素土挤密桩和CFG桩施工方案

摘要：根据郑西客运专线ZXZQ06标段新临潼车站湿陷性黄土地基处理设计采用的水泥土挤密桩+CFG桩措施，在大面积施工前开展了工艺性试验。通过大量反复的工艺性试验，验证了设计参数可以达到要求，总结出了一套挤密桩+CFG桩施工工艺，以满意湿陷性黄土地基处理后的要求。要害词：湿陷性性挤密桩+CFG桩复合地基处理一、工程地质概概述郑（州）西（安安）客运专线线是我国正在在修建的首条条真正意义上上的高速铁路路，设计一次次双线，设计计时速目标值值350kmm/h，全线正线线全部为无渣渣轨道，郑西西客运专线与与普通铁路比比较，施工具具有“建设起点高高、设计时速速高、设计标标准新、质量量要求高、HYPERLINK"/k/view/id-%BC%BC%CA%F5"技技术含量高、施施工工艺新”的特点。主主要承重结构构物的使用寿寿命要确保满满足100年要求，主主体工程质量量要实现“零缺陷”，并满足高高速、重载列列车开行的高高安全性和恬恬静度的要求求。管段地处处湿陷性黄土土广泛分布地地区，为确保保路基工后沉沉降≤15mm，地基处理理和路基工后后沉降控制是是本段的重点点。郑西线工工期要求2009年9月9日建成通车车。郑西客运专线ZZXZQ066标段，该工工程由铁道第第一勘察设计计院设计、上上海天佑工程程咨询监理公公司监理、中中铁一局三公公司承建。DIK4441+5009.94～DIK4444+3500段为新临潼潼车站，全长长2.84kkm，宽80M，建安费1.9亿。设计为8股道，车站站线下地基处处理有：HYPERLINK"/k/view/id-%B3%E5%BB%F7"冲击击碾压、素土土挤密桩+桩板结构、强强夯+CFG或水泥土挤挤密桩+CFG桩，挤密桩桩或强夯等地地基处理措施施。新临潼车站位于于陕西省西安安市临潼区新新丰镇，所处处地貌单元均均为渭河一级级阶地，地形形平坦，地势势开阔，地面面相对高差为为1～2m。本段地基基变形计算深深度范围地层层主要为第四四系全新统冲冲积粘质黄土土，第四系上上更新统冲积积砂层、粉质质粘土、粉土土；地层自上上向下一次分分布质黄土、中中砂、粗砂、粉粉质粘土、表表层湿陷性黄黄土厚2.5～9m为非自重湿湿陷，湿陷等等级Ⅰ～Ⅱ级。粉质粘粘土б。=120KPa。湿陷厚度度约4～15.5m，总湿陷量0～47.033cm。二、试验段目的的和场地选定定试验段目的：明明确水泥土挤挤密桩+CFG桩施工作业业的工艺流程程、操作要点点验证设计相关参数数能否满足客客运专线的标标准。为消除除场地黄土湿湿陷性，提高高地基土的承承载力，根据据设计要求地地基处理后，水水泥土单桩复复合地基承载载力应不小于于237kppa，水泥土桩桩身土平均压压实系数均不不小于λc0.97，桩间土平平均挤密系数数均不小于0.93ηc，桩间土湿湿陷系数应小小于δs0.0115CFGG桩单桩竖向向承载力应＞＞419kppa，CFG桩单桩复合合地基承载力力应＞237kppa为减少地基基在自重和活活载作用下所所产生的压缩缩下沉，确保保路基工后沉沉降≤15mm，确保路基基整体结构刚刚度稳定，，满满足客运专线线路基工后沉沉降变形要求求。为大面积积施工和今后后施工提供科科学依据。水泥土挤密桩++CFG桩试验性施施工在DIK4441+7500～DIK4442+9000段6个区域，本本试验性施工工按照设计要要求分为6个单元，5个单元水泥泥土、1个单元水泥泥土+CFG桩，每单元36根桩，共计225个根，挤密密桩桩长根据据湿陷性黄土土厚度进行设设计为5m～8m，桩间距0.9～0.95m，桩径0.4m，采用正方方形布置。