素土挤密桩和CFG桩施工方案

摘要：根据郑西西客运专线线ZXZQQ06标段新临临潼车站湿湿陷性黄土土地基处理理设计采用用的水泥土土挤密桩+CFG桩措施，在在大面积施施工前开展展了工艺性性试验。通通过大量反反复的工艺艺性试验，验验证了设计计参数可以以达到要求求，总结出出了一套挤挤密桩+CFG桩施工工工艺，以满满意湿陷性性黄土地基基处理后的的要求。要害词：湿陷性性性挤密桩+CFG桩复合地基处理一、工程地质概概概述郑（州）西（安安安）客运运专线线是我国国正在在修建的的首条条真正意意义上上的高速速铁路路，设计计一次次双线，设设计计时速目目标值值350kkmm/h，全线正正线线全部为为无渣渣轨道，郑郑西西客运专专线与与普通铁铁路比比较，施施工具具有“建设起点点高高、设计计时速速高、设设计标标准新、质质量量要求高高、HYPERLINK"/k/view/id-%BC%BC%CA%F5"技技术含量高高、施施工工艺艺新”的特点。主主主要承重重结构构物的使使用寿寿命要确确保满满足100年要求，主主主体工程程质量量要实现“零缺陷”，并满足足高高速、重重载列列车开行行的高高安全性性和恬恬静度的的要求求。管段段地处处湿陷性性黄土土广泛分分布地地区，为为确保保路基工工后沉沉降≤15mm，地基处处理理和路基基工后后沉降控控制是是本段的的重点点。郑西西线工工期要求2009年9月9日建成通通车车。郑西客运专线ZZZXZQQ066标段，该该工工程由铁铁道第第一勘察察设计计院设计计、上上海天佑佑工程程咨询监监理公公司监理理、中中铁一局局三公公司承建建。DIKK4441++5009.994～DIK44444+33500段为新临临潼潼车站，全全长长2.844kkm，宽80M，建安费1.9亿。设计计为8股道，车车站站线下地地基处处理有：：HYPERLINK"/k/view/id-%B3%E5%BB%F7"冲击击碾压、素素土土挤密桩+桩板结构构、强强夯+CFG或水泥土土挤挤密桩+CFG桩，挤密密桩桩或强夯夯等地地基处理理措施施。新临潼车站位于于于陕西省省西安安市临潼潼区新新丰镇，所所处处地貌单单元均均为渭河河一级级阶地，地地形形平坦，地地势势开阔，地地面面相对高高差为为1～2m。本段地地基基变形计计算深深度范围围地层层主要为为第四四系全新新统冲冲积粘质质黄土土，第四四系上上更新统统冲积积砂层、粉粉质质粘土、粉粉土土；地层层自上上向下一一次分分布质黄黄土、中中砂、粗粗砂、粉粉质粘土土、表表层湿陷陷性黄黄土厚2.5～9m为非自重重湿湿陷，湿湿陷等等级Ⅰ～Ⅱ级。粉质质粘粘土б。=1200KPa。湿陷厚厚度度约4～15.55m，总湿陷陷量0～47.0033cm。二、试验段目的的的和场地地选定定试验段目的：明明明确水泥泥土挤挤密桩+CFG桩施工作作业业的工艺艺流程程、操作作要点点验证设计相关参数数数能否满满足客客运专线线的标标准。为为消除除场地黄黄土湿湿陷性，提提高高地基土土的承承载力，根根据据设计要要求地地基处理理后，水水泥土单单桩复复合地基基承载载力应不不小于于237kkppa，水泥土土桩桩身土平平均压压实系数数均不不小于λc0.997，桩间土土平平均挤密密系数数均不小小于0.93ηc，桩间土土湿湿陷系数数应小小于δs0.00115CCFGG桩单桩竖竖向向承载力力应＞＞419kkppa，CFG桩单桩复复合合地基承承载力力应＞237kkppa为减少地地基基在自重重和活活载作用用下所所产生的的压缩缩下沉，确确保保路基工工后沉沉降≤15mm，确保路路基基整体结结构刚刚度稳定定，，满满足客运运专线线路基工工后沉沉降变形形要求求。