铁路地基处理(含换填、土工格栅、碎石桩、CFG桩、钻孔桩、冲击压实、岩溶处理)

特殊基底处理2.6.2.3.1垫层处理碎石垫层施工前应将基底清理、整平，并按设计要求做好基底碾压及土拱。碎石垫层施工工序为：清基整平f铺碎石f洒水f压实f检测。碎石垫层应采选用渗水性较好的中粗砂、砂砾石、碎石等，其最大粒径不得大于32.5mm，不含草根、垃圾等有机杂质，其含泥量不大于5%。碎石垫层应采用分层压实法施工，分层厚度、压实遍数及含水率应通过现场试验确定，垫层分层厚度取20〜30cm。碎石垫层填筑或填筑完后必须及时完成两侧干砌片石护坡，并同时做好反滤层。碎石垫层厚度、宽度不应小于设计规定，反滤层设置应符合设计要求。挖除换填软弱地基挖除换填根据土质情况和换填深度，采用推土机或挖掘机将设计范围内淤泥、软弱土层全部或分段清除，预留30〜50cm的土层由人工清理，整平底部，当底部起伏较大时设置台阶，并按先深后浅的顺序进行换填施工。底部的开挖宽度不得小于路堤宽度加放坡宽度。换填时换填土填料、填筑工艺及压实标准与路堤本体施工要求相同。换填范围及深度符合设计要求，施工中对需换填土层范围及深度进行核实，当与设计不符时，按有关规定办理变更设计手续。挖除换填施工时，挖除采用挖掘机配合自卸汽车进行，挖除部分材料经实验检测符合填料要求的就地翻挖回填或改良后回填；不符合填料要求的采用自卸汽车运送到指定弃土场堆放。挖除换填部分应分层压实，压实标准满足相应部位要求。当换填底部为碎石土等粗粒土时，采用振动压实处理；为细粒土时采用静压压实处理。土工格栅土工格栅施工工艺流程：检测、清理下承层f人工铺设土工格栅f搭接、绑扎、固定f摊铺上层路基土f碾压f检测。土工格栅的极限抗拉强度三110KN/m。铺设土工格栅时，必须拉直拉平，幅与幅之间要对齐对好，土工格栅在平整的下承层上按设计要求的宽度铺设，其上下层填料无刺坏土工格栅的杂物，铺设土工格栅时，将强度高的方向垂直于路堤轴线方向布置，搭接长度不小于50cm。铺设时绷紧，拉挺，避免折皱、扭曲或坑洼。将相邻的各幅土工格栅采用聚乙烯绳呈“之”字形穿绑，每隔10〜15cm一个绑扎点，同时采用“U”型铁丝卡将土工格栅固定于土层表面，“U”型卡间相距50cm，梅花型布置，铺好后填土压实。铺好土工格栅后，人工铺设上层填料，及时完成碾压，避免长期暴晒。然后采用机械运料、整平、碾压。机械摊铺、碾压从两边向中间推进，碾压自两边向中间进行，其压实度保持达到规范要求。碎石注浆桩碎石注浆桩桩径为0.5m，按正方形布置，桩间距1.6m,桩长4〜13.1m。桩顶设置C25混凝土圆台型扩大桩帽，桩帽顶铺设0.5m厚碎石+0.1m厚中粗砂垫层，内铺设一层双向高强土工格栅，其极限抗拉强度不低于110KN/m,两端回折不少于2m,复合地基承载力不小于200KPa。碎石注浆桩施工工艺见下图“碎石注浆桩施工工艺流程图”。碎石注浆桩施工工艺流程图桩体材料：桩体原材料采用碎石、砂子、水泥配合而成。水泥采用P.O42.5级及以上普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，严禁使用过期或受潮的水泥；砂子应采用细砂，碎石宜采用16mm〜32.5mm的不连续级配的骨料。施工前应做好水泥砂浆的配合比试验，注浆压力宜为8Mpa〜1OMpa，注浆时应做好注浆压力，注浆量，注浆时间及其他异常情况的记录工作，发现问题及时分析处理。当水泥砂浆充分溢出孔口后应停止注浆，并应预留3m注浆管在孔内，待30min〜60min后进行二次补浆，拔出注浆管，最后用插入式振捣器插入桩体进行振捣，使桩顶浆液充填密实，振捣器插入深度不应小于1.5m。碎石注浆桩应在桩顶铺设褥垫层，桩顶宜设置混凝土桩帽，宜现浇。成桩7天内，采用低应变检查桩身完整性。检验数量为总桩数的10%，且每工点不少于3根。成桩28天后，在桩体中心处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察桩体完整性、均匀性，拍摄照片，在桩身上、中、下取不同深度的不少于3个试样作抗压强度试验，检验数量为施工总桩数的0.2%，且每工点不少于3根。成桩28天后，采用复合地基载荷试验进行承载力检验，检验数量为桩数的0.2%，且每工点不少于3根。CFG桩CFG桩桩体原材料采用碎石、石屑、粉煤灰、水泥配合而成，材料按C15混凝土配比，粉煤灰掺入量不小于10%。水泥采用PO42.5级及以上的普通硅酸盐水泥，混合料28天龄期标准试块抗压强度不小于10MPa。桩体压缩模量不小于80MPa。CFG桩的布置见“CFG桩加固横断面布置示意图”CFG桩桩顶设置0.5m厚碎石垫层+一层土工格栅。⑴施工工艺流程CFG桩施工工艺见“CFG桩长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工流程图”。

