高速铁路软土地基处理施工技术

高速铁路软土地基处理施工技术研究1.研究课题及工程概况1.1.选择研究课题的原因xx铁路客运专线正线全长968公里，设计时速350km/h，全线铺设无碴轨道，是目前我国已开工建设线路路程最长、技术标准最高的客运专线铁路。中铁十八局集团公司承建的xx铁路客运专线先建段Ⅰ标线路全长37.46公里，位于武昌至江夏地段，该段岩溶发育、软土地基较多、地质特征及其复杂,分析研究软基处理施工技术是保证基底沉降要求的关键。1.2.地形地质特征该段主要为丘陵地带，岗地及岗谷地区，地势起伏，自然坡度5～10°，植被发育，地基强度低、压缩变形较大，不能满足无碴轨道路基稳定或沉降要求，地基宜进行加固处理。高阶地坳沟区及岗间平原区表层一般覆盖8－20m厚第四系（Q2al+pl）冲洪积黏性土层，软～硬塑。其中部分低洼及地表水较发育地段上部为软塑黏性土夹淤泥质黏土，软塑～流塑，厚1～5m，Ps＝0.4～0.8MPa，Es＝2.9～3.7MPa，岗间谷地水塘、水田等低洼地带表层分布软土及松软土，软土层为软～流塑黏性土，褐灰色、灰色，厚1－5m，Ps＝0.4～0.8MPa，Es＝2.9～3.7MPa，σ0＝50～100Kpa。松软土地层多为土层上部软塑黏性土，褐黄色、褐灰色，厚5－15m，Ps＝0.8～1.22MPa，Es＝3.9～5.0MPa，σ0＝120～150Kpa。1.3.设计地基加固方式根据xx客运专线路基沉降的控制要求，无碴轨道路基工后沉降量不应大于15mm。当路堤基底存在压缩性较大的地基土，当工后沉降不满足设计要求时，按照设计要求应采用挖除换填、强夯、堆载预压、深层搅拌桩桩网复合地基、CFG桩及螺纹桩桩网复合地基或其他地基处理措施进行地基加固，xx客运专线江夏段软层地基主要采用CFG桩和预应力管桩，结合岩溶注浆的综合地基加固形式。本文以DK1224+408.8～DK1225+003.22和DK1227＋884.43～DK1228+476.77两段路基为例进行介绍。1.4.设计要求1.4.1.CFG桩网复合地基设计要求DK1227+884.43～DK1228+476.77段路基设计CFG桩加固，CFG桩必须穿透软弱土至硬底，对于第四系地层一般应嵌入砂类土层或硬塑黏性土深度不小于2m，对于下伏基岩地段应嵌入全风化层不小于1m，桩径0.5m，桩间距1.4～1.7米，桩长6～14米。桩顶设C15砼桩帽，顶面设置0.5m厚碎石垫层，并铺设一层强度不小于110kN/m双向经编土工格栅，要求桩身标准立方体试件(150mm×150mm×150mm)抗压强度标准值不小于15Mpa，桩身质量采用无损检测、复合地基承载力载荷试验检测。1.4.2.预应力管桩加固复合地基设计要求DK1224＋408.8～DK1225+003.22段路基设计预应力管桩加固，管桩必须穿透土层至强风化岩面，设计管桩型号型号PHC型；混凝土强度等级C80；桩径规格为30cm、40cm，壁厚70mm、90mm。施工一般采用锤击方式沉桩。桩间距2～2.5米，桩长8～25米，正方形布置。桩顶设C30钢筋砼桩帽，顶面设置0.6m厚碎石垫层，其间铺设两层强度不小于110kN/m双向经编土工格栅。桩身质量采用无损检测，单桩承载力、单桩承载力载荷试验检测。1.4.3.岩溶及软塑红黏土注浆设计要求DK1224+408.8～DK1225+003.22和DK1227＋884.43～DK1228+476.77两段路基均设计岩溶注浆，岩溶注浆孔间距5m，排距5m，设计软塑红黏土注浆孔纵向间距1.5m，排距1.5m,正方形布置。利用探灌结合选取钻孔数20％作为先导勘探孔，揭示岩溶和黏土软硬情况，岩溶加固深度为岩土界面以下6m，土层帷幕厚3m，若施工过程中遇溶洞，应至溶洞底板下1m，注浆套管嵌入基岩0.5m，用水泥砂浆固结成一体。软塑红黏土层范围均需注浆，上界面进入硬塑土层1m，下界面平基岩面，注浆孔中放入钢筋支架（3根），每0.2m一道箍筋，采用C15混凝土回填密实，注浆质量采用注水试验、物探检测、钻孔检查前后对比，来判断注浆效果。1.4.4.桩网复合地基加固软土路基和地基注浆的工艺原理桩网复合地基是指天然地基在地基处理过程中，下部土体得到竖向增强体“桩”的加强形成复合地基加固区，在桩顶得到水平向增强体“网”的加强形成复合地基加固区，从而使网…桩…土三者协同作用，构成一个整体共同承担上部荷载的人工地基。桩网复合结构由五部分组成：①上部路堤填土；②网或由网组成的加筋土；③网与桩顶之间的碎石垫层；④下部为桩组成的桩土加固区；⑤桩底下部的天然地基或持力层。桩网复合结构具有桩体、垫层、排水、挤密、加筋、防护等效能，具有沉降变形小而且完成快、工后沉降较易控制、稳定性高、施工方便等优点，同时可适当减少桩的布置进而降低工程造价的优势。软弱土地基加固垫层中铺设土工格栅，以增强地基稳定、均布应力、减小地基沉降。注浆法是指利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式赶走颗粒间或岩石裂隙中的水和空气后占据其位置，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一整体，形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性能好的“结合体”。