水水泥土挤密桩桩+CFG桩试验性施施工在第五单单元，里程在在DIK4442+6000-DIK4442+6004.5段，在已完完成的水泥土土桩上，共9根，桩长15m，桩径0.4m，桩间距1.8m，正方形布布置。设计参数如下表表：试验单元区段里程桩长（m）间距（m）桩径（m）一单元DIK441++760～+764..75段60.950.4二单元DIK441++900～+904..75段7.50.950.4三单元DIK442++350～+354..75段60.950.4四单元DIK442++631.55～+636..25段5.50.950.4五单元DIK442++600～442+6604.5段50.90.4六单元DIK442++670～+674..5段50.90.4试验性施工开工工于2006年4月26日，工程完完成于7月16日，施工检检测完成于8月18日。三、施工工艺1、水泥土挤密密桩水泥土挤密桩是是消除湿陷黄黄土地基处理理的方法之一一，它是用沉沉管、冲击等等方法在土中中成孔，再用水泥泥、加土HYPERLINK"/k/view/id-%BD%C1%B0%E8"搅拌拌后，分层回回填夯实挤密密，来消除黄黄土的湿陷性性并加固地基基，从而达到到加固地基和和减少地基总总沉降的效果果。成孔HYPERLINK"/k/view/id-%C9%E8%B1%B8"设备采用挤挤密桩机，自自重45t左右，为波波兰履带吊改改装而成，沉沉管固定于管管架前方，其其顶部加设自自重2.5t以上柴油锤锤锤击沉管成成孔，成桩回回填采用小型型夯实机，夯夯实机有夹杆杆锤和吊锤两两种，夹杆锤锤锤（含杆）重130kg，锤直径27cm，杆长根据桩长而定，夯实时电闸开启时不间断提锤落锤；吊锤锤重260kg，锤直径30cm，人工操作卷扬机提锤落锤。试桩开始前先对对地基土的含含水率、饱和和度，桩间土土分层取样进进行检测，取取样深度为设设计桩长，确确定土样的最最大干容重及及湿陷系数。当当地基的含水水率小于12%或大于24%、饱和度大大于65%时，一般不不宜选用挤密密桩。应及时时通知设计单单位予以确认认。由设计单单位确定是否否变更设计。施工前清除地耕耕植土，平整整场地。成孔孔HYPERLINK"/k/view/id-%BB%FA%D0%B5"机械表面应有有明显的进尺尺标记，以此此来控制成孔孔深度。施工工顺序：挤密密桩施工顺序序影响到成孔孔质量，先确确定施工顺序序，挤密桩施施工一般按照照隔排跳桩和和跳桩法施工工，对于处理理深度范围内内土质含水量量在20%以内，成孔孔可采用跳桩桩法分两遍进进行，对于含含水率在20%以上成孔可可采用隔排跳跳桩法。成孔顺序示意图图①③①③③①②①②④②④②②②①②①①③①③③①②①②④②④②②②①②①隔排跳桩法跳跳桩法挤密桩工艺流程程图桩机就位：机械械按布置好的的桩位就位，沉沉管上刻划刻刻度线，桩机机保持垂直，用用吊锤或经纬纬仪检查垂直直度，垂直度度偏差不大于于1.5%。锤击成孔：锤击击成孔按隔排排跳打或根据据成孔情况采采用隔桩法进进行，采用沉沉桩机将与桩桩孔同直径钢钢管打入土中中拔管成孔。开开始成孔阶段段要轻击慢沉沉，打入设计计深度后，立立刻关闭油门门，桩管停滞滞1min后开始缓慢慢均速地拔锤锤。成孔后检检查孔径、孔孔深，是否有有缩孔，合格格后进行底夯夯，底夯夯实实次数不小于于8击，若孔底底含水量较大大时应先填筑筑10～20cm混合料后再再进行底夯。夯夯锤不宜在土土中搁置时间间过长，以免免摩阻力增大大后提拔困难难。拌和：水泥土混混合料拌和采采用稳定土拌拌和设备在拌拌和场集中进进行拌和，同同时配备碎土土设备消除土土壤的土块。拌拌和土必须使使用经试验合合格土场的土土源，按预定定配合比在拌拌和设备内拌拌制水泥土混混合料。混合合料需拌和均均匀，混合料料中不应含有有大于20mm的土块；并并应使混合料料的组成和含含水率达到规规定的要求。