CFG桩加固横断面布置示意图CFG桩长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工流程图⑵操作工艺施工准备进行满足桩体设计强度的配合比试验，确定各种材料的施工用配比平整场地，清除障碍物，标记处理场地范围内地下构造物及管线。测量放线，定出控制轴线、打桩场地边线并标识。施工前清除地表耕植土，进行成桩工艺试验，确定施工工艺和参数。钻机定位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%。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及地面时，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，以便及时纠正。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。混合料搅拌混合料搅拌要求按配合比进行配料，计量要求准确，拌和时间不得少于1min混合料加水量和坍落度（长螺旋钻管内泵压混合料法施工时，坍落度控制在16〜20cm）根据采用的施工方法按工艺试验确定并经监理工程师批准的参数进行控制。在泵送前混凝土泵料斗应备好熟料。灌注及拔管CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆心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2〜3m/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。灌注成桩完成后，桩顶采用湿黏土封顶，进行保护。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。桩帽施工施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m；清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土°CFG桩桩顶设置C35钢筋混凝土方形桩帽,桩体深入桩帽不小于10cm。⑶CFG桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法符合“CFG桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法表”的规定。CFG桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法表序号检验项目允许偏差施工单位检验数量检验方法1桩位（纵横向）50mm按成桩总数的10%抽取检验，且每检验批不少于5根经纬仪或钢尺丈量2桩体垂直度1%经纬仪或吊线测钻杆倾斜度3桩体有效直径不小于设计值开挖50〜100cm深后，钢尺丈量钻孔灌注桩根据地质情况拟优先选用旋挖钻机成孔,冲击钻机辅助施工,施工工艺详见钻孔灌注桩施工工艺框图”。

钻孔灌注桩施工工艺框图（1）护筒埋设用5=5mm厚钢板制作钻孔桩的护筒，护筒直径比钻孔桩直径大20cm，中心竖直线应与桩中心线重合，平面允许误差50mm，倾斜不大于1%,护筒顶面高出地下水位1.0-2.0m，并高出地面0.3m。泥浆制备泥浆原料选优质粘土，必要时选水化快、造浆强的膨胀土。泥浆的性能与指标须符合施工规范的要求。护筒内的泥浆顶面应始终高出护筒外水位或地下水位至少1m以上。泥浆循环池由制浆池、沉淀池和泥浆池组成。钻机就位钻机就位前，应对各项准备工作进行检查，包括场地布置与钻机座落处平整和加固。钻机安装就位后，起吊设备保持水平，底座和顶端应平稳，不得产生位移和沉陷。钻孔作业钻孔：开始钻进时，控制进尺速度，待钻至护筒下1m后，再以正常速度钻进。在钻孔过程中，绘制孔位处的地质剖面图，以供对不同土层选择合适的钻头、钻进速度和泥浆指标作参考。