为大大面积积施工和和今后后施工提提供科科学依据据。水泥土挤密桩+++CFG桩试验性性施施工在DIK44441+77500～DIK44442+99000段6个区域，本本本试验性性施工工按照设设计要要求分为6个单元，5个单元水水泥泥土、1个单元水水泥泥土+CFG桩，每单单元36根桩，共共计225个根，挤挤密密桩桩长长根据据湿陷性性黄土土厚度进进行设设计为5m～8m，桩间距0.9～0.955m，桩径0.4m，采用正正方方形布置置。水水泥土挤挤密桩桩+CFG桩试验性性施施工在第第五单单元，里里程在在DIK44442+66000-DIIK4442++6004.5段，在已已完完成的水水泥土土桩上，共共9根，桩长15m，桩径0.4m，桩间距1.8m，正方形形布布置。设计参数如下表表表：试验单元区段里程桩长（m）间距（m）桩径（m）一单元DIK441+++760～+7644..75段60.950.4二单元DIK441+++900～+9044..75段7.50.950.4三单元DIK442+++350～+3544..75段60.950.4四单元DIK442+++6311.55～+6366..25段5.50.950.4五单元DIK442+++600～442++6604..5段50.90.4六单元DIK442+++670～+6744..5段50.90.4试验性施工开工工工于2006年4月26日，工程程完完成于7月16日，施工工检检测完成成于8月18日。三、施工工艺1、水泥土挤密密密桩水泥土挤密桩是是是消除湿湿陷黄黄土地基基处理理的方法法之一一，它是是用沉沉管、冲冲击等等方法在在土中中成孔，再用水水泥泥、加土土HYPERLINK"/k/view/id-%BD%C1%B0%E8"搅拌拌后，分层层回回填夯实实挤密密，来消消除黄黄土的湿湿陷性性并加固固地基基，从而而达到到加固地地基和和减少地地基总总沉降的的效果果。成孔HYPERLINK"/k/view/id-%C9%E8%B1%B8"设备采用挤挤挤密桩机机，自自重45t左右，为为波波兰履带带吊改改装而成成，沉沉管固定定于管管架前方方，其其顶部加加设自自重2.5t以上柴油油锤锤锤击沉沉管成成孔，成成桩回回填采用用小型型夯实机机，夯夯实机有有夹杆杆锤和吊吊锤两两种，夹夹杆锤锤锤（含含杆）重130kkg，锤直径27cm，杆长根根据桩长而而定，夯实实时电闸开开启时不间间断提锤落落锤；吊锤锤锤重260kkg，锤直径30cm，人工操操作卷扬机机提锤落锤锤。试桩开始前先对对对地基土土的含含水率、饱饱和和度，桩桩间土土分层取取样进进行检测测，取取样深度度为设设计桩长长，确确定土样样的最最大干容容重及及湿陷系系数。当当地基的的含水水率小于12%或大于24%、饱和度度大大于65%时，一般般不不宜选用用挤密密桩。应应及时时通知设设计单单位予以以确认认。由设设计单单位确定定是否否变更设设计。施工前清除地耕耕耕植土，平平整整场地。成成孔孔HYPERLINK"/k/view/id-%BB%FA%D0%B5"机械表面应应有有明显的的进尺尺标记，以以此此来控制制成孔孔深度。