您的当前位置:首页正文

秦沈客运专线工程施工论文集(精选后地基处理篇)

2021-01-17 来源:客趣旅游网


秦沈客运专线施工技术

论 文 集

2001年8月

1

中铁五局(集团)有限公司秦沈指

《秦沈客运专线工程技术论文集》编辑委员会

顾 问:黄西华 主 编:李开言

副主编:陈克望 编 委:王永义胡喜峰邓卓力 黄 武 朱浩波 李任生 李罗年何建国

刘中天 邓 华 肖长庚

敖春明 陈佐林 余国庆 江光军吕保良 周应有 李武荣 熊建辉

2

目 录

一、综述 ............................................................................................................................. 4 秦沈客运专线施工及科研综述 ......................................................................................... 4 秦沈客运专线东部软土路基试验段的科研及施工 ....................................................... 14 秦沈线线下施工中遇到的问题及对策 ........................................................................... 27 二、地基处理 ................................................................................................................... 35 粉喷桩施工质量控制 ....................................................................................................... 35 水泥搅拌桩的施工 ........................................................................................................... 43 高压旋喷注浆施工技术实践 ........................................................................................... 48 碎石桩在饱和粘性土地基中的施工 ............................................................................... 52 振动沉管砂桩在秦沈线A14标的应用 .......................................................................... 57 排水固结法加固铁路工程软土路基的施工 ................................................................... 61 砂石垫层及土工格栅在秦沈线软基处理中的应用 ....................................................... 64 软基处理施工质量控制 ................................................................................................... 67

3

一、综述

秦沈客运专线施工及科研综述

李开言 陈克望 中铁五局集团

[摘 要] 本文介绍了中铁五局承担的秦沈客运专线施工管段的工程概况、工程特点及新结构、新工艺、新设备的情况,并介绍了我局采取的施工对策;对取得的成绩及存在的问题进行了综述。

[关键词] 路基 客运专线 新结构 新工艺 新设备 科研 一、工程概况

秦沈客运专线西起秦皇岛,东至沈阳,全长404.651 Km,是我国第一条设计时速达200 Km的客运专线,是跨世纪中国铁路建设技术水平的标志性工程,同时为今后我国高速铁路的建设提供技术储备。

1.1.设计技术标准 线路类别:客运专线; 正线数目:双线; 设计时速:200km/h; 限制坡度:12‰;

最小曲线半径:一般为3500m,困难地段为3000m; 牵引种类:电力; 牵引系数:860t; 机车类型:韶山; 到发线有效长:650m; 闭塞方式:自动闭塞。 1.2.自然条件

中铁五局承担线下标、A-14、A-16及线上制架梁G6标的施工任务,管段起迄里程为DK263+400~DK283+000、DK287+000~DK311+000,位于北宁市、盘山县和台安县三县市境内,系辽河西部凌河冲积平原,海拔4米左右,地势开阔平坦,主要由冲洪积物堆积而成,属滨海低洼地段,多已辟为水田。表层为褐黄色砂粘土,软(流)塑态,厚2~10m不等,夹杂有粉(细)砂透镜体;其下为细砂,褐灰色,饱和,松散~密实。地下水为第四系孔隙水,主要受大气降水补给,地下水埋深为0.5~2.0m。地震基本烈度为VI度,土壤最大冻结深度为1.2m。

1.3.主要工程数量

4

我局管段路基总长为39km,全为填方,其中19km为软土或松软地基(其中A-14标为16.1km),均需进行多种方式的地基加固处理。

软基处理:水泥搅拌桩68996延米;粉喷桩147378延米;挤密砂桩269961延

33

米;袋装砂井1746091延米;砂垫层378119m;碎石垫层15133m;碎石桩172364

3

延米;塑料排水板435944延米;抛填片石195739m。

333

路堤填筑:5231792m,其中:填细粒土3324973m,渗水土地209597m,基床

33

表层级配碎石342105m,基床底层A、B类土1355117m。

33

路基防护:干砌片石82973m,浆砌片石111265m,种紫穗槐2051995棵,铺六

22

边形砼块214039m,铺固土网垫324907m,撒草籽4172kg。

管段共有特大桥3座,大桥4座,中桥19座,小桥1座,共计5273.6双延米;涵洞231座,5533.41横延米。制、架T梁220片。

G6标承担制箱梁201片,架箱梁253片。 管段内还有盘锦北站。

工程造价将近12亿元人民币。 1.4.总工期

自1999年9月1日开工,至2001年10月31日竣工。 1.5.施工单位及任务划分

参加秦沈线施工的队伍有集团公司下属的第一、二、三、四、六工程公司及机械化工程公司,局物质总公司承担材料供应工作。任务划分如下表一:

表一、施工任务划分表

施 工 单 位 机械化工程公司 第二工程公司 所 承 担 施 工 任 务 DK263+400~DK270+870、DK281+000~DK283+000、盘锦北站 DK270+870~DK281+000、跨305国道特大桥、跨沟海铁路特大桥 第四工程公司 第一工程公司 第三工程公司 第六工程公司 局物质总公司 DK287+000~DK299+000 DK299+000~DK311+000 制箱梁119跨 制箱梁82跨、运架箱梁253跨 负责供应水泥、钢材、油料、土工材料、道碴等 A-16标 A-16标 G6标 G6标 A-14标、A-16标、G6标 A-14标 所属于标段 A-14标 二、 工程特点

2.1.新标准、新技术、新结构、新工艺

秦沈客运专线设计规范采用《时速200公里新建铁路线桥隧站设计暂行规定》。施工采用《秦沈客运专线铁路路基施工技术细则》(试行)、《秦沈客运专线桥梁制造与架设施工技术细则》(试行)。验评标准采用《秦沈客运专线铁路路基工程质量检验评定及验收标准》(试行)、《秦沈客运专线桥梁工程质量检验评定标准》(试行)。

5

由于标准新,因而其施工技术也必须是全新的,例如:工后沉降的控制、路基基床表层的填筑、梁部新结构的运用、各种软基处理方法的组合运用等等。

秦沈线采用了一些新结构,例如:16mT梁、双线24m、32m箱梁、钢砼结合梁等。

由于技术新、结构新,因而许多施工工艺都是新的,例如:二布一膜土工编织布的铺设、运架一体化机运架箱梁工艺、钢砼结合梁的施工工艺等等。

2.2.路基工程必须满足“工后沉降量不得大于15cm(桥台后过渡段不得大于8cm)及年沉降量不得大于4cm”的要求,并须在通过饱和软粘土地区的困难条件下达到上述要求。工后沉降是指路基构筑物的最终沉降量与竣工验收时已发生的沉降量之差。

2.3.软基处理方式多,代表秦沈线所有软基处理方式,分别是:塑料排水板、袋装砂井、砂桩、碎石桩、粉喷桩、高压喷射注浆(旋喷桩)、深层搅拌桩、换填渗水土(浅层处理)、抛石挤淤。这些处理方法在京沪高速铁路上都要运用。

2.4、土工合成材料大量采用:土工合成材料是岩土工程用合成材料的总称。在秦沈线软基处理地段大量采用的有:袋装砂井的编织袋、塑料排水板、土工格栅(单向、双向、玻璃纤维)、土工格室、固土网垫等土工合成材料。

2.5.软土路基沉降观测

在路基填筑过程中通过对软基沉降、土的侧向位移等的观测,摸索填土速率、预压时间、固结程度、沉降变形等的规律,再在施工中根据动态观测的具体情况加以调整,控制施工过程、工期,确保路堤的稳定、安全,最终满足工后沉降的要求。

2.6.超载预压

在路基施工完成后对于采用排水固结法处理的地段进行堆载预压,部分工期紧张地段进行超载予压,超载预压是为了缩短堆载时间,使软土路基尽量在最短的时间内完成排水沉降过程。

2.7.路基填筑分层明显,各层作用不同,适用的填筑材料、压实标准及检测标准均不同。从下至上依次是:软土路基—1、封层土(细粒土,30cm)—2、透水层(砂填层或碎石填层,50cm)—3、路堤本体(C类以上土)—4、基床底层(B类以上土或C类土改良,190cm)—5、基床表层(级配碎石或级配砂砾石,60cm)—6、道碴(60cm)。

2.8.明确提出过渡段的概念,加强了对各种类型过渡段的施工处理。在秦沈线有四类过渡,分别是:路堤与桥台过渡段、路堤与横向结构物(主要是涵洞)过渡段、路堤与路堑过渡段(我局承建的工程没有这种形式)。另外还有一类是我们在施工过程中提出的涵洞群间过渡段,是一种特殊类型的过渡段。过渡段的设置是为了保证不同刚度的地基及构筑物之间的变形不致出现突变,确保线路平顺、连续。

2.9.基床表层是铁路路基最重要的组成部分,是轨道的基础,秦沈客运专线对基床表层用级配碎石或级配砂砾石进行封闭,增加其厚度,并提高压实标准。其目的是:1、增强线路强度,使路基更加坚固、稳定,并具有一定的刚度,使列车通过时的弹性变形控制在一定范围之内;2、扩散作用到基床土面上的动应力,使其不超

6

出基床土的允许动应力;3、防止道碴压入基床及基床土进入道碴层;4、防止雨水浸入基床使基床土软化,防止发生翻浆冒泥等基床病害,并保证基床肩部表面不被雨水冲刷;5、防冻。

2.10.加强检测。1、对于各种进场原材料,都进行严格的随机抽检,而且检测频率比一般铁路要高得多;2、加强对软基处理的检验,所有软基处理后,必须经现场随机钻芯取样试验和地基承载力试验进行检验,合格后方可进行下一道工序,检验标准和频率明显加大;3、路基填筑采取地基系数K30、孔隙率n、压实系数K三项标准进行检测,标准和频率比普通铁路明显提高;4、对砂石料进行碱骨料反应检测,对C50级砼要求其弹性模量大于35MPa;5、对桥梁桩基进行100%的无损检测,对于T梁和箱梁进行现场随机抽样静载试验及生产许可证发放制度。

2.11.技术标准的不确定性:由于秦沈客运专线是我国第一条设计时速达到达200km的新建铁路,开工时间仓促,科研准备不足,因而许多技术标准都有待现场试验验证,一些标准需要在施工过程中摸索、完善。由我局承建的秦沈客运专线东部软土路基试验段的科研及施工工艺成果就起到了对设计、施工进行指导、验证的作用。

2.12.水系问题:秦沈线东部软土路基地段普遍存在着水系问题,尤其是A-14标最为典型,该标段所经过地段均为稻田区,灌溉水系纵横,对于大的、与线路相交的沟渠,铁路设计修建涵洞,但对于宽度小于1m的毛细小沟及与线路平行且被线路所占的大的水沟均未考虑,且该地区大的水系在一条乡村道路两侧都有上、下水线之分,另外沿线路两侧均有水井从地下抽水来灌溉该侧及另外一侧的稻田,水系情况非常复杂。施工和设计由于没有了解该地区水系问题的复杂性,因而在最初并未有处理方案,直到施工全面展开时,地方政府提出这一严峻问题才引起施工设计注意。其处理方案是建设单位被动出钱,地方政府自行解决。

2.13.气候特点:四季分明,冬季寒冷,降水量少,春季风大,夏季炎热多雨,雨热同季,秋季干爽,属暖温带~中温带亚湿润~亚干旱季风气候区。铁路工程气候分区为寒冷地区。沿线最高气温发生在七、八月份,雨量也集中在七、八月份,最冷月份为每年元月份;历年极端最高气温34.9~41.8℃;历年极端最低气温-31.5~-18.9℃;最大积雪深度20cm;沿线最早冻结日期为11月11日,解冻最晚日期为4月4日,最大冻结深度达1.5m,十月中旬下第一场雪。路基有效施工工期每年只有5~6个月左右,因而总工期极其紧张。

2.14.环保问题:在秦沈线施工中我们遇到了影响我们施工的与环境有关的以下问题:粉尘、噪音、河滩占用、排泥浆、盐碱水。由于远运山皮土,大量的车辆运输产生了粉尘、噪音问题,严重影响庄稼的生长和居民的生活,多次出现阻工现象;由于桥梁孔桩的施工,占用了河滩影响泄洪,大量排放泥浆,在盐碱地区,同时排放出大量的盐碱水,大面积影响庄稼的生长。这些问题在山区铁路施工时,不会影响施工,但随着人民生活水平的提高,在秦沈线却成为大量、严重影响工程进展的因素。

三、新结构、新工艺、新设备

7

3.1.新结构

3.1.1.跨305国道特大桥全长835.38m,主跨采用40+50+40m钢混结合连续梁,一联连续,全长131.11m。主跨截面为由预应力钢筋混凝土与钢梁组成的组合截面。钢梁为等高度U形断面,采用双箱单室,两钢箱梁之间沿纵向每隔6m设一横梁,将两箱梁连成空间结构以增强桥梁横向刚度。本桥钢梁共分30.54m、19.98m、29.98m、19.98m、30.54m计三种五段十件,共重674吨,采用工厂制造,运至现场拼装成整体。桥面板为550号无收缩钢筋混凝土,采取在负弯矩区混凝土内张拉钢绞线和在浇筑混凝土前顶起中间支座,混凝土达到设计强度后落梁的办法共同施加预应力,起顶高度为40厘米。为了确保桥面板与钢梁之间应力的有效传递,桥面板与钢梁之间采用马蹄形传剪器和剪力钉连接。

钢梁材质为14MnNbq, 为铁路钢梁桥首次采用,钢梁涂装采用IC531水性无机硅酸锌防腐涂料,支座采用JHPZ系列盆式橡胶支座。 图一、跨305国道特大桥结合连续梁的主梁断面示意图(单位:cm): 中间支点 端支点 图二、T梁横截面图 980 200 60 200 60 200 60 200 20 160 160 20 60 61 78 78 61 60 61 78 61 60 60 61 78 61 2 2 858 858 2 2

跨中半截面图 端部半截面图 单位: cm

3.1.2.24m箱梁和为16mT梁均是新型结构

33

3.1.2.1.16mT梁每跨四片,内梁梁体砼23.8m,重59.4吨,边梁梁体砼21.8m,

8

重54.4吨,后张法施工。预应力筋采用公称直径15.2 mm的7Φ5高强度II级低松弛钢绞线,锚具采用OVM群锚。每片T梁纵向预应力筋5束,其中2束7-7Φ5,3束6-7Φ5,每孔梁采用4片T梁,在4片T梁的桥面及横隔板下缘分别采用18束3-7Φ5和2束7-7Φ5、2束4-7Φ5的预应力筋横向连结。16m(4片式)T梁截面如图二所示。

3.1.2.2.秦沈客运专线24米双线箱梁,重约550t,梁长24.6m,梁高2m,顶板宽12.4m,梁段中间18.6m范围内,腹板厚0.45m,底板宽6.12m;梁段两端1.5m范围内腹板厚0.85m,底板宽6.52m,梁段中间与两端之间设过渡段,箱梁支座中心离梁端0.3m,每端两支座间距5.7m。在两端支座处设置隔墙,隔墙处内腔高0.9m,宽4.07m,等截面处内腔高1.45m,宽0.55m,形成端口小内腔大的倒嗽叭型。共有纵向预应力钢铰线26孔,预应力筋采用公称直径15.2 mm的7Φ5高强度II级低松弛钢绞线,锚具采用OVM群锚。梁体概图见图三。 N9 N5 N5 N9 N8 N4 N4 N8 N7 N3 N3 N7 N1aN1bN1cN1dN1eN1eN1dN1cN1bN1a N2 N6 N6 N2 图三 24m双线箱梁横断面示意图

3.2.新设备

3.2.1.秦沈线整体箱梁的制造和架设,是全线施工的主要技术攻关难点之一。这不仅因为国内铁路施工企业从来未接触过快速铁路的箱梁制、架技术,更主要的是我国铁路施工企业在快速铁路箱梁制、架装备上尚无与此相应的装备。

1999年11月份我局在秦沈客运专线G6标段中标后,根据我局承担的管段任务、施工特点及秦沈客运专线桥梁、路基、涵洞等线下相关工程技术要求,我们大胆的提出采用运架梁一体化机方式,反复研究确定了该设备的主要技术参数和结构要求,并编制了十分详尽的技术标书,向国内外厂家招标,最终由意大利NICOLA公司中标。

意大利NICOLA公司生产的YJ-550型运架梁一体机是国内首次引进,目前世界上吨位最大的运架梁一体化机。2001年5月8日投入使用后。

3.2.2.对于箱梁的施工来说,箱梁内模的拼装及拆卸是比较繁锁的工序,一般一个台座需要一套国产内模,如何简化该道工序,就成了控制箱梁进度的关键。我们从意大利NICOLA公司引进了一套箱梁液压内模,该内模可以同时满足二至三个台座的施工进度,而且具有操作简便、安装精度高、可靠性强、使用寿命长等的特点。

3.3.新工艺

9

3.3.1.跨305国道特大桥桥面板为550号无收缩钢筋混凝土,采取在负弯矩区混凝土内张拉钢绞线和在浇筑混凝土前顶起中间支座,混凝土达到设计强度后落梁的办法共同施加预应力,起顶高度为40厘米。顶落梁的关键是要保持各两箱梁起顶高程时刻保持一致,特别是落梁时桥面板混凝土已经浇筑,相对高差超限将引起桥面因受扭而开裂,造成严重后果。

3.3.2.24m双线箱梁的制、运、架施工工艺均是在本线上摸索实践的新工艺。 尤其是运架一体化机的施工是对普通铁路桥梁施工的一次重大变革。 3.3.3.二布一膜土工编织布的铺设也是一种新工艺的尝试。

四、我局采取的对策

我们针对秦沈客运专线的工程特点,采取了以下对策并采得了一定的经验。 4.1.加强培训:加强对秦沈线参战人员“三高”、“三新”要求的学习,即秦沈客运专线总指挥部提出的“建设起点高、科技含量高、质量要求高”;“设计标准新、建设规范新、施工工艺新”。局指挥部组织全线的主要技术人员集中学习路基、桥梁施工规范,请路基施工规范主编单位铁科院的专家到现场讲课,学习完后进行结业考试,不合格者不能在本线工作。各处经理部组织全处的技术、管理人员进行集中学习,各施工队组织全体人员进行学习,不合格者不能上岗。通过学习使广大参战人员对秦沈有一个全新的认识。

4.2.加大科研力度:针对秦沈线技术难点多的特点成立了局科技攻关领导小组和局箱梁制架攻关小组,由局副总经理兼局秦沈客运专线指挥部指挥长李开言担任组长,二名局副总工程师担任副组长,从局科技部、工程部抽调技术人员来加强现场的科技工作。各处也抽调优秀的技术人员进入秦沈线。针对我局以前从来没有制过铁路箱梁的特殊情况,局成立的箱梁制架攻关小组,由二名局副总(一位土木,一位机械)亲自带队,常驻现场,攻克箱梁制架的难关。

4.3.加大施工设备的投入:针对秦沈线土方多、运距远、砼施工标准高的特点,局和各处均加大投入,除了抽调各处最好的土石方设备外,还累计投入九千多万元购置新设备,主要是推土机、挖掘机、平地机、羊角碾、重型汽车、砼拌合楼、箱梁运架一体化机等。

4.4.配置足够的试验仪器和人员:局成立了秦沈客运专线中心试验室负责全线的试验工作,配置足够的土工试验、砼试验、钢材试验仪器,另外还配备了二台地质钻机、二台动力触探、二台静力触探、12台K30检测仪、8台核子密度仪,累计投入400多万元,并从局中心试验室和各处试验室抽调了精干的试验人员共30多名负责全线的试验工作。

4.5.加强地质补勘:针对软土路基地段地质情况复杂的特点,我们在设计院提供的地质资料的基础上进行地质补勘,以100m为基数进行地质钻探,补勘的目的是复核、完善、详细设计提供的地质资料,为软基处理方案作好充分的准备。实践也证明地质补勘为软基处理顺利施工提供了必要的条件。

4.6.加强沉降观测工作:沉降观测直接涉及软土路基的填筑稳定性及工后沉降的判定,在设计没有一分钱概算的情况下,我们仍然要求各处成立专门的沉降观测小

10

组,按每公里2人进行配备,配置专门的交通工具、专用通讯设备、专用的测量仪器、专用的计算机,每周汇总上报一次测量数据,按设计要求的频率进行观测,既使是冬天也不例外。我局的沉降观测工作多次受到部领导及总指领导的表扬。仅在沉降观测工作上我们就投入了几百万元,而且至今还没有拿回一分钱。

4.7.高标准要求桥梁施工:早在桥墩施工准备阶段,我们就对桥梁墩、台施工提出了以下要求:砼必须用拌合机集中拌合,罐车运输;使用大块钢模,不设拉杆,不设垫块;不见水平接缝,对竖向接缝也做出了明确的规定;克服砼施工中蜂窝、麻面、过振、漏振等的通病。要求很高,也很苛刻,但各处均按要求达到,墩台施工质量受到了部总指的好评。箱梁施工更是创造精品,受到了孙永福副部长的现场好评。

4.8.加强路基填料的选择和进场控制:我们一进场就展开对土源点的调查,我们发现,设计选用的土源点均是运距较近的为C 类土,基床地层设计为C类土改良。施工调查表明该地区土源奇缺,B类土的运距为45km以上,C类土运距在8~19km左右,但均为粉粘土或细砂,而且最主要的问题是含水量偏大,由于该地区地处辽河平原,地势平坦,地下水位高(地面下0.5~1.5m),因而所选取土场取土深度浅,占地面积大;所用取土场必须修建进场道路和取土道路。临时工程费用巨大,其平均耗费几乎接近远运B类土。另一个最不利的原因是难以满足质量要求,几个场地的C类土,在室内作试验基本可以满足质量要求,但在进行室外试验时,K30都难以达到标准。我们在设计变更未取得同意的情况下,决定先用远运山皮土,以保证路基填筑质量,得到了部领导的称赞。最后也顺利进行了设计变更。在施工过程中我们对不合要求的填料一律不许进场,严把填料质量关。