经常注意土层变化，在土层变化处均应捞取渣样，以判断土层，与设计地层作核对。当钻孔距设计标高1.0m时，注意控制钻进速度和深度，防止超钻，并核实地质资料，判定是否进入要求的持力层。当钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径和孔形等进行检查，确认满足设计要求后，进行清孔。（5）清孔当钻孔深度达到设计要求后，立即进行清孔，以免间隔时间过长，沉渣沉淀，造成清孔困难。清孔采用换浆法进行，严禁用加深孔底深度的方法代替清孔。（6） 钢筋笼制作、安装钢筋笼分段绑制，现场焊接接长，接长时采用双面帮条焊。钢筋笼每隔2m左右同一截面上对称设置四个圆形垫块。主筋与加强箍筋必须全部焊接，以增强钢筋笼的刚度，防止钢筋笼在运输及吊装过程中变形。钢筋笼采用汽车吊机进行安装。（7） 水下砼灌注灌注砼采用导管法灌注。导管直径选用①300mm，导管放入孔内后，导管下口离孔底25〜40cm。混凝土坍落度采用180〜220mm。水下砼灌注时，确保首批砼数量，以确保导管埋入深度不小于1m。砼灌注过程中经常检测孔内砼面的标咼，导管埋管控制在2〜6m左右。砼的灌注标咼咼出桩顶标咼0.5〜1m，多余部分应在接桩前凿除，桩头无松散层。处在地面或桩顶以下的整体式钢护筒，在灌注砼后应立即拔除，防止砼凝固后造成钢护筒拆除困难。（8） 钻孔桩检测每根钻孔桩在砼浇注完毕后，按要求对桩身的完整性、长度、砼的强度等进行无破损检测。冲击压实冲击压实处理，是利用冲击压实机的冲击碾周期性大振幅低频率地对路基填料进行冲击，压密填方。每一个工作面配备2台冲击式振动压路机、2台装载机，每3〜4个工作面配备1台平地机、1台推土机和1台洒水车。冲击压实前，应进行现场试验，以确定冲击压实遍数及冲击能等参数，确定质量检测方法，评价标准等。清除杂草及垃圾：在设计的处理范围内首先用机械或人工清除杂草及垃圾，清除物运到制定地点；等场地清理结束，采用推土机对施工路段的地面进行整平，保证全断面冲击碾压施工；根据测定地表0-20cm天然含水量，按试验路段（或标准击实）土质的最佳含水量，进行洒水或晾晒，使土基0.2m深度范围内含水量接近最佳含水量（误差±2%），以保证土基含水量适中；冲击压实：冲击压路机对于土基表面任一点的冲击作用，一周内共有三次压实、三次冲击，一周内对任一点冲击次数的概率为1/6，采用冲击压路机碾压6遍为一作业循环。从路基的一侧向另一侧转圈冲碾，冲碾顺序应符合“先两边、后中间”的次序，碾压时冲击压路机从坡脚外1m处向中心逐步推进碾压，轮迹横向重叠1/2，纵向错1/6轮周长，以轮迹重叠1/2铺盖整个路基表面为冲碾一遍，碾压时保证冲击压路机时速10公里/小时—12公里/小时，以保证冲击力，保证每一点均能够被冲击到，冲击碾压一般为40遍。现场施工时冲击压实次数根据设计要求的压实度和沉降量控制值来控制压实次数，冲击碾压过程中，如果因轮迹过深而影响压实机的行进速度，可用推土机平整后在继续冲碾。冲击式压实机冲击碾压完毕后，检测路基表层0〜20cm的压实度。如果压实度达不到要求，应视情况补充冲碾5〜10遍。用振动或静碾压路机碾压1〜2遍，达到路槽验收标准为止。当存在下列情况，不采用冲击压实技术:地面以下2〜3m范围存在软土夹层；粉土地基；地层含水量大于60%地层；附近受既有建筑物影响（如距桥台、防洪堤、危房、古建筑、支挡构筑物30m范围的路堤段）；各种已有复合地基加固的地基。冲击压实施工工艺见“冲击压实施工工艺流程框图”。

冲击压实施工工艺流程框图2.6.2.3.9岩溶注浆2.6.2.3.9.1施工前进行先导孔的目的根据设计要求的路堤注浆加固范围采用“先探后灌、探灌结合”的原则进行。设计选用30%注浆孔作为施工探察孔（先导孔1186孔即18868延米）。通过分析先导孔资料，确定岩溶发育情况，确定相关的注浆深度与范围，确定不同地质条件下采用不同的注浆方法及注浆材料等。2.6.2.3.9.2施工准备（1）施工现场先导孔施工前，按照验标中关于原地面处理的要求对施工场地进行平整和碾压。并按照京沪高铁公司“七个统一的要求”对施工场地进行规划，从施工布局、电线布设、机械停放、施工防护、材料堆码、弃浆处理、施工排水七个方面统一规划，统一布局，是施工现场做到整齐有序。施工设备按照广铁集团工厂化施工要求，我部对岩溶注浆施工也采用工厂化标准模式，浆液拌合由拌和站集中拌合生产，运输到现场进行注浆。