不良地质路基处理工程施工组织设计方案

1、 . . . 省改建铁路川黔线中心城区家湾至阁老坝段外迁东移工程不良地质路基处理施工方案复核：中铁八局集团川黔铁路段外迁工程站前1标二工区二0一五年九月24 / 26目录1 编制依据与原则：31.1编制依据31.2编制原则31.2.1 贯彻政策31.2.2 工程技术31.2.3 质量管理41.2.4 文明施工42 工程概况：42.1工程地质条件42.2水文地质42.3技术条件53 方案说明54 膨胀土类：54.1工程概况54.2试验确定64.2.1土性介绍64.2.2石灰剂量与CBR关系64.2.3含水量与CBR关系74.3现场施工控制要点84.3.1焖料84.3.2掺灰要求84.3.3严控含

2、水量84.3.4严控灰剂量84.3.5碾压要求84.3.6排水84.3.7材料要求94.3.8检验方法94.4质量控制95 软土类：95.1工程概况95.2水泥搅拌桩95.2.1外业技术准备95.2.2技术要求95.2.3施工程序与工艺流程105.2.4施工要求115.2.5劳动组织135.2.6材料要求135.2.7设备机具配备145.2.8质量控制与检验145.2.9安全与环保要求165.3 CFG桩165.3.1、作业准备165.3.2施工程序与工艺流程175.3.3施工工艺185.3.4劳力组织195.3.5材料要求205.3.6质量控制与检验205.3.7安全与环保措施22不良地质路

3、基处理专项施工方案1 编制依据与原则：1.1编制依据川黔铁路段站前1标段相关路基主体与附属施工图、施工图集铁路路基工程施工质量验收标准TB10414-2003客货共线铁路路基工程施工技术指南TZ202-2008新建时速200公里客货共线铁路工程施工质量验收暂行标准TZ202-2008铁路混凝土工程施工技术指南铁建设2010241号铁路工程基本作业施工安全技术规程TB10301-2009施工现场临时用电安全规JGJ46-2005铁路路基工程施工安全技术规程TB10302-2009国家与地方关于安全生产和环境保护等方面的法律法规；本单位施工能力，机械设备装备情况；1.2编制原则1.2.1 贯彻政策

4、贯彻执行国家、铁路总公司、当地政府、制定的有关政策；按照铁路工程施工程序，合理安排施工进度，保证质量，确保按期完工，节约资源，保护环境，取得社会和建设单位信誉。1.2.2 工程技术积极采用新技术、新工艺、新材料、新设备，不断提高施工技术水平，提高工程质量，降低工程成本。1.2.3 质量管理加强质量管理，全面开展质量管理活动，严把质量关，确保工程质量符合要求。1.2.4 文明施工坚持文明施工，保护环境。按照国家、铁道部与业主对本工程的环境保护的要求，精心组织，严格管理。2 工程概况：2.1工程地质条件本标段位于省境，以山地为主，沿线覆盖层的主要类型为第四系全新统人工填土、粉质粘土、粘土、红粘土、

5、（松）软土等。下伏基岩主要有侏罗系、三叠系、二叠系、志留系、奥系的灰岩、白云岩、泥灰岩、砂岩、泥岩、页岩、页岩夹煤层等地层。地质构造复杂，断裂和褶曲发育；不良地质主要有岩溶与岩溶水、煤矿采空区、顺层、岩堆、断层破碎带等，特殊岩土主要为人工填土、软土、松软土以与红粘土，地下水在含煤地层段具 H1侵蚀；夹煤线或薄煤层与膏岩地层段具H2H3侵蚀。2.2水文地质依据测区出露的地层岩性与含水地层储水空间的成因、特征和地下水赋存形式，将测区地下水划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙水、碳酸盐类岩溶水三大类。松散岩类孔隙水主要赋存于中第四系坡残积、坡洪积、冲积等江河的阶地与河漫滩的砂、砾卵石层、松散地层孔隙中