4.9.加强土工合成材料的检验:由于软基处理中大量使用土工合成材料,而对于土工合成材料的进场检验,许多抽样试验都必须用专业的仪器,或由专业的检测单位来完成,但我们不管花费多少都按要求去做。仅由于袋装砂井的编织袋的一项标准制定欠完善,就使我们在编织袋上的检测费用多支付了将近二十多万元。但我们控制住了土工合成材料的质量,最终保证了软基处理的效果。

4.10.严格软基处理前的试桩制度和施工过程中的信息反馈制度:在软基处理全面展开前,对于不同的处理方式及不同的地质条件,均进行试桩试验,经检测合格后方能全面展开,试桩试验的目的是摸索施工工艺;在施工过程中对反常现象要及时反馈,并及时分析原因,找出处理办法,目的是完善施工工艺。

五、科研情况

我局承建的A14标是全线科研项目最多的标段,其中秦沈客运专线东部软土路基试验段位于A-14标DK268+870至DK272+870处,全长4.0km,是秦沈线唯一的软土路基试验段。试验段提前开工,在做好地基加固质量检测,地基加固处理的效果观测,路基填土特殊质量检测等试验工作的基础上,取得试验成果来验证、完善、指导全线的设计施工,同时为京沪高速铁路的修建提供技术储备。有7项部级科研项目选A14标作为试验工点,其中五局承担6项,见表二。针对秦沈客运专线的施工特点,我局设立了8个科研项目,具体见表三。这些科研项目大部分均已完成,

11

科研成果正在整理中,其中先行完成的软土路基试验段的成果对全线的设计施工起到了验证、指导的作用。这些项目的最终完成也将对今后高速铁路设计施工起到指导作用。

表二 A14标承担的部级科研项目 序 号 1 2 3 4 5 6 里 程 DK268+870~ DK272+870 DK265+200~ DK265+700 DK274+666 DK266+521 DK274+685~ DK275+685 DK266+521 DK262+000~ DK280+000 土工合成材料加筋技术处理路基试验 桥梁动力性能综合试验 桥涵基础工后沉降的试验研究 长沙铁道学院 西南交大 石家庄铁道学院 项 目 名 称 秦沈客运专线东部软土路基试验段 软土路基工后沉降的控制试验研究 路桥过渡段设置方法试验 石家庄铁道学院 铁科院、铁三院 主 持 单 位 铁三院 中铁五局 主要参加单位 主要参加单位 主要参加单位 主要参加单位 主要参加单位 主要参加单位 表三 中铁五局在秦沈客运专线上设立的局级科研项目

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 项 目 名 称 路堤不同填料施工工艺及质量检测方法的研究 改良土作为基床底层及路堤本体填料的应用研究 秦沈客运专线基床表层施工技术及质量检测方法的研究 软土地基加固及其质量控制检测方法的研究 高速铁路路桥过渡段试验研究 秦沈客运专线大型简支箱梁现场预制机具配套与施工工艺的研究 高速铁路预制箱梁架桥机及架设工艺的研究 高速铁路双线混凝土预制箱梁液压模板的研究 机备公司 局秦沈指 局科技部 二公司 局科技部 机械化公司、二公司 三公司 六公司 六公司 机备公司、六 公司、局科技部 主持单位 机械化公司 机械化公司 局科技部 机械化公司 参加单位 六、取得的成绩及应吸取的教训

6.1.取得的成绩

6.1.1.软基处理:摸索、完善了八种软基处理的施工经验,对八种软基处理方式的地质适应性及施工工艺有了一个完整的了解。

6.1.2.路基填筑:对软基处理地段的路基分层填料控制、填筑速率、填筑工艺等方面有了充分的实践经验,尤其是摸索了一套完整的路基基床表层级配碎石施工工艺。

12

6.1.3.桥梁墩台施工:在保证内在质量的前提条件下,对于墩台的外观质量的保证有了一套行之有效的办法。

6.1.4.箱梁制运架:充分掌握了箱梁的制、运、架施工工艺,创造了一个台座平均4.3天制一跨箱梁,一个梁场7个台座月制48跨箱梁的二项秦沈纪录;创造了用运架一体化机日运架4跨箱梁,月运架50跨箱梁的二项全国纪录,也是同一机型的世界纪录。

6.1.5.一、二、四公司的T梁场取得了国家质量技术监督局发放的生产许可证;三、六公司的箱梁厂取得了铁道部产品质量检验中心发放的生产认可证,这五个证的取得,填补了我局在铁路桥梁制造史上一个空白,也是秦沈线各局中取证最多的单位。

6.1.6.在沉降观测与堆载予压方面取得了第一手数据,其研究成果对今后软基处理施工有一定的指导意义。

6.1.7.对水系问题有了充分的认识,积累了一定的处理经验,对于今后类似工程的处理方案的确定应有借鉴作用。

6.1.8.对于环保问题有了充分的认识,并积累了一定的经验。 6.1.9.对客运专线的各项定额进行了现场测定,积累了第一手关于客运专线施工概予算的资料。

6.2.应吸取的教训 6.2.1.软基处理:应注意软基处理方式与地质条件的适应性,如果二者不能匹配,将达不到预期的效果。

6.2.2.软基地段的沉降对涵洞工程和附属工程的影响较大,应在今后类似工程的设计和施工中引起足够的重视,并采取一定的预处理措施。

6.2.3.对于桥台大面积混凝土的施工应总结经验。

6.2.4.对于在本线暴露的水系问题和环保问题值得认真总结,在今后类似工程的设计施工中应吸取其经验。

七、小结

由于秦沈客运专线是我国第一条设计时速达200km的客运专线,没有设计施工经验可以借鉴,其设计和施工标准均并不完善,许多技术问题必须在施工过程中进行验证和修整。因而对其设计和施工经验的总结就显得十分重要,可以为今后京沪高速铁路和类似工程的施工提供技术指导。这就是我们组织大规模技术总结的目的。

13

秦沈客运专线东部软土路基试验段的科研及施工

陈克望 中铁五局集团

[摘 要]本文介绍了秦沈客运专线东部软土路基试验段的地质特征、工程特点、关键工序的施工工艺摸索及科研攻关等的情况,对试验段所解决的重大技术问题进行了总结。

[关键词]客运专线 软基 沉降观测 级配碎石 过渡段 基床表层

一、工程概况

1.1.秦沈客运专线西起秦皇岛,东至沈阳,全长404.651 Km,是我国第一条设计时速达200 Km的客运专线,是跨世纪中国铁路建设技术水平的标志性工程,同时为今后我国高速铁路的建设提供技术储备。

秦沈客运专线东部软土路基试验段位于DK268+870至DK272+870处,全长4.0Km,是秦沈线唯一的软土路基试验段。试验段提前开工,在做好地基加固质量检测,地基加固处理的效果观测,路基填土特殊质量检测等试验工作的基础上,取得试验成果来验证、完善、指导全线的设计施工,同时为京沪高速铁路的修建提供技术储备。

1.2.工程特点

1.2.1.路基工程必须满足“工后沉降量不得大于15cm(桥台后过渡段不得大于8cm)及年沉降量不得大于4cm”的要求,并须在通过饱和软粘土地区的困难条件下达到上述要求。

1.2.2.软基处理方式多,几乎包括秦沈线所有软基处理方式,分别是:塑料排水板、袋装砂井、砂桩、碎石桩、粉喷桩、高压喷射注浆(旋喷桩)、深层搅拌桩、换填渗水土(浅层处理)。

1.2.3、土工合成材料大量采用

袋装砂井的编织袋、塑料排水板、土工格栅(单、双向、玻璃纤维)、土工格室、固土网垫等土工合成材料在软基处理地段大量采用。

1.2.4.软土路基沉降观测

通过对软基沉降、土的侧向位移等的观测,摸索填土速率、预压时间、固结程度、沉降变形等的规律,在施工中再根据动态观测的具体情况加以调整,控制施工过程、工期,确保路堤的稳定、安全,最终满足工后沉降的要求。

1.2.5.超载预压

在路基施工完成后对于采用排水固结法处理的地段进行堆载预压,部分地段进行超载予压,超载预压是为了缩短堆载时间,使软土路基尽量在最短的时间内完成排水沉降过程。

1.2.6.路基填筑分层明显,各层作用不同,填筑材料、压实标准及检测标准均不同。

14

1.2.7.明确提出过渡段的概念。加强了对各种类型过渡段的施工处理。 1.2.8.对基床表层用级配碎石进行封闭。

二、地质特征与软基处理

2.1.根据《秦沈客运专线铁路路基施工技术细则(试行)》 (以下简称细则)的要求,在掌握设计提供的原有地质资料的基础上,由施工单位作必要的补充勘探,进一步查明和核对地质情况。我们在设计提供的勘探资料的基础上,按不超过100m的间距进行加密勘探,充分认识试验段的地质条件。归纳有以下特点:1、约6m以上地层变化较大,地层较为复杂,包括松软土、软土、淤泥质粘土、粉质粘土以及饱和粉砂层;2、6m以下至12m左右,在整个区域分布一层饱和细砂层;3、饱和细砂层下为粉质粘土,地层厚度较大;4、整个区段包含两处地质条件较差地段:DK269+850至DK270+550夹软土段;DK271+100-DK271+800段,下覆淤泥质粘土夹饱和粉砂层。

地质情况总的来说比较复杂,软土地质分布的厚度即使在同一横断面均有较大的变化。地质条件可参见图一、表一。

表一 试验段地层力学参数表 松软土 饱和细砂层 软土 粉质粘土 饱和粉砂 淤泥质粘土 R(容重kN/m3) 19.48 19.9 18.97 20.7 19.9 18.8 C(内聚力kPa) 15.3 10 8 30.1 35 8.0 φ(摩擦角°) 9.9 20 4.3 9.7 7 7 2.2.软基处理

软基处理情况见图一。软基处理的设计原则:1、一般路基地段采用排水固结法,如:袋装砂井、塑料排水板、换填渗水土(软土路基的浅层处理)。2、路桥过渡段采用复合加固方式,如:粉喷桩、砂桩、碎石桩。3、涵洞基础的处理方法为:深层搅拌桩、高压喷射桩以及换填碎石。

2.3.软基处理施工经验总结

在软基处理施工全断面展开前,我们对每种处理方法进行了试桩试验,通过试验摸索成熟的施工工艺,然后全断面展开,并在施工过程中不断总结完善以适应变化的地质情况。经过摸索总结了以下经验:

2.3.1.由于试验段内地质变化较大,袋装砂井和塑料排水板的插入深度应根据该段地质情况决定,而不完全是照设计图施工。施工中我们发现DK271+300-+400地段设计为塑料排水板,深9米,该里程前后施工均可按设计要求进行,施工该段时,由于地层为淤泥质粘土,流塑性大,易液化,施工时插杆很易打下去,但上拔时,塑料排水板无法锚住,插杆被提上来时,插口被粉砂土填满,后经施工摸索并核对地质资料,加深以后,即进入致密细砂层,施工正常,类似情况也在袋装砂井施工

15

中出现。

2.3.2.在DK269+700-+850地段,插塑板设计长度为8m,但施工到5.1-5.6m深度左右时,很难继续插下去。经补充钻探发现该段软土层较薄,致密砂层较厚,施工机械进入一定深度后,很难穿透该层。根据设计情况,由于致密砂层下还有软土层,故设计深度要穿透该层。但施工时机械电机经常烧坏,无法穿透该层。经设计、监理、甲方、施工单位四方认可,修改为对于致密砂层较厚地段,如果施工电流超过150A,施工机械猛烈上下抖动,可以根据实际情况缩短插入深度。

2.3.3.粉喷桩施工需要“三打二搅”,原有规范规定只须复搅桩长的1/3即可,《细则》要求全长复搅,在工艺试桩时可满足要求,在DK268+885.7-+950地段,施工复搅时,设计桩长为9m,复搅到6m多时,多次出现钻杆搅断,或电机烧毁,但也有少数桩可以全长复搅,分析原因,也是致密砂层的影响。经四方认可后,工艺变为复搅2/3桩长,桩底喷灰量调为50-55kg/m。

2.3.4.赵屯中桥沈端过渡段采用碎石桩进行处理,桩长15m,桩径50cm,灌碎石量3.4立方米左右。施工中出现第一排可以顺利打入,以后各排桩均难以打入的情况,且碎石量很难控制。采取隔一排打入一排,最后在中间补桩的方式进行处理。但补桩也极其困难,只能根据施工情况决定补桩长度,一般为7m左右。施工完成后,对碎石桩进行检测,作重型动力触探(N63.5≥10击),0-7m不能满足要求,9-11m满足设计要求。检查地质资料发现:0-7m范围内基本上为砂粘土至淤泥质粘土,且2-7m范围内软塑至流塑状态,基本承载力为80-150kPa;7-11m为细砂层,承载力为200kPa; 11-15m及其以下为砂粘土(中间偶夹砂层),软塑至硬塑,承载力为180-250kPa。因而0-7.0及11-15m两段碎石密实度都难以控制。碎石桩的作用机理为:挤密加固,主要适用于砂类土层,对本地质不太适应,因而出现上述的问题。

三、路基施工 3.1.路基结构 道碴基床表层(级配碎石)基床底层(A、B类土,C类土改良)路堤本体(C类以上土)土工材料50cm垫层(中砂或碎石)封层(细粒土) 图2 路基的基本结构图(单位为cm)16

DK268+920DK269+032DK269+150DK269+300DK269+400DK269+550DK269+650DK269+870DK270+000DK270+120DK270+350DK270+500DK270+600DK270+800DK271+040DK271+080DK271+200DK271+650DK271+800DK271+950DK272+100DK272+250DK272+380 5 0 -5 -10 -15 -20试验段起点 2.80 1.60 2.598.9 99.3 6.0 7.5Sr 8.4Ssi 11.8r=19.48Sfr=19.9 1.6099.3 c=15.3=9.9 5.6c=10.0 9.2=20.0Q4alSrSf 2.4098.10 5.6 8.2 1.90 2.699.3 RtSfr=19.9 2.1 6.5 8.4q=0.88 1.0 2.9alSr 3.60 3.7098.10 98.10 2.1 2.3DK272+600 1.4r=18.97c=8.0=4.3 5.4 6.4 8.1Q4 4.3c=7.0r=19.9 5.8Ssi=35.0 7.0 8.5=7.0 6.5 7.1 10.6 10.9r=18.8c=8.0q=1.67cr=19.48c=15.3=9.9 4.4 3.0099.10 Sf 8.9Sf 5.0 6.3 7.3Ssi 7.5 12.7r=19.48Sr 2.0c=15.3q=3.13=9.9cSrSf 3.2098.10 6.9 8.3 9.8SfQ4alSsi 9.8 11.2 13.0 8.2r=20.7c=30.1=9.7 25.5 12.6c=10.0=20.0 23.5 24.9Sf 25.0 25.0Q4alSm 22.1 25.1r=20.7c=30.1=9.7Q4alr=20.7c=30.1=9.7 27.1 28.3 -25 -30 -35Sm 31.4 35.0ScoSco 24.0 25.3Sm 32.4 33.5 36.0 38.4 31.1Sm 31.4 32.8 35.2+870.63Sco DK271 DK272DK270 41.0DK268DK269+438+483 +500+520 +600 +400 +500 +200 +300 +600 +700 +200 +700 +720 +300 +850+950+800+900+922+400+700+050+800+900+950+100+100+800 40.2 40.0 40.0袋装砂井 9m +100 +200 +300 +400 +500 +600 +800 +900 +950 +100 +200 +300 +400 +500 +600 +700粉喷砂井桩9m 8m袋装砂井 6m塑料排水排水板 板 6m8m袋装砂井 8m基底铺砂垫层 0.5m基底铺渗水土0.5m塑料排水板 8m塑料碎石排水砂桩15m桩15m板9m +50袋装砂井 8m袋装砂井 9m袋装砂井 8m袋装砂井 10m粉喷桩11mQ4第四系全新统 淤泥质粘土QQ冲积层 Sf细砂 Q海陆交互沉Sc粗砂 粘土 粘质粉土 Q人工堆积层Ssi粉砂 风积层 中砂 Rt软土层 常规观测断面粉质粘土 淤泥质粉土钻探孔地层情况稳定半干硬状态水位高程可塑状态粘性土非粘性土稍 湿潮 湿流塑状态饱 和图1 东部软土路基试验段工程地质、软基处理及常规观测断面布置图 17 +886

由图2可见,路基分层极其明显,每层作用不同,每层的填料不同,同时每层的检测方法及检测标准也各不相同。

3.2. 路基分层填筑控制标准

表二 分层列表 分层部位 基床表层 基床底层(A、B组填料及改良土) 路堤本体 填料类别 级配砂砾石 级配碎石 细粒土 粗粒土 碎石土 细粒土 粗粒土 碎石土 零填段 砂垫层 封层土 中、粗砂 细粒土 K30≥110 K≥0.95 K30≥120 n <20 K30≥150 n <20 K30≥90 K≥0.9 K30≥110 n <25 K30≥130 n <25 K30≥110-130 K≥0.95 中密 K≥0.67 中密 K≥0.86 填筑压实标准 K30≥190 n <15 (表中K30为地基系数,单位为MPa/m,K为压实系数,n为孔隙率,单位为%)

3.3.填料的控制

试验段路堤本体设计为C 类土,基床底层设计为C类土改良。根据我们进场后的施工调查,该地区土源奇缺,B类土的运距为45km以上,C类土运距在11~19km左右,但均为粉粘土或粉细砂,而且最主要的问题是含水量偏大,由于该地区地处辽河平原,地势平坦,地下水位高(地面下1~1.5m),因而所选取土场取土深度浅,占地面积大;所选取土场必须修建进场道路和取土道路,临时工程费用巨大。其平均耗费几乎接近远运B类土。另一个最不利的原因是难以满足质量要求,几个场地的C类土,在室内作试验基本可以满足质量要求,但在进行室外试验时,K30都难以达到标准。主要原因是含水量大,填筑一层需要反复翻晒,最少的半个月时间,经压实检测,密实度能达88%以上,但K30只能达到46-86MPa/m,小于要求的90MPa/m,且工序复杂,施工进度不能满足要求。

在这种条件下,我们决定选用远运B类土,其填筑质量很容易满足要求,且施工速度快,一般为3天一层,最快一天一层。

3.4.填筑效果

3.4.1.路基的填筑关键是土源的选择,这需要从填筑质量、速度、经济等方面进行综合比较,试验段内选择远运B类土,在经济效益一致的条件下,保证了质量、减少了施工工序、加快了施工进度。

3.4.2.含水量是影响填筑质量的关键,B类土的天然含水量接近最佳含水量,可以直接进行填筑,减少施工工序,保证了速度、质量。

3.4.3.分层厚度是保证质量的关键项目之一,试验段施工要求分层厚度为30cm,

18

填筑过程中,必须使用平地机严格控制虚铺厚度。

3.4.4.细粒土和粗粒土的均匀混填,可以进一步提高填筑质量。

3.4.5.不同的土类应采用不同的填筑检测方法,一般土可用地基系数K30和压实系数K,而粗粒土应用地基系数K30和孔隙率n。

四 过渡段的施工 4.1.过渡段的分类

试验段内有二种类型的过渡段,但在施工过程中我们提出了另一种形式的过渡段。

4.1.1.路堤与桥台过渡段。见图3所示,过渡段采取填筑级配碎石或填筑A、B组土,每填30cmA、B组土时,中间铺设一层土工格栅;地面以下填渗水土。

基床表层

(级配碎石) A、B组土

过渡段 细粒土 1:2 5m

渗水土 图3 路桥过渡段设置方式

4.1.2.路堤与涵洞间的过渡段。见图4所示,过渡段填级配碎石,地面以下填渗水土。

道床 基床表层 级配碎石 2m 图4路堤与涵洞间的过渡段设置方式 基床底层 路堤本体 4.1.3.涵洞间过渡段

由于秦沈线涵洞众多,且相邻的涵洞多,有的二组相邻,有的三组相邻,有的四组相邻,甚至五组相邻。相邻涵洞的间距有的很小,只有1~2 m。由于净间距小于10m,大型施工设备无法进入,因而填土无法保证填筑质量,我们提出了填级配

19

碎石的方案,得到设计、甲方的认可。故将其归纳为第三种过渡段。

4.2.过渡段的填筑

4.2.1.《细则》及设计上对于涵洞开挖以后,地面以下基坑两侧采用何种材料并未作出明确规定,我们在施工中发现,如果用原土回填很难保证质量,填其它类的细粒土也无法满足要求,我们提议回填渗水土,达到中密状态。得到了设计、监理、甲方的认可,从而很好地解决了这一问题。

4.2.2.过渡段施工由于不能使用大型机械,故必须使用小型碾压机械,采用人工配合进行夯实。尤其不能遗漏死角。

4.2.3.过渡段的检测按《细则》要求应满足K30≥150Mpa/m及孔隙率n<20的要求,由于K30试验需要大型机械作反压设备,但由于过渡段过于狭小,大型机械设备无法进入,因此无法进行。我们在施工中采取同时作K30试验和密实度试验的办法,寻求K30与压实系数K之间的关系。试验结果如下图五: K30与K关系图200190K30(Mpa/m)18017016015014094959697K(%)9899100

图5 K30与K的关系图 大量试验数据表明:当K值大于95%时,K30就能够满足过渡段的技术要求:≥150MPa;故在级配碎石材料不变时,可以采用K≥95%来代替K30试验进行检测。

五、级配碎石的施工

级配碎石主要用于填筑基床表层60cm和过渡段施工。级配碎石的材料粒径级

配及品质符合《铁路碎石道床底碴》(TB/T2897)的有关规定,且与上部道床道碴及下部填土之间的颗粒级配应满足D15<4d85的要求。级配碎石的填筑用地基系数K30(K30≥190Mpa)孔隙率n(%)(<15)二项指标来控制,其中孔隙率n的计算采用毛体积密度法。