2.软土地基施工工艺研究2.1.CFG桩施工工艺2.1.1.桩体原材料分析长螺旋管内泵压CFG桩混合料由水泥、卵石(或碎石)、砂、粉煤灰、泵送剂、水在搅拌机中强制搅拌而成，在输送过程中与管道之间的流动阻力尽可能小；有足够的粘聚性，保证在泵送过程中不泌水，不离析。为了顺利泵送，砼要有一定的流动性；如果水灰比或坍落度过大，虽然在初始时砼具有很好的流动性，但是在泵送过程中却容易发生离析而导致管道阻塞，反而失去可泵性。CFG桩强度等级一般为C15～C20，对于普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，其水泥品种等级一般选用P.O32.5。水泥掺量是影响CFG桩桩体强度的一个重要因素，桩体强度随水泥掺量的增加而增加。研究表明，当水泥掺量超过30％后，桩体强度随水泥掺量增加先略有下降，然后缓慢增加。水泥掺量超过50％，桩体强度变化比较稳定，较30％水泥掺量的桩体强度变化不大，抗压强度变化范围在5％之内，抗折强度在4％～6％之间。从强度及经济方面考虑，CFG桩的水泥掺量控制在30％左右。细骨料以中砂为宜，砂率一般为40%～50%。长螺旋管内泵压CFG桩粗骨料可采用卵石、碎石或卵石与碎石的混合骨料。就混合料的可泵性而言，卵石最好，卵石与碎石混合料次之，碎石最差。一般情况下，泵送混合料配合比要求卵石最大粒径不超过1/5输送管内径，碎石粒径不超过1/6输送管内径。对长螺旋钻管内泵压CFG桩，粗骨料粒径受输送管内径、动力头内径、钻头出料口大小的综合因素控制。用粉煤灰取代部分水泥是CFG桩用料特点之一，粉煤灰既是细骨料，又起到低标号水泥的作用，它不仅能改善拌和物的和易性及稳定性，延缓凝结时间，减少管内摩擦，而且可使桩体具有明显的后期强度。粉煤灰一般为Ⅰ级灰或Ⅱ级灰，用量为水泥质量的25%左右。对CFG桩混合料，泵送剂掺量一般为水泥质量的0.1％～0.15％，当泵送性能满足施工要求时，可以不掺泵送剂。工程实践表明，混合料坍落度过大，可能造成混合料离析，施工时常常发生堵管；坍落度太小，会导致泵送压力过大或不能正常泵送。综合各种因素，CFG桩混合料坍落度最好控制在160～200mm。2.1.2.CFG桩体材料配合比试验为了确定CFG桩合理的配合比，将水泥、细砂、水、粉煤灰、外加剂按不同的比例拌和，在实验室进行配合比试验。武汉工程试验段采用的粗骨料颗粒级配见表1和REF_Ref152059698\h图。颗粒级配与规范上限基本一致，局部有所出入。试验所采用的细骨料颗粒级配见表2和图2。颗粒级配满足规范要求。室内试验采用水泥：细骨料：粗骨料：掺和料：外加剂=1：4.08：5.61：0.87：0.67：0.0133和1：4.45：6.82：1.00：0.85：0.0148，两组理论配合比，进行CFG桩的配合比试验。试验结果表明，试件立方体抗压强度均＞15Mpa，所选定的配合比满足设计要求。颗粒级配筛孔尺(mm))31.526.519.016.09.54.752.36分计筛余(%)010.123.332.131.62.40.6累计筛余(%))010336697100100粗骨料颗粒级配表1图1粗骨料颗粒级配曲线细骨料颗粒级配表2颗粒级配筛孔尺(mm))9.54.752.361.180.60.30.15<0.15分计筛余(%))04.821.113.818.330.810.11.2累计筛余(%))052640588999100图2细骨料颗粒级配曲线2.1.3.对几种CFG桩施工工艺研究为了总结合理的施工工艺，我们先后采用长螺旋钻进法工艺、冲击成孔法工艺、振动沉管成孔工艺、旋挖钻机成孔工艺、锤击沉管成孔五种成孔方法进行比较。通过对每种机械的性能、适宜地质条件、对相邻桩的影响程度、成桩质量等方面综合考虑，选用长螺旋钻机成孔及冲击成孔进行工艺性试验。五种方法施工的优缺点见表3。2.1.4.长螺旋钻进法施工工艺2.1.4.1.使用设备长螺旋钻进法桩机及其配套设备主要为TS-22长螺旋钻机、混凝土泵、串筒及漏斗等。TS-22长螺旋钻机主要技术参数：钻孔直径：400～600mm；钻孔深度：22m；动力头功率：45×2kw；钻杆转速：18r/min；工作地面最大坡度：2度；行走方式：步履式；步长：1.4m；行走速度：0.8m/min；回转速度：0.3r/min；回转角度：360度；运输型式：拖挂/平板车。CFG桩各种施工方法优缺点对比表表3施工方法优缺点比较长螺旋钻进法(1)成孔工艺穿穿透能力强强，可穿透透硬土层，诸诸如砂层、圆圆砾层和粒粒径不大于于60mmm的卵石层层，适用于于粘性土、粉粉土、淤泥泥质土、人人工填土及及松散砂土土、砂层、圆圆砾层等地地质条件，尤尤其适用于于松散的粉粉土、粉细细砂的加固固。（2）长螺旋钻机成孔孔管内泵压压混合料成成桩工艺，低低噪音，无无泥浆污染染，地下水水位的高低低对其几乎没有有影响。施施工机械化化程度较高高，对位较较精确，成成孔率高，不不会产生塌塌孔，可以以实现成孔孔、成桩一一次完成，成桩质量好。冲击成孔法主要适用于没有有地下水的的地基处理理，该型机机械结构简简单、轻便便，移动灵灵活，对位位精确，对对于CFG桩成桩后后的影响较较小。