挤密桩施工既有线路基加固技术

挤密桩施工---既有线路基加固技术一、前言在广（州）深（圳）准高速铁路设计中，某些区段直接利用既有路基改作准高速路，而这些区段中有些路段的基床不能满足准高速路基的技术要求，需要进行补强加固。广深铁路运输十分繁忙，要在正常行车条件下进行路基加固，技术难度很大，如：锁线路或限速运行，会给运输造成巨大的经济损失，因此，需寻求一种在保证列车正行的条件下，对路基基床进行加固施工作业的技术。经过此选，我们采用了水泥土挤密桩技术。经总结形成本工法。水泥土挤密桩对路基承载力不够高的砂粘土而言，主要起挤密作用，即通过复合的挤入和施工时夯击挤压桩间土体，使其密实度提高，从而提高路基承载力。本工法确保行车与施工两方面的安全，又可使施工进度和施工质量满足工程要求。本工法于1994年在广深准高速铁路路基技术改造施工中推广应用。二、工法特点1、在保证列车正常运营条件下进行轨下基床表层加固，可以做到不限速，不封锁线能够确保施工与行车安排；2、工艺简单，操作方便，能保证加固质量，易于掌握推广；3、机具轻便，上下道灵活，工作面不受限制，可多点同时作业，有利于加快施工进度。三、适用范围本工法适用于在铁路运营条件下，对承载力不够高的砂质或土质基床进行加固处理。四、施工工艺（一）工艺流程（见图25-1）（二）施工准备正式开工前，应进行现场调查，掌握运营情况及每列车通过的时间，并取得铁路及运营单位的支持；为了确保施工人员的安全，确保挤密桩的施工质量，必须对参加的人员进行岗前培训，检修施工器具、设备。（三）桩孔定位按照设计要求的定位标准和纵横距离定出孔位。广深准高速铁路水泥挤密桩尺寸为：孔径24cm，对填料夯击后桩径达27~30cm，自基床表面向下深100cm；桩沿线路纵向间距54~57cm（即轨枕数量为1840根/km的轨枕间距），横向间距60cm见图25-2）。桩的数量按双线路基要求，沿线路横向每排12根。（四）埋设套筒，取出道碴在埋设套筒之前，应有扒碴设备将道碴扒到与轨枕底面齐平。在扒平道碴的孔位设第一节套筒，其位置应在轨枕盒的中心，筒体摆放要正直，不得向任何主向偏斜，筒口在低何情况下都不得超过钢轨顶面。安设在钢轨内侧的套筒，筒壁外表面与轨头面在任何情况下都不应小于10cm。套筒安置正确后，应在周围填直少量道碴，以保持的稳定。在第一节套筒安置完毕后，用取碴器从筒内掏出道碴。取碴器由三件工具组成：是收碴盘，用来装收石碴；另一件是扒石叉，用来将石碴扒入收碴盘内；第三件是钢钎石碴紧密时，用扒石叉不能扒动时，应用钢钎将石碴执行撬松，再用扒石叉扒碴。套筒中碴扒到一定深度后，应用手锤垫上垫板轻轻敲击套筒的上缘，使其随着道碴的取出面也沉，直至套筒的上缘与道碴面齐平，在敲击套筒时，不要用力过大，以免将筒头击。在第一节套筒上缘与道碴面齐平后，将第二节套筒安放在其上端并绕顺时针方向旋转，使前一节套筒的侧耳与本节套筒的钩销扣住，将两节套筒连接在一起，连接时应注意与钩销不能扣得太紧，应保证随时都能将套筒分开，以确保在运营条件下的作业安全，后用取碴器继续掏出石碴，并使套筒逐渐下沉，当第二节套筒的上端与道碴面齐平时接上第三节，直到套筒下沉到基床表面，并将筒内的道碴全部掏出。