5.1.级配碎石的技术指标及试验技术参数

选用天然矿石破碎而成。粒径0.075-40mm。粒径大于1.7mm碎石的洛杉矶磨耗率为26%≤50%;粒径大于1.7mm碎石的硫酸钠溶液浸泡损失率9.7%≤12%;粒径大于16mm碎石中带有破碎面的颗粒所占质量百分率90%>30%;0.5mm筛以下的细集料中通过0.075mm筛的颗粒含量30%≤66%;粘土团及其它杂质含量的质量百分率0.8%

20

≤2%;粒径小于0.5mm的细集料液限21%<28%,塑限16%,塑性指数5%<6%。

矿料的粒径组成及质量配比:2-4cm : 1-3cm : 0.5-2cm : 0.5-1cm : 石屑=5:13:19:27:36。级配碎石最佳含水量5.6%,(远距离运输宜加大水量1-2百分点),最大干密度2.34g/cm3,级配碎石的毛体积比重2.65 g/cm3。

5.2.施工准备

5.2.1.验收基床底层

验收基床底层,对路基中线、标高、宽度、横坡、平整度以及压实度、K30地基系数、孔隙率进行复测,经复测各项技术指标符合设计要求。

5.2.2.施工放线

每10m断面设置中线控制桩和边线控制桩,根据每车混合料摊铺面积,用白灰画出方格卸料框,在路基两侧分别加宽30cm,以保证边坡的压实,并在路基两侧边桩外30cm处打入φ22mm的挂线钢筋,用φ3mm钢绞线按松铺厚度之高度用紧线器固定,在变坡点和曲线变化点加桩并对中线至边线距离、高程进行重点调整控制。

5.3.级配碎石的生产、

工厂化作业,采用SWB300型稳定土拌合机,设置在面积18000m2的工厂内,每小时级配碎石产量150m3。各种规格矿料采用电脑程控电子计量,拌合站由专业技术人员分别对设备进行保养、调试、原材料和混合料进行跟踪控制和检测,不合格材料不开出合格通知单,不准出厂。整个进料、拌合、出料过程为连续作业,通过配电箱和电脑进行操控,基本为机械化操作。级配碎石成品经成品料仓放料门出来后,直接卸入运输车车斗内。为减轻在运输过程中产生离析,自卸车运输时采用慢速行驶。

拌合好的级配碎石要尽快运输至现场进行摊铺碾压。用平地机进行摊铺混和料的,根据运输车的运输能力,计算每车混和料的摊铺面积,等距离堆放成堆;用摊铺机进行摊铺的,则与摊铺机的摊铺能力相互协调,尽量减少停机待料时间。

5.4.配碎石的摊铺与碾压 5.4.1.过渡段级配碎石

过渡段级配碎石的摊铺因工作场面均较小(因很难做到过渡段跟台后路堤同时填筑),推土机和平地机工作不方便,均采用人工进行摊铺平整。大型压路机不能直接碾压到位的地方,用YS1.5型小型压路机进行分层填筑碾压。

5.4.2.涵群间级配碎石

对涵洞群涵间级配碎石的施工,难度相当大。若运输车辆不能直接运料至现场,则需用长臂挖掘机倒运进去,再由人工用手推车分堆堆放后,最后才由人工进行摊铺平整。压实时基本都需要小型压路机配合蛙式打夯机进行夯实。

5.4.3.基床表层级配碎石

根据《细则》要求,基床表层0.6m厚的级配碎石分两层施工。第一层填筑厚度按35cm,用平地机进行摊铺;第二层填筑厚度按25cm,用摊铺机摊铺。第一层摊铺时,根据运输车辆的斗容量确定卸料间距,等距离卸放。先用推土机根据左、中、右的标高控制线进行厚度控制。由于推土机推平时,其本身对摊铺部分具有一定的

21

压实效果,摊铺后压实系数基本达1.18。对第二层用摊铺机摊铺的,由于摊铺机本身未对摊铺部分进行压实,其经验松铺系数要达1.25。级配碎石摊铺时,都按左、右半幅分幅摊铺,每层摊铺宽度均比设计宽度要加宽40-50cm。第一层摊铺时,直接根据左、中、右标高控制线进行摊铺控制;第二层摊铺时,根据左、右标高控制线,利用摊铺机上的SZ-91型自动找平装置(通过传感器和液压自动调平装置)进行标高的控制。由于摊铺机的一次摊铺厚度仅为10-320mm,则一次摊铺压实厚度正好为25cm。因此,第一层摊铺时,标高一定要控制好,可以适当高一点。否则,若第一层摊铺厚度不够的话,第二层摊铺时得分两次摊铺,这样势必造成摊铺费用的大大增加。分层摊铺好后用25T的重型压路机进行碾压。碾压时,先静压,后振动压,遵循先轻后重、先慢后快的原则。直线段由两侧路肩向路基中心碾压,曲线段由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。碾压时,横向重叠宽度不小于40cm,纵向横缝搭接不少于2m。第一层用平地机摊铺时,用推土机摊平后,若含水量适中,先静压一遍后,用平地机进行平整,刮平后再用振动压路机进行振动碾压。对基床表层,由于压实标准要求高(孔隙率n<15%,地基系数K30>190MPa/m=,碾压遍数要达8-10遍,对路基两外侧,大型压路机不能直接碾压的部位,用小型压路机进行碾压,一般碾压12-14遍。

级配碎石的施工含水量是控制能否碾压密实的关键。根据实际碾压效果经验总结,施工碾压含水量在4.5%-5.5%时,最易达到压实标准。

机械施工完毕,尤其是第一层平地机摊铺时,难免有局部凹坑,需用人工进行补平。补坑时,不能掺2-4cm碎石和1-3cm碎石,只用0.5-2cm碎石、0.5-1cm碎石和石粉按适当比例拌和后由人工用铁锨抛撒补平,然后用压路机进行补压密实即可。另外,路基两外侧边线需用人工进行修整顺接,左、右半幅衔接处也需人工进行修整补平。

5.4.4.质量检测

5.4.4.1.根据验收标和细则要求,采用了灌砂法、核子密度仪法、K30荷载仪法三种检测手段对施工质量进行检测和复测。

5.4.4.2.复测

级配碎石碾压完成后即时检测与三天后复测差别较大,即当时经大吨位压路机激振后含水量偏大,虽然各项指标均符合设计要求,但检测参数偏小;三天后复测,因含水量逐渐蒸发,实体板结,检测参数偏大,地基系数K30、孔隙率系数继续有增长。所以,最终检测宜在三天后检测。

六、沉降观测

6.1.沉降设备类型选择及埋设

按照设计要求在观测断面线路中心、两侧路肩设置沉降板,路基以外和位移观测桩进行沉降和水平位移的观测,依据施工图设置,见下图6、图7。

观测断面的分布原则:平均200m设置一个观测断面,具体分布时考虑地质的变化、软基处理的方式、路基的填筑类型及高度等影响因素。对于过渡段必设。

6.2.观测要求

22

边桩沉降板 边桩 12米 2米 沉降板 图6 观测断面横剖面 图7 观测断面平面图 观测断面附近设立基准桩,将基桩置于不受填土荷重影响的位置。

观测仪器采用S1、S3型水准仪,要求以二级中等精度要求的几何水准测量高程观测精度,小于1mm。

观测时间要求:施工期间每隔一天观测一次,软土路基地段填土高度接近或超过极限高度后,要每天观测一次,在沉降量急剧增大的情况下,每天观测不小于2-3次。预压期前2-3月,每5天观测一次,半年后每一个月观测一次。

在施工期间每24小时内沉降不能不超过10mm,边桩位移不大于5mm,若超过则停止施工等待稳定。实际工作中我们基本上是根据具体的情况对观测时间进行调整。

\"时间-填土高-沉降量\"曲线图填土高 坡脚 路肩

(DK272+800 袋装砂井)14.012.0200010.08.06.04.02.00.0-2.04-17时间-4.0-6.0-8.0)沉降量(CM5-176-177-178-179-1710-1711-1712-171-172-173-174-175-17-10.0-12.0-14.0-16.0-18.0-20.0-22.0-24.0-26.0-28.0

\"时间-填土高-沉降量\"曲线图(DK272+250 袋装砂井)12.010.08.06.04.02.00.0时间9-17-2.0-4.0)沉降量(CM10-1711-1712-171-172-173-174-175-176-177-178-179-1710-1711-1712-171-172-173-174-175-17-6.0-8.0-10.0-12.0-14.0-16.0-18.0-20.0-22.0-24.0-26.0-28.0-30.0

图8、典型的沉降曲线二个断面图

23

6.3.观测结果分析

6.3.1.填土过程中随填土高度的增加沉降量增大。大部分断面填土集中时间在1999年9月中旬至11月的一个半月的时间内,在这段时间内相应沉降量也较大。

6.3.2.对多个断面分析表明,在路基填筑过程中沉降表现了两次明显的加速,当填土达到2m左右,沉降开始加速,表现在沉降曲线上是斜率增大。第二次加速是当填土达到5m左右时,沉降加速,但速率的增加幅度相对第一次小。堆载予压后形成第三次沉降加速。

6.3.3.若停止路基填筑,通过一定时间路基沉降将达到稳定,但沉降不会随填土的停止而马上停止,而是经过一段时间后沉降才逐渐减少,趋于一个很小的沉降速率。此后若继续加载,多不会马上表现出明显沉降,而是要当填土增加到一定的高度,沉降才产生再一次的加速作用,也就是上面的第二次加速。

可将沉降的这一特点称为:滞后沉降和沉降加速。由土力学可知排水固结必须部分破坏其原有的结构,土颗粒发生位移,将水排出。土粒原有的这种结构力(内聚力)就是沉降滞后与加速的原因,也是超载预压必须达到一定高度才能够起到最佳效果的原因。土粒在新的位置达到平衡后,沉降将趋于稳定。

6.3.4.堆载予压卸载后,由于550吨运架一体机(总重780吨)多次反复通过路基,路基会再次产生下降。

6.3.5.从沉降曲线看,A14标管段内路基基底的沉降从加载完成到沉降明显趋缓所需时间一般在4-5个月。

6.4.从沉降观测看软基处理

沉降沿整个试验段具有明显的不均匀性。具体表现为:

6.4.1.相同处理方法下不同地段的沉降量不同。以袋装砂井为例,在采用袋装砂井处理的几个工点中存在粉质粘土的地段累计沉降量最小,仅161mm,其沉降速率也最小仅11.5mm/月,软土层分布的地段沉降速率也相对较小。相反,在以砂层为主要地层的地段沉降量则较大,达到319mm,DK269+400的速率达到53.2mm/月。

这主要与地层渗透系数相关,淤泥质粘土与粉质粘土的渗透系数较砂层要小。 6.4.2.不同的软基处理方法处理的地段的沉降量有很大的区别:以粉喷桩处理地段的沉降量最小。而固结排水法处理的地段其沉降量相对较大。与袋装砂井和塑料排水板相比,砂垫层处理的地段地基的沉降量较大。

6.5.堆载预压

为了使试验段尽快排水固结,设计采取堆载预压的措施,堆载高度为1.8m,相当于线上动、静荷载。由于试验段工期紧张,设计的10个月的预压时间无法满足要求,故而采取超载预压的措施来缩短预压时间,分析试验段的沉降观测结果表明,在堆载高度加高到2.5~3.0m后,预压时间可缩短为5~6个月时间(包括冬季)。

七、试验段解决的技术问题

试验段由于率先开工,我们在施工过程中对施工工艺进行了摸索,提出并解决了一些影响全线施工的技术问题,确实对设计起到了验证,对全线施工起到了指导作用。

24

7.1.按原设计,软土路基地段挖除地表0.3m厚种植土,碾压3遍厚填筑细粒土,达到压实系数K≥0.85,地基系数K30≥70MPa/m,施工过程中,发现K30指标在软土路基地段很难达到,后经铁道部秦沈客运专线专家组讨论取消K30指标,压实系数按K≥0.86进行控制。

7.2.软土路基地段对于采取袋装砂井、塑料排水板、砂桩等软基处理方式的地段,在封层土填筑后铺设一层50cm的砂垫层,按设计要求施工,进行K30检测,很难达到K30≥110Mpa/m的要求。经过多次反复试验,提交专家组讨论取消K30,而改用相对密度不小于0.67来控制。

7.3.按《细则》和设计要求对于袋装砂井的编织袋进行进场抽检。其中一项指标有效孔径的检测标准为O95<0.05mm,我们选择国内总共六家厂家的产品进行检验,没有一家完全符合要求,由于有效孔径和另一指标渗透系数是矛盾的,因而必须对该指标进行调整。提请专家组讨论后改为O95按0.05-0.2mm来控制。

7.4.在按设计要求在碎石垫层中铺设土工格栅的施工过程中,我们发现堆载后土工格栅大部分被碎石的凌角所割断,后我们在土工格栅的上、下铺设砂垫层进行缓冲,经试验情况良好。

7.5.涵洞两侧基坑原地面以下回填部分在《细则》和设计中都没有明确回填材料,施工中我们提出回填渗水土,用相对密度来控制,得到专家组的认可。

7.6.涵洞基坑开挖到设计标高,用标贯试验检测承载力,大部分达不到设计要求,我们在施工过程进行了多次的对比试验,改用提前验槽,大部分均能够达到要求。经专家组讨论改为提前1m左右验槽。

7.7.相邻涵洞间距太小,中间填土由于大型机械难以进入,很难满足质量要求,我们建议净间距小于10m的涵洞间改填级配碎石,得到专家组认可。

7.8.粉喷桩施工要求全长复搅,经我们反复施工试验,难以达到,最多只能达到桩长的70%,经设计同意复搅深度改为桩长的2/3。

除以上所列8条外,其它还有一些设计或《细则》的标准制订与现场实际不符的情况,都在试验段暴露并得到解决,可以说,试验段为全线路基施工创造了良好的技术条件,真正起到了指导作用。

八、科研攻关情况

铁道部科研项目《秦沈客运专线东部软土路基试验》由铁三院主持,五局参加,我局主要负责其中的地基加固质量检测和地基加固处理效果观测。有关工作已大部完成,相关成果正在整理中。

我局除参与部级项目以外,自己还针对该试验段制定了以下四个局级科研项目:1、《软土地基加固及质量控制检测方法的研究》;2、高速铁路路桥过渡段施工方法及工艺研究》;3、《秦沈客运专线基床表层施工技术及质量检测方法的研究》;4、《路堤不同填料施工及质量检测方法的研究》。各个项目均已基本完成,有关成果正在整理中。

这些项目的完成,不仅解决了施工中的重大技术难题,而且其成果对全线后结开工的工程起到了指导作用,更重要的是为今后高速铁路的修建积累了技术成果。

25

九、结束语

秦沈客运专线东部软土路基试验段是铁道部的科研项目,受到了部领导的高度重视,几位部领导都多次亲临现场进行指导。它所取得的施工及科研成果直接影响了秦沈线全线软土路基处理的效果及路基施工质量,对秦沈线的施工工艺《细则》和设计《暂规》进行了验证和补充。同时也为今后高速铁路的修建提供了技术储备。

参考文献

1、《秦沈客运专线铁路路基施工技术细则(试行)》,,1999年4月 2、《时速200公里新建铁路线桥隧站设计暂行规定》,1998年8月 3、《铁路碎石道床底碴》(TB/T2897) 4、《地基与基础工程新技术实用手册》,刘正峰,1999年,海潮出版社

The Scientific Research And Construction On The Poor Subgrade Trial Lot In The East Part Of Qinhuangdao—Shenyang Passenger Transport Special Line

Chen ke wang

China Railway Wuju Group

[Abstract] This paper recounts the geological features, the engineering characteristics, the construction technics of key procedures, the scientific research and so on of the poor subgrade trial lot in the east part of Qinhuangdao—Shenyang passenger transport special railway line, and summarizes the solved important technical problems.

[Keywords] passenger transport special railway line; soft soil roadbed; graded broken stone; sedimentation observation; solved important technical problems

26

秦沈线线下施工中遇到的问题及对策

陈克望 中铁五局集团

[摘 要]秦沈客运专线是我国第一条设计时速达200km的铁路线,在设计和施工等各方面都将遇到很多新问题,其实践经验对今后修建类似工程有着重要的借鉴意义。本文从软基处理、路基填筑、桥涵施工等多个方面归纳了在秦沈客运专线施工过程中遇到的重大问题,扼要分析了问题的原因,介绍了处理方法及对策,并对今后高速铁路建设提出了有益的建议。

[关键词]客运专线 软基 路基填筑 问题 检验标准

一、 工程概况

秦沈客运专线西起秦皇岛,东至沈阳,全长404.651 km,是我国第一条设计时速达200 km的客运专线,是跨世纪中国铁路建设技术水平的标志性工程,同时为今后我国高速铁路的建设提供技术储备。

中铁五局承担了线下A-14、A-16及线上制架梁G6标的施工任务,管段起迄里程为DK263+400~DK283+000、DK287+000~DK311+000,位于辽宁省北宁市、盘山县境内,系辽河西部凌河冲积平原,海拔4米左右,地势开阔平坦,主要由冲洪积物堆积而成,属滨海低洼地段,多已辟为水田。表层为褐黄色砂粘土,软(流)塑态,厚2~10米不等,夹杂有粉(细)砂透镜体;其下为细砂,褐灰色,饱和,松散~密实。地下水为第四系孔隙水,主要受大气降水补给,地下水埋深为0.5~2.0米。地震基本烈度为VI度,土壤最大冻结深度为1.20米。

我局管段路基总长为39km,全为填方,其中19km为软土或松软地基,A-14标全标段为软土或松软地基,软土路基长16.1km,其余为桥涵。

管段内共有特大桥3座,大桥4座,中桥19座,小桥1座,共计5273.6双延米;涵洞231座,5533.41横延米;G6标制双线箱梁201跨,架253跨。

秦沈客运专线东部软土路基试验段位于A-14标DK268+870至DK272+870处,全长4.0km,是秦沈线唯一的软土路基试验段。试验段提前开工,在做好地基加固质量检测,地基加固处理的效果观测,路基填土特殊质量检测等试验工作的基础上,取得试验成果来验证、完善、指导全线的设计施工,同时为京沪高速铁路的修建提供技术储备。

全线的设计规范采用《时速200公里新建铁路线桥隧站设计暂行规定》。施工规范采用《秦沈客运专线铁路路基施工技术细则》(试行)、《秦沈客运专线桥梁制造与架设施工技术细则》(试行)。验评标准采用《秦沈客运专线铁路路基工程质量检验评定及验收标准》(试行)、《秦沈客运专线桥梁工程质量检验评定标准》(试行)。

二、暴露的问题及对策

27

由于秦沈客运专线是我国第一条设计时速达200km的客运专线,没有设计施工经验可以借鉴,因而许多问题必须在施工过程中进行认识、调整。

由于我局承建的试验段是全线提前开工的工程,因而在施工过程中暴露的问题及其处理方案是对全线的设计施工的指导,在随后展开的全标段施工过程中暴露的问题及其处理方案对今后类似工程的设计、施工有较大的指导意义。

暴露的问题主要是施工实际与设计、施工标准相矛盾的问题。 2.1.在软基处理和沉降观测中出现的问题

2.1.1.按原设计,软土路基地段挖除地表0.3m厚种植土,碾压3遍后填筑细粒土,达到压实系数K≥0.85,地基系数K30≥70MPa/m。但在施工过程中,我们发现K30指标在软土路基地段很难达到,这是由于细粒土下的软基为淤泥质粘土,太软,大型碾压设备上去后好象在橡皮糖上行走。又由于还要进行地基处理,要求K30满足较高的标准非常困难也没有必要,我们在大量试验基础提出这一问题,经铁道部秦沈客运专线专家组认证同意取消K30指标,压实系数按K>0.86进行控制。

2.1.2.软土路基地段对于采取袋装砂井、塑料排水板、砂桩等软基处理方式的地段,在封层土填筑后需铺设一层50cm的砂垫层,作为横向排水通道,设计要求用地基系数进行检测:对于路堤高度H≤2.5m,要求K30≥120MPa/m;对于H≥2.5m,要求K30≥110MPa/m。砂垫层的施工工序为:铺砂—洒水—压实—检测,经过我们多次反复现场试验,发现K30只能达到70~90MPa/m,只在一次暴雨过后30分钟的检测中达到了105MPa/m,但随着含水量蒸发,K30又降至90以下,且K30值在检测过程中很不稳定,这说明用K30检测不合适。后提交部专家组讨论决定取消K30,而改用相对密度不小于0.67来控制。

2.1.3.按路基施工《工艺细则》要求对于袋装砂井的编织袋进行进场抽检。其中一项指标有效孔径的检测标准为O95<0.05mm,我们选择国内六家厂家的产品进行检验,没有一家符合要求。厂家均认为该指标标准要求太高,如果满足该标准,则另一项指标渗透系数大于5×10-3cm/s就不能同时满足,《工艺细则》对这两项指标的要求相互矛盾,两者不能同时满足。后提交部专家组讨论将O95按0.05-0.2mm来控制。

2.1.4.采取粉喷桩和碎石桩处理软土路基地段,按设计要求在封层土上铺设一层碎石垫层,有的地段需在碎石垫层中铺设一层双向土工格栅。在施工过程中,我们发现经压路机反复碾压后,土工格栅大部分被碎石的凌角所割断。我们提议并秦沈总指、设计、施工、监理四方同意,在土工格栅的上、下铺设砂垫层进行缓冲,经试验情况良好。

2.1.5.粉喷桩施工需要“三打二搅”,原有粉喷桩施工规范规定只须复搅桩长的1/2即可,但秦沈线设计要求全长复搅。我们首先在DK268+885.7-+950地段施工时发现,施工复搅时,设计桩长为9m,复搅到6m多时,多次出现钻杆搅断,或电机烧毁,但也有少数桩可以全长复搅,分析原因,是由于6~9m有一层致密细砂层的影响,在其它地段也遇到相同情况。在反复施工实践的基础上,我们提请设计将复搅深度改为桩长的2/3。经秦沈总指、设计、监理、施工单位四方认可后,工艺变