但其其缺点是成成孔、成桩桩不能一次次完成，需需要大量的的人工配合合。振动沉管成成孔法(1)难以穿透透厚的硬土土层如砂层层、卵石层层等。(2)振动及噪噪音污染严严重。(3)振动沉管打桩机成成桩为非排排土成桩工工艺，在饱饱和粘性土土中成桩，会会造成地表表隆起挤断断己打桩，在在高灵敏度度土中施工工可导致桩桩间土强度度的降低。(4)对邻桩有一定的影影响。(5)施工时，混合料从从搅拌机到到桩机进料料口的水平平运输一般般为翻斗车车或人工运运输，效率率相对较低低。对于长长桩，拔管管过程中尚尚需空中投投料，操作作不便。旋挖钻机成孔法旋挖钻机在无水水的情况下下，对于各各种土层((黏土、强强风化、砂砂砾层、个个别孤石((小于15cm))情况下下都能顺利利成孔，但但成孔圆顺顺度较差，孔孔径偏差最最大超过55cm。在有水的的情况下，由由于旋转作作用产生的的侧向挤压压力较小，在在透水地层层中，由于地下水水大量涌出出而导致严重重的塌孔现现象，且无无法补救。锤击沉管成孔法成孔试验表明，可可以成孔，但但振动较大大，噪音严严重。其次次对桩位间间距要求较较大，最小小间距不小小于1.8米，否则对相邻邻桩影响很很大，必须须跳桩进行行施工。2.1.4.2.主要控制参数泵送混合料标号采用C15，坍落度为160～180mm，外加剂、粉煤灰，均符合标准及设计要求。泵送混合料配合比为：水泥：河砂：碎石：粉煤灰：外加剂：水=1：4.75：6.00：0.67：0.033：1.00；现场搅拌混凝土配合比为：水泥：河砂：碎石：粉煤灰：水=1：4.15：5.50：0.5：0.9。2.1.4.3长螺旋钻管内泵送混合料施工工艺长螺旋钻管内泵送混合料施工工艺流程图见图3。(1)施工前先进行成桩工艺性试验(不少于2根)，以复核地质资料及设备、工艺、施打顺序是否适宜，确定混合料配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度等各项工艺参数。(2)在成桩工艺完成以后，对于要施工CFG桩地基加固地段先进行地质补探，以加强地质复核，验证地质情况，如发生与设计不符等异常情况应及时与设计方沟通。地质复核时可采用地质钻机(宜优先选用)或长螺旋钻机进行，每隔25m进行一次地质复核。(3)桩机就位：桩机就位后，使钻杆对准桩位中心，桩位中心偏差不大于5cm。调整钻杆与地面垂直，垂直度不超过1%。图3CFG桩各种施工工艺流程图(4)钻进成孔：a.钻孔开始时，关闭钻头阀门，操纵下移钻杆，钻头触及地面时，启动马达钻机，钻进应先慢后快，同时根据相邻桩位及放线点位检查钻孔的偏差并及时纠正。b.桩机操作手和现场读尺人员要密切配合，钻机每钻进1m，读尺人员要及时通知桩机操作手记录电流数据，操作手在电流表电流发生明显变化时，要通知现场读尺人员做好钻机进尺及土层变化的记录。当电流显示已进入硬土层时，要控制进尺，确保嵌入深度满足设计要求。电流值的变化仅作为地质复核的参考，主要根据设计要求及补钻地质断面图进行桩长控制及进入持力层的控制。c.钻孔至设计高程后，停止钻进，准备灌注混合料。(5)混合料搅拌：采用集中搅拌站集中拌和。(6)混合料运输及灌注：用混凝土运输罐车进行运输，泵送混合料灌注。(7)灌注及拔管：混合料泵送量应与拔管速度相配合，保证连续提拔，保证桩体连续、均匀、密实。(8)灌注至桩顶时，桩顶高程高出设计高程20～50cm，灌注成桩完成后，盖土封顶予以保护。(9)移机：上一根桩施工完毕，钻机移位，进行下一根桩的施工；施工顺序可根据不同的施工机械合理安排，以不扰动或破坏已施工的ＣＦＧ桩为准则；一般以按路基横断面方向成排顺序施工。施工中大型机械不得在已施工完成的段落碾压、通过。(10)截桩施工：采用软截桩和硬截桩两种形式，软截桩是在桩体施工完成2～3小时后，在没有初凝前进行，硬截桩在桩体施工后，并经检测合格以后进行。软截桩采用小型机械进行，硬截桩采用人工或截桩机械进行施工，截桩完成以后，桩顶要修凿平整并保持桩顶为毛面。2.1.5.质量检测(1)低应变桩身完整性检测选取8根成桩14天后的长螺旋成孔CFG桩，采用低应变动力检测测结果为4根I类桩，4根II类桩。DK1227+884.43～DK1228+476.77路基施工完成CFG桩7341根，按照客运专线验收标准要求，低应变无损检测745根，判定7181根为I类桩，160根为II类桩，无Ⅲ类桩，完整性检测结果合格率为100%。(2)CFG桩桩体强度检测现场制作的标准立方体混凝土试件，进行28天标准养护后，进行试件抗压强度检验，按照《铁路工程结构混凝土强度检测规程》对试桩进行了钻芯取样(直径为100mm，高度为100mm)，进行混凝土强度试验合格。(3)CFG桩复合承载力检测DK1227+884.43～DK1228+476.77路基CFG桩按照客运专线验收标准要求，承载力检测不低于总数的2％，共检测了16根，单桩复合承载力特征值均满足设计要求。