6、，一般为潜水。主要接受大气降雨补给。因松散岩为透水层，其富水性差且不稳定，因而地下水水量不大；碎屑岩类裂隙水主要分布于砂岩、泥质砂岩等碎屑岩地层中，主要接受大气降雨入渗补给，向低洼处排泄。碳酸盐类岩溶水主要赋存于灰岩、白云岩等组成的碳酸盐岩类含水岩组中。大气降水一部分沿地表溶隙、溶缝、落水洞、溶斗等岩溶通道直接进入地下，补给岩溶地下水向仁江河、湘江河、乌江排泄。结合区域水文地质特征和野外实地调查分析认为：拟建线路隧道大多处于地下水的垂直循环带或季节交替循环带，部分岭隧道的部分地段则处于地下水的水平循环带和深部循环带。2.3技术条件铁路等级：国铁I级正线数目：单线设计速度：120km/h最小曲线

7、半径： 800m限制坡度：6，加力坡 133 方案说明结合本标段地质情况特点，在施工过程中遇到的不良地质主要包含：地下溶洞、膨胀土、软土。故本方案主要介绍一下在路基施工时遇到以上三种不良地质时的处理措施。4 膨胀土类：4.1工程概况膨胀土基本特性是吸水膨胀，失水收缩且具有多裂隙性、超强固结性、强亲水性和反复胀缩性的工程性质。膨胀土遇水急剧膨胀失水则严重千缩，工程力学性质极不稳定。本项目沿线分布的膨胀土。目前，膨胀土改良的方法主要是化学改性，例如掺石灰、水泥、粉煤灰、氯化钠和磷酸等外掺稳定剂。其中，石灰改良膨胀土是最普遍、最有效的方法之一。将采用“场拌”的方式进行施工。挖方段遇膨胀土时，若方量较

8、小，则直接弃掉，若方量较大时，则就地掺灰处理，就近使用；取土场遇膨胀土，则就地掺灰，然后拉走使用；清表后发现膨胀土，则先确定方量大小，数量较小时则挖弃换填，数量较大时则就地掺灰，就近使用。4.2试验确定4.2.1土性介绍沿线广泛分布着膨胀土，其土质为褐黄色灰黄色粘土，其膨胀土的自由膨胀率一般在3261之间，体缩率14.420.0，缩限为10.829.1，收缩系数为0.240.42，素土的胀缩总率为4.670.91之间，属于弱膨胀土，其中某取土坑土工试验数据如下表，由于土源紧，此路基采用掺石灰进行改良。4.2.2石灰剂量与CBR关系试验均按照土工试验规程执行，击实试验采用重型击实法。根据试验数据

9、绘制关系图如下：由图可以看出在膨胀土掺入石灰后进行的室CBR试验中，CBR随石灰剂量的增加而增大，其中石灰改良膨胀土后的CBR值相对素土显著提高，已满足路基设计要求，且在石灰灰计量为5以时，强度增长显著；在石灰灰计量超过5时，则明显减缓。鉴于CBR试验没有考虑龄期的影响，在长龄期条件下，石灰改良土受类火山灰样作用等长期效应，将逐渐形成石灰改良土体的结构，从而进一步提高石灰改良土的力学性能和稳定性。因此，采用5石灰灰剂量改良膨胀土，其力学性能已能很好地满足路用的要求。4.2.3含水量与CBR关系在一样击实功（重型击实仪器落锤27次），一样灰剂量（5%）下，配制灰土的不同含水量，再测其对应的CBR