拌合应在灌桩前前根据提前进进行，水泥土土拌和时理论论配合比为：：水泥:干黄土=8:1000，原状土测测定实际含水水量确定施工工配合比。拌拌和后确保水水泥土含水量量接近最优含含水量，其答答应偏差不得得大于±2%。混合料拌拌和后现场可可根据“手捏成团、落落地散花”判定其含水水量是否合适适。防止和处理缩孔孔：当孔中部部出现稍微缩缩孔时，使用用烙阳铲人工工修孔保证夯夯锤顺利夯击击；当孔底出出现缩孔严峻峻时可采用桩桩机二次成孔孔，或采用机机械洛阳铲掏掏孔至设计深深度。夯填：底夯后检检查孔深孔径径合格后，然然后加料回填填成桩，夹杆杆锤按照每锹锹土夯击次数数不少于5次，吊锤按按照每锹土夯夯击次数不少少于2次，夯击时时使其在孔中中自由下落，若若碰撞孔壁，则则相应增加夯夯击次数，详详细填料厚度度和夯击次数数根据工艺性性试验结果确确定。每次加加料前夯击必必须听到“清脆锤击声”或“夹杆开始颤颤动”后，再加料料回填，直至至原地面。夯夯击采用夹杆杆锤要保持夹夹杆锤与土体体顶面高差不不小于60cm，使用吊锤锤保持落锤与与土体顶面高高差不小于200cm。桩顶夯填填高度应大于于设计桩顶标标高200～500mm，桩孔回填填时按照一定定速率回填，夯夯击次数达到到技术要求，回回填夯击均匀匀有序进行。试桩过程中，进进行桩身密实实度检验。用用环刀取土样样测定干密度度，检测点的的位置在距孔孔心2/3孔半径处，用用轻型击实试试验测定的压压实系数。根据场地土含水水量低或高合合理采用从外外围向中间或或由中间向外外围的施工顺顺序，以增加加挤密效果或或避免出现场场地隆起、桩桩径回淤、缩缩颈等现象。混合料拌制要求求随拌随用，已已拌成填料不不得超过24小时，被雨雨水淋湿、浸浸泡的填料严严禁使用，按按作废处理。下下雨期间不得得进行拌制。混合料回填至桩桩顶时，应重重复多次进行行回填夯实，保保证桩顶水泥泥土密实度。2、CFG桩CFG桩是水泥泥粉煤灰碎石石桩的简称(即cemenntfIyying-aashgrravelpile))。它是由水水泥、粉煤灰灰、碎石、石石屑或砂加水水拌和形成的的高粘结强度度桩，和桩间间士、褥垫层层一起形成复复合地基。CFG桩施工在在水泥土挤密密桩施工完成成15天后进行。施工预备检查实际地质情情况，是否符符合设计要求求，结合设计计参数，选择择合适的施工工机械和施工工方法。组织织机械、材料料、检测设备备和人员进场场。本工程成孔采用用长螺旋钻，其其钻机功率和和钻杆长度根根据设计桩长长确定，灌注注采用HBT托式砼输送送泵，泵压压压力10Mpa，灌注提升升速度为3m/miin，泵压次数数为1次/2～3m，混合料配配合比采用：：水泥:粉煤灰:砂子:卵石:外加剂=1:1::3.97::6.47::0.0188。清除地基处理范范围内0.5m厚的地表耕耕植土，施工工前用压路机机压实原地面面，做好临时时排水设施。按施工图纸进行行放线定位，定定出控制轴线线、打桩场地地边线并标识识，各桩中央央可用φ20的钢钎插入入土中20cm，拔出后再再灌石灰定点点。进行满足桩体设设计强度的配配合比试验，确确定各种材料料的施工用配配比。施工顺序CFG桩施工间间距施工顺序序根据地质情情况可以采用用连打法，和和隔排跳打法法。一般优先采用间间隔跳打法，也也可采用连打打法。具体的的施工方法由由现场试验确确定。连打法易造成邻邻桩被挤碎或或缩颈，在粘粘性土中易造造成地面隆起起；跳打法不不易发生上述述现象，但土土层较硬时，在在已打桩中间间补打新桩，可可能造成已打打桩被振裂或或振断。全长长布桩时，应应遵循由“由一边向另另一边”的原则。长螺旋成孔泵送送混合料灌注注施工工艺钻机就位：钻机机就位后，应应使钻杆垂直直对准桩位中中心，确保CFG桩垂直度容容许偏差不大大于1%。