在套筒下沉过程中使套筒一直保持正直。（五）在基床上成孔在套筒下沉到基床表面以后，用取土器（图25-3）在基床上成孔。当基床的土质成细砂时，可用旋转式取土器，该机具由转体和旋转手柄两部分组成，取土时将手柄转体的竖杆上，用活动销钉销住，然后将取土顺放入套筒内，使工作水平放在基床表面让竖杆保持正直，转动手柄，使工作头在基床内切削成孔，待工作头的盛土盒充满松土柄可上下移动位置，以调节到适于工作的高度。在手柄移动位置后注意用销钉销住。孔过程中，应避免将取出的松土丢洒在道碴面上，以保持道碴的清洁。当路基中含有少量石碴时，可用冲击取土器，即改型北京铲（见图25-4），取土时头放入套筒内，在基床面上提起一定高度后向下冲击，使土塞入铲头的筒内，往复冲次后，将铲头提出套筒以外，用小独锤轻轻敲击铲筒，土便从筒内掉出装入预先准备的内，运出路外。在道碴厚度不超过40cm的地段，孔深为100cm，即自基床表面向下深度1m，在厚度为40~65cm的地段，自轨枕底面起，向下深度达到140cm停止钻孔。当道碴的厚于65cm时，不再做桩。（六）材料拌合水泥稳定土挤密桩所用的材料为土、砂、水泥和水。水泥选用425#硅酸盐；砂和选用要经过试验，其物理指标应符合水泥土的技术要求，所用的土应过4mm筛；水应拌制混凝土用的水质要求。其配合比应符合设计要求。广深准高速铁路水泥土挤密桩与砂之比为1：1.5，水泥为土砂总量的8%，最佳含水量为9%。（七）材料装填将拌匀的材料由套筒口装入孔内，每次的装填量应控制在夯击后厚度不大于35cm，后一次的装填量，应保证平锤夯击后桩的顶面高出套筒底部筒口端面1~2cm。（八）夯击夯击与材料装填交替进行。夯击的方式有两种；锥夯和平夯。整个夯击作业主要用锥夯，平夯是用来将桩的顶面夯平。图当一层材料装填完毕后，将锥夯的锤头由套筒上口放入孔内，将抓环套在夯杆上，销钉销住；夯击作业一般为2~3人一组，夯击者用手抓住抓环，用力向上将夯举起，让自由落下，锤击填写料。夯击时，锤头下落高度不小于60cm，每层击数不应少于15次，夯锤举起下落时，应注意避免碰撞孔壁和套筒壁。如果夯锤下落时有碰撞孔壁的现象，碰撞2次，应增加1次击数。在最后一次填料夯实后，再装入少量填料，用平夯夯击10次，如用平夯夯击后桩的面仍低于套筒下缘，应再装少量填料，用平夯轻轻拍击，使桩顶高于套筒下缘1~2cm，将桩顶拍平。在拍击过程中，如抓环的位置偏高或偏低，可以移动抓环，调节到适于举夯的高度，用销钉销紧。在施工过程中，对于在基床上已钻孔的桩位，要及时装填夯实，未钻孔的桩位和已经填满夯实的桩位，允许搁置一段时间再回填道碴。（九）直拔套筒，捣实道碴在夯击作业完毕后，在第四节套筒的顶面放上提梁，并将提梁沿顺时针方向转动，套筒的侧耳与提梁的钩销钩紧，然后在提梁上穿上钢钎，由2人将套筒向上轻轻拍起。抬起套筒之前，应往套筒内装入少量道碴，然后，一边上抬一边装入部分道碴，以保持筒外轨枕下的道碴不致松动坍塌，直到全部套筒提出。全部套筒提出之后，迅速回填道碴，并用钢钎捣实，将道床恢复到施工前的状况。五、机具设备1个工班所需机具设备见下表。