10、值，根据试验数据绘制关系图如下：由图可以看出，CBR值在含水量不断增加的情况下，逐渐升高而后又逐渐下降，变化趋势如同击实曲线一样存在最高点，数据表明这个CBR值最高时对应的含水量为21.8%，比击实确定的最佳含水量19.0%大了2.8，反过来也可以发现当击实最大时所确定的最佳含水量19.0%处并不是CBR最高的。从上述试验结果的分析可知，弱膨胀土的CBR值受到含水量的影响，弱膨胀土在最佳含水量下压实，虽然可获得压实度最大的优点，但存在CBR值较小和遇水后相对干湿程度加大而使膨胀量加大的缺点。最终路基是要保证承载力的， CBR值当然是越高越好，若采用大于最佳含水量2.8的控制标准，只要现场稍增大

11、压实功来弥补压实度欠缺的问题，就可获得较高的压实度和最大的CBR强度，且浸水后的膨胀量也比较小，具有较好的水稳定性。4.3现场施工控制要点通过以上试验结果，结合以往经验，得出现场施工膨胀土时应特别要注意以下几点：4.3.1焖料取土坑焖料用设计掺灰剂量的40的生石灰进行焖料，焖料时间3天，为防灰剂量衰减，焖料时间也不宜过长（<7天），且中途需要翻拌以保证灰、土均匀。4.3.2掺灰要求对于动态掺灰要求的路基，在保证总灰量不变的情况下，最好能每层都掺拌石灰，总体遵循灰剂量上多下少原则，使得掺灰后的路基土层和素土层相比能大幅提高承载力。4.3.3严控含水量碾压前除保证土的粉碎颗粒不要过大外，各个

12、测点含水量不得低于最佳含水量，应比最佳含水量大3，土层上下含水量要翻拌均匀，合格后与时碾压以防失水，对于碾压时间过长，表面干燥的路基，应洒水浸润表面后再行碾压，验收合格后与时上土覆盖养生。4.3.4严控灰剂量一是量不得少，二是碾压前须保证灰、土拌和均匀，土层上下均匀。4.3.5碾压要求碾压机械须用重型压路机，轻型压路机即使碾压多遍，效果也不好。4.3.6排水膨胀土遇水后原有状况变化迅速，因此整个施工期间要做好放水、排水措施，避免雨淋，若碾压前降雨，要抢先预压排水；4.3.7材料要求石灰：必须具有三级与三级以上要求，并做好每批次的等级抽查工作与施工现场堆放工作。土料：在取土坑应清除表层有机土层，

13、对有机质含量超过5%的土和强膨胀土不能作为路基填料4.3.8检验方法压实度检查用灌砂法，灌入深度要到下一层顶面，检测频率按照膨胀土检测标准，比正常路基提高一倍。4.4质量控制通过一些室试验，对石灰改良膨胀土的基本性质进行分析。石灰改良膨胀土的CBR值受含水量和灰剂量的影响较大，膨胀土的适度掺灰可使其强度大幅增加，由试验数据确定掺灰比例；同时在保证路用力学性能的条件下，适当增加施工含水量3个点，有利于强度的改善，对路堤结构的工后水稳定性也更加有利。5 软土类：5.1工程概况本标段软土区域较多且分布较广，一般加固方式采用水泥搅拌桩和CFG桩。5.2水泥搅拌桩5.2.1外业技术准备测量放线，准确确定

14、桩位，由于单元加固区域搅拌桩的间距不同，所以放出加固区域后应根据该相应区域搅拌桩的排列间距细部确定桩位。检查施工场地的控制桩点是否会受施工振动的影响；确定施工机具：深搅钻机与配套设备；施工作业层中所涉与的各种外部技术数据收集。 5.2.2技术要求（1）水泥搅拌桩径0.5m，水泥浆采用现场拌制。（2）施工前按审批的配合比对原材料进行检测，确定水泥浆配合比为： 1：0.55，注浆压力为0.51Mpa,具体以现场确认。成桩后应保证无侧限抗压强度与复合地基承载力能达到设计要求。（3）大规模施工前，需报审试桩方案审批通过，进行试桩施工，选取同类型5根做为工艺性试桩，以复核地质资料、设备、施工工艺是否适宜