采用在钻钻架上挂垂球球的方法，在在采用钻机自自带垂直度调调器控钻杆垂垂直度，每根根桩施工前都都有专门的人人员进行桩位位对中及垂直直度检查。满满足要求后，方方可开钻。混合料搅拌：混混合料搅拌按按照配合比进进行配料，每每盘料搅拌时时间按照普通通HYPERLINK"/k/view/id-%BB%EC%C4%FD%CD%C1"混凝土的搅拌拌时间进行控控制。控制在在90-1550s，塌落度控控制在160-1180mm。钻进成孔：钻孔孔开始时，关关闭钻头阀门门，向下移动动钻杆至钻头头触地时，启启动马达钻进进，先慢后快快，同时检查查钻孔的偏差差并及时纠正正。在成孔过过程中发现钻钻杆摇摆或难难钻时，放慢慢进尺，防止止桩孔偏斜、位位移，钻具损损坏。根据钻钻机塔身上的的进尺标记，成成孔到达设计计标高时，停停止钻进。在钻进时，记录录每米电流变变化并记录电电流突变位置置的电流值，作作为地质复核核情况的参考考。灌注及拔管：钻钻孔至设计标标高后，停止止钻进，提拔拔钻杆20－30cm后开始泵送送混合料灌注注，每根桩的的投料量应不不小于设计灌灌注量。钻杆杆芯管布满混混合料后开始始拔管，施工工桩顶高程宜宜高出设计高高程50cm，灌注成桩桩完成后，桩桩顶盖土封顶顶进行养护。在灌注混合料时时，对于混合合料的控制采采用记录泵压压次数的办法法，对于同一一种型号的输输送泵每次输输送量基本上上是一个固定定值，根据泵泵压次数来计计量混合料的的投料量。移机：灌注时采采用静止提拔拔钻杆，提管管速度控制在在2～3m／min至下一根桩桩的施工。根根据轴线或四四周桩的位置置对需施工的的桩位进行复复核，保证桩桩位正确。水泥土+CFGG桩施工完成成检测合格后后，在CFG桩顶面清除除浮土，铺设设水泥土褥垫垫层，褥垫厚厚度的在60CM左右，采用用轻型压路机机进行静压，压压实表面。四、施工试验检检测结果评价价试桩完成后，分分别委托《陕陕西省人工地地基检测新西西北检测站》和和《陕西省人人工地基检测测第四人工检检测站》两个个有资质的检检测单位进行行检测。检测测采用钻机取取样和开挖探探井取样后做做室内试验，分分别在水泥土土桩身和桩间间土每1米取样一个个在孔之间形形心点四周、成成孔挤密深度度内、进行湿湿陷性试验和和压缩试验，计计算干密度与与其最大干密密度的比值（最最小挤密系数数）、湿陷系系数。检测桩桩间土处理效效果，桩身土土的压实系数数、桩间土挤挤密系数、湿湿陷性和复合合地基承载力力。在试桩完成288天后，采用用平板载荷试试验检测，单单桩复合地基基承载力，根根据设计承载载力特征值的的2倍进行堆载载检测；从P-S曲线可以看看出，复合地地基载荷试验验曲线基本属属于渐进型的的光滑曲线，不不存在陡降点点。根据检测测报告结果，检检测6个试桩区：：根据检测结结果分析：（1）水泥土挤挤密桩桩身土土平均压实系系数均不小于于λc0.97，满足设计计要求。（2）水泥土挤挤密桩桩间土土平均挤密系系数均不小于于0.93ηc为0.94，满足设计计要求；（3）水泥土挤挤密桩桩间土土湿陷系数δs值最大为0.014，桩间土湿湿陷系数都小小于δs0.0115表明处理范范围内湿陷性性已消除，满满足设计要求求；（4）水泥土挤挤密桩单桩复复合地基承载载力＞237kppa，满足设计计要求（5）CFG桩桩桩身检测，检检测方法采用用低应变检测测了6根，桩身属属于完整桩5根或基本完完整桩1根，桩体强强度大于10Mpa。均满足设设计要求（6）CFG单单桩竖向承载载力＞419kppa、均满足设设计要求。（7）CFG桩桩复合地基承承载力＞237kppa、均满足设设计要求。五、结束语。1．根据本工程程复合地基检检测结果数据据看，工程所所采用的组合合型复合地基