泥土樁身和樁間土每1米取樣一個在孔之間形心點四周、成孔擠密深度內、進行濕陷性試驗和壓縮試驗，計算干密度與其最大干密度的比值（最小擠密系數(shù)）、濕陷系數(shù)。檢測樁間土處理效果，樁身土的壓實系數(shù)、樁間土擠密系數(shù)、濕陷性和復合地基承載力。在試樁完成28天后，采用平板載荷試驗檢測，單樁復合地基承載力，根據(jù)設計承載力特征值的2倍進行堆載檢測；從P-S曲線可以看出，復合地基載荷試驗曲線基本屬于漸進型的光滑曲線，不存在陡降點。根據(jù)檢測報告結果，檢測6個試樁區(qū)：根據(jù)檢測結果分析：（1）水泥土擠密樁樁身土平均壓實系數(shù)均不小于c0.97，滿足設計

18、要求。（2）水泥土擠密樁樁間土平均擠密系數(shù)均不小于0.93c為0.94，滿足設計要求；（3）水泥土擠密樁樁間土濕陷系數(shù)s值最大為0.014，樁間土濕陷系數(shù)都小于s0.015表明處理范圍內濕陷性已消除，滿足設計要求；（4）水泥土擠密樁單樁復合地基承載力237kpa，滿足設計要求（5）CFG樁樁身檢測，檢測方法采用低應變檢測了6根，樁身屬于完整樁5根或基本完整樁1根，樁體強度大于10Mpa。均滿足設計要求（6）CFG單樁豎向承載力419kpa、均滿足設計要求。（7）CFG樁復合地基承載力237kpa、均滿足設計要求。五、結束語。1根據(jù)本工程復合地基檢測結果數(shù)據(jù)看，工程所采用的組合型復合地基的應用，可最大限度地發(fā)揮這兩種樁的長處，使復合地基的承載力得到大幅度的提高，地基變形得以降低和控制。主要特征是在荷載作用下，基體和增強體共同直接承擔荷載作用。2復合地基中由于CFG樁樁體材料可以摻入工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋以及充分發(fā)揮樁間土的承載力，其受力和變形類似于素混凝土樁，具有地基承載力高、變形小、穩(wěn)定快、施工簡樸易行、工程質量易保證等優(yōu)點，工程造價一般為樁基1/31/2，經(jīng)濟效益和社會效益非常顯著。3水泥土擠密樁處理地基是一種效果明顯的處理方法，用夯實水泥土樁加固后的復合地基比原地基變形模量會有較大增長，抗變形能力有明顯提高。4. CFG樁復合地基通過褥墊層與基礎連接，無論