检测数值见下表4：CFG桩加固地基承载力检测结果表4编号桩号桩径(mm)最大试验荷载极限承载力承载力特征值压板尺寸（mmm）荷载(KPa)沉降(mm)荷载(KPa)沉降(mm)荷载(KPa)沉降(mm)1C-32-250058024.9358024.932907.021700*177002D-7-650061826.6361826.633098.381500*155003E-16-650071035.0671035.063096.271400*144004E-74-850071028.4771028.473096.961400*144005I-4-550061819.9261819.923095.191400*144006I12-850061823.8961823.893095.821400*144002.1.6.长螺旋钻进成桩管内泵压混合料中存在的问题(1)堵管①混合料配合比不合理：当混合料中的细骨料和粉煤灰用量较少时，混合料和易性差，常会引起堵管。因此，混合料配合比要注意这两种材料的掺入量，尤其是粉煤灰的掺入量应为70～90kg/m3。②混合料搅拌质量有缺陷：当混合料塌落度太大，易产生泌水、离析，在泵送管内水浮到上面，在泵压的作用下，水先流动，骨料与砂浆分离，摩擦力剧增，从而造成堵管，而当混合料塌落度太小，混合料在输送管内流动性差，也容易造成堵管。③钻杆及高强柔性管连接的弯头曲率半径不合理，会发生堵管；混合料输送管施工结束后清洗不干净，下次施工时常会发生堵管；混合料输送管接头不牢固，垫圈破损，会导致水泥砂浆流失，从而造成堵管；钻头封闭不严在具有承压水的粉细砂中成桩时，承压水带着砂通过钻头间隙进入钻杆心管，形成砂塞，当泵入混合料后，砂塞堵住了钻头阀门；在高水头下，钻头阀门进水，泵入混合料后，使混合料离析，在钻头阀门处形成碎石散体，堵塞阀门。④若灌注满混合料后不及时提钻，混凝土泵一直泵送，在泵送压力下会使钻头处的水泥浆液挤出，使钻头阀门处产生无水泥浆的干硬混合料塞体。(2)窜孔在厚层淤泥质土、饱和粉土、粉细砂土层中施工常会遇到窜孔现象，为避免窜孔现象发生，施工时应采取隔桩或隔排跳打的施工顺序。(3)钻头阀门打不开①钻头构造有缺陷：如阀门采用内嵌式时，会有砂粒等卡住，导致阀门无法打开。为避免这种情况发生，应注意阀门的密闭性，如发现密闭不严实，应及时处理。②当桩端位于透水性好、水头高的砂砾石层中时，阀门外除了土的侧向压力外，主要是水的侧向压力很大，当阀门内混合料的侧向压力小于阀门外的侧向压力时，会导致阀门打不开。为避免这种情况发生，应调整阀门结构型式或调整桩长，使桩端穿过透水性好、水头高的砂砾石层。(4)桩体上部存气排气阀门不能正常排气，会使桩体存气，形成空洞。为避免这种情况发生，应避免排气阀堵塞，施工时应经常检查排气阀是否堵塞，及时采取措施加以清洗。(5)桩端不饱满这主要是因为施工中为了方便阀门的打开，先提钻后泵料所致。这种情况可能造成钻头上的土掉入桩孔或地下水浸入桩孔，影响CFG桩的桩端承载力，为杜绝这种情况，施工中前、后台工人应密切配合，保证提钻和泵料的一致性。（6）桩体轻微缺陷分析低应变检测发现，浅部有轻微缺陷桩的典型时程曲线见REF_Ref152319562\h图，由时程曲线可见，在距桩顶1.3m处有轻微缺陷，被判为II类桩。主要原因是CFG桩为素混凝土桩且桩径较小，桩身横向抗剪能力较差，遇到截桩时、截桩以后修凿整平桩头时、或者重型机械的扰动等时易导致桩身上部出现裂缝甚至断裂。另外一个主要原因是拔管速率太快造成缩径或断桩。作为比较，完整桩的典型时程曲线见REF_Ref152320395\h图所示。图4轻微缺陷桩的典型时程曲线图5完整桩的典型时程曲线2.1.7.工艺小结通过CFG桩体材料影响因素分析及配合比试验研究，提出了试验段桩体材料合理的控制参数及桩体材料配合比，CFG桩长螺旋钻机成孔管内泵压混合料成桩工艺适合本试验段。通过褥垫层工艺试验，确定了褥垫层材料的配合比，提出了孔隙率n、压实度K及Evd三项指标作为碎石垫层的控制指标。CFG桩复合地基加固处理效果明显，承载力提高较大，建议加强CFG桩桩网复合地基沉降监测，进一步研究CFG桩桩网复合地基沉降与桩、网结构受力的关系。2.2.预应力管桩施工工艺2.2.1.管桩规格选型按照设计图纸要求，DK1224+408.8～DK1225+003.22段路基土层厚度达20～30m，选用PHC－AB400-90型预应力管桩，管径40cm，厚度9cm；DK1225+899.96～DK1226+366.57段路基土层厚度达10～20m，选用PHC－AB300-70型预应力管桩，管径30cm，厚度7cm。单桩桩长按照5m至14m分节配送，现场对口焊接满足设计桩长。2.2.2.管桩打入施工工艺比较管桩施工常用的方法有落锤式和静压沉桩的方式，过去用过自由落锤，目前几乎都采用柴油锤。其施工工艺有缺点比较如下：不同管桩施工方法优缺点对比表5施工方法工艺优缺点柴油落锤式沉桩桩锤击力量大，桩桩体穿透能能力强，沉沉管速度快快，提高施施工工效，缺缺点是柴油油锤施打振振动大，噪噪音大。静压式沉桩震动小，无噪音音，适用于于市区施工工。2.2.3．试验过程试桩1：选择在DK1224+897.5线路中点，设计桩长25.5m，由于武汉周边不生产此类桩，实际不带桩尖，打入桩长19.5米，最终贯入度20mm/10击，钻探取样表明桩端已经进入灰岩层。试桩2：选择在DK1224+897.5中线左2.5m，与试桩1并排，设计桩长25.5m，采用十字桩尖，打入桩长同样19.5米，收锤贯入度20mm/10击，桩端已经进入石灰岩层。