15、，核定选用的技术参数。5.2.3施工程序与工艺流程（1）施工程序每一根成桩作为一个完整的施工过程，施工程序为：深层搅拌机定位预搅下沉制配水泥浆喷浆搅拌、提升重复搅拌下沉重复喷浆搅拌提升直至孔口关闭搅拌机、清洗移至下一根桩。（2）工艺流程图5.2.4施工要求（1）场地平整：现场与时平整，清除地上和地下一切障碍物。明洪、暗塘与场地低洼时应抽水和清淤，分层夯实回填粘性土料。场地平整标高宜比设计确定的基底标高再高出0.30.5m，以保证桩头的施工质量。场地清理完成后对场地标高进行核查，与设计图纸进行比较，确保处理施工桩长能够达到设计处理深度。对施工放样桩位、数量进行检查，保证施工准确性，采用明显标志物

16、做出施工桩位标识。施工准备测量搅拌桩机就位调平对中钻进至设计桩底标高喷浆、搅拌、提钻至桩顶重复钻进至设计桩底标高重复喷浆、搅拌、提钻至桩顶桩机移位不合格合格检验签证水泥搅拌桩施工工艺流程图（2）钻机就位：应用钻机塔身前后左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻机垂直对准桩位中心，钻孔控制采用在钻架上挂垂球的方法测量该孔的垂直度，也可采用钻机自带垂直度调整器控制钻杆垂直度。每根桩施工前现场工程技术人员进行桩位对中与垂直度检查，满足要求后，方可开钻。（3）预搅下沉：先将搅拌桩机用钢丝绳挂在起重机上，用输浆胶管将贮料罐砂浆泵与搅拌桩机接通，开动搅拌机电动机，搅拌机叶片相向而转，放松起重机钢丝绳，借

17、设备自重，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉至要求加固深度，下沉的速度可由电机的电流监测表控制。正常控制在0.380.75m/min。如果下沉速度太慢，可从输浆系统补给浆液以利钻进。在下沉过程中发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移和钻具损坏。根据钻机塔身上的进尺标记，成孔到达设计标高时，停止钻进。（4）拌制水泥浆：待搅拌机下沉到一定深度时，即开始按试桩确定的配合比拌制水泥浆，将水泥浆存放在集料斗中。（5）提升喷浆搅拌：搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，以0.30.5m/min 的均匀速度提起搅拌机，边喷浆边搅拌，由搅拌叶片将水泥浆与深层处的软土搅拌，直到提至地面

18、，即完成一次搅拌过程。（6）重复预搅下沉、提升喷浆搅拌：为使软土和水泥浆搅拌均匀，再次将搅拌机边搅拌边沉入土中，桩端原位搅拌时间时间约min，至设计加固深度后再将搅拌机提升喷浆搅拌出地面，即完成一根柱状加固体。（7）钻机移位，进行下一循环作业。5.2.5劳动组织（1）劳动力组织方式：采用架子队组织模式。（2）施工人员应结合试验段确定的施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置。每个作业工班人员配备表序号负责人1人备注1技术主管1人2技术、质检、测量与实验人员4人3专职安全员人4工班长2人5机长4人6普工16人7电工1人8泵机操作手人以上按四台钻机八小时为一作业工班计算，其中负责人、技术人员

19、、安全员、工班长由所属单位职工担任。5.2.6材料要求搅拌桩所用的固化料和外掺剂品种、规格与质量应符合设计。应对购入材料产品质量证明进行检查并抽样检验。根据抽验批每批抽样检验1组。同一产地、品种、规格、批号的固化剂和外掺剂，袋装水泥每200t（散装为500t）为一批，当不足200t（散装为500t）时也按一批计。5.2.7设备机具配备水泥搅拌桩施工机械设备配置分两大部分，即搅拌提升部分，水泥浆拌制与泵送部分。主要机具设备表序号机 械 设 备 名 称规格与型号单位数量备 注1深层搅拌机DB-5A型台42挤压泵台43集料斗1立方套44灰浆搅拌机台45喷浆流量计台46发电机80KW组1备用7洒水车立