施施工工顺序：：挤密密桩施工工顺序序影响到到成孔孔质量，先先确确定施工工顺序序，挤密密桩施施工一般般按照照隔排跳跳桩和和跳桩法法施工工，对于于处理理深度范范围内内土质含含水量量在20%以内，成成孔孔可采用用跳桩桩法分两两遍进进行，对对于含含水率在20%以上成孔孔可可采用隔隔排跳跳桩法。成孔顺序示意图图图①③①③③①②①②④②④②②②①②①①③①③③①②①②④②④②②②①②①隔排跳桩法跳跳跳桩法挤密桩工艺流程程程图桩机就位：机械械械按布置置好的的桩位就就位，沉沉管上刻刻划刻刻度线，桩桩机机保持垂垂直，用用吊锤或或经纬纬仪检查查垂直直度，垂垂直度度偏差不不大于于1.5%。锤击成孔：锤击击击成孔按按隔排排跳打或或根据据成孔情情况采采用隔桩桩法进进行，采采用沉沉桩机将将与桩桩孔同直直径钢钢管打入入土中中拔管成成孔。开开始成孔孔阶段段要轻击击慢沉沉，打入入设计计深度后后，立立刻关闭闭油门门，桩管管停滞滞1min后开始缓缓慢慢均速地地拔锤锤。成孔孔后检检查孔径径、孔孔深，是是否有有缩孔，合合格格后进行行底夯夯，底夯夯夯实实次数不不小于于8击，若孔孔底底含水量量较大大时应先先填筑筑10～20cm混合料后后再再进行底底夯。夯夯锤不宜宜在土土中搁置置时间间过长，以以免免摩阻力力增大大后提拔拔困难难。拌和：水泥土混混混合料拌拌和采采用稳定定土拌拌和设备备在拌拌和场集集中进进行拌和和，同同时配备备碎土土设备消消除土土壤的土土块。拌拌和土必必须使使用经试试验合合格土场场的土土源，按按预定定配合比比在拌拌和设备备内拌拌制水泥泥土混混合料。混混合合料需拌拌和均均匀，混混合料料中不应应含有有大于20mm的土块；；并并应使混混合料料的组成成和含含水率达达到规规定的要要求。拌合应在灌桩前前前根据提提前进进行，水水泥土土拌和时时理论论配合比比为：：水泥:干黄土=8:11000，原状土土测测定实际际含水水量确定定施工工配合比比。拌拌和后确确保水水泥土含含水量量接近最最优含含水量，其其答答应偏差差不得得大于±2%。混合料料拌拌和后现现场可可根据“手捏成团团、落落地散花”判定其含含水水量是否否合适适。防止和处理缩孔孔孔：当孔孔中部部出现稍稍微缩缩孔时，使使用用烙阳铲铲人工工修孔保保证夯夯锤顺利利夯击击；当孔孔底出出现缩孔孔严峻峻时可采采用桩桩机二次次成孔孔，或采采用机机械洛阳阳铲掏掏孔至设设计深深度。夯填：底夯后检检检查孔深深孔径径合格后后，然然后加料料回填填成桩，夹夹杆杆锤按照照每锹锹土夯击击次数数不少于5次，吊锤锤按按照每锹锹土夯夯击次数数不少少于2次，夯击击时时使其在在孔中中自由下下落，若若碰撞孔孔壁，则则相应增增加夯夯击次数数，详详细填料料厚度度和夯击击次数数根据工工艺性性试验结结果确确定。每每次加加料前夯夯击必必须听到“清脆锤击击声”或“夹杆开始始颤颤动”后，再加加料料回填，直直至至原地面面。夯夯击采用用夹杆杆锤要保保持夹夹杆锤与与土体体顶面高高差不不小于60cm，使用吊吊锤锤保持落落锤与与土体顶顶面高高差不小小于200ccm。桩顶夯夯填填高度应应大于于设计桩桩顶标标高200～500mmm，桩孔回回填填时按照照一定定速率回回填，夯夯击次数数达到到技术要要求，回回填夯击击均匀匀有序进进行。试桩过程中，进进进行桩身身密实实度检验验。用用环刀取取土样样测定干干密度度，检测测点的的位置在在距孔孔心2/3孔半径处处，用用轻型击击实试试验测定定的压压实系数数。