试桩3：选择在DK1224+877.5线路右7.5m，设计桩长22m，不带桩尖，打入桩长22米，收锤贯入度170mm/10击，钻探取样表明桩端进入灰白色高岭土层4.6m，距石灰岩层还有2.6m。试桩4：选择在DK1224+850线路右2.5m，设计桩长18.5m，不带桩尖，打入桩长19米，收锤贯入度100mm/10击，钻探取样表明桩端进入灰白色高岭土层，距石灰岩层还有3.1m。试桩5：选择在DK1224+850线路中点，设计桩长18.5m，带十字桩尖，打入桩长21米，收锤贯入度25mm/10击，钻探取样表明桩端进入灰白色高岭土层2.1m，距石灰岩层还有1.1m。2.2.4.工艺流程锤击管桩施工流程为：施工准备－测放桩位－桩机就位－焊接桩尖－第一节桩起吊对中－沉桩－续接桩－沉第二节桩－续接、沉第三、四……节桩，停止沉桩，钻机移位，艺流程框图见图6所示。2.2.4.1.测量放样测量放样根据轴线控制网点所标示工程桩位坐标点（X、Y值），采用极坐标法进行核样，保证工程桩位偏差值小于d/4，并以工程桩位点中心，用白灰按桩径大小画一个圆圈，以方便插桩和对中。。工程桩在施工前，应根据施工桩长在匹配的工程桩身上划出以米为单位的长度标记，并按从下至上的顺序标明桩的长度，以便观察桩入土深度及记录每米沉桩锤击数。平整场地平整场地桩位放样桩机就位沉第一节桩焊接桩尖第一节桩起吊对中接桩沉第二节桩续接、沉第三、四桩桩桩机移位下一根图6锤击桩桩施工工艺艺流程图2.2.4.22.桩机就就位桩机行走时，应应将桩锤放放置于桩架架中下部以以桩锤导向向脚不伸出出导杆末端端为准，根据打桩桩机桩架下下端的角度度计初调桩桩架的垂直直度，并用用线坠由桩桩帽中心点点吊下与地地上桩位点点初对中。2.2.4.33.管桩起起吊、对中中和调直①管桩应由吊车将将桩转运至至打桩机导导轨前，管管桩单节长长≤20m转运运采用专用用吊钩勾住住两端内壁壁直接进行行水平起吊吊，管桩单单节长＞220m应采采用四点吊吊法转运。②管桩摆放平稳后后，在距管管桩端头00.2L(L表示桩长)处，将捆捆桩钢丝绳绳套牢，一一端拴在打打桩机的卷卷扬机主钩钩上，另一一端钢丝绳绳挂在吊车车主钩，打打桩机主卷卷扬向上先先提桩，吊吊车在后端端辅助用力力，使管桩桩与地面基基本成455°～60°角向上提提升，将管管桩上口喂喂入桩帽内内，将吊车车一端钢丝丝绳松开取取下，将管管桩移至桩桩位中心。③对中：管桩插入入桩位中心心后，先用用桩锤自重重将桩插入入地下300～50cmm，桩身稳稳定后，调调正桩身、桩桩锤、桩帽帽的中心线线重合，使使之与打入入方向成一一直线。④调直：用全站仪仪测定管桩桩垂直度。全全站仪应设设置在不受受打桩机移移动和打桩桩作业影响响的位置，保保证两台全全站仪与导导轨成正交交方向进行行测定，使使插入地面面时桩身的的垂直度偏偏差不得大大于0.55％。2.2.4.44.打桩打桩开始时应用用较低落距距，并在两两个方向观观察其垂直直度；当入入土达到一一定深度，确确认方向无无误后，再再按规定的的落距锤击击。锤击宜宜采用重锤锤低击，坠坠锤落距不不易大于22米，柴油锤锤应使锤芯芯冲程正常常。打桩过程中，遇遇下列情况况之一应暂暂停打桩，及及时会同有有关部门解解决：①贯入度突变；②桩头混凝土剥落落、破碎、桩桩身出现裂裂缝；③桩身突然倾斜、跑跑位；④地面明显隆起，临临桩上浮或或位移过大大；⑤PHC桩总锤击击数超过22500；；2.2.4.55.接桩①管桩接桩，采用用焊接接桩桩，其入土土部分桩段段的桩头宜宜高出地面面0.5～1.0m。②下节桩的桩头处处宜设导向向箍以方便便上节桩就就位，接桩桩时上下节节桩应保持持顺直，中中心线偏差差不宜大于于2mm，节节点弯曲矢矢高不得大大于1‰桩长。③管桩对接前，上上下端板表表面应用钢钢丝刷清理理干净，坡坡口处露出出金属光泽泽，对接后后，若上下下桩接触面面不密实，存存有缝隙，可可用厚度不不超过5mmm的钢片片嵌填，达达到饱满为为止，并点点焊牢固。④焊接时宜由两个个电焊工在在不同方向向同时施焊焊，先在坡坡口圆周上上对称点焊焊4～6点，待上上下桩节固固定后拆除除导向箍再再分层施焊焊，每层焊焊接厚度应应均匀。⑤焊接层数不得少少于三层，采采用普通交交流焊机的的手工焊接接时第一层层必须用φ3.2mmm电焊条条打底，确确保根部焊焊透，第二二层方可用用粗电焊条条（φ4mm或φ5mm）施施焊。⑥焊接时必须将内内层焊渣清清理干净后后再焊外一一层，坡口口槽的电焊焊必须满焊焊，电焊厚厚度宜高出出坡口1mmm，焊缝缝必须每层层检查，焊焊缝应饱满满连续，不不宜有夹渣渣、气孔等等缺陷，满满足《钢结结构工程施施工质量验验收规范》中中二级焊缝缝的要求。⑦焊接完成后，需需自然冷却却不少于11min后后才可继续续锤击，夏夏天施工时时温度较高高，可采用用鼓风机送送风，加速速冷却，严严禁用水冷冷却或焊好好即打。2.2.4.66.送桩①根据设计桩长接接桩完成并并正常施打打后，应根根据设计及及试打桩时时确定的各各项指标来来控制是否否采取送桩桩。②送桩前应保证桩桩锤的导向向脚不伸出出导杆末端端，管桩露露出地面高高度宜控制制在0.33～0.5m。③送桩前在送桩器器上以米为为单位，并并按从下至至上的顺序序标明长度度，由打桩桩机主卷扬扬吊钩采用用单点吊法法将送桩器器喂入桩帽帽。④在管桩顶部放置置桩垫，厚厚薄均匀，将将送桩器下下口套在桩桩顶上，采采用仪器调调正桩锤、送送桩器和桩桩三者的轴轴线在同一一直线上。