28

为复搅2/3桩长,桩底喷灰量调为50-55kg/m。

2.1.6.试验段内的赵屯中桥沈台过渡段采用碎石桩进行软基处理,桩长15m,桩径50cm,灌碎石量3.4立方米左右。施工中出现第一排可以顺利打入,以后各排桩均难以打入的情况,且碎石量很难控制。采取隔一排打入一排,最后在中间补桩的方式进行处理。但补桩也极其困难,只能根据施工情况决定补桩长度,一般为7m左右。施工完成后,对碎石桩进行检测,作重型动力触探(N63.5≥10击),0-7m不能满足要求,9-11m满足设计要求。检查地质资料发现地质情况为0-7m范围内基本上为砂粘土至淤泥质粘土,且2-7m范围内软塑至流塑状态,基本承载力为80-150kPa;7-11m为细砂层,承载力为200kPa;11-15m及其以下为砂粘土(中间偶夹砂层),软塑至硬塑,承载力为180-250kPa。由于地质原因导致0-7.0段碎石密实度难以控制。后经四方认可采取灌浆加固处理。碎石桩的作用机理为:挤密加固,主要适用于砂类土层,对本地质不太适应,因而出现上述的问题。在其它地段的砂桩施工中也大面积地出现了相似的问题,分析原因主要也是由于地质情况不适合用砂桩进行处理。砂桩、碎石桩与地质情况的适应性是决定其处理效果的关键因素。

2.1.7.袋装砂井和塑料排水板施工深度问题。由于试验段内地质变化较大,袋装砂井和塑料排水板的插入深度应根据该段地质情况决定,而不完全是照图施工。施工中我们发现DK271+300-+400地段设计为塑料排水板,深9米,该里程前后施工均可按设计要求进行,施工该段时,由于地层为淤泥质粘土,流塑性大,易液化,施工时插杆很易打下去,但上拔时,塑料排水板无法锚住,插杆被提上来时,插口被粉砂土填满,后经施工摸索并核对地质资料,加深2m以后,即进入致密细砂层,施工正常,类似情况也在袋装砂井施工中出现。在DK269+700-+850地段,插塑板设计长度为8m,但施工到5.1-5.6m深度左右时,很难继续插下去。经补充钻探发现该段软土层较薄,致密砂层较厚,施工机械进入一定深度后,很难穿透该层。由于致密砂层下还有软土层,故设计深度要穿透该层。但施工时机械电机经常烧坏,无法穿透该层。经设计、监理、甲方、施工单位四方认可,修改为对于致密砂层较厚地段,如果施工电流超过150A,施工机械猛烈上下抖动,可以根据实际情况缩短插入深度。

2.1.8.软土路基地段在路基施工过程中要进行沉降和位移观测。通过观测来控制软基填土速率及工后沉降。根据地基土的物理力学性质予估极限填高,大体上在极限高度以下可按照正常的速度填筑,但路堤填筑达到极限以后的填筑应控制填土速率。在施工过程中,通过在距坡脚2m、10m二个位置埋设位移边桩来测量水平位移,水平位移控制在每天不大于5mm,通过在路基上埋设沉降板来测量软基沉降,软基沉降控制在每天10mm以内,如果二个标准中任何一个超标则停止填土,直到每天的水平位移和软基沉降值符合该标准后才能重新填土。位移边桩用150号钢筋砼预制,长度150m,截面为方形15×15cm,埋入深度为120cm。由于在距边坡坡脚4~9m位置有一条宽度为5m左右的施工便道,该便道由于处在软土路基上,又要通过重型汽车的碾压,因此便道不断地向两边挤压,严重影响了边桩位移的观测,边桩位移

29

观测数值有时出现向左有时出现向右的情况,没有任何规律可言。又由于位移边桩大多埋设在水田中,受环境及人为因素影响较大,既使不受施工便道影响的一侧,其位移情况也比较紊乱。因此,在施工过程中,边桩位移值仅供参考,并没有多大的指导意义。因此,建议以后类似 工程中应考虑施工便道对位移边桩的影响,最好取消该侧的位移边桩,在不受影响一侧也只在2m位置设置。

2.1.9.冬季对沉降观测基桩的影响:在对软基进行沉降观测时,由于线路太长,必须沿线路两侧就近(不受路基施工影响的位置)设置水准基桩,通常我们用15×15×300cm的钢筋砼立方体,埋深2m。在1999年的冬季观测中,我们发现路基在停止观测的情况下不降反而上升,上升情况不一,这一情况引起了我们的高度重视,分析原因认为路基不可能上升,只可能是观测桩引起的。2000年冬天,我们仍然用原来的水准基桩进行观测,但每隔15天将水准基桩和设计提供的水准点联测,分析数据发现,由于进入冬季地下土冻胀引起水准基桩上升,到了春天,气温上升,地下土解冻又引起水准基桩下降,从而导致路基不降反升。由于该地区冬季最低气温达零下40℃,地下土冻结深度一般为1.2m,最大达1.5m,所以水准基桩通常的埋深2m就不能满足要求,而要埋深5m才行。

2.2.与桥涵施工有关的问题

2.2.1.涵洞两侧基坑原地面以下部分在路基《工艺细则》和设计中都没有明确回填材料,而认为是原土回填。在施工中我们发现由于原土是含水量比较大的软土,无法回填密实。采用回填渗水土、用相对密实度来控制的方案得到部专家组的认可。处理的效果也比较好。

2.2.2.根据设计要求涵洞基坑开挖到设计标高后,要用标贯试验检测地基承载力是否与设计相符。在试验段施工中我们发现大部分涵洞开挖到位后,地基检测达不到设计要求的承载力。我们改用提前1m以上验槽,大部分均能够达到要求。经过十多座涵洞的对比试验,我们认为是由于开挖到设计标高后,饱和软粘土已被挠动,其承载力会明显下降,不能代表实际情况,应提前1m以上验槽,提经部专家组讨论同意改为提前1m左右验槽。

2.2.3.由于秦沈线相邻的涵洞多,有的二组相邻,有的三组相邻,有的四组相邻,甚至五组相邻。相邻涵洞的间距有的很小,有的只有1 m。由于涵洞群的净间距小于10m,大型施工设备无法进入,因而填土无法保证填筑质量。我们提出了填级配碎石的方案,得到了部专家组的认可。

2.2.4.涵洞群与桥方案的选择:由于我部承建施工的秦沈线处于辽河平原,其灌溉水系发达,河沟纵然,乡村道路四通八达。大部分乡村道路单侧或两侧都有灌溉渠或水沟,因而须修建相邻的二组或三组涵洞,或采取一跨或二跨的小桥方案。由于采用涵洞的方案比桥的方案相对能降低一点工程造价,故秦沈线大量采用涵洞群方案。但我们认为从长远的观点来看采用桥的方案有以下优点:1、桥方案施工方便,且尽量少破坏原地貌;2、软土路基地段涵洞基础沉降量大,易导致涵洞开裂;3、涵洞群之间的路基填筑由于与涵洞地基处理方式不一致从而导致路基整体刚度变化太大,对今后行车及轨道养护不利;4、如果考虑涵洞基底处理及涵间填筑级配碎

30

石因素,二套方案在造价上没有太大的区别。建议今后类似工程宜以桥代替涵洞群。

2.2.5.涵洞不同位置的沉降量不同的问题:软土或松软路基地段的涵洞基底一般采取不处理或换填2~3m的碎石垫层的处理方式,涵洞施工完成后,采取堆载预压使软基地段尽快沉降稳定,预压完成后出现了以下一些问题:1、部分涵洞的八字墙或锥体被挤坏;2、涵洞的节与节之间在沉降缝处出现错台,对于直径小于2m的预制拼装涵情况更为严重一些,个别错台达3cm;3、由于涵身部分进行了超载预压,而出、入口无法进行预压,两者的不均匀沉降导致涵洞出、入口与涵身相交处的沉降缝大多被拉裂而出现较严重的渗漏;4、对于车站内的大涵洞,由于路基部分采取了堆载预压,而站台部分未采取堆载预压,出现明显的沉降不均现象,造成交通涵进、出口端墙开裂。分析原因,主要是由于涵洞的不同位置的沉降量不同引起的。建议处理方案:1、以后类似工程可以考虑将涵洞基础设置为钢筋砼的整体,以避免不均匀沉降;2、对于涵身及出、入口应采取相同的软基处理方式,处理范围应尽量扩大;3、对于涵洞出、入口的沉降缝应采取特殊措施进行加强,以免造成渗漏。

2.2.6.在全线优质样板工程评定中,检查人员发现相当多的耳墙式桥台砼出现开裂的情况,共有二类裂缝,一类是在胸墙中部位置出现一条或多条竖向裂缝,裂缝长度一般不超过2m,极少数也有竖向贯通的情况,裂缝宽度不超过0.5mm,深度不超过20mm;另一类是在胸墙中部沿水平方向的一条或多条裂缝,长度一般在2m左右,严重者会出现沿桥台前面及二侧的U形贯通裂缝,裂缝宽度不超过1mm,深度不超过40mm。桥台越高出现裂缝的概率越大。分析原因,前者属于温度裂缝,后者属于受力裂缝。由于桥台宽度达9.6m,高度5~12m,属于大面积砼,施工方法与普通铁路的耳墙式桥台已有本质区别,而设计及施工单位均未引起注意,仍按普通铁路的施工方法施工,故容易出现第一类温度裂缝。又由于高耳墙式桥台是一次性先施工,路基填筑严重滞后,致使胸墙部位受拉,产生拉应力,使胸墙处钢筋及砼受拉,桥台越高拉应力越大,故而造成胸墙处容易开裂。应在以后类似工程中在设计及施工中采取相应的处理措施防止开裂。

2.2.7.过渡段的处理形式:在堆载预压完成且路基沉降相对稳定后,我们发现路基与桥台背后之间出现一条裂缝,裂缝宽度小的10mm,大的达80mm,分析原因与过渡段采取的形式有关;《工艺细则》中规定过渡段采取倒直角梯形,见图一,级配碎石部分形成一个整体,且刚度较大,在堆载作用下不发生明显的变形,而填土部分在堆载作用下则发生较大的变形,从而引起倒直角梯形向背离桥台方向转动,引起台后开裂。如果软基出现不均匀沉降,则裂缝更大。如采用图二的过渡段形式,应可以避免这种现象。

级配碎石 填土

填土 级配碎石

图一 现在的过渡段形式 图二 建议的过渡段形式

31

2.3.路基填筑中出现的问题

2.3.1.路基刚度与软基处理形式:相同的地质条件下不同的软基处理方式对应的沉降量不同,不同的地质条件下相同的软基处理方式对应的沉降量也不同。路基施工刚完成时,沉降量没有大量发生,待沉降量基本完成后,则由于沉降量差别太大,沿线路方向的路基面会出现高低不平的情况,严重者基床表层的级配碎石会出现拉裂,影响级配碎石的刚性,影响轨道的平顺性。处理建议:必须采取措施等软基的沉降量大部分完成以后,再施工基床表层的级配碎石,使不一致的沉降变形发生在基床表层以下,加快沉降的办法可以在基床底层施工完后立即对路基堆载预压。另外,相近的地质条件下应尽量使用同一种软基处理方式,避免不同的处理方式导致沉降量相差太大;处理方式差别太大的地段也应设置过渡段,例如,使用排水固结法的地段与使用复合地基处理方式的地段间最好也设置过渡段。

2.3.2.C类土对填筑质量的影响:试验段路堤本体设计为C 类土,基床地层设计为C类土改良。根据我们进场后的施工调查,该地区土源奇缺,B类土的运距为45km以上,C类土运距在8~19km左右,但均为粉粘土或细砂,而且最主要的问题是含水量偏大,由于该地区地处辽河平原,地势平坦,地下水位高(地面下0.5~1.5m),因而所选取土场取土深度浅,占地面积大;所用取土场必须修建进场道路和取土道路。临时工程费用巨大,其平均耗费几乎接近远运B类土。另一个最不利的原因是难以满足质量要求,几个场地的C类土,在室内作试验基本可以满足质量要求,但在进行室外试验时,K30都难以达到标准。主要原因是含水量大,填筑一层需要反复翻晒,最少的半个月时间,经压实检测,密实度能达88%以上,但K30只能达到46-86MPa/m,小于要求的90MPa/m,且工序复杂,施工进度不能满足要求。

在这种条件下,我们决定选用远运B类土,其填筑质量很容易满足要求,一般为2天一层,最快一天一层。

2.3.3.级配碎石的检验标准:根据《工艺细则》的要求,级配碎石的检验标准有二项,地基系数K30和孔隙率n,两个标准必须同时满足。对于基床表层的级配碎石,其检验标准为K30≥190MPa/m,n<15%。秦沈线各施工单位在施工中均发现,地基系数能达到,但孔隙率达不到,而且我们的现场试验表明,既使地基系数达到了280MPa/m,而n也只能达到16%∽18%,这说明这一标准制定过高,与实际不符。后来秦沈线认为对颗粒表面的微细裂缝(这一部分体积很难在施工中碾压密实)应进行考虑,因而用毛体积密度来计算孔隙率,结果都能满足要求,实际上是用另外一种计算方式来降低孔隙率标准。由于毛体积密度试验的精度要求高,其人为误差也比较大,因而我们认为还是应采取直接降低孔隙率的办法来进行检验,n定在18%应比较合适。

2.4.其它方面的问题

2.4.1.水系问题:秦沈线东部软土路基地段普遍存在着水系问题,尤其是A-14标最为典型,该标段所经过地段均为稻田区,灌溉水系纵横,对于大的、与线路相交的沟渠,铁路设计修建涵洞,但对于宽度小于1m的毛细小沟及与线路平行且被线路所占的大的水沟均未考虑,且该地区大的水系在一条乡村道路两侧都有上、下水

32

线之分,另外沿线路两侧均有水井从地下抽水来灌溉该侧及另外一侧的稻田,水系情况非常复杂。施工和设计由于没有了解该地区水系问题的复杂性,因而在最初并未有处理方案,直到施工全面展开时,地方政府提出这一严峻问题才引起施工设计注意。其处理方案是建设单位被动出钱,地方政府自行解决。建议以后的类似工程在勘测设计阶段即引起高度重视,并将水系问题与涵洞和两侧边沟同时进行考虑,一并解决。

2.4.2.地下水位高地区水沟与涵洞位置关系:盘锦地区雨季地下水位高,地面下20cm既可见地下水,沟渠中均有水,而且沼泽地较多;旱季水位在地面以下1.5cm左右,大部分的沟渠中均无水,季节性很强。设计、施工无法准确确定涵洞及边沟的沟底标高,从而造成施工完成后,涵洞的沟底标高与边沟标高不一致,边沟无法排水,长期被水浸泡;或涵洞底标高过高或过底,排水不畅。这一问题也是由于对该地区的特殊地理及气候环境了解不够充分引起的,在今后类似工程中应特别引起重视。

2.4.3.软土路基沉降未稳定以前,附属工程不宜先做:由于A-14标处于铺轨头,工期特别紧张,施工单位为了抢工期,按普通铁路的施工安排,路基施工完成后既安排进行附属工程施工,但路基本身还要进行超载预压,经过5个月左右的预压后,我们发现路基两侧水沟出现拉裂,有水平方向的、也有斜向的裂缝,裂缝宽度在1~20mm之间,严重的地方边沟受到挤压出现变形,涵洞的八字墙和小锥坡均出现不同程度的开裂,边坡浆砌片石也有开裂情况发生。这是由于在超载预压的作用下,软土路基发生快速沉降,出现向两侧挤压的力,从而破坏附属工程。鉴于此,建议对类似工程应考虑等路基沉降稳定后才能全面展开附属工程施工,以免造成巨大浪费。

三、对今后高速铁路建设的几点建议

3.1.软土路基的处理方案必须与具体的地质情况相适应才能达到最佳处理效果;处理深度也应视具体地质情况而定。

3.2.软土路基在路基完成后相当长的一段时间内会发生大量的不均匀沉降,如果采取堆载预压,则需5~10个月完成沉降;如果采取自然沉降,则需3~5年完成沉降。这些沉降将对砼结构及线路刚度、平顺性有较大影响,应对这一问题引起充分的重视,并合理安排施工工序及工期,尽量减少因此造成的损失。

3.3.对于设计、施工都采用新标准的工程,由于标准制定时间伧促,或借用国外技术而未结合中国实际等原因导致新标准的制定欠完善;在施工过程中应根据具体情况及时、快速地组织专家进行修订,以免因某条要求不合实际而导致严重影响施工,造成浪费,且不应将标准教条化。

3.4.路基填筑质量好坏,很大部分取决于土源质量的好坏,应在设计、施工前期展开大量的现场调查、试验工作,进行严格的综合对比。

3.5.对于桥与涵洞群方案的选择,应从经济、施工方便、路基整体性刚度、美观等几个方面进行严格的方案比选。

33

3.6.对于级配碎石的检验标准,由于毛体积密度试验程序多,人为影响因素较大;建议不宜采取用毛体积密度进行计算的方法,仍应采取原计算方法,具体标准可在大量试验的基础上确定。

3.7.每条铁路均有其具体而特殊的地理和气候环境问题,对于类似水系问题而影响全线的问题应在今后铁路建设中引起高度重视,及早进行调查和处理。

四、小结

由于秦沈客运专线是我国第一条设计时速达200km的客运专线,没有设计施工经验可以借鉴,其设计和施工标准均不十分完善,因而许多问题必须在施工过程中进行验证和修整。除本文所指出的一些问题外,其它还有许多小的问题在施工过程中被暴露并被及时修正,我们相信秦沈线所遇到的问题及处理方法对今后类似工程及京沪铁路的修建均有极大的指导意义。

参考文献

1、《秦沈客运专线铁路路基施工技术细则(试行)》,铁道部建设司,1999年4月

2、《时速200公里新建铁路线桥隧站设计暂行规定》,铁道部建设司,1998年10月

Encountered Problems And Countermeasures During The Construction Of Qinhuangdao-shenyang Passenger Transport Special Railway Line

Chen ke wang

China railway wuju group

[Abstract] Qinhuangdao-shenyang Passenger Transport Special Railway Line is the first railway which design speed is 200km an hour.It is certain to meet various problems in design and construction and the experience will be useful for reference during the building of similar railway in the future.This paper discusses and analyses to the point those encountered importance problems and presents their disposing countermeasures during the construction of Qinhuangdao-shenyang passenger transport special railway line, and brings forward the helpful advices to the construction of high speed railway in the future.

[Keywords] passenger transport special railway line; softbed; roadbed fill; problem; test standard

34

二、地基处理 粉喷桩施工质量控制

中铁五局二公司 聂坤平

【提 要】本文详细介绍了粉喷桩施工质量控制及施工技术要点,并针对施工过程中容易出现的问题提出解决办法。

【关键词】粉喷桩、喷灰量、自动记录仪、标定、复搅深度、停灰面。

前 言

粉喷桩作为一种新型的深层搅拌桩,具有提高地基承载力、减小沉降量;无振动、无噪音;成桩效率高、成本低廉等优点。如今在房建、铁路、高速公路上大量运用。秦沈客运专线大量使用水泥土加固桩,粉喷桩就是其中一种。 一、 工程概况

秦沈客运专线A-14标段东部试验段DK272+800~+886.23段,位于西沙河特大桥秦台台后。该区为冲积平原,地形平坦开阔。地表为松软砂粘土,软塑至流塑;上部为砂粘土;中部为细砂,中密,饱和;下部为砂粘土,硬塑至流塑,局部夹有细砂和粗砂透镜体。

地下水为第四系孔隙潜水,埋深1.2~1.6米。

该工点设计桩长11米,桩间距1.0米,桩径0.5米,梅花型布置,设计每米喷灰量不小于50Kg。处理宽度为33.5~35米不等,处理长度86.23米,处理面积约2950平方米。 二、 施工概况

99年4月23日在本工点打设两根试桩,并于99年5月25日~26日进行了抽芯及静载荷检测,检测结果分别如下:

表1 粉喷桩钻探取芯芯样分段描述表 桩号 深度(M) 0.0~0.5 0.5~1.0 1.0~1.5 试桩1# 1.5~3.5 3.5~5.5 5.5~7.5 7.5~9.0 9.0~10.0 构造 柱状 柱状 柱状 柱状 柱状 柱状 结核状 结核状 颜色 灰褐色 灰褐色 灰褐色 灰褐色 灰褐色 灰褐色 灰色 灰色 固结状态 好 好 好 好 好 较好 较好 一般 硬度 坚硬 坚硬 坚硬 硬 硬 稍硬 较硬 较硬 水泥土搅拌程度 均匀 均匀 均匀 均匀 均匀 均匀 较匀 较匀 1、钻探取芯 钻探取芯后观察水泥土的搅拌均匀程度,观察水泥掺入量及赋存状态。芯样描述如上页表1所示,芯样抗压强度及芯样检测结果分别见下表2、

35

表3所示。

2、复合地基静载荷试验 静载荷试验P-S曲线如下图1所示。从图中可以得出复合地基承载力达200KPa。 图1 试桩静载试验Q-S曲线图 抽芯及静载荷检测结果表明:复合地基承载力大于150KPA,桩体无侧限抗压强度大于1.2MPa,成桩质量良好。