根据场地土含水水水量低或或高合合理采用用从外外围向中中间或或由中间间向外外围的施施工顺顺序，以以增加加挤密效效果或或避免出出现场场地隆起起、桩桩径回淤淤、缩缩颈等现现象。混合料拌制要求求求随拌随随用，已已拌成填填料不不得超过24小时，被被雨雨水淋湿湿、浸浸泡的填填料严严禁使用用，按按作废处处理。下下雨期间间不得得进行拌拌制。混合料回填至桩桩桩顶时，应应重重复多次次进行行回填夯夯实，保保证桩顶顶水泥泥土密实实度。2、CFG桩CFG桩是水泥泥泥粉煤灰灰碎石石桩的简简称(即cemeenntffIyyingg-aashgrraveelpille))。它是由由水水泥、粉粉煤灰灰、碎石石、石石屑或砂砂加水水拌和形形成的的高粘结结强度度桩，和和桩间间士、褥褥垫层层一起形形成复复合地基基。CFG桩施工在在在水泥土土挤密密桩施工工完成成15天后进行行。施工预备检查实际地质情情情况，是是否符符合设计计要求求，结合合设计计参数，选选择择合适的的施工工机械和和施工工方法。组组织织机械、材材料料、检测测设备备和人员员进场场。本工程成孔采用用用长螺旋旋钻，其其钻机功功率和和钻杆长长度根根据设计计桩长长确定，灌灌注注采用HBT托式砼输输送送泵，泵泵压压压力10Mppa，灌注提提升升速度为3m/mmiin，泵压次次数数为1次/2～3m，混合料料配配合比采采用：：水泥:粉煤灰:砂子:卵石:外加剂=1:11::3.997::6.447::0.00188。清除地基处理范范范围内0.5m厚的地表表耕耕植土，施施工工前用压压路机机压实原原地面面，做好好临时时排水设设施。按施工图纸进行行行放线定定位，定定出控制制轴线线、打桩桩场地地边线并并标识识，各桩桩中央央可用φ20的钢钎插插入入土中20cm，拔出后后再再灌石灰灰定点点。进行满足桩体设设设计强度度的配配合比试试验，确确定各种种材料料的施工工用配配比。施工顺序CFG桩施工间间间距施工工顺序序根据地地质情情况可以以采用用连打法法，和和隔排跳跳打法法。一般优先采用间间间隔跳打打法，也也可采用用连打打法。具具体的的施工方方法由由现场试试验确确定。连打法易造成邻邻邻桩被挤挤碎或或缩颈，在在粘粘性土中中易造造成地面面隆起起；跳打打法不不易发生生上述述现象，但但土土层较硬硬时，在在已打桩桩中间间补打新新桩，可可能造成成已打打桩被振振裂或或振断。全全长长布桩时时，应应遵循由“由一边向向另另一边”的原则。长螺旋成孔泵送送送混合料料灌注注施工工工艺钻机就位：钻机机机就位后后，应应使钻杆杆垂直直对准桩桩位中中心，确确保CFG桩垂直度度容容许偏差差不大大于1%。采用在在钻钻架上挂挂垂球球的方法法，在在采用钻钻机自自带垂直直度调调器控钻钻杆垂垂直度，每每根根桩施工工前都都有专门门的人人员进行行桩位位对中及及垂直直度检查查。满满足要求求后，方方可开钻钻。混合料搅拌：混混混合料搅搅拌按按照配合合比进进行配料料，每每盘料搅搅拌时时间按照照普通通HYPERLINK"/k/view/id-%BB%EC%C4%FD%CD%C1"混凝土的搅搅拌拌时间进进行控控制。控控制在在90-11550s，塌落度度控控制在160--1180mmm。钻进成孔：钻孔孔孔开始时时，关关闭钻头头阀门门，向下下移动动钻杆至至钻头头触地时时，启启动马达达钻进进，先慢慢后快快，同时时检查查钻孔的的偏差差并及时时纠正正。在成成孔过过程中发发现钻钻杆摇摆摆或难难钻时，放放慢慢进尺，防防止止桩孔偏偏斜、位位移，钻钻具损损坏。