⑤施工完一个桩后后施工孔应应及时回填填土，避免免下雨后在在施工后留留下的孔位位集水，给给路基带来来不良的影影响。2.2.5.质质量检验(1)桩位检查验收打桩后应及时进进行验收，并并按照设计计频率和参参数要求进进行小应变变和单桩承承载力试验验，结果应应符合设计计要求，管桩施工工允许偏差差见表6。管管桩施工允允许偏差表表表6序号项目允许偏差1桩位（终横向）中间桩d/2且不大于于250mmm外缘桩d/42桩身垂直度1%(2)低应变变桩身完整整性检测DK1224++408..8～DK12225+0003.222路基施工工完成管桩桩2950根，按照照客运专线线验收标准准要求，低低应变无损损检测300根，292根桩为I类桩，8根桩为II类桩，无Ⅲ类桩。完完整性检测测结果合格格率为100%。(3)管桩单单桩承载力力检测DK1224++408..8～DK12225+0003.222路基管桩桩按照客运运专线验收收标准要求求，承载力力检测不低低于总数的的2％，共检检测了6根，单桩桩复合承载载力特征值值均满足设设计要求，检测数值值见下表77。管管桩加固地地基承载力力检测结果果表7编号桩号桩径(mm)最大试验荷载极限承载力承载力特征值压板尺寸（mmm）荷载(KPa)沉降(mm)荷载(KPa)沉降(mm)荷载(KPa)沉降(mm)11G-4-6400200010.45200010.4510003.1922I-4-8400200010.43200010.4310003.2033K-4-10400200011.35200011.3510003.6744N-4-840020009.8620009.8610003.2455P-4-640020009.8620009.8610003.5866R-4-4400200013.24200013.2410003.612.2.6.施施工中注意意事项（1）施工采用锤击法法沉桩，锤锤击法的打打桩机宜采采用三点支支撑履带自自行式柴油油打桩机，不不宜采用自自由落锤打打桩机，收收锤标准以以达到桩端端持力层、最最后贯入度度为控制标标准，正常常情况下，最最后贯入度度按2mmm/击控制。但但当深度未未达到设计计要求时，应应查清原因因，采用换换锤或辅以以射水等措措施，成桩桩至设计深深度。（2）管桩一般从线路路中心向两两侧布桩，坡坡脚应有1排桩。施施工场坪应应尽量平整整，尤其是是横断面方方向应做成成约4％的横向向排水坡，纵纵断面方向向难以平整整时，应尽尽量挖成不不陡于1：5的台阶，台台阶高度00.6m左左右。场地地平整后，应应铺设30～50cmm厚的工作作垫层，清清土和截桩桩时，不得得造成桩顶顶标高以下下桩身断裂裂和扰动桩桩间土。（3）第一节管桩起吊吊就位插入入地面的垂垂直度偏差差不得大于于0.5％，并宜宜用长条水水准尺或其其他测量仪仪器校正；；必要时，宜宜拔出重插插。施打中中，桩锤、桩桩帽、桩身身中心线应应重合。当当桩身倾斜斜率超过0.8％时，应应找出原因因并设法纠纠正；当桩桩尖进入硬硬土层后，严严禁用移动动桩架等强强行回扳纠纠偏。（4）在较厚的粘土、粉粉质粘土层层中施打管管桩，不宜宜采用大流流水打桩施施工法，应应将每一根根桩一次性性连续打到到底，尽量量减少中间间休歇时间间。如实、及及时、准确确地做好管管桩施工记记录。（5）应尽量减少接桩桩，接桩宜宜在桩尖穿穿过硬土层层后进行，单单桩接头不不宜超过4个。管桩桩对接时，应应采用法兰兰盘连接或或采用钢端端板焊接连连接。注意意焊好的桩桩接头应自自然冷却方方可施打。注注意焊接处处的强度不不应低于出出厂的强度度。（6）管桩一般不宜截截桩，如遇遇特殊情况况要截桩时时，可采用用混凝土切切割器、液液压紧箍式式切断机等等。（7）预应力管桩施工工地段，必必须加强地地表变形监监测，一般般应在线路路中心、路路基两侧坡坡脚外6～10m，各各设一排观观测桩，纵纵向间距一一般不大于于50m，过过渡段范围围及非均质质地区应加加密观测剖剖面。施工工期间必须须每天进行行地表变形形监测，实实测地表变变形量，测测量精度不不大于1mmm，并做做好详细记记录，以备备路基沉降降分析用。2.2.7.工工艺小结⑴试验证明钻机ZZJ90型振动沉沉管打桩机机能够满足足施工要求求，可以将将桩打入土土石分界层层。⑵通过钻探取样进进行地质复复核，该地地段土石分分界明显，地地质界限起起伏较大，如如果通过钻钻探方式来来判断地质质情况，投投资较大，可可通过最终终贯入度控控制终锤条条件。⑶从现场试桩情况况来看，管管桩打入不不用桩尖，同同样可以打打入土石分分界层，而而且效果与与十字桩尖尖相同。⑷5个试验桩通过小小应变检测测，全部为为Ⅰ类桩，说说明管桩的的焊接及材材料完整性性较好。按按照规范要要求，管桩桩小应变检检测频率为为5％。⑸经验表明，该管管桩设计长长度足以满满足设计承承载力，承承载力指标标需要设计计进一步明明确。2.3．注浆施施工2.3.1.岩岩溶注浆施施工概述xx客运专线地地质条件复复杂多变，单单从武汉综综合试验段段的地质条条件来看，多为松软土岩溶路基，上覆黏土，为软塑及硬塑层，下伏风化灰岩、岩溶及裂隙发育区。