1个工班需用机具设备表序号机具名称单位数量用途1取碴器套7取道碴2取土器把2取砂土3改型北京铲把2取含碴土4护筒节28保护道碴不坍塌塌5锥夯把2夯实、挤密6平夯把1夯实7捣固镐把4捣固道碴8磅砰台1计量9铁铲把2拌合复合料10钢卷尺把2桩孔定位11压锥仪台1检测12三角尺套1检测13筛个1筛分粘土六、劳动组织根据工艺流程及各道工序的劳动强度及特点，对施工人员进行分组，每个施工发挥及副指挥各1名，安排3个作业工班和1个拌合组、1个安全防护小组。每作业人，其中桩孔定位、埋设护筒取道碴7人，材料填装1人，夯实4人，拔起护筒，道碴捣固4人。拌合小组6人，其中筛分2人，计量1人，填料拌合3人。安全防护处设持口哨的防护员各1人，负责火车迫近报警，施工区段处设手持对讲机及口哨员1人，负责指挥工人及时撤离现场。七、质量要求1、施工前应使参加施工的全体人员熟悉各种施工器具的结构原理和使用方法，道工序的特点、技术要求及作业要领；2、做好检测和测试工作；3、安设套筒位置应准确，筒体摆放要正直；4、在最后一层填料夯实后，桩的顶面不能低于基床表面。八、安全措施本工法是在运营线上进行轨下作业的，除遵守《铁路工务安全规则》外，为确保还应采取以下措施；1、进行全员安全意识教育；2、工作中使用的工具搁放不得侵入限界，严禁将工具放在钢轨上，金属工具不接触两根钢轨，凡是不立即使用的工具，一律放在道床肩以外，以便列车通过时道；3、对于易滚动的工具（如套筒等），应与轨道垂直方向搁放，对于重量较轻的工具在其上面压上重物，以免列车通地时空气流动和列车振动使工具进入限界，造成事故。4、在施工过程中，须听从安全防护小组的指挥，在列车通过时，严禁停留在有反车通过的轨道上。九、效益分析1、所用水泥土中，土可就地取材，水泥掺量只占土砂重量的8%，拌制水泥土工，单、不需复杂技术和贵重设备。2、施工工具均为手工工具，材料及加工制作费用较低。全套工具操作方便，普通稍加培训即可上岗，相应的工时费自然低廉。3、在运营线上不停运施工，避免了运营损失。另外，在加固区段内遇有大、中、小时，无需跳槽开挖换填，减去了增设便线、便桥的投资。4、广深线采用本工法回固施工后，工期较预定缩短了3个月，为保证全线准高速投入运营创造了有利条件，相应地带来了可观的经济效益。5、广深线是广州与香港之间的重要陆路通道，每天都有大宗货物经由该线运进运还有大批海内外客商、观光旅游人员入境出境。加固施工期间确保了正常的运输状态，保证了香港市场的正常供应，避免了因交通秩序紊乱产生的不良影响，维护了我国的国誉，社会效益非常突出。十、工程实例1994年，铁道部第十二工程局在广深准高速路工程K28+500~K30+280、K48+600~K48+775和K62+160~K63+330等共71段、总计31.9km的路基加固改造中应用了水泥土挤密桩加固技术,经地定年多的运营,证明此技术是成功的,为在运营下加固路基,提供了一种选进的、有效的手段。该技术还可用于普通路基在行车条件下的加固工程，为既有线行车提速和重载运输创造条件，具有重要的现实意义。附：现场施工技术交底A、施工准备1、