20、方台28其他小型机具若干以上机具按每个作业工班劳动组织进行配备5.2.8质量控制与检验5.2.8.1质量控制（1）所用固化剂、外掺剂的品种、规格、性能应符合设计，必须通过抽检合格方能进场使用。固化剂、外掺剂等材料的现场存放应严格防水、防潮，符合其存放要求。（2）搅拌机械必须配置自动记录仪，施工前对其进行标定；宜用流量泵控制输浆速度，根据试桩工艺使注浆泵出口压力保持在合适的值，并应使搅拌提升速度与输浆速度同步。（3）供浆必须连续。拌制浆液的罐数、固化剂和外掺剂的用量以与泵送浆液的时间等应有专人记录。固化剂浆液应根据单桩理论需浆量，严格按设计的配合比搅拌，制备好的浆液应均匀，不得离析。（4）施工过

21、程中随时检查施工记录，对每根桩进行质量评定。搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，应有专人记录搅拌机每米下沉和提升的时间。深度记录误差不得大于100mm，时间记录误差不得大于5s。（5）为保证桩端施工质量，应在预计浆液达到钻头出浆口后，应喷浆座底超过30s，才可开始提升钻头，保证浆液完全到达桩端。（6）成桩过程中若因故停浆，继续施工时应将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m，待恢复供浆时再喷浆提升。若停机超过3h，应拆卸输浆管路，清洗干净，在原桩位旁边补桩，并报监理和设计确认。（7）回收处理施工中溢出的浆液，防止污染环境。5.2.8.2质量检验（1）水泥搅拌桩施工允许偏差和检查方法水泥搅

22、拌桩施工允许偏差和检查方法序号机 械 设 备 名 称允许偏差检查方法备注1桩位50mm与测量放样点对比，尺量2桩身垂直度1%全站仪或吊线测钻杆倾斜度3单桩喷浆量不小于设计要求查电脑自动记录仪打印记录4桩 长不小于设计要求喷浆前检查钻杆长度5桩体有效直径不小于设计值开挖部分桩体，尺量（2）成桩7d后，可采用浅部开挖桩头，深度超过停浆面下0.5m，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。检验数量为总桩数的2，且不少于3根。（3）搅拌桩成桩后28d，按设计或者验收标准要求对桩身完整性、均匀性、无侧限抗压强度进行抽检，在每根检测桩桩径方向14处、桩长围垂直钻孔取芯，观察其完整性、均匀性，拍摄取出芯样的照片

23、，取不同深度的三个试样作无侧限抗压强度试验。钻芯后的孔洞采用水泥砂浆灌注封闭。（4）成桩后28天，通过载荷试验，对单桩或复合地基承载力进行检验，应满足设计指标要求。5.2.9安全与环保要求5.2.9.1安全要求（1）每个桩孔由一个固定的小组施工，机械操作人员严格执行安全操作规程，施工现场必须有专人负责安全防护事宜,保证安全施工。（2）搅拌机周边必须设置安全防护围栏，高度不低于1.2 m。所有施工活动均应在防护围栏作业。严禁非施工人员进入桩基施工区域。已搅拌好的成桩，必须设置防护，并设置明显警戒标志。（3）施工现场设有安全标志。危险地区悬挂“危险”等警告标志，夜间设红灯示警。场地狭小时，设临时交

24、通指挥。（4）对各种机具设备和劳动保护用品定期进行检查和必要的试验，保证其处于良好状态。 （5）进入施工现场必须佩带安全帽，机械操作人员穿工作服，严禁任何人穿拖鞋进入施工现场。5.2.9.2环保要求（1）在运输、储存水泥类易飞扬物时，采取覆盖、密封、洒水等措施防止和减少扬尘。（2）运输车辆进出工地不得超限运输，防止沿途撒漏。 （3）认真规划施工道路，做好临时道路的管理、使用，并做好道路的排水和边坡防护,施工场地修建施工排水系统并确保畅通。 （4）工程完工后与时清理现场垃圾，做到文明退场。5.3 CFG桩5.3.1、作业准备（1）接到施工图后组织技术人员全面熟悉核对图纸，充分了解CFG桩长螺旋设