表2 粉喷桩芯样抗压强度报告 样品编号 286 286 289 289 290 290 291 291 292 292 取样地点和里程 DK272+800 DK272+800 DK272+800 DK272+800 DK272+800 DK272+800 DK272+800 DK272+800 DK272+800 DK272+800 施工日期 试验 日期 99.6.4 99.6.4 99.6.4 99.6.4 99.6.4 99.6.4 99.6.4 99.6.4 99.6.4 99.6.4 取样深度M 0.5 0.5 4.0 4.0 5.5 5.5 7.5 7.5 9.0 9.0 试件尺寸CM 5×5×5 5×5×5 5×5×5 5×5×5 5×5×5 5×5×5 5×5×5 5×5×5 5×5×5 5×5×5 抗压面积CM 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 2最大荷重KN 11.8 8.0 14.5 11.0 10.1 9.0 14.5 10.0 7.5 12.4 抗压强度MPA 4.72 3.2 5.8 4.4 4.04 3.6 5.8 4.0 3.0 4.96 425#普硅水泥 425#普硅水泥 425#普硅水泥 425#普硅水泥 425#普硅水泥 425#普硅水泥 425#普硅水泥 425#普硅水泥 425#普硅水泥 425#普硅水泥 备注 99.4.23 99.4.23 99.4.23 99.4.23 99.4.23 99.4.23 99.4.23 99.4.23 99.4.23 99.4.23 36

293 DK272+800 99.4.23 99.6.4 10.0 5×5×5 25 15.0 6.0 425#普硅水泥 备注:其它取样深度的试件未成功。

表3 钻探取芯结果 桩号 试桩1 #桩径(MM) 500 桩长(M) 10.0 实际孔深(M) 10.0 成桩日期 检测日期 成桩评价 99.4.23 99.5.25 质量良好 #

经对试桩的检测分析,最后确定选择普硅425水泥作为该工点粉体加固材料。选择施工参数为每米喷灰量50Kg,送灰压力0.35~0.45Mpa,停灰面为地表下50Cm,复搅深度不小于桩深的2/3。

99年7月19日开始正式施工,至99年9月23日施工结束,共成桩3407根,补桩12根,计总长37477延米。日成桩最高纪录1210延长米。工程水泥总量为2040.4吨,平均每米喷灰量54.4Kg。 三、 施工质量控制及技术要求

该工点粉喷桩设计要求:成桩后桩身无侧限抗压强度不小于1.2MPa,复合地基承载力不小于150KPa,设计允许偏差如下表4所示:

表4 粉喷桩允许偏差表 序 号 1 2 3 4 5 项 目 桩位(Cm) 桩径(Cm) 桩 长 垂直度(%) 单桩喷灰量(%) 允 许 偏 差 10 不小于设计 不小于设计 1.5 8 备 注 设计为50Cm 粉喷桩施工工艺如图2所示。 调 平 送 钻机对位 钻 设计加固深 喷粉、搅拌、提升 移 复 停 灰 成 停止喷 图2 粉喷桩施工工艺流程图

37

为确保施工质量,分别从以下几方面予以过程控制: 1、桩位

由于桩位要求比较高,除了减小施工对中偏差外,主要通过对地基处理范围的总体布控,即沿线路方向在路基左、中、右布设矩形控制网。为减小桩位累计偏差,细部桩位应一次性大面积施放,打设钢筋桩后用白灰做标记。

我们在此工点即按上述方法布设桩位。成桩挖检证明,最大桩位偏差8厘米,桩位均符合设计要求,效果较好。部分抽检统计结果如下表5所示:

表5 桩位偏差统计表 数量(根) 比例(%) 1~5Cm 78 65% 5~8Cm 42 35% 8~10Cm 0 0 ≥10Cm 0 随机抽检120根桩 0 备 注 2、垂直度

桩身垂直度一方面直接影响复合地基承载力,另一方面影响对工程桩抽芯结果。对桩身垂直度偏差较大的粉喷桩,抽芯检测时(在D/4处),很容易因抽芯钻杆偏离桩位而抽到桩间土,从而影响对工程桩的质量评价。

在施工过程中,我们通过悬吊锤球加肉眼观测的方法来控制钻杆垂直度。考虑到施工过程中机械振动影响桩架垂直度,需加强桩架垂直度的监测,并根据偏离程度进行调整。

本工点施工过程中部分桩架垂直度统计情况如下表6所示。 3、桩径

成桩直径的大小,直接影响置换率及复合地基承载力的大小。因此,桩径也是控制粉喷桩成桩质量的重要指标。

表6 桩架垂直度统计表 数量(根) 比例(%) ≤0.5% 11 9.2 0.5~1.0% 64 53.3 1.0~1.5% 45 37.5 ≥1.5% 0 0 随机抽检120根桩 备 注 根据PH-5A、PH-5B型粉喷机配置的多为叶片状的螺旋式钻头,。不同的地层,钻头磨耗,扩径作用均不同。本工点设计桩端部分嵌入砂层,磨耗相对较大,钻头需每两天更换一次。每次换下来的钻头须沿页片周围加焊¢12的螺纹钢筋,以保证磨耗后钻头直径不小于48Cm。对所成工程桩随机抽检375根,桩径统计情况如下表7。

38

表7 工程桩桩径随机抽检情况统计表 序号 1 2 3 4 5 桩径范围(mm) <500 500~510 510~525 525~540 540~560 根数 3 76 105 127 64

4、处理宽度与处理深度

当处理宽度不等于桩间距整数倍时,按照宜大不宜小的原则布桩,以确保实际处理宽度不小于设计处理宽度。此外,处理深度也是粉喷桩施工 的一项重要指标。现投入使用的PH-5A、PH-5B型粉喷机配有深度记录仪,只要施工前对深度记录仪进行标定后,便可通过它来控制桩的打入深度。在施工过程中,机具移位调整桩架时,每根桩开钻前钻头离地面的高度不一样。所以,钻杆入土前必须进行深度记录仪的归零调整,使实际打入深度与深度记录仪显示同步。

5、复搅深度与停灰面

粉喷机第一次下钻时通常不喷粉。若只通过一次喷粉搅拌,水泥土难以搅拌均匀充分。因此,必须通过复搅来提高水泥加固土体的均匀程度。第一次喷粉搅拌后,水化反应和离子交换作用后水泥土颗粒变粗,造成水泥土对钻杆摩阻力大大提高,从而增加复搅难度。尤其是对软粘土地层,在搅拌过程中常会出现“粘钻”现象,造成搅拌极不均匀,而且复搅很困难。考虑到钻杆长度对摩阻力的影响,实际施工时,对桩端1/4~1/3桩长段宜一次喷足,并且提钻时采取慢喷慢提的方法。这样,可以保证桩端喷灰量能达到设计要求。对桩身上部三分之二桩长段,第一次喷灰时最好只喷总喷灰量的50%~60%,从而基本保证桩身上部三分之二桩长段能实行复搅复喷。本工地先期施工的粉喷桩复搅拌深度一般只有6米,未达到设计要求的三分之二桩长。在后期施工过程中,对喷灰过程进行改进后,基本能保证7~9米的复搅深度,效果有明显改观。对本工点随机抽检的200根桩进行统计,统计情况如下表8:

表8 复搅深度统计表

数量(根) 比例(%) ≤7米 42 21 7~8米 135 67.5 8~9米 23 11.5 ≥9米 0 0 备 注 统计200根桩,复搅深度小于7米的基本为前期施工部分 占比例(%) 0.8 20.3 28 33.9 17.0 备 注 考虑到灰罐停止送灰后,灰管内残有一定余灰,因此在提钻接近设计标高时需停灰。结合到本工点铁路路基施工工艺特点,在地面下50Cm左右即需停灰(可根据送灰管长度计算)。为保证桩头凝固性,停灰面以上的桩段应加强搅拌。

39

6、喷灰量

喷灰量是控制粉喷桩成桩质量的关键。因粉喷桩属地下隐蔽工程,且为连续喷粉,如何准确的对喷粉进行自动计量控制是粉喷桩施工的关键。

根据现在大量使用的PH-5A、PH-5B型粉喷机均配置了电子秤与深度记录仪。通过深度记录仪和电子秤与电脑自动记录仪的相连,施工时可在电脑自动记录仪屏幕上直接显示施工桩号、施工开始时间、施工结束时间、处理深度、每米喷灰量、累计喷灰量、复搅深度、停灰面等,并可以直接打印出纸带以供检查。

尽管配置了电脑自动记录仪,对施工质量能实现很好的监控,并大大降低了劳动强度,但同样需注意诸多施工技术要求。

1) 电子秤的标定

电子秤投入使用前必须定期标定。考虑工地实际情况,可以通过直接加卸袋装水泥(每袋水泥必须过秤)来实行现场核定。本工点我们通过此方法分别对六台电子秤进行了现场核定,加卸载误差只有1~2Kg,完全能达到要求。其中一标定结果如下表9所示。

2)送灰压力的控制

根据不同地层、不同深度,土层压力不同,送灰压力也各异。在钻进及喷灰过程中,管内压力始终要略高于土层压力。否则,会造成堵钻。但管内压力过高,会造成“爆管”现象。因此,如何提供送风压力,对减小施工故障相当关键。对松软砂粘土地层,送风压力一般掌握在0.35~0.45MPa;对砂土地层,送风压力要达到0.5 MPa左右。若出现送风压力小于土层压力时,电脑会自动报警,以提醒增加送风压力,但送风压力一般不宜超过0.55~0.6 MPa 。

表9 电子秤标定数据表 加载 序号 加载1 加载2 加载3 加载4 加载5 加载6 加载7 加载8 分级加载重量(Kg) 52 50 53 51 52 54 51 53 累计加载重量(Kg) 52 102 155 206 258 312 363 416 电子秤读数 (Kg) 554 605 657 709 760 815 866 919 电子秤秤重 (Kg) 52 103 155 207 258 313 364 417 标定后读数 (Kg) 52.2 102.3 155.5 206.6 258.6 312.8 363.9 417 差值(Kg) 0.2 0.3 0.5 0.6 0.6 0.8 0.9 1 y=0.0024- 0.1440x 标定结果 3)灰流量的控制

司泵员要同机械操作员密切配合,注意事先约定好的信号。司泵员要根据每米

40

已喷灰量、送风压力、提钻速度等来调节灰流量。不仅要确保每米的喷灰量,而且要尽量保证每米喷灰的均匀性和桩体连续性。

4)钻进及提钻速度

根据不同的地层,可采取不同的钻进速度。对于夹有砂层的地基,在钻进砂层时,电流会明显升高(正常钻进时,电流一般为40~50A,在砂层时可以上升到70~80A),此时需换挡降低钻进速度,以防出现“卡钻”或因电流过高而烧坏电机。在提钻喷灰或复搅时,为了提高水泥加固土的搅拌均匀程度,尽量采取慢钻慢喷的方式进行。喷粉提钻时宜采用二挡或三挡,提升速度一般掌握在0.6~0.9米/分钟。

通过以上几方面的控制,喷灰量得以较好的保证。本工点共成桩3407根,补桩12根,每米平均喷灰量达到54Kg。值得注意的是,对夹砂层,喷灰量往往要小些,一般只能达到43~48Kg,很少有超过50Kg/m的情况。

7、接桩及断桩处理

施工过程中,难免会因种种原因造成喷粉搅拌中断。根据具体情况,最好迅速提出钻杆,以防水泥加固土凝固后不能拔出或者出现堵钻。故障排除后,若中断时间未超过三个半小时(即终凝前),应尽快进行接桩处理。接桩时,重叠长度不得小于1米。对中断时间超过三个半小时的,则按照断桩处理,即在原桩位附近进行补桩(本工点共计补桩12根,占总桩数的3.5‰)。

8、养护

水泥加固桩桩头部分为回填土,土质含水量较低,桩周土压力小,相对来讲,成桩质量较难以保证。对施工完毕的桩头需灌水养护,养护期不少于一周。结合本工地部分成桩桩头养护前后比较,养护后桩头整体性明显要好、强度要高。

9、桩头清理

由于桩头部分多为回钻带出的浮土,凝固性较差,一般需将桩顶30Cm左右疏松部分清除,再换填碎石。在清理该部分桩头时,切忌使用推土机,而应用人工进行浮土及桩头的清理,以防损坏桩头。

效果检验

通过上述几个方面的质量控制,本工点粉喷桩施工得以顺利进行。经铁三院岩土工程总公司于99年10月底对该工点工程桩进行抽芯及静载检测,检测结果表明成桩效果良好,成桩合格率100%,优良率95%以上,均达到设计要求。

成桩后其地基加固效果通过沉降量进行比较。DK272+800为袋装砂井与粉喷桩的分界,但采用的是袋装砂井处理,DK272+800~+886段为粉喷桩加固。设计分别在DK272+800和DK272+875.8处设置沉降观测桩,其施工期和预压期均相同,但其沉降量及沉降速率相差均较大。截止2001年4月17日,DK272+875.8观测断面累计沉降量达8.6Cm,平均沉降速率达2.96mm/天, DK272+800累计沉降量达250 Cm,平均沉降速率达6.87 mm/天。根据二者沉降趋势来看,粉喷桩比袋装砂井地基更早趋于稳定,工后沉降将更小。二断面沉降曲线如下页图所示。

41

\"时间-填土高-沉降量\"曲线图(DK272+875.8粉喷桩)10.06.04.02.00.07-29-2.0时间-4.0填土高(m)8.02000年2001年8-168-289-1910-1011-812-141-252-253-29-10.0结束语

通过对桩位、桩径、垂直度、复搅深度、喷灰量等方面的控制,本工点粉喷桩施工得以顺利进行。同时,我们对粉喷桩施工质量控制也摸索出一套可操作性较强的管理方法。笔者认为,这套管理方法在今后的施工中具有一定的指导作用,当然,仍需在施工过程中不断完善。

参考文献

1、 《秦沈客运专线铁路路基施工技术细则》(试行)

2、 《地基与基础施工手册》 江正荣编 中国建筑工业出版社出版 3、 《地基处理手册》 中国建筑工业出版社出版

4、 中华人民共和国行业标准《粉体喷射搅拌法技术规范》铁道出版社出版

沉降量(CM)-6.0-8.042

水泥搅拌桩的施工

中铁五局二公司 金卫华

【摘 要】本文重点介绍秦沈客运专线采用水泥搅拌桩加固软弱地基段涵洞基底

的施工方法

【关键词】软弱地基 水泥搅拌桩 施工

前言

水泥搅拌桩就是采用水泥作为固化剂的一种深层搅拌法,它是利用水泥作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理—化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。当水泥拌入软土中,水泥中的硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等与软土中的水份即发生水解和水化反应,生成氢氧化钙、含水硅酸钙及含水铁酸钙等化合物。各种水化物有的继续硬化,形成水泥石骨架,有的与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生离子交换、团粒化作用、硬凝反应和碳酸化反应,生成新的化合物,从而提高水泥土的强度。其所形成的桩柱体是一种介于刚性桩与柔性桩之间具有一定压缩性的桩。

本文以秦沈客运专线DK271+169 1—1.5m钢筋混凝土矩形涵洞为例,对水泥搅拌桩的施工进行探讨。 一、 工程概况

秦沈客运专线DK271+169 1—1.5m钢筋混凝土矩形涵洞位于软弱地基段,其地质条件为:

~ ~0~2.9为砂粘土 q c  3 MPa .88fs36.6KPa基本承载力130Kpa

~ 2.9~5.8m 为粉砂 0 . 95 MPa ~ KPa 基本承载力100Kpa qf s 24.9c~~0.61MPaq5.8~7.0m 为淤泥质砂黏cfs10.5KPa土基本承载力

80KPa

~~4.67MPa7.0~7.7m为qfs33.0KPa细砂基本承载力200Kpa c地面高程4.04m,稳定地下水位3.44m。 设计采用深层搅拌桩加固地基,桩长7.0m,桩顶标高2.17m,桩径60cm,线路纵向间距1.2m,横向间距1.15m,共132根桩,桩顶设50cm碎石垫层。要求施工后的搅拌桩其单桩允许承载力不小于250KN,加固土试块(边长为70.7mm的立方体)的无侧限抗压强度平均值不小于2.0MPa,复合地基承载力不小于200KPa。

我们采用水泥搅拌桩加固地基,固化剂采用425#普通硅酸盐水泥。 二、 工艺性试桩

为了了解不同的水泥掺入比、水灰比的实际工程效果,从而得出合理的水泥掺入比和水灰比,确定施工工艺,我们在施工现场进行了工艺性试桩。因现场场地的

43

限制,考虑将试桩作为工程桩且其承载力大小不对涵洞造成较大的影响,将试桩桩位选在涵洞翼墙外侧的桩位上。初步选定三种掺入比。

⒈试桩参数:

①水灰比0.45,掺入比aw=30%,水泥用量1145kg ②水灰比0.45,掺入比aw=15%,水泥用量572.5kg ③水灰比0.45,掺入比aw=24%,水泥用量916kg 水泥用量计算:Q(公斤) Q=Ap.ρ.aw.L

其中:Ap——桩截面 Ap=π/4.(0.6)2 ρ——土容重,取ρ=1.8KN/m3 aw———掺入比,aw=水泥重/土重

L——桩长, 考虑凿除桩头,将桩加长0.5m ⒉试桩机械

1台SJB—1型深层搅拌机械,1台天动120KW发电机,1台HB—3型灰浆泵,1台200L灰浆搅拌机。

⒊试桩

一共施工6根试桩,其中1#桩掺入比为30%,2#、4#、5#桩掺入比为15%,3#、6#桩掺入比为24%。

试桩1#施工时,发现喷浆过程中输浆管压力较大,浆液不通畅,因此将水灰比调为0.6。

搅拌注浆过程中发现桩位土上抬,掺入比较小的桩此种现象较轻。 ⒋质量检查

⑴一天后开挖检查,桩径均在60cm以上,搅拌桩外壁与原状土间有一水泥浆硬壳层,水泥土外表成细密的螺旋形,桩身水泥土较完整,未出现大块水泥或大块土。与桩间土可明显分辨,符合设计及规范要求。但局部水泥土与土有明显分层,水灰比较大的较少。

⑵七天后,作轻便动力触探试验检验桩身强度。贯入时,每贯入30cm,N10达到70~100。

⑶十一天时,现场钻芯取样,做无侧限抗压强度试验。加固土试块(边长为70.7mm的立方体)的无侧限抗压强度平均值为fcu11=1.49Mpa(仅取掺入比15%) 三、 承载力计算

a) 搅拌桩桩身90天龄期的无侧限抗压强度平均值。 现场试桩桩身11d龄期的无侧限抗压强度平均值为 fcuN=1.49MPa (掺入比15%)

根据《地基处理工程实例应用手册》:

0.4197

fcuT1/fcuT2=0.2414T

fcuT1=某个龄期(T)的无侧限抗压强度 fcuT2=28d龄期的无侧限抗压强度

44

推得fcu1/fcu2=(T1/T2)

0.41970

fcu90=(90/11) fcu11 =3.6Mpa>2Mpa ⒉单桩承载力计算

根据《软土地基深层搅拌加固法技术规程》(YBJ225-91)。 Nd=K.qu.Ap

Nd——搅拌桩单桩竖向承载力(KW) K——强度折减系数,一般取0.3-0.4

2

Ap——搅拌桩的截面积(m)

qu——与搅拌桩桩身加固土配比相同的室内加固土试块(边长70.7mm立方体)90天龄期的无侧限抗压强度平均值。(Mpa)

因未做室内加固土配比试验,现取现场试桩所计算出的90天龄期的桩身无侧限抗压强度平均值fcu90=3.6Mpa

22

K取0.3,Ap=π(0.6/2)=0.283 (m) Nd=K.qu.Ap

=305.64KN>250KN

⒊复合地基承载力的计算: 根据《规程》(YBJ225-91): fsp=m.Nd/Ap+β(1-m)fs

其中: fsp——复合地基容许承载力(Kpa) m——搅拌桩面积置换率(%)

fs——桩间土地基承载力标准值(Kpa)

β——桩间土承载力折减系数。当桩端土为软土:β=0.5~1; 当桩端土为硬土:β<0.5;当不考虑桩间土软土作用,β=0。

因试桩桩端为细砂,基本承载力200KPa,为硬土,不考虑其桩间土的作用,β取0

m= Ap/(1.2*1.2)=0.283/(1.2*1.2) =0.197 fsp=m.Nd/Ap

=212.25 Kpa>200 Kpa 符合设计要求。 四、 正式施工

考虑经过计算,掺入比为15%时已能满足设计的单桩承载力和复合地基承载力的要求,水泥掺入比选定为15%。根据灰浆泵流量和每米桩长水泥掺入量,确定搅拌头的提升速度和下沉速度。正式施工参数的选定为 :水泥掺入比15%,水灰比0.6,搅拌头提升速度70cm/min,搅拌头下沉速度70 cm/min,搅拌头转速30r/min,灰浆泵流量25L/min。

对于试桩中桩身局部水泥土不均匀,我们分析有两方面的原因:一是由于采用

45

0.4197

钻机先搅拌下沉到位后喷浆搅拌提升的顺序,但当钻机搅拌下沉到位后常发生喷浆孔被堵的情况;二是水灰比较小的浆液稠度大,液流不通畅、不稳定。

搅拌桩施工工艺为:

① 钻机就位、对中,调整钻杆垂直度。 ② 制备水泥浆:严格按施工配合比拌制水泥浆,压浆前将水泥浆经过筛网过滤后倒入集料槽内。

③ 喷浆钻机搅拌下沉:开动灰浆泵,确认浆液从喷嘴喷出时,启动桩机向下旋转,钻进、喷浆直至设计深度。

④ 提升搅拌:搅拌钻头由桩底反转均匀搅拌提升。

⑤ 重复喷射钻进搅拌:如第一次喷浆量已到设计要求,只需复搅,不喷浆,否则重复第③操作,保证灌入按施工掺入比及水灰比配制的浆量。

⑥ 重复搅拌提升,按上述④操作。 ⑦ 成桩完毕,移位进行下一根桩施工。

正式施工前,必须对搅拌机的深度记录仪进行现场标定。施工过程中,每根桩开钻前予以归零调整,保证深度记录仪误差不大于5cm。

施工中,保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度,搅拌桩的垂直度偏差不大于1.5%,桩位偏差不大于50mm。