根根据钻钻机塔身身上的的进尺标标记，成成孔到达达设计计标高时时，停停止钻进进。在钻进时，记录录录每米电电流变变化并记记录电电流突变变位置置的电流流值，作作为地质质复核核情况的的参考考。灌注及拔管：钻钻钻孔至设设计标标高后，停停止止钻进，提提拔拔钻杆20－30cm后开始泵泵送送混合料料灌注注，每根根桩的的投料量量应不不小于设设计灌灌注量。钻钻杆杆芯管布布满混混合料后后开始始拔管，施施工工桩顶高高程宜宜高出设设计高高程50cm，灌注成成桩桩完成后后，桩桩顶盖土土封顶顶进行养养护。在灌注混合料时时时，对于于混合合料的控控制采采用记录录泵压压次数的的办法法，对于于同一一种型号号的输输送泵每每次输输送量基基本上上是一个个固定定值，根根据泵泵压次数数来计计量混合合料的的投料量量。移机：灌注时采采采用静止止提拔拔钻杆，提提管管速度控控制在在2～3m／min至下一根根桩桩的施工工。根根据轴线线或四四周桩的的位置置对需施施工的的桩位进进行复复核，保保证桩桩位正确确。水泥土+CFGGG桩施工完完成成检测合合格后后，在CFG桩顶面清清除除浮土，铺铺设设水泥土土褥垫垫层，褥褥垫厚厚度的在60CM左右，采采用用轻型压压路机机进行静静压，压压实表面面。四、施工试验检检检测结果果评价价试桩完成后，分分分别委托托《陕陕西省人人工地地基检测测新西西北检测测站》和和《陕西西省人人工地基基检测测第四人人工检检测站》两两个个有资质质的检检测单位位进行行检测。检检测测采用钻钻机取取样和开开挖探探井取样样后做做室内试试验，分分别在水水泥土土桩身和和桩间间土每1米取样一一个个在孔之之间形形心点四四周、成成孔挤密密深度度内、进进行湿湿陷性试试验和和压缩试试验，计计算干密密度与与其最大大干密密度的比比值（最最小挤密密系数数）、湿湿陷系系数。检检测桩桩间土处处理效效果，桩桩身土土的压实实系数数、桩间间土挤挤密系数数、湿湿陷性和和复合合地基承承载力力。在试桩完成2888天后，采采用用平板载载荷试试验检测测，单单桩复合合地基基承载力力，根根据设计计承载载力特征征值的的2倍进行堆堆载载检测；；从P-S曲线可以以看看出，复复合地地基载荷荷试验验曲线基基本属属于渐进进型的的光滑曲曲线，不不存在陡陡降点点。根据据检测测报告结结果，检检测6个试桩区区：：根据检检测结结果分析析：（1）水泥土挤挤密密桩桩身土土土平均压压实系系数均不不小于于λc0.997，满足设设计计要求。（2）水泥土挤挤密密桩桩间土土土平均挤挤密系系数均不不小于于0.93ηc为0.94，满足设设计计要求；；（3）水泥土挤挤密密桩桩间土土土湿陷系系数δs值最大为0.0114，桩间土土湿湿陷系数数都小小于δs0.00115表明处理理范范围内湿湿陷性性已消除除，满满足设计计要求求；（4）水泥土挤挤密密桩单桩复复复合地基基承载载力＞237kkppa，满足设设计计要求（5）CFG桩桩桩身身检测，检检检测方法法采用用低应变变检测测了6根，桩身身属属于完整整桩5根或基本本完完整桩1根，桩体体强强度大于10Mppa。均满足足设设计要求求（6）CFG单单桩竖竖向承载载力＞419kkppa、均满足足设设计要求求。（7）CFG桩桩复合合地基承承载力＞237kkppa、均满足足设设计要求求。五、结束语。1．根据本工程程程复合地基基检检测结果果数据据看，工工程所所采用的的组合合型复合合地基基的应用用，