为确保施工点内各项工作顺利进行，各施工点应在要点前一天将次日点内所需的材料、工具等运至施工现场不影响行车安全的地方，派专人看守。跨越营业线运送料具时不得使用机械作业，人工运送时应设专人防护；运送金属料具时严禁将其同时接触两根钢轨，防止轨道电路短路影响行车。2、

各施工点安全质量员及领工员应在要点前一天根据试验室提供的理论配合比（水泥：砂：土：水=1：6：4：1.01，将次日所需的原材料（土、砂）运至现场，试验人员作好含水量测验，3、

给出施工配合比，并在要点前30分钟向计量拌和人员进行交底。原材料分几工点运至现场，人员分组，3人一小组，30人为一大组进行拌料，将点内所用原材料分别称重，按要求放好。4、

稳定土一般在要点前20分钟或挖孔一半时开始拌和。根据实际情况确定拌和时间。拌和时应严格按施工配合比进行，一般情况下应干拌4遍，加水后再湿拌3遍。待其拌和均匀后称重装袋，根据现场实际，每袋36kg，每根桩装3袋，分6次倒入孔中并夯实。5、

场指挥或技术负责人应在施工前一天，利用工后小结会或以书面形式将次日的施工范围、施工顺序、技术标准、检测方法及安全、质量保证措施向各施工点领工员、安全质量员进行交底。6、

施工点应配齐液压起道机、万能道尺、钢卷尺、木制测量杆等测量工具。木制测量杆应按深度要求标注尺寸，确保线路状态和挤密桩几何尺寸符合要求，同时为加快施工效率，在北京铲和取土器上标注尺寸。7、

各施工点安全质量员应准备好记录表格（挤密桩施工检查表等），提前对桩位进行放线，标记。并在给点前对当日施工的桩位进行定位、标识和交底。防止发生桩位施工记录错误。8、

有人员（总指挥、现场指挥、安全监察员、技术负责人、安全质量员、领工员、作业人员、驻站联络员、区间安全防护员等）必须按规定时间提前到达各自岗位，充分做好施工准备，作好各方联系，确保按点施工。9、

所有参加施工人员必须进行岗前安全培训、技术培训和责任心教育，严格按规范和标准作业，确保施工安全和工程质量。未经岗前安全培训、技术培训和责任心教育者严禁上道作业。10、严禁在梁式桥或步行上堆放施工料具或进行稳定土拌和，以免桥梁偏压过重或步行板断裂造成行车或人身事故。B、过程安全质量控制a)

接到给点命令及区间防护员已经布置好防护设施后，各施工点安全质量员、领工员应立即在两线间拉好防护绳，并固定牢固。b)

施工工具严禁放在两线间，应集中放在封锁线路外侧不影响行车安全的地带，施工中工具应顺线路放置，易造成人身伤害的工具（如三齿耙、九齿耙等）应随时注意放置位置和方式。c)

严禁所有施工人员在行车线上座卧休息或在防护绳以外站立观望。d)

在作业（如采用撬棍捣松道碴、板结层时；采用铁锤夯击钢护筒时；采用锥夯夯实稳定土时；起拔钢护筒时，打镐养护线路时）过程中注意不得用力过猛，以免造成人身伤害。e)

各施工点安全质量员在听到邻线来车命令时，必须鸣哨警示并站在封锁线靠近行车线一侧了望，靠近行车线一侧持长工具施工的人员应立即停止作业，防止工具挂碰列车造成停车或人身伤害。f)

做好施工中的“三防”：即防联电、防挖断电缆、防侵限。g)

挖桩成孔后应立即报告施工点安全质量员对孔径、孔深进行实测，量测工具采用两把带刻度的木尺，量测时一把水平横搭在两根钢轨上，另一把竖直插入孔内（竖直木尺制作成丁字形状，横丁长0.24m，竖杆长2.5~3m，其中设计长度处作好刻画），达到要求（桩长1.0m，检测标准为达到设计刻画处；桩长偏差不得少于0.03m；桩径检测标准以横丁能自由下至孔底为宜）后方可进行灌注稳定土。每袋稳定土应分两次灌入，分次按要求夯实后才能继续灌注，超挖部分必须采用稳定土填充并按要求夯实。严禁用其他材料填充。h)

采用锥夯进行夯击时必须确保规定的夯击次数和夯距要求，锥夯的重量不小于22g，每层夯击次数不应少于30若达不到规定数值，应增加夯实次数。末次夯实后的桩顶应