桩端因上覆土压力较小,搅拌质量较差,将桩加高50cm,待开挖基坑时将上部质量较差的挖去。

为保证桩端施工质量,当浆液到达出浆口后,应喷浆座底30秒,使浆液完全到达桩端。

尽量实行桩身的全程复搅,若实在无法全程复搅时,复搅深度不得小于实际桩长的2/3。

桩机操作者与搅浆施工员保持密切联系,保证搅拌机喷浆时连续供浆。因故需暂停时,应立即通知桩机操作者。为防止断桩,等恢复供浆时应在断浆面上或下重复搭接0.5m喷浆施工。因故停机超过3小时,拆卸管道清洗。

搅拌机每米下沉或提升速度、供浆与停浆时间、钻深等,均设专人记录,记录深度误差不得大于50cm,时间记录误差不得大于5s。施工时发现的问题及处理情况均详细记录。

施工完毕后,经秦沈客运专线检测项目部进行钻芯取样和复合地基承载力检测达到设计要求。 五、 体会和认识

在确定加固方案前应探明加固区详细的地质情况,包括加固范围内填土组成与厚度、软粘土分布范围、含水量与有机质含量等。在DK271+270涵洞基底水泥搅拌桩的施工过程中,发现部分地区钻机无法下沉到设计标高,甚至出现将钻机机身抬离地面的情况。经地质补勘后发现地质情况与设计有较大出入,原设计在7.0m处进入砂层,而经补勘发现局部地区在5.0m处即进入细砂层,重新缩短桩长,并减小桩间间距。由此,我们对管段内后续的采用搅拌桩加固的十八个涵洞基底和路基地基

46

处理段进行了地质补勘,其中十个加固方案进行了调整。对于地层中有中密细砂夹层等较硬地层的情况,最好改用碎石换填或旋喷桩加固。

由于搅拌头采用一字或十字型,切削、搅拌加固软土十分合适,但对于石块、树根等大块物切割能力较差。施工前现场应予平整,必须清除地上障碍物,用素土回填。

在粉砂及细砂中的桩体,当第一次搅拌下沉到位后应一次喷足水泥浆,加强搅拌。第二次复搅时往往难以搅入粉细砂层。

由于采用机械切削搅拌,实际上不可避免地会留下一些未被粉碎的大小土团。在试桩中开挖检查时部分桩体可清晰地看到搅拌头叶片所形成的纹路和被水泥浆包裹的土团。因而搅拌是否充分,直接影响土体的粉碎程度和水泥浆在土体中分布是否均匀,影响总体强度。在施工中须严格控制搅拌头的转速、下沉速度、提升速度和复搅深度。

为切实保证水泥的掺入比,专人记录搅拌机每米下沉或提升速度、供浆与停浆时间、钻深等。但由于地基土的不均匀性造成喷浆压力的波动和水泥浆流量波动,使得水泥的掺入量不均匀,造成桩身强度的波动;而且记录项目多,记录繁杂,记录工作量大。这个问题须作进一步的探讨.。

参考文献:

1、 叶书麟主编《地基处理工程实例应用手册》,北京,中国建筑工业出版社,1998

2、 曾国熙、卢肇均、蒋国澄、叶政青等,《地基处理手册》,北京,中国建筑工业出版社,1998

3、 中华人民共和国行业标准《软土地基深层搅拌加固法技术规程》(YBJ225—91),北京,1991

4、 《秦沈客运专线铁路路基施工技术细则》(试行),北京,1999.4

47

高压旋喷注浆施工技术实践

四公司 张廷坤

[摘要] 本文旨在阐述高压旋喷注浆技术(单管)在加固地基、改善地基性能方

面的具体施工过程,并着力介绍施工过程中的工序工艺控制及施工前工艺参数的选定。

[关键词] 高压旋喷桩 施工 工艺参数 质量控制

一.前言

高压旋喷注浆技术作为一门成熟的工艺,在加固地基、改善地基性能方面具有独特的功效,其应用领域正日益拓展。本文针对秦沈客运专线A-16标段路桥过渡段内地基旋喷桩施工实例,全面论述高压单管旋喷注浆施工技术的具体运作过程,借以推广这一工艺。

二.工程概况

秦沈[秦皇岛—沈阳]客运专线是我国铁路建设史上第一条具有里程碑意义的准高速铁路,其“三高、三新”[建设起点高、科技含量高、质量要求高,设计标准新、建设规范新、施工工艺新]的质量定位为其施工水准硬性规定了高昂的基调。

秦沈客运专线重点工程是路基,而路基的重点在过渡段。本文所介绍的高压旋喷桩地基加固工程即分布在DK287+000-DK299+000段内的十个中小型桥梁的桥台两端过渡段内。旋喷桩设计桩长7.0m,桩径0.6m。桩孔有两种布设形式:梅花形和矩形。梅花形布置时其桩间距为1.3m;矩形布置时其纵横向桩间距分别为1.1m和1.3m。 各工点地层情况自地表向下大致为:砂粘土,地基承载力σ0=160Kpa;细砂,σ0=200Kpa;粉砂,σ0=100Kpa;各地质层厚度不等。地下水位一般在地表以下2.0-2.5m左右。

本里程段内的旋喷桩自2000年3月1日试桩开始,4月1日正式投入施工,于6月8日全部完工,历时68天。共投入旋喷设备3台套,施工成桩2238根,计15666延米。经试验检测,其无侧限抗压强度及复合地基承载力全部符合设计要求。 三.设计意图

路基与桥梁,由于其结构特点(尤指刚度)的巨大差异,在动荷载的作用下,其过渡点附近往往产生过大的工后沉降差,进而导致轨面的弯折。当高速行驶的列车通过时,必然产生较大的振动加速度,而使线路结构承受过大的附加应力,进而影响线路结构的稳定,甚至危及行车安全。

路桥过渡段内地基设计旋喷桩旨在加固地基,改善地基结构,增大地基刚度,从而达到减小刚性桥台与柔性路基间在其过渡点附近的工后沉降差之目的。 四.施工设备配置及工艺参数的确定 (一)主要施工机具配备

48

序号 设备名称 数量 规格及型号 液压30型 步履式30型 罗马400型 3m3 2.5m3 序 设备名称 号 6 7 8 9 电焊机 钻杆 钻头 高压管 数量 规格及型号 3台 60m 30只 150m 11KVA 直径42 直径60 直径25 1 旋喷机(单管) 2台 2 旋喷机(单管) 1台 3 4 5 高压泥浆泵 灰浆搅拌机 储浆箱 3台 3台 3只 (二)工艺参数的选定

工艺参数是决定旋喷桩施工质量最重要的技术指标,参数选取的合理与否是旋喷桩施工成败的关键。而且,合理的参数还有助于降低成本,具有重要的经济意义。 鉴于此,我们根据以往的工程实践和已探明的地层情况,带有试验性的拟定了3组旋喷工艺参数,按照预先制定的程序,进行了正式施工前的试桩工作。每组参数试桩两根,分别在三个工点进行。成桩28天后,进行了无侧限抗压强度及静载试验,之后,又对桩径进行了开挖检查(开挖深度2.0m)。 不同参数下的检测结果如下表 组号 检测项目 试验参数 桩径 (m) 0.56-0.72 0.52-0.80 0.62-0.90 0.58-1.06 0.40-0.62 0.45-0.65 无侧限抗压 复合地基 强度(Mpa) 承载力(Kpa) 2.5 2.8 1.25 1.21 1.20 1.05 160 180 151 160 120 105 试验 试验 经验参数 备注 提升速度:20cm/min 1 旋转速度:25rpm 水灰比: 1.0 提升速度:20cm/min 2 旋转速度:20rpm 水灰比: 1.25 提升速度:30 cm/min 3 旋转速度:20rpm 水灰比: 1.25 注:考虑到高压泵的性能,将喷射压力确定为20Mpa;设计要求:复合地基承载力≥150Kpa,无侧限抗压强度≥1.2Mpa

综合分析试验结果并考虑到秦沈客运专线“三新”、“三高”的高质量要求,我们经过调整,选择了较为保守但相对可靠的第一组工艺参数:

喷射压力:20Mpa 旋转速度:25rpm 提升速度:20-25cm/min 水灰比: 1.0 五.施工过程

(一)施工过程的工序与工艺管理 1.成桩机理

49

旋喷桩是利用钻机钻孔至预定深度,通过高压泵产生的高压作用于浆液,浆液形成的高压喷射流从特殊的喷嘴中高速旋转喷出,与周围土体强制性拌合,并在旋转的同时提升钻杆而形成的螺旋状圆柱桩体。它是通过高速高压射流切割土体,与土体颗粒相互作用,经过压缩、渗透、固结等一系列过程而形成的一高度密实的高强柱状结构。

2.施工工序与工艺 (1).场地准备

施工前,旋喷桩施工区域进行整平压实。施工区域内挖除地表0.3m厚种植土,用细粒土回填压实达设计标高+0.15m,且压实后的地基系数K30≥70Mpa/m,压实系数K≥0.86。 (2).桩孔定位

准确测定线路中心线及施工区域,之后用钢尺布设桩点,每一施工桩位以直径为10mm左右的竹杆其它杆状物标明桩点位置。桩位的布设误差≤50mm。 (3).旋喷桩机就位

旋喷机就位时,首先保证所布桩点标志不被破坏,钻头中心与桩位标志中心位置偏差在50mm内,并通过量测,确保导向架(或钻杆)的倾斜度≤1.5%。 (4).成孔

根据桩顶设计标高,将喷嘴置入预定深度后,投入阻水球阀,即可进行喷射作业。

成孔过程中,严格遵守了以下操作要点:

①根据地层情况,灵活掌握并控制钻头的置入速度。

②准确量测,严格控制桩底高程,确保旋喷固结体的有效长度符合设计要求。 (5).高压旋喷

成孔结束,投入阻水球阀后,按选定的喷射工艺参数由下而上进行喷射作业。 为保证喷射作业质量,各机组严格遵守了如下操作:

①喷射作业前,保证高压泵性能正常和管路畅通。 ②严格执行水灰比和水泥用量的规定。

③水泥浆的拌制在喷射作业前1小时内进行。

④钻杆提升前,确保旋喷压力达到选定的参数要求(20Mpa) ⑤桩底部喷射提升速度≤20cir/min。

⑥拆卸钻杆时,预先停止旋转、提升和注浆,并确保分段提升时的搭接长度不小于100mm。

⑦随时观察喷射过程中的冒浆情况[注:冒浆量小于注浆量的20%为正常,否则,必须停止喷射作业,查明原因并采取措施],确保施工受控。

⑧高压旋喷至地面时,及时的停止了喷射,避免了喷射流伤人现象。

⑨施工结束后,为避免堵塞和损坏设备,对机具和孔口及时的进行了清洗,保持机具的良好性能。 (6).桩顶回灌

50

旋喷桩顶在水泥浆的凝固过程中,不可避免的因析水收缩而形成中心凹陷10-20cm左右。为确保桩长及施工质量,作为弥补,各桩成桩后,均在相邻桩的喷射中用冒浆进行了回灌。经开挖检查,回灌效果良好。 (二).质量控制

为确保旋喷桩施工质量符合设计要求,我们成立了技术质量管理小组,施工现场设立了专职人员进行了实时监控,强化现场技术管理,尤其是加强工序和工艺控制,使施工过程得到了有效的监控,施工质量有了可靠的保证。

1.按设计要求严格控制桩顶高程和旋喷深度,确保桩体有效长度符合要求。 2.每个工点施工前,绘制了准确的桩点平面布置图,随施工进度及时进行标识(涂以红色颜料),杜绝了漏桩现象的发生。

3.现场专职管理人员严格控制选定的施工工艺参数及桩孔定位,切实保证成桩质量。

4.每天不定期的检查现场施工原始记录,确保记录的填写及时、准确、完整。

#

5.严格主要原材料水泥(施工中我们采用425普硅水泥)的进场质量检查和现场堆放管理,确保水泥在使用前符合质量要求。 六.工程质量评述

成桩28天后,按2%的概率对各工点旋喷桩体钻孔取芯,进行无侧限抗压强度检测,随后进行了静载试验。

检测结果:复合地基承载力为180-220Kpa;芯样无侧限抗压强度为2.5-5.2Mpa。 随机性地对桩体进行开挖1.0m深量测,发现:直径在0.58-0.76之间,且桩体连续、均匀。

试验检测结果表明了施工质量符合设计要求,从而证明了施工工艺参数选定的合理性及施工过程监控的有效性。 七.两点提示

1.在路桥过渡段施工旋喷桩,为避免破坏桩体,宜预先安排桥台的施工,并在桥台基坑回填密实后,再进行旋喷桩的作业。

2.施工前必须严格核查作业区域内有无妨碍施工和安全的障碍物。如遇到地下水管、电缆、人防工程、高压线等障碍物,应采取措施如迁移障碍物或更改设计孔位等以保证施工过程中障碍物不被损坏和作业人员安全。 八.结束语

旋喷桩是介于柔性与刚性之间的一种固结体,在加固地基、提高地基承载力的同时,从而也增大了地基的刚性,改善了地基的结构性能。

作为一种先进成熟的工艺,旋喷桩施工从所用设备到工艺技术都相对简单,且主要材料水泥料源丰富,成本低廉,兼之其独特的结构性能,为推广及拓展应用领域提供了有利条件。

 参考资料 [1] 秦沈客运专线铁路路基施工技术细则

[2] 建筑地基处理技术规范(JGJ79-91)

51

碎石桩在饱和粘性土地基中的施工

中铁五局机械化公司 郭 雪 斌

摘 要 振动沉管碎石桩是近二十年发展起来的一种地基处理方

法,对饱和粘性土地基中,特别是不以变形控制的工程,被采用来置换处理,以增大软弱粘性土的整体稳定性,达到对地基加固的目的。本文结合秦沈客运专线A14标碎石桩施工地段上层为新回填原状粘性土的特殊地质条件,结合以往的施工经验,提出针对本工点的施工工艺。

关键词 振动沉管碎石桩 置换处理 施工工艺

秦沈线A14标段地质情况比较复杂,软基处理种类较多,DK265+540~+620及DK265+700~+790段采用振动沉管碎石桩进行软基加固。本文针对DK265+700~+790施工段为苇塘、水塘地段,需要进行围堰排水,土体回填,且地基土不排水抗剪强度Cu<10kpa的特殊情况,进行论述。 1 振动沉管碎石桩对粘性土的加固机理

振动沉管碎石桩属于散体材料桩,组成桩体的碎石颗粒间无凝聚力,只能依靠周围土体围箍作用形成桩体。对粘性土地基的加固,主要目的是提高地基的承载力、减少地基的沉降量、提高土体的抗剪强度和增大土坡的抗滑稳定性。其作用如下: 1.1 置换作用

由于土的粘粒含量多,粘粒间结合力强,渗透性差,在振动力或挤压力作用下土中水不易排走;因此振动沉管碎石桩实质上是通过机械振动将不良地基土强制排开并置换,而对桩间土的挤密效果不明显。 1.2 排水作用

本段碎石桩桩顶设置50㎝厚碎石垫层,桩底位于粉砂层,因而在粘土地基中形成一个良好的排水通道,起到排水砂井的效果,且大大缩短孔隙水的水平渗透途径,加速了软土的固结排水速度,促进地基的固结沉降,使地基的整体稳定性得到改善。 1.3 加筋作用

本段地基碎石桩桩体贯穿整个软弱土层,直达粉砂层,桩体在荷载作用下主要起应力集中作用,从而使软土负担的压力相对减小,与天然地基相比,碎石桩复合地基的承载力提高,压缩性减小。 2 工程概述

DK265+700~+790段地层地质情况:表层为褐灰色砂粘土,厚0~2.0米,软塑~硬塑;表层以下依次为灰褐色流塑状淤泥质砂粘土,天然含水量 Wn=36%,天然容重

3

γ=18.9KN/m, 不排水抗剪强度Cu=7.9kpa,内摩擦角φu=7.6°,压缩系数α

-1

0.1~0.2=0.61Mpa,厚4.5~5.2米;黄褐色、灰绿色松软粘砂土,Wn=32%,γ

3-1

=19.4KN/m,Cu=8.8Kpa,φu=11.3°, α0.1~0.2=0.42Mpa,厚2.5~3.4米;浅灰色粘砂

52

土,Cu=10.8kpa,厚1.0~2.0米;浅灰色饱和粉砂,Cu=6.0kpa,厚3.0~4.0米;砂粘土,Cu=22.8kpa,厚度大于27米,中间夹有三层薄的中砂,厚度分别为0~0.3m、0~0.9m、0~0.4米。

DK265+700~+790段水文地质条件:本段为苇塘、水塘地段,地下水为第四系孔隙潜水,主要受大气降水补给,地下水埋深小于0.5米。地震基本烈度为Ⅵ度,土壤最大冻结深度为1.2米

DK265+700~+790段碎石桩处理加固设计特征:设围堰抽水,抽水后挖除底部淤泥,填土至防护高程以下0.8米以后进行碎石桩处理。碎石桩直径0.5米,桩长10.5米,等边三角形布置,间距1.0米,碎石桩顶部设置碎石垫层,厚0.5米并于碎石垫层内铺设一层单向土工格栅。桩的端部位于浅灰色饱和粉砂层。 3 施工准备

3.1 施工方案确定

本段路基经过苇塘、水塘地段,需要围堰抽水,挖除淤泥,填土至平台顶面高程以下0.8米。本工点DK265+700~+713段为稻田,DK265+795~+810段处于苇塘与灌溉水渠交汇处;路基左侧为水塘,路基右侧为改道后的灌溉水渠支线。

经现场检测, DK265+318.1涵、DK265+485涵、DK265+626涵基坑开挖土质为褐灰色砂粘土,与本施工地段原状土为同类土,开挖扰动后不排水抗剪强度Cu<10kpa,可以利用来回填。针对不排水抗剪强度Cu偏小,振动沉管碎石桩在成桩后有可能因为桩周土围箍力不够,为避免桩身强度达不到设计强度要求,施工时对基底采取以下特殊处理:

为增强土体的围箍力,确定路基两侧用地界红线以内,反压护道打桩处理范围以外抛投片石、用山皮土进行围堰,排水清淤后,回填基坑开挖土至平台顶面高程以下1.1米,用推土机履带分层碾压,然后按4%的排水横坡,平铺1m厚的细粒土作封底层;DK265+700~+790段围堰清淤并进行原地面处理后填筑细粒土封底层,经碾压平整作成土路拱。石桩施工时采用两台桩机从处理地段两端按跳打法进行施工。 3.2 施工机械及其技术参数

采用DZ60型振动沉拔桩架、倾斜度为60°的活瓣钢式桩尖振动套管振动机。机械设备技术参数见表1:

机械设备技术参数表 表1

电机功率 60KW 桩机激振力 276~345KN 容许拔桩力 150KN 容许加压力 桩锤振动质量 120KN 4840Kg

4 施工经验及施工技术参数 4.1 成桩经验参数 采用重复压拔管法施工(见图2)。由现场成桩试验6根确定:桩尖沉入设计标高后,桩管每提升H=1.5~2.0米,桩管反插的下压高度图2 重复压拔管施工示意图53

H1=0.4米,留振10~20秒,最佳压拔次数为7次;拔管和留振最佳振动时间为12分

2

钟,桩管提升速度为2m/分钟;每根桩碎石用量计算公式q=khπd/4,充盈系数k

3

取1.29,从而确定每根桩碎石用量为2.66m。 4.2 设计技术参数

(1)桩位按边长为1.0m的等边三角形布置

(2)碎石采用由未风化的干净砾石、或由干净砾石破碎而成,粒径宜为2~5cm,含泥量不大于5%。

(3)施工控制技术参数(见表2)

施工控制技术参数表 表2 桩长 桩径 碎石灌入量 垂直偏差 成孔偏差 10.5m 0.5m 0.253m/m 3桩长偏差 桩径偏差 ≤1.5% ≤5㎝ -10㎝以内 -2㎝以内 5 施工工艺流程

加 拔 拔 机桩桩机 具管管具 料 管 管 定沉下移 位 入 压 位

振密处理

碎石桩施工工艺流程图 6 施工注意事项

(1) 必须严格控制碎石的质量:不得使用严重风化石的碎石,碎石的含泥量不得大于5%,碎石主要粒径组成范围为2~5cm,并具有一定的级配,碎石的质量控制由试验人员结合现场施工员所反馈的信息按批定量进行抽样检测。

(2)为保证成桩后达到预期的加固效果,必须严格控制桩管的打入深度,严格控制成桩桩位,成桩后的处理范围与设计范围相一致。在套管上标注打入深度;测量出边线桩位及处理范围,并以此为依据按等边三角形进行桩位布设。

(3)在施工过程中饱和粘性土地基面产生较大的隆起,有时会造成表层硬壳层松动,所以施工至桩顶设计标高,应留厚0.8m左右的土,打好桩后,再将其挖除。 (4)桩体在施工中必须确保连续、密实,成桩后大于中密以上状态,要保证压拔管次数不低于试桩确定的7次/根桩;碎石用量必须不小于理论3

用量的95%即2.53m/根。由现场施工员对料斗进行容量标定,并作好每一根桩的碎石用量、桩位偏差、压拔次数、留振时间等参数记录,如有桩长不足或断桩等不合格现象,必须在原桩位附近图3 桩体鼓胀变形示意图 54

重新补打至合格。

6 施工中出现的问题及分析

(1)施工中发现个别桩体碎石用量偏大,最多达到设计用量的115%,但桩体的承载力能满足设计要求。

分析:由于淤泥层不排水抗剪强度底,由于桩体发生侧向鼓胀变形,如图3所示。经过试验桩体承载力能够满足设计要求。这是因为桩周围软粘土极为软弱,而套管外的碎石在压拔管作用下,挤出桩孔范围,分布在桩周,既挤密了桩周的土,又和桩周围的软土混合形成较为坚硬的碎石泥混合孔壁,保证了桩体的承载力要求。 (2)碎石桩在沉管施工过程中发现地表有较大的隆起,并有淤泥带出现象。 分析:沉管法施工是一种强制置换,由于桩间距较小,碎石桩对桩间土的挤密效果不明显,因而在施工过程中会使饱和粘土产生较大的隆起,有时会造成表层硬壳层松动。