设计采用岩溶注浆加固，其工作原理是在土石界面处压浆封堵固化浅部岩溶（溶洞、溶蚀、裂隙）和地下水侵蚀作用形成的土洞，填充土中的空隙，形成水平帷幕封堵地下水通道，隔断地下水对持力层的影响，达到加固持力层地基的目的，防止沉陷，确保行车安全。为确保地基加固固质量，我我们选定DK12228+3300～DK12228+4400段为注浆浆试验段，通通过试验选选定注浆施施工工艺、施施工机具、各各种注浆参参数等技术术指标，进进而推广到到全标段施施工。目前，我标段岩岩溶注浆工工作基本结结束，通过过注浆前后后注水试验验及物探检检测显示，注注浆孔的浆浆液充分扩扩散填充了了溶蚀裂隙隙和溶洞，改改变了岩土土结构，提提高了强度度，堵塞了了地下水的的渗透和潜潜蚀通道，注注浆效果十十分明显，从从根本上消消除了形成成溶蚀塌陷陷的因素，满满足路基加加固质量要要求。2.3.2.主要施工工参数的选选定㈠施工设备选定定1、钻机机械钻机型号如表88所示，满满足注浆孔孔的大小、深深度、地质质情况要求求。表8钻机机械械表序号钻机型号钻进深度（m）给进方式开孔直径（mm）终孔直径（mm）钻杆直径（mm）柴油机功率（kw）1XY-1100油压1109142102XY-1A150油压1109142132、注浆机械表9注浆机械械表序号注浆泵型号形式排出压力（MPPa）排浆量（L/min）出口直径（mm）吸口直径（mm）电机功率（kw）1JH-5单缸作用往复活塞泵0～1.510032425.5注浆泵型号如表表9所示，具具有泵体抗抗腐蚀材料料，压力大大，流量大大，体积小小，重量轻轻，搬运方方便的特性性，满足注注浆工艺要要求。㈡施工工艺的选选定注浆施工工艺流流程图如图图7所示。在施工过程中应应注意以下下事项：1、钻进过程中遇遇岩层破碎碎造成卡钻钻，应停止止钻进，进进行扫孔后后再行钻进进；2、注浆时当遇到到钻孔串浆浆时，采用用间隔一孔孔或几孔注注浆方式，并并将被串浆浆孔同时注注浆或封堵堵；3、在注浆过程中中遇到冒浆浆时，如冒冒浆点在3～5m以外，则则根据注浆浆终止条件件可结束注注浆。如冒冒浆点在33m以内，采采用开挖填填堵水泥或或水泥+水玻璃，降降低注浆压压力措施；；4、注浆中，注浆浆量和注浆浆压力是两两个关键参参数。一般般规律是：：初始阶段段压力较低低，注入量量较大；正正常阶段压压力和注入入量呈小的的波浪式起起伏状态，但但总的比较较平稳；压压密注满阶阶段注入量量迅速递减减而压力迅迅速升高；；在注浆中中根据设计计注浆量和和压力按照照上述规律律进行控制制；5、为不破坏注浆浆帐幕，注注浆应在预预应力管桩桩后续施工工，以避免免管桩施工工的震动。YY平整场地钻孔、检测注浆效果检查钻机对位原材料检验注浆测量放线监理工程师检测检测配合比确定拌制浆液过滤流入灰浆筒填写施工记录注浆前试验转移钻机注浆后试验检测N图7注浆施工工艺流流程图㈢主要施工参数数的选定1、注浆材料的选选定正确地选用浆液液是确保注注入效果的的关键。根根据地质钻探情情况，选择择水泥浆液液，采用32.55级硅酸盐水水泥。水泥泥基浆液分分为三类：：纯水泥浆浆液、纯水水泥浆液+水玻璃浆浆液、中粗粗砂＋水泥泥浆液和水水泥＋水玻玻璃浆液。施施工表明，纯纯水泥浆液液为悬浊液液，适用于于岩石裂缝缝的填充补补强，也适适合填充空空洞。若遇遇空的岩溶溶通道、较较大溶洞和和裂隙处，视视具体情况况先灌入中中粗砂或水水泥砂浆对对溶蚀腔体体进行充填填，再采用用水泥浆液液或水泥＋＋水玻璃浆浆液。水泥浆液随着水水灰比的增增大，浆液液的粘度、密密度、结石石率、抗压压强度都有有十分明显显地降低，初初凝、终凝凝时间增长长。试验段段施工表明明：水灰比比应控制在在0.8～1.0，并且以0.8为主，此此时浆液的的粘度、结结石强度及及渗透系数数均能满足足施工要求求，效果很很好。经试试验测定,温度27～35℃，初凝时时间120～240mmin，如表100所示。水泥浆液凝结时时间表表10序号水灰比缓凝剂磷酸二氢氢纳（％）水玻璃（波美度度38～43°）（％）温度（℃）凝结时间（min）10.8～1.0027～35120～240020.8～1.008～2027～3520～8030.8～1.002.5～3.00％8～2027～3530～1300施工中浆液的搅搅拌时间不不少于30s，使其均均匀拌合。但但搅拌时间间也不能过过长，因为为浆液的粘粘度与搅拌拌时间成正正比，结石石强度却与与搅拌时间间成反比，搅搅拌时间过过长会造成成水泥水化化形成的凝凝胶结晶结结构产生破破坏。实际际施工中浆浆液搅拌时时间30s后即使用用，使用前前用比重计计测定浆液液的配比浓浓度，并做做好施工记记录。水泥砂浆液中,,水：水泥泥：砂=（0.8～1.0）：1.0：1.0。水泥＋水玻璃浆浆液克服了了纯水泥浆浆液凝结时时间长，结结石率低等等缺点，提提高了注浆浆效果。水水玻璃掺入入量是水泥泥量的8%～20%，混合浆浆液重量配配比是：水：水泥泥：水玻璃璃=（0.8～1.0）：1：（0.08～0.20）。水玻玻璃波美度度为38°～43°。施工表表明：水玻玻璃能显著著加快水泥泥浆液的凝凝结时间。经经试验测定定,水灰比0.8～1.0，水玻璃璃掺入量2～20％，波美美度38～43°，温度27～35℃时，水泥泥浆液的凝凝结时间20～80miin。水泥＋水玻璃浆浆液如果胶胶凝时间过过短，不能能满足施工工要求时，可可加入缓凝凝剂，抑制制水泥和水水玻璃反应应速度，控控制调节水水泥＋水玻玻璃浆液凝凝结时间,提高浆液的的渗透力，增增大浆液扩扩散距离。