注浆现场在设置注浆车间，注浆车间内设泥浆池两个，一大一小，分别用于大量注浆和少量注浆时的临时储浆压浆池。水泥浆由罐车运输到现场，将水泥浆注入泥浆池中，然后由注浆设备进行注浆。在注浆施工前，对钻机、注浆泵等机械进行检查、调试、维修，使其保持良好的状态，并报送监理验收后挂牌进行施工。根据设计要求标出注浆孔位置，并进行复测。注浆孔采用梅花型布置。注浆孔位标定后，移动钻机至钻孔位置，完成钻机就位。钻机就位后，用倾斜尺、水平尺等工具调整钻机角度，安装牢固，定位稳妥。各类设备就近安装，注浆管线固定，不宜过长，一般为30〜50m，以防压力损失。2.6.2.3.9.3计量设施为了有效控制注浆量，防止浪费成本，我部采用现代化计量设施对成本进行监控。水泥浆计量：水泥浆计量采用拌和站标准电子计量设备，对每一盘水泥浆材料用量进行准确计量，并记录出场水泥浆量。注浆量计量：注浆设备上配备电磁流量计及台式定值控制仪，通过双仪表进行注浆计量。

岩溶注浆施工流程图2.6.2.3.9.4施工方法根据设计要求标出注浆孔位置，并进行复测，注浆孔间距见附图。对准孔位开孔钻进，钻孔直径110mm,上部进入基岩0.5m下入套管，套管直径为108mm,再回转钻进入基岩5m。基岩10m范围内未遇见溶洞，即可结束钻探，用水泥砂浆封口。遇溶洞时，穿过溶洞，进入溶洞底板1米。如遇见多层溶洞，必须要穿过所有溶洞后，再回转钻进入基岩5m。钻进过程中应注意观察地层变化，详细作好钻孔记录。达到钻进深度后，再跟进套管0.5〜1.0m,将套管外壁与土层紧密接触，底部完全封闭。注浆孔应跳孔施钻,不得全部钻孔完成后再注浆,以免孔位串浆。2.6.2.3.9.5注浆前设备调试安装注浆管和止浆器，钻孔完毕进行清孔检查,在确定注浆管内无阻物后,立即进行注浆管安装。注浆管采用①25镀锌管，底部0.5m为花管。下管前在注浆管管口加上孔口盖,以防止杂物进入。然后安装孔口止浆器或孔内止浆器或孔内止浆塞。开泵前先将三通转芯阀调到回浆位置，待泵吸水正常时，将三通回浆口慢慢调小,泵压徐徐上升,当泵压达到预定注浆压力时,持续二、三分钟不出故障,即可结束。压水试验。注浆前进行简易的压水试验，检查孔口套管固结密封程度和止浆塞的止浆效果。压水压力由小逐渐增大到预定注浆压力，并持续15min。2.6.2.3.9.6浆液配制水泥浆的强度根据《建筑砂浆基本性能试验方法》JGJ70-2009进行试块的制作、试压，必须满足设计要求的强度标准。试验室根据设计给定的水灰(0.8:1-1.2:1)，试验室进行水泥浆的配合比试验：a按水灰比0.8:1；b按水灰比1:1；c、按水灰比1.2:1。拌和站根据试验室给定的几种配合比分别搅拌水泥浆。根据以上配合比拌制的水泥浆通过现场先导孔施工，从水泥浆的凝结时间、结石率、流动性、浆液扩展性及经济性等方面确定出合理掺砂量、粉煤灰掺量及水玻璃掺量，满足设计及规范的要求，确定出合理的配合比，指导以后的全面施工。2.6.2.3.9.7注浆(1)注浆管路系统的试运转接好水、电，施工前1.5〜2倍于注浆终压对系统进行吸水试验检验，检查管路系统能否耐压，有无漏水；检查管路连接是否正常；检查设备机况是否正常；使设备充分热身。试运转时间为20min。注浆顺序按自路基坡脚到向线路中心的顺序进行，先两侧后中间，以保证注浆质量。注浆过程中发现冒浆暂停注浆，孔口封堵后继续进行注浆，但应减少压力或加浓浆液。注浆压力：岩溶地表注浆一般在溶洞或土层中进行，一般工作压力为0.1〜0.5Mpa。终孔注浆压力下的流量要求：注浆段的进浆量小于35L/min。实施大孔径注浆，注浆压力一般基岩中不小于0.1〜0.3MPa,岩土界面逐步加大到0.3〜0.5MPa，最大1.5MPa。施工过程中根据注浆情况调整注浆压力，注浆泵流量采用35〜90L/min。填充较少的溶洞注浆注浆开始时，根据地质钻孔揭示的溶洞大小，先向溶洞中快速压一定数量的纯水泥浆，然后用砂浆泵直接将稀水泥砂浆通过压浆管输送至孔底，当砂浆无压下落已经困难时，加压灌注水泥浆。灌浆压力采用0.3〜0.5MPa,最大压力达到1.5MPa左右即可停止注浆。填充量较多的岩溶注浆向溶洞中注纯水泥浆，注浆压力0.3〜0.5MPa,最大压力达到1.5MPa。（5） 当遇有较大溶洞或注浆出现异常情况时采取适量掺入细砂、粉煤灰、碎石等充填物，或采用加入适量水玻璃、细砂、粉煤灰等混合浆液，加快凝结速率，不断总结施工工艺，减少水泥用量，控制注