措施:将桩顶设计标高以上覆土1.0米,待到碎石桩处理完毕,再将其挖走。 (3)由于施工时间较长(历时45天),所以在施工中发现已施工完地段有出水现象,并且,与临近的粉喷桩处理地段相比沉降效果比较明显。

分析:处理地段有出水、沉降现象,一方面由于处理地段两侧分别为水塘、水沟,土体水源补给充足,桩体由于毛细作用将水吸出;另一方面桩端部位于粉砂层,与桩体一道,形成双向排水通道,大大的加快了排水固结速度,因此沉降效果比较明显。

(4)成桩后12天进行动力触探试验,贯入击数N63.5结果表示桩体可达到中密以上,满足设计要求,有一组复合地基承载力为135Kpa,设计要求≥150Kpa。成桩后25天再检测,动力触探试验及复合地基承载力均满足设计规范要求,并且均随着成桩时间的延长而增加。

分析:有一组复合地基承载力前期检测不满足设计要求,是因为本段为回填土区域,设计处理高程以下填土厚度为0.6~2.7米,加上振动沉管法施工,破坏了地基土的天然结构,使土的抗剪强度降低;另外粘性土的渗水性较差,灵敏度大,成桩过程中产生的超孔隙水压力不能迅速的消散,故挤密效果较差。第二次检测符合设计要求,是因为一方面对上覆土设计标高以外进行了挖除,及压路机压密处理,加强桩体上层压实程度,另一方面制桩结束后,原地基土的结构强度会随时间逐渐恢复,孔隙水压力向桩体转移消散,有效应力增大,强度提高和恢复,甚至超过原土体的强度。动力触探击数随着成桩时间的延长而增加实质是桩侧土强度提高,导致围箍力的不断增大的结果。 7 总结

碎石桩加固饱和粘性土对天然软土地基强度的提高有限,经检测提高幅度为30%~60%。相反却又破坏了地基土的天然结构。如果不进行超载预压,碎石桩施工后的地基仍会有较大残留沉降。

碎石桩加固后承载力能满足要求,而桩体受力范围主要处于桩顶至桩顶以下2.5米。此范围大部分为新填土,新填土不排水抗剪强度较低,在路基填土施工及

55

工后,桩体受力时,可能由于桩体发生侧向膨胀变形而导致复合地基产生较大沉降,且土体不排水强度较低,会消耗大量的石料。

本段路基原为水塘、苇塘,由于碎石桩散体材料桩,土体抗剪强度提高较小,所以为防止路基的侧向滑移,设计有4.22~8.48米宽的反压护道。

本段设计采用振动沉管法施工碎石桩进行软基处理,由于一系列相关施工、设计措施的采用,使得处理达到了预期的效果。通过该段碎石桩施工,笔者对同等条件下采用粉喷桩进行加固的可行性进行分析,认为采用粉喷桩更为合理,原因如下: (1)由于本段路基左侧为水塘,右侧为水沟,土质含水量大,从软基加固的适用性而言采用粉喷桩更为合理。

(2)从经济效益上来说,同等设计要求下每延米碎石桩的工程造价远大于同等数量粉喷桩的工程造价,因而是可行的。

(3)从技术上来说,与碎石桩相比粉喷桩加固后可以获得较高的承载力和较低的压缩性,可以提高土体的抗剪强度,从而提高土坡的抗滑能力,减少反压护道的宽度。

(4)因施工地点临近村庄,碎石桩施工产生的噪音和振动严重影响周围环境,粉喷桩施工无噪音无振动,从环保角度来讲,采用粉喷桩具有较大优势。

56

振动沉管砂桩在秦沈线A14标的应用

机械化公司 余国庆 谢一振 邓小卫

提 要 振动沉管砂桩作为一种软土地基处理方式,其加固机理和加固

效果都与处理工点的地质状况有关,秦沈客运专线铁路A14标段个别工点采用了该种方法进行地基处理,该工点地质状况差,对施工工艺及施工效果都有很大的影响。

关键词 振动沉管砂桩 秦沈客运专线A14标 应用

1 工程概述

振动沉管砂桩加固软土地基首先在日本使用,50年代后期开始在我国采用,其是通过振动器把钢套管打入原位软弱土中,然后在套管内投入砂料,振动提升套管,把砂料排入土中,使其成桩,与原位土形成复合地基,提高原位软土的地基承载力。

秦沈线A14标DK265+460~+540及DK267+940~DK268+214.15段采用该种方法对松软地基进行加固。DK265+460~DK265+540段设计参数为:桩径0.5m,间距1.1m,桩长11m,梅花形布置,上铺0.5m厚砂垫层,砂垫层内平铺一层土工格栅;DK267+940~DK268+214.15段设计参数为:桩径0.5m,间距1.0m,梅花形布置,桩长分为8m、11m两种,上铺砂垫层,砂垫层内平铺一层土工格栅。 2 地质状况

DK265+460~DK265+540段表层为灰褐色淤泥质砂粘土,厚0.9~6.1米,第二层为黄褐色松软粘砂土,厚0~4.5米,第三层为黄褐色饱和细砂,厚0~3.1米,再下层为黄褐色砂粘土,厚大于30米。土层的物理力学性能指标见表1。

DK267+940~DK268+214.15段表层为松软粘砂土,厚0~3.2米,第二层为淤泥质砂粘土,厚1.0~7.7米,第三层为松软砂粘土,厚0~2.1米,再下为细砂。土层的物理力学性能指标见表2。

本地为第四系孔隙潜水,主要受大气降水补给,地下水埋深在0.5~1米之间,土壤最大冻结深度为1.20米。 3 砂桩加固机理

根据本地区的地质资料可知,本地区主要分布为饱和粘性土,砂类土分布较少,因此,在本工点采用振动沉管砂桩进行软土地基处理的加固机理是:

(1) 通过振动沉管作用,用等量的砂料置换原位软土,使砂料与原位软土组成复合地基,提高地基承载力;

(2) 砂桩成桩后,在原位土中形成良好的排水通道,缩短了原位饱和粘土中孔隙水的水平渗透途径,起到排水砂井的作用,在预压载荷的作用下,加速原位土的排水固结沉降,使地基早期稳定。

57

4 施工机械及人员配备

本工点采用DZ60型振动沉管砂桩机进行施工,该机械振动锤参数:电机功率60KW;激振力276KN/345KN;允许拔桩力150KN;允许加压力120KN;重量4840kg。

桩机采用活瓣桩尖;采用料斗上料。

人员配备情况:机长1名;班长2名;施工人员8名。实行每日两班工作制。 DK265+460~+540段土层物理力学性能指标表 表1 天然含水量 天然容重(KN/m) 压缩系数(Mpa) 不排水抗剪强度(kpa) 内摩擦角() 潮湿程度 天然含水量 天然容重(KN/m) 压缩系数(Mpa) 不排水抗剪强度(kpa) 内摩擦角() 潮湿程度 。-13。-13砂粘土 38% 18.9 0.67 7.9 7.6 流塑 松软 砂粘土 30.9% 19.6 0.45 23.0 10.3 软塑 粘砂土 32% 19.4 0.42 8.8 11.3 软塑 淤泥质 砂粘土 45% 18.6 0.35 7.0 6.7 流塑 细砂 —— —— —— —— —— 饱和 松软 砂粘土 —— —— —— —— —— 软塑 砂粘土 —— —— —— —— —— 硬塑~软塑 DK267+940~DK268+214.15段土层物理力学性能指标表 表2 细砂 —— —— —— —— —— 饱和 5.施工工艺流程(见图1)

原 地施面工 理封放 底线处

振 动沉 机预补机管械灌灌振 械到场设入入动定设 备砂砂拔位计进料料管 深度

图1 砂桩施工工艺流程图 58

成桩机械移位

6 施工中注意事项

(1)原地面封底处理过程中必须修筑横向排水坡,以便于施工中的各种水流排出地基面,方便施工,同时以便施工完成后的孔隙水排出地基,达到处理目的。 (2)必须严格控制砂料质量及灌砂量。砂料采用渗水率较高的中、粗砂,当原位土较为软弱时,采用其上限(粗砂),砂的含泥量必须小于3%。试验室对砂料进行抽样检测,保证砂料质量,现场由施工员目测控制。成桩后灌砂量必须符合设计用量要求,灌砂量的理论计算如下:

2

C=λlπd/ 4 C—理论灌砂量;

λ—压缩系数,即砂料由松散达到中密状态时的压缩系数,取值为1.3; l—设计桩长; d—成桩直径。

(3)必须严格控制拔管速率与留振时间,本机械靠卷扬机提升套管,在打入设计深度后,留振20~30s,然后开始提升,拔管速率宜控制在1.3m/min,每提升2~3m留振20s,为了避免土与砂料混合,导致桩身掺土,在提升过程中,当提升总高度小于设计桩长的2/3时,尽量不反插;当套管提升接近桩顶时,可以进行反插,同时补灌入砂料,以增大砂料密实度,提高灌砂量,保证成桩质量,但该段反插深度宜控制在桩顶2~3m范围内。

(4)砂桩垂直度根据《秦沈客运专线铁路路基工程质量检验评定及验收标准(试行)》规定允许偏差值为1.5%,现场采用吊线测量套管倾斜度进行控制。

(5)严格控制成桩深度,保证达到处理效果,现场用皮尺在套管上量出设计桩长度,用油漆做出标记,在施工时用目测控制。

(6)严格控制桩位,其偏差值必须满足验收标准的规定,现场进行测量放线,定出边线桩位,以此进行桩位布置。

(7)正式开工前必须进行工艺性成桩试验,掌握现场的施工参数,对现场施工人员进行技术交底,保证施工质量。 7 施工中出现的问题

(1)在试桩过程中发现,以空套管振动沉管进入土层中,达到设计深度后再灌入砂料,提升套管,砂料下料困难,灌砂量达不到设计要求值,成桩质量差,后对打入土层中的空套管进行检查,发现套管内有泥浆进入,分析认为其原因在于:由于本地区土层主要为粘性土,天然含水量高,塑性指数也高,该土层在振动沉管时的激振力作用下,结构易发生破坏而成为流塑状态,进入套管内部,使砂料不能灌满套管,同时,在提升过程中,塌孔速度大于砂料排出套管的速度,使得成桩后灌砂量不能达到要求,成桩困难。据此,我们改变了施工步骤,在沉管前先向套管内灌入一定量的砂料,靠其自重来阻止泥浆进入套管,然后再向管内注水,用水来减小砂子与管内壁的摩擦阻力,增加管内砂料的重量,加快其排出套管的速度,同时,在套管向上提升的瞬间,靠水与砂料的固液相混合物来形成护壁,避免塌孔。在这种施工方法下,灌砂量达到了设计要求,成桩质量相对较好,但该方法同时造成现

59

场泥浆过多,施工场地过于泥泞,给施工带来不便。

(2)冬季施工对成桩质量有一定的影响,本工点所在地区属于季节性冻土地区,土壤最大冻结深度为1.2m,在冬季,地表以下1.2m深度范围内的土体由于冻结而变硬,造成其强度增大,形成一个硬层,不易挤动,施工时沉管困难。冬季过后,发现前期施工的砂桩在表层2m范围内的成桩质量不如其他点上的砂桩,分析原因认为是由于该土体解冻,造成强度相对降低,砂桩的侧向约束力减小,桩体强度降低,后采用重型压路机对表层进行静压,对桩体进行补强,经检测,桩体质量有提高。 (3)在DK265+460~+540段施工过程中发现,随着施工进行,地表发生隆起,并带有淤泥挤出,给施工带来不便,且不易成桩。后由地质资料得知,该段地层基本是塑性指数高,天然含水量高的松软粘砂土和淤泥质砂粘土,该种土体从挤密性上可以说是不可挤密的,在施工过程中,发生地表隆起是不可避免的,而且,桩间距越小,隆起量越大。

(4)砂桩强度增长缓慢,施工结束与检测进行相隔时间长,对施工进度有一定影响。根据设计要求,砂桩在成桩后要大于中密状态,复合地基承载力大于150KPa,现场采用动力触探检验桩体质量,静载试验测定复合地基承载力。在同一段处理范围内的检测中发现,桩体强度与施工结束的时间有关系,先施工的桩体强度普遍大于后施工的桩体,桩体强度随着时间逐渐增强,但增长较为缓慢。砂桩作为置换性的散体材料桩,其桩身强度必定要取决于其周围土体的强度,周围土体强度大,则给予桩体的侧向约束力大,桩体显得密实,反之,桩体密实度差。我部砂桩处理地段土体的压缩性都介于中~高压缩性,该种土体虽有所挤密,但程度不大,土体强度增长不大,因而挤密对桩体的强度影响不大。另一方面,砂桩在饱和土体中成桩后,形成了良好的排水通道,加快土体中孔隙水的消散,使原位饱和土固结,土体强度增长,桩体强度及复合地基承载力都得到增长,但这种增长过程是随时间进行的一个缓慢过程,且必须与预压荷载结合进行。这种现象,已经得到其他相关施工案例的证实。这就使现场检测工作与检测结果之间存在一定的矛盾,现场检测工作一般是在施工结束后1~2周开始,在这么短的时间里,砂桩处理范围内没有预压荷载作用,且地下水位又较高,对于软弱粘性土,孔隙水压很难消散,即土体强度增长很小,检测结果将比设计值偏小。笔者认为,对砂桩的质量检测,应根据具体的地质条件采用相应的标准,对于饱和软粘土,砂桩主要起到形成排水通道,加速土体固结的作用,其在施工结束后未加载前的检测就应该针对桩长、桩径等基本设计参数进行,而不是强度。 8 技术经济效果

砂桩与碎石桩、搅拌桩相比,其成本较低,接近于粉喷桩,而从对饱和软弱粘性土的加固效果上看,强度增长缓慢,不如粉喷桩的效果,尤其是DK268+189~DK268+214.15段,为桥台过渡段,宜采用粉喷桩进行加固;另外我部施工的这两个工点都与村庄相临,振动沉管法施工噪音污染严重,从环保的角度来看,也不宜采用。

60

排水固结法加固铁路工程软土路基的施工

余国庆 谢一振

提 要 袋装砂井或塑料排水板施工关键在于施工机械的合理运用、施工过程的质量控制等。通过对不同机械的选用,以求得满足本地段地质施工要求的机械类型;并就质量控制以及施工中存在问题的解决方法提出自己的看法。 关键词 排水固结法 加固 软土路基 施工

1 前言

排水固结法加固软土地基作为一种有效的软基处理方法已在工程中广泛应用,其工程造价低、施工简单、工期快、加固效果佳等优点已在大量的工程实践中得以验证。秦沈线大部分地处软土地基,一般软土地段采用袋装砂井、塑料排水板法加固,主要用于处理厚度较大的饱和性软土和冲填土地基。

2 工程简介

秦沈客运专线A14标袋装砂井、塑料排水板加固深度6~11m,插设深度穿透淤泥质粘土,锚入砂粘土或粘砂土中。桩间距1.2或1.3m,等边三角形布置,桩顶设0.5m厚砂垫层,内铺一或两层单向土工格栅。袋装砂井的砂袋选用透水性、耐久性好和韧性强的聚丙烯编制布制成,每平米砂袋不小于95g,抗拉力不小于15KN/m;砂袋的渗透系数不小于5×10-3cm/s,等效孔径O95为0.05~0.2mm。灌入砂袋的砂选用干净中、粗砂,含泥量小于3%,有效直径d10>0.1~0.35mm,不均匀系数为3~5。排水板截面尺寸,宽100±2mm,厚4mm,纵向通水率>25cm3/s;复合体抗拉力,干态(延伸率10%时)≥1.3KN/10cm;滤膜渗透系数≥5×10-4cm/s;滤膜等效孔径O95<0.08mm;滤膜抗拉力:干态(延伸率10%时)>2.5KN/m;湿态(延伸率15%时)≥2.0KN/m。

3 施工机械选择

3.1 地质条件及机械选用

秦沈线地处辽河冲积平原,A14标跨越各种不同埋深、不同土质的软弱路基,包括松软地基、软土地基及浸水地基,各地段砂层埋深不一,地基的软硬程度直接影响施工机械的工作状态和使用寿命。大面积施工前通过对不同地段进行工艺性试桩,掌握不同地质地段施工机械的工作状态及适用性。对袋装砂井、塑料排水板施工,根据设计要求及地质情况,选择适用、合理的施工机械极为重要。我们选用了三种插孔机进行插设试桩,包括门架式、液压式和履带式插孔机,就试桩及施工过程来看,这三种机械在适用性等各方面都有其优缺点,叙述如下。

3.1.1 门架式 其接地面积大,自重轻,行走缓慢,受整机自重的影响,其振动锤锤重较轻,激振力小,对桩长要求插入砂层者较为困难,因接地面积大,对狭小加固区域如路涵交界处施工难以进行,且行走不便影响工作效率。该机因其自重

61

轻、组成部件少,装卸运输较为方便。

3.1.2 液压式 该机械由挖掘机改装而成,基本原理为换掉挖掘机铲斗及前臂部分,安装一插管导向架,通过挖掘机液压系统对导向架中液压马达加压,在传动链条的拉力下把插管压入土中完成插孔作业。机械行走灵活,且装卸简单,加固区域不受限制,无振锤振动产生噪音影响,插孔速度快,工作效率高。其不足之处为压入强度有限,仅适宜于淤泥质软土,对土层硬度高如砂性土下插比较困难。

3.1.3 履带式 该种机械行走动力由行走驱动部分提供,机动灵活,操作简单,接地比压低,对各种地面适应性强,且整机较重,振锤工作强度大,工作效率高。椐现场试桩及施工表明,利用该种机械施工可克服地质复杂等一些问题,满足施工技术要求。大面积施工中我们引进中南地质勘察基础工程公司研制的LC系列履带自行式插孔机。

3.2 LC系列履带自行式插孔机性能简介

3.2.1 组成部件 该机具主要由顶部滑轮组、力柱、斜撑、扒杆、锤头、竖架滑轮组、底盘、履带、行走驱动部分、操作室、操作台、卷扬机等主要部件组成。

3.2.2 主要技术参数(见表1) 3.2.3 机械特点

(1)该机主要用于袋装砂井、塑料排水板等软土地基处理,通过更换振动锤和插管,还可打设碎石桩、砂桩等软基加固工程,实现一机多用。

(2)由于整机自重较大、结构牢固 ,机械可承受来自锤头很大的振动力而不致于倾覆和损坏;且可灵活更换不同类型的锤头以满足施工要求,如打设袋装砂井、塑料排水板时采用大功率锤头并可配两根插管,由上部法兰与锤底盘连接,两根插管在锤底盘上的间距可根据设计要求调整,一次性可插设两孔,提高效率。

LC系列履带自行式插孔机主要技术参数表 表1

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 项 目 插孔深度 成孔直径 允许最大静拔桩力 卷扬机最大牵引力 卷扬机电机功率 整机行走功率 整机行走速度 工作能力 外形尺寸(长×宽×高) 整机总重 单位 m mm t t kw kw m/分 延米/台班 m t 技术参数 20 2×ф133×20 12 2.5 22 2×7.5 6.5 3200~5000 7.3×6.3×29.2 30 (3)插孔时,可配置DZ40或DZ60振动打桩锤,增强插管插入强度。 4 施工过程及工艺要求

4.1 施工准备

62

(1) 进场材料(排水板、砂袋)按抽检频率进行取样检测,各项指标满足设计要求后方可投入使用;袋装砂井用砂经土工试验测定含泥量、粒径等指标符合要求后采用。

(2) 清理原地面表层种植土、植物根系等杂质,并回填土、压实作成双向坡,后填下层30cm砂垫层;路基宽度范围外挖排水沟,以利排除路基水。

4.2 施工工序

(1) 袋装砂井:机械就位→打入插管→下砂袋→提起插管→移机。 (2) 塑料排水板:管内安装排水板→定位→插设→上拔→切断→移位。

(3) 配套工程施工:袋装砂井或塑料排水板插设完后平整、碾压下层30cm砂垫层,铺设单向土工格栅,填筑上层20cm砂垫层,修筑干砌片石护坡,干砌片石与砂垫层之间设置15cm小碎石反滤层。

4.3 注意事项

(1) 现场堆放的排水板、砂袋以及已灌好的砂袋要作好防晒措施,以免老化。 (2) 塑料排水板、袋装砂井深入砂垫层不小于0.3m,以便排水贯通。 (3) 上拔时若发现带出长度大于0.5m时,应重新补打。 (4) 灌砂要饱满密实,灌砂率95%以上。已打设砂井若砂袋不满,应及时补砂。 5 劳动经济比较

(1) 对地质砂层埋深变化较大地段而言,采用履带自行式插孔机进行袋装砂井、塑料排水板施工比门架式、液压式插孔机工作效率高,机械工作性能稳定,施工质量、施工进度等各方面都得到很好的保证。

(2) 前期施工时灌制砂袋采用简易机械进行,施工中发现机械灌制比较麻烦,砂袋必须吊起很高,从上端灌入砂子,并加以振动,该种方法对砂袋有损坏现象,且难以充填饱满、密实,工作效率比较低,跟不上插设进度。后采用人工灌制,通过大量的施工证明,人工灌制的砂袋满足灌砂率要求,施工进度得到保证。

6 施工中出现的问题 (1) A14标部分地段袋装砂井施工时发现插管插至设计深度下砂袋时砂袋自由下落,砂袋头未露出地面。经分析该地段下卧层为饱和性流塑粘砂土,插孔机下插振动土体发生液化,产生流砂现象,导致砂袋靠自重落入流砂中。施工中采取两种方法来克服这种现象:第一,上部砂袋头预先栓绳,插管上提时拉住砂袋阻止其自由下落;第二,插管打入至设计深度以上一定距离后下砂袋,让其自动下落至设计深度,该种方法要预先进行插设试验,确定该施工地段预留插设深度。