采采用磷酸二二氢纳做缓缓凝剂效果果很好。缓缓凝剂用量量按水泥重重量的2.5～3.0％选定为为好。这个个用量既可可增长疑胶胶时间又能能确保固结结强度不显显著下降。使用缓凝剂时应注意加料顺序、搅拌时间和放置时间。加料顺序为：水→缓凝剂→水泥，搅拌时间应不少于5min，放置时间不宜超过30min。水泥水化过程中中大约需要要自身重量量25％的水，按按水灰比0.8～1.0计算，有55～75％的水属属于多余的的。它仅用用于浆液输输送，将水水泥颗粒载载运到预定定地点后，多多余的水份份就应排出出。由于基基岩坚硬，上上覆不透水水的红粘土土，水泥浆浆不能固结结排水，多多余的水份份是通过沉沉积层顶部部微小的缝缝隙内以清清水形式流流到路基外外，或与水水玻璃反应应形成晶体体。2、注浆压力选定定在注浆过程中对对于注浆压压力参数控控制相当重重要，它直直接影响注注浆质量。施施工中当岩岩溶一般发发育时采用用注浆压力力0.6～0.8MPPa，当岩溶溶极发育时时采用注浆浆压力0.1～0.3MMPa，上述压压力能够满满足注浆要要求。注浆浆压力在岩岩土界面附附近可逐渐渐加大，最最大注浆压压力不得超超过0.8～1.0MMPa。在注浆浆过程中遇遇到冒浆时时，如冒浆浆点在3～5m以外，则则根据注浆浆终止条件件可结束注注浆。如冒冒浆点在33m以内，采采用开挖填填堵水泥或或水泥+水玻璃，降降低注浆压压力措施。当当遇到钻孔孔串浆时，可可将被串浆浆孔同时注注浆或封堵堵被串浆孔孔。理论计算和实践践经验可知知：基岩上上部粘土劈劈裂注浆的的初始注浆浆压力值P0稍大于2倍土层重重量的压力力，在该压压力作用下下软粘土开开始产生劈劈裂。当注注浆压力达达到P0后，进入入劈裂注浆浆的劈裂流流动阶段，随随后压力降降低，裂缝缝发展到一一定程度之之后，注浆浆压力又重重新上升进进入劈裂注注浆的被动动土压力阶阶段。这时时需要有更更大的注浆浆压力才能能使土中裂裂隙加宽或或产生新的的裂缝，出出现第二个个压力峰值值，在产生生水平劈裂裂后形成水水平方向的的浆脉时，就就可能使基基础上抬。基基础上抬会会破坏上部部硬壳结构构，特别是是土层抬升升会引起注注浆范围内内的CFG桩或树根根桩上移断断裂，因此此应控制注注浆压力尽尽可能减少少地表抬升升变形。实实际施工中中注浆最大大压力Pmax控制制在0.8～1.0MMPa左右。3、桩位布置采用坐标和钢尺尺相结合的的办法确定定桩位。⑴根据设计桩位，用用全站仪在在路基断面面内每200m～30m施放放定位控制制桩；⑵根据施工平面布布置图及定定位控制桩桩用钢尺逐逐桩放样，并并打入竹片片定位；用上述方法布置置桩位，桩桩偏差小于于50mmm，满足规规范要求。4、钻机垂直度控控制现场采用锤球法法简单实用用，能满足足规范要求求。2.3.3.注浆效果果检验㈠注水(压水))试验和验验证钻孔注浆后，以总孔孔数5％作注水(压水)试验，压压水试验结结果表明：：注浆后再再压水时压压水压力陡陡升。注水水试验单位位长度吸水水量仅为注注浆前的1～2％，注浆浆效果明显显。合格率率100％。通过钻取岩芯检检查浆液充充填情况，灰灰岩中的节节理裂隙为为水泥填充充，溶洞中中钻出柱状状水泥块。㈡物探检测由中国科学研究究院武汉岩岩土力学研研究所对注注浆试验段段进行物探探检测，注注浆效果明明显。以试验段为例，在在注浆区剖剖面6.5米深内，电电阻率在50欧·M～140欧·M间，比一一般土层电电阻率高。DK12228+2280～+300没有注浆浆，电阻率率在50欧·M～120欧·M间。DK12228+3300～+477注浆段电电阻率在80欧·M～140欧·M，两者相相比较，注注浆段比未未注浆段电电阻率值大大约提高10％～20％，原因因之一是浅浅层含水量量低注浆凝凝固较快，注注浆形成的的灰桩使整整体电阻率率略有提高高，当然还还与上部是是硬塑土层层，含水量量较小等因因素有关。注浆区深6.55米到基岩面面，电阻率率变低，电电阻率在10欧·M～60欧·M间，推测测与此段含含水量较高高的软塑土土层有关，虽虽注浆后电电阻率有所所提高，但但因为含水水量高，电电阻率整体体表现出低低值。DK12228+3300～+390段和DK12228+4410～+440段，深度度10米左右，土土层电阻率率在10欧·M～40欧·M间，总总体上分析析，此深度度范围虽电电阻率较低低，注浆后后电阻率也也低，但整整体上还是是有所提高高，只是没没有上部明明显。剖面内高程在110～20米区域，电电阻率等值值线由稀疏疏变致密再再变稀疏，此此致密带对对应深度推推测为基岩岩位置。注注浆区基岩岩面有一定定的起伏，基基岩面下66米电阻率相相对较低，绝绝对值小于于120欧·M，反应出出基岩表层层有风化或或岩溶裂隙隙，等值线线呈水平近近似平行分分布，说明明注浆虽然然没使岩石石电阻率有有明显提高高，但对基基岩表层变变得相对均均匀方面起起了一定的的作用。以以下电阻率率绝对值大大于200欧·M，电阻率率等值线呈呈水平层状状，并快速速增大，反反映出注浆浆区下部基基岩整体较较为完整。2.3.4.现场施工工问题及处处理㈠溶洞处理措施施通过先导孔探明明溶洞发育育情况，根根据溶洞发发育的特点点，可将其其分为三类类：轻微溶溶蚀、一般般溶洞、复复杂溶洞。由由于岩溶发发育复杂，对对于溶洞注注浆处理，应