25、计参数与相关技术问题。（2）准备与CFG桩长螺旋施工相关规、规程、标准、技术条件、指南等。（3）对施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。（4）施工过程中你方现场值班人员要详细记录桩身长度和每根桩身灌注混合料方量。5.3.2施工程序与工艺流程（1）施工程序每个施工单元为一个完整的作业区。施工程序为：1测量放样、2钻机就位、3钻孔、4压灌拌合料、5成桩验收。（2）工艺流程长螺旋钻管泵压CFG桩流程图5.3.3施工工艺5.3.3.1施工准备（1） 核查地质资料，结合设计参数，选择合适的施工机械和施工方法。（2） 平整场地，清除障碍物，标记处理场地围地下构造物与管线。（3） 测量放线，定出控

26、制轴线和边线，打桩并标识。（4） 施工前进行成桩工艺试验，试桩数量应满足设计要求且不得小于2根。试桩时应记录电流、桩长、拔管速度、充盈系数、混合料坍落度等参数，并对地质变化予以说明。最终通过试桩结果合理施工工艺与参数。并将试桩资料整理上报监理单位确认批准后，用以指导此项工程大面积施工。5.3.3.2 施工工艺（1）桩机就位CFG桩钻机就位后，应用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1%。（2）混合料搅拌CFG桩混合料搅拌要求按配合比进行配料，计量要求准确。(3)钻进成孔钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触与地面

27、时，启动马达钻进。一般应先慢后快，这样既能减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔的偏差，以便与时纠正。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则较易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。当钻头到达设计桩长预定标高时，在动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记，作为施工时控制孔深的依据。当动力头底面达到标记处桩长即满足设计要求。施工时还需考虑施工工作面的标高差异，作相应增减。(4)灌注与拔管CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆芯充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。成桩的提拔速度宜控制在23m/min，成桩过程宜连续进行，应避免因后台供料慢而导致停机待料。若施工

28、中因其它原因不能连续灌注，须根据勘察报告和已掌握的施工场地的土质情况，避开饱和砂土、粉土层，不得在这些土层停机。灌注成桩完成后，用湿粘土盖好桩头，进行保护。施工中每根桩的投料量不得少于设计灌注量。(5)移机当上一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工。施工时由于CFG桩的土较多，经常将临近的桩位覆盖，有时还会因钻机支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动。因此，下一根桩施工时，还应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。5.3.4劳力组织根据CFG桩施工工序和施工方法，以机组（一套施工机械的组合）为作业班组织施工，一个作业班劳力配置如下表：劳动组织（每台钻机配备人

29、员）序号工种人数职责备注1司钻4负责钻机成孔2搅拌机司机5负责拌制混凝土3修理1机械维护与修理4电工1负责施工用电5安全员1全面负责施工中的安全质量6测量1全面负责施工中的测量工作合计135.3.5材料要求CFG桩选用的水泥、粉煤灰、碎石、石屑（砂）、水等原材料应符合设计要求，并按相关规定进行检验。水泥宜采用P.O42.5强度等级水泥,粉煤灰采用优质粉煤灰，粉灰比为1:1.2，石屑率一般在0.3左右,碎石粗骨料满足级配要求，松散堆积密度大于1500kg/m³，碎石最大粒径不大于25mm。施工用水的水质应符合工程用水标准。设备机具配置CFG桩主要机械：长螺旋钻机，发电机等。其它辅助设备：混凝土搅拌站、高压混凝土泵、混凝土泵管、振捣器、材料秤、混凝土运输罐车、小推车、重锤等。测量仪器