(2)袋装砂井、塑料排水板插设深度设计按每段一固定值,因该地段砂层埋深起伏较大,插孔机打入砂层过深对机械损耗以及插设效率有很大影响。深圳福田保税区工程软基处理试验研究表明,竖向排水体插穿淤泥层锚入下卧砂层0.5m时,达到90%固结度的时间较深锚入砂层相差不大。砂层排水固结程度轻微,深锚入砂层对整体的排水固结并无太大增强。从节约投资等各方面考虑,插设深度可按实际地质情况在施工中控制,至于控制深度的方法可依靠施工机械插设过程中的电流强度来判定锚入砂层的深浅等方法。

63

砂石垫层及土工格栅在秦沈线软基处理中的应用

机械化公司 谢 一 振

提 要 砂石垫层作为软基处理非常重要的结构形式,用以加固软土在工程

中已广泛得以应用。土工合成材料是一种新型的建筑材料,其轻型、高强度、韧性等性能特点对土工结构有特殊的补强作用。本文主要介绍砂石垫层及土工格栅在秦沈铁路客运专线A-14标软基处理工程的应用及其施工方法。

关键词 软基处理 砂石垫层 土工格栅 应用 施工

1 前言

秦沈线软基加固大都采用土工材料加筋垫层和排水固结法或复合地基加固法联合处理。砂石垫层设置于深层地基加固与填土路基之间,砂(碎石)垫层内铺一或两层单向土工格栅,如图1所示。其作用为将上部荷载应力扩散并均匀分布到地基中去,对排水固结法而言,砂垫层作为横向排水通道可以加速软土层的排水固结。土工材料作为补强材料,利用其高强度、韧性等力学性能,用以增大土体的刚度和抗拉强度,与砂石垫层构成复合土工结构。

路基填筑区砂(碎石)垫层土工格栅A软基深层处理区1~2m0.2m干砌片石厚0.3m小碎石垫层(厚0.15m)土工格栅图1 砂石垫层设置图0.3m2.5mA大样图2 砂石垫层及土工材料的应用

砂石垫层及土工材料已广泛地应用在建筑行业的各种软基处理工程,高速公路采用砂石垫层、复合土工材料用于配合各种深层软基处理或单独形成浅层处理方式已在不少工程中得以推广,如沪宁高速公路采用砂沟、砂垫层以及复合土工布进行软土地基处理;建筑工业行业利用土工材料加筋垫层法加固海堤、防波堤、油罐、房建、厂房等地基,取得良好的加固效果。

秦沈线A-14标软基加固采用8种处理方法,各种深层处理方法皆设置了适用于其功能及结构特点的砂石垫层,并于垫层内铺设土工格栅,砂石垫层及土工格栅设置方式见表1。

64

砂石垫层及土工格栅设置方式汇总表 表1 软基处理类型 粉喷桩、搅拌桩、旋喷桩、碎石桩 垫层 类型 碎石 垫层 垫层 厚度 0.6m 垫层及土工格栅设置方式 30cm下层碎石垫层+5cm砂隔离层+1层土工格栅+5cm砂隔离层+20cm上层碎石垫层 30cm下层砂垫层+1层土工格栅+20cm上层砂垫袋装砂井、砂桩、砂垫层 0.5m 层(或30cm下层砂垫层+1层土工格栅+10cm砂塑料排水板 +1层土工格栅+10cm砂) 浅层处理 砂垫层 0.5m 不设置土工格栅

3 砂石材质及土工格栅材料技术指标要求 3.1 垫层用砂、碎石技术标准

采用级配良好的中、粗砾砂,含泥量不大于5%,不含有机质、垃圾等杂质。碎石由未风化的干净砾石或轧制碎石而成,最大粒径不大于5cm, 含泥量不大于10%。

3.2 土工格栅材料技术标准(见表2)

土工格栅技术指标表 表2

材料 名称 单位面积质量 最大抗拉力 聚丙烯单向 土工格栅 370±50g/m ≥25KN/m 2最大抗拉力时伸长率 2%伸长率时抗拉力 5%伸长率时抗拉力 ≤10% ≥7.0KN/m ≥14KN/m

4 砂石垫层及土工格栅施工工艺

土工格栅是一种轻薄型、网格状的化学材料,施工中为了避免重型作业机械损坏土工格栅,必须合理运用各种施工机械,适当利用机械的工作强度,使砂石垫层压实效果满足质量要求,土工格栅又不被破坏。以下谈谈砂石垫层及土工格栅施工中主要的工艺要求和技术措施。 4.1 下层砂石垫层施工

4.1.1 砂石垫层铺设前作好封底层填筑,封底层填料采用细粒土含量较高的红粘土,填筑成中心高20cm,两侧与原地面平的双向分散路拱,表面平整,碾压密实至K≥0.86。

4.1.2 对设置于深层地基加固上的砂垫层,在深层地基加固前应预先铺设30cm下层砂垫层,平整并碾压密实至中密以上,以便深层地基加固施工。

4.1.3 深层地基加固完毕后,填充插管遗留窝洞,砂垫层表面不平整处人工填平,压路机静压,避免大功率振压,以防压坏已插设的竖向排水体;对铺设碎石垫层地基,应清除深层加固(如粉喷桩、搅拌桩、旋喷桩、碎石桩)施工遗留的浮土及泥

65

砂,后填筑30cm碎石垫层,碾压密实。 4.2 土工格栅铺设

4.2.1 土工格栅材料实行“三检”制度,质量检测程序为:出厂检验、进货抽检、现场检测。出厂检验、进货抽检对所有技术指标进行检测,现场检测主要检查单位面积质量,逐幅称量,把好最后一道关。 4.2.2 人工使劲绷紧格栅,每幅每隔10m设一U形钉固定,并在幅与幅之间每隔2~3m用铁丝连结。

4.2.3 格栅在边坡处回折2.5m,回折处采用砂袋包边,回折段内铺砂10cm厚,人工整平拍实或平板振动器夯实。

4.2.4 土工格栅搭接采用错孔交叉、套管穿筋的方法,搭好后不可有对折现象。 4.2.5 碎石垫层内铺设土工格栅时要设置砂层隔离带,格栅上下各5cm厚,以免压坏土工格栅。

4.3 上层砂石垫层施工

4.3.1 砂石料运输、推压机械不可直接在格栅上行走,砂石料人工倒运摊平。 4.3.2 压实采用静压。碾压顺序:先朝路基横向碾压,待达到一定密实度后方可纵向碾压。砂垫层碾压至相对密度Dr≥0.67,碎石垫层碾压密实。 5 总结

(1)A14标东部试验段设计要求砂垫层碾压密实度至地基系数K30≥110Mpa/m,经大面积施工证明,砂垫层按正常碾压很难满足设计要求,经超量洒水待其板结后检测部分点位可达到要求,施工难度较大。从检测方法来看,K30承载板试验其影响深度一般为90cm,砂垫层厚度50cm,砂垫层以下为封底层,封底层压实程度相对低,采用地基系数K30作为密实度的控制指标显然不切实际。经多方论证后确定密实度采用相对密度Dr控制。

(2)碎石垫层内土工格栅原设计没有设置砂隔离层,我公司在试验段DK268+885~+950段施工中发现碎石经轻型压路机静压后土工格栅遭受严重破坏。分析原因为在对上层碎石碾压过程中,碎石产生位移与下层碎石相互咬合导致土工格栅毁坏,经变更设计,要求土工格栅上下各垫5cm砂隔离层来避免土工格栅与碎石垫层直接接触。

(3)砂石垫层铺设前封底层填筑必须作成双向排水路拱,使砂垫层形成良好的横向排水通道,且在软基处理施工期间保持地面水和降水排泄畅通。

(4)土工格栅铺设及砂石垫层填筑施工整个过程不宜采用大功率机械化作业,在保证质量标准的前提下,尽量采取人工作业、小型机具作业,以确保施工质量安全。 (5)砂垫层填筑完后应进行干砌片石护坡施工,以防雨水冲刷砂垫层流失。砂垫层与护坡接触处设置小碎石反滤层(见图1),碎石粒径0.5~2cm。

66

软基处理施工质量控制

机械化公司 廖 正 杰

摘 要 本文为秦沈客运专线A14标段软基处理施工总结,主要介

绍本标段软基处理施工质量控制措施。

关键词 秦沈客运专线 软基处理 质量控制

1 前言

秦沈客运专线是我国第一条设计时速200km的新建铁路,设计标准高,就路基而言,除必须满足一般铁路路基的质量要求外,软土地段还必须满足工后沉降不大于15cm的要求。秦沈客运专线A-14标段路基共16km,其中软土路基15.9km。软基

3

处理工程量为:砂垫层23万m,塑料排水板42.4万延米,袋装砂井162.7万延米,砂桩 18.4万延米,碎石桩 7.2万延米,粉喷桩12.8万延米,水泥搅拌桩 6.9万延米,高压旋喷桩0.4 万延米。本标段软基处理工程量大,工期短,质量要求高,如何进行质量控制,为保证优质、如期完成工程任务,合理地进行质量控制是施工的重要环节。下面简要介绍本标段的施工经验。 2 施工质量控制

影响质量的因素很多,进行质量控制首先要找准影响质量的因素,然后再针对这些因素进行有的放矢。在软基施工中影响质量的因素主要有人员、机械、材料和工法。下面将从这几方面进行介绍: 2.1 人员

人员在软基处理中造成质量问题的主要原因有:对施工图纸不熟悉、不了解设计意图及质量标准,质量意识差,不遵守操作规程,操作技能低,技术不熟练。针对这几方面原因,我们采取如下控制手段:

(1)成立以总工为组长,由工程部长、试验室主任、质检工程师、技术主管、工班长为成员的技术服务小组。该小组的主要任务为:对设计图纸进行审核、会审、掌握设计意图及质量标准并下发作业指导书和进行人员培训。负责技术攻关,解决施工中的难题。

(2)成立质量监督小组:该组成员有质检工程师、试验室主任、质检员、试验员、工班长、机长。负责对已完工程的质量进行检测评定,对原材料进行取样、送检,对工序进行自检、互检、交接检。自检做到及时、准确。检测方法为:目测、丈量、现场试验、取样送检、查施工记录。监督工人严格按规范操作,并做好施工记录。对施工中存在的问题、工艺上的缺陷、难题,进行收集整理,及时向技术服务小组汇报。

(3)对领工员、工班长、机长等现场操作人员进行培训,使之了解设计意图、质量标准、施工规范、操作规程,了解各种软基处理方法施工中存在的质量通病及其

67

防范措施,了解各工序在整个施工中的重要性及其会造成的质量问题;进行考核上岗。

(4)对员工加强质量意识教育,建立健全质量责任制,制定奖惩措施,实行优质优酬,把质量目标落实到人。 2.2 机械设备

(1)机械设备的配备及选用直接影响软基处理的质量,机械设备根据地质情况、设计要求、施工场地合理选用。部分机械的选用,若条件允许,可进行现场试验选用。如对粉喷桩机具的选用一定要查明计量装置是否准确可靠;碎石桩、砂桩机具选用要核定动力装置的电动机是否配用电流表;因为这些都是进行质量控制的主要指标。总之,选用机械时尽可能选用能自动显示和自动记录的设备。本标段选用的机械统计见下表。

(2)施工过程注意对机械的检查和维修,尤其是对机械的计量装置必须进行定期标定,使计量装置处于受控

地基处理 状态,不满足质量要求的及机械型号 数量 备注 方法 时停止使用。

LC系列 (3)此外还应配置相应2台 SSD20型 的检测设备,检测设备应与袋装砂井 8台 IJB-16施工设备同时进场,保证检5台 型 测工作能及时进行。

塑料排水板 LC系列 2台 2.3 材料方面的控制:

粉喷桩 PH-5A 6台 (1)施工中加强对原材

2台 料、半成品的质量抽检工搅拌桩 DJB-14D型 2台 作。施工时,砂、碎石、水

旋喷桩 X50单层管 2台 泥等材料由我部实验室自

振动沉拔桩机 6台 振动锤DZ60A型 行检测,对部分自己不能检

砂桩 振动沉拔桩机 7台 振动锤DZ60型 测的半成品如砂袋、排水

碎石桩 振动沉拔桩机 4台 振动锤DZ60型 板,我部按规范要求的检测

频率取样送国家专门的检

测机构进行检测,所有进场材料、半成品均满足技术指标质量要求,合格率100%。 (2)砂、碎石等地材使用前可对货源进行调查,选定能保证供应量、供应质量的单位供货,并按规定要求对其质量进行抽样检验,尽可能避免多渠道进货,确保质量稳定;我部在施工时选定了质量好、储备量大的西沙河砂场及汪家坟石场两大货场,保证了砂、碎石的供应。

(3)水泥进场时必须有出厂试验报告单,并按水泥牌号、标号、品种、出厂日期分类堆码、并标识,凡对水泥质量有疑问或水泥存放期超过三个月均对水泥进行复检,水泥在施工现场存放最好不超过十天;施工使用时,要进行观察,看是否有受潮现象,确保施工质量。在施工中,我部选用河北的“马牌”和“盾石”水泥,该两种品牌的水泥质量稳定、生产量大,能保证施工需求和质量。

68

(4)砂袋、塑料排水板必须有出厂实验报告单,且按规定进行抽检,存放要有防止暴晒、雨淋的措施,避免砂袋老化。

(5)在复合地基处理时必须对施工现场的地下水取样,进行水质分析。 2.4 工艺方面:

2.4.1 排水固结的软基处理:

该类软基处理是利用袋装砂井或排水板与砂垫层作垂直与横向排水,加速软基固结,加快沉降,缩短固结时间,减小工后沉降,提高强度。

(1)施工中严格控制封层土、砂垫层、细粒土的填筑质量,保证填层密实平整,填筑宽度、厚度及横坡满足设计要求。若密实度满足不了质量要求,那么将直接影响砂垫层的横向排水;由于路基中心荷载量大,沉降也较快,若无路拱,则会造成路基中心部位积水,不能及时排出,影响质量。

2-3

(2)袋装砂井材料要求:砂袋:质量≥95g/m,渗透系数>5×10cm/s,等效孔径O95为0.05~0.20mm,砂应选用渗水率较高的风干中、粗砂。含泥量<3%,大于0.5mm的砂的含量应占总重量的50%以上,不均匀系数为3-5。在袋装砂井施工中常出的质量问题有:砂袋灌砂量不足、入土深度不够、入井时扭结、缩颈、断裂、磨损、回带、砂井间距不正确;对袋装砂井施工,应严格控制袋装砂井的灌砂量和砂袋长度,检查是否与理论计算值相符(砂袋长度宜比设计长度长30~50cm,灌砂率达到理论计算值的95%以上)。检测方法可目测、也可在现场放设一磅秤进行抽查。施工中严禁砂袋随灌随用,必须成批灌制,检验合格后方可使用。施打时设专人观测套管的入土深度,机具是否有移位或倾斜现象,砂袋入井过程是否顺利,露出井外砂袋长度是否合理,拨管时是否有回带现象。若出现问题应及时纠正或补打。对已施打的砂井应经常检查,防止砂袋不满回落至砂垫层以下,起不到排水作用,若砂袋不满应及时补灌砂,补灌砂时禁止采用砂垫层的砂进行补灌,检查砂井外露是否与理论值相符。对已施打且满足质量要求的砂井应及时交验覆盖。防止砂井被破坏或老化,影响质量。

(3)塑料排水板插设时应设专人观测,套管的入土深度、拨管是否有回带现象、打设时排水板是否有扭曲、透水膜是否被撕破或污染,若出现以上问题,应及时补打;对排水板的回带检查进行量化,因用目测无法进行;排水板的入土深度采用套管进行控制。

(4)对袋装砂井和塑料排水板的质量检查工作,最好在施工时进行随机抽查或旁站全过程控制。

2.4.2复合地基处理的质量控制

(1)砂桩、碎石桩是处理软弱地基的一种经济、简单、有效的方法。对于松砂地基,可通过挤压振动作用,使之达到密实,从而增加地基承载力,降低孔隙比,减少沉降,对于软粘土地基可起到置换和排水井的作用,加速土的固结,形成置换桩与固结后软粘土的复合地基。

砂、碎石桩的材料要求:砂,必须采用渗水率较高的中、粗砂,大于0.5 mm的砂的含量占总重量的50%以上,含泥量不得大于3%;碎石,必须采用未风化的干净

69

砾石或碎石,粒径应符合设计要求,含泥量不得大于5%。

秦沈客运专线质量要求:砂桩、碎石桩必须大于中密状态(N63.5≥10),复合地基承载力≥150KPa砂桩、碎石桩地基处理质量控制应重视施工机械的选择和施工前的工艺性试桩。试桩的数量应由地质情况、机械型号而定,同种机械施工,当地质发生变化时应试桩;相同地质因采用不同施工机械时应试桩,每次试桩根数宜为7-9根,试桩应收集的资料有:地质资料、机械型号、提升高度和速度、挤压次数和时间、砂或碎石的用量、电机工作电流。试桩完毕后应进行桩身质量检测,判断是否满足质量要求,若能满足质量要求,则可按试桩时的砂石用量、提升高度和速度、挤压次数和时间、电机工作电流等技术参数指导施工;若不能满足要求,则进行原因分析,找出原因及时处理;检测方法可采用标准贯入或静力触探或动力触探和静载试验。施工记录时应记录材料用量、成桩时间。对已施打的桩按规范进行自检,自检时间:饱和粘性土为成桩后的1~2周,其它土为成桩后的3~5天;自检应对全桩进行检测(自检一般可不做静载试验)。砂、碎石桩施工接近地面时,因导管内的砂、碎石量减小,自重渐轻,及桩间土对砂、碎石桩的约束逐渐渐小,表面会产生松动或隆起,桩的质量可能满足不了设计要求,此种情况对道路建筑可进行平整、碾压、提高桩体上部质量,对房建或其它结构物可将施工标高控制在基础底面标高以上1~2m;施工中拨管不能过快,以免形成中断,缩颈等质量事故;灌砂时,含水量应加控制,对饱和土层,砂石可采用饱和状态,对非饱和土或杂填土或能形成直立的桩孔壁的土层,含水量可采用7~9%。

(2)粉喷桩是一种复合地基加固方法,是在土体中掺入粉体加固料。适用于有地下水、或土的含水率大于23%的粘性土、粉土、砂土、杂填土等软土路基;加固深度一般在14m以内。材料要求:水泥新鲜无结块,入罐最大粒度不超过5mm,不能含有纸屑、塑料布、垃圾等杂物。机械要求:计量设备要准确可靠,管路的密封性要好且能承受要求的气压。施工控制:室内配方要求土样尽可能在现场取得原状土;配方用水的水质尽可能与现场水质相同。施工前的工艺性试桩应记录好钻速、喷粉压力、成桩时间。施工中要求操作者之间的配合应默契,桩体喷粉要一气呵成,不得中断;复搅深度要满足设计要求。在施工时对计量设备要定期标定,保证计量准确。施工时若发现地层含水量低,应及时向建设单位或设计单位提出,避免质量问题发生;若只是表层含水量低,则可对施工的桩进行浇水养护,保证质量。施工记录应记录钻速、喷粉压力、成桩时间、桩的电脑号与现场编号之间的对应关系。质量检查可挖出桩体,检查桩径是否符合设计要求,桩身是否均匀密实,对满7d龄期的桩可用轻便触探检验桩身7d时的锤击数,用此判断桩身强度,亦可进行钻芯取样检测。利用电脑的喷粉记录检查,桩每米的喷灰量是否满足要求,喷灰量是否均匀。 (3)搅拌桩

搅拌桩加固原理同粉喷桩区别在于该法适用于淤泥,淤泥质土、粉土和含水量较高,且地基承载力大于120kpa的粘性土地基,对超软土效果更为显著。固化剂是浆体而不是粉体,该法的桩检测和室内配方要求与粉喷桩的要求相同,水泥的要求亦相同。施工前应标定搅拌机的灰浆输送量、灰浆输送到搅拌机喷浆机的时间等工

70

艺参数。施工时应设专人负责浆液配制,配制好的浆液要防止发生离析,机手应控制搅拌机的提升速度和次数,使之匀速,以控制注浆量,保证搅拌均匀。同时泵送必须连续。复搅深度应符合设计要求,司泵员与机手之间的配合默契。集浆池上部应设细筛过滤,防止杂物及硬块进入管造成堵塞。 (4)高压旋喷桩

旋喷桩是利用钻机把带有特殊喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后,用高压脉冲泵,将水泥浆液通过钻杆下端的喷射装置,向四周以高速水平喷入土体。借助钻杆使土体与水泥浆充分搅拌混合,胶结硬化形成复合地基。

旋喷桩的室内配方及检测方法与粉喷桩搅拌桩相同,材质要求水泥采用新鲜无结块425号普通水泥,水灰比应根据现场试桩和室内配方来确定选择合适的水灰比,减小堵塞事故发生,保证施工进度和质量。施工时应控制浆液,防止离析,必要时可掺入外加剂,改善浆液性能。在插入旋喷管前先检查高压水与空气喷射情况,各部位密封圈是否封闭,插入后先作高压水射水试验,合格后方可喷射浆液。喷射时,应达到预定喷射压力、喷浆量,再逐渐提升注浆管,中间发生故障时应停止提升和旋喷,以防桩体中断,同时应及时排除故障,若排除故障后该桩质量无法保证时,可采取在该桩附近补桩等补救措施,同时应做好施工记录。 3 总结

实践证明:按上述方法进行质量控制施工,质量好、进度快。本标段施工的软基处理检测交验统计见下表。 软基处理方法 竣工交验项次 袋装砂井 塑料排水板 砂垫层 粉喷桩 搅拌桩 旋喷桩 砂桩 碎石桩

73 6 27 3 3 1 3 2 合格项次 73 6 27 3 3 1 3 2 优良项次 72 6 27 3 3 1 0 2 合格率 优良率 (%) (%) 100 100 100 100 100 100 100 100 98.6 100 100 100 100 100 0 100 71

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容