素土擠密樁和CFG樁施工方案

1、摘要：根據(jù)鄭西客運(yùn)專(zhuān)線ZXZQ06標(biāo)段新臨潼車(chē)站濕陷性黃土地基處理設(shè)計(jì)采用的水泥土擠密樁+CFG樁措施，在大面積施工前開(kāi)展了工藝性試驗(yàn)。通過(guò)大量反復(fù)的工藝性試驗(yàn)，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)參數(shù)可以達(dá)到要求，總結(jié)出了一套擠密樁+CFG樁施工工藝，以滿意濕陷性黃土地基處理后的要求。要害詞：濕陷性 擠密樁+CFG樁 復(fù)合地基 處理 一、工程地質(zhì)概述鄭（州）西（安）客運(yùn)專(zhuān)線是我國(guó)正在修建的首條真正意義上的高速鐵路，設(shè)計(jì)一次雙線，設(shè)計(jì)時(shí)速目標(biāo)值350km/h，全線正線全部為無(wú)渣軌道，鄭西客運(yùn)專(zhuān)線與普通鐵路比較，施工具有“建設(shè)起點(diǎn)高、設(shè)計(jì)時(shí)速高、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)新、質(zhì)量要求高、 HYPERLINK /k/view/id-%BC%

2、BC%CA%F5 技術(shù)含量高、施工工藝新”的特點(diǎn)。主要承重結(jié)構(gòu)物的使用壽命要確保滿足100年要求，主體工程質(zhì)量要實(shí)現(xiàn)“零缺陷”，并滿足高速、重載列車(chē)開(kāi)行的高安全性和恬靜度的要求。管段地處濕陷性黃土廣泛分布地區(qū)，為確保路基工后沉降15mm，地基處理和路基工后沉降控制是本段的重點(diǎn)。鄭西線工期要求2009年9月9日建成通車(chē)。鄭西客運(yùn)專(zhuān)線ZXZQ06標(biāo)段，該工程由鐵道第一勘察設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)、上海天佑工程咨詢(xún)監(jiān)理公司監(jiān)理、中鐵一局三公司承建。 DIK441+509.94DIK444+350段為新臨潼車(chē)站，全長(zhǎng)2.84km，寬80M，建安費(fèi)1.9億。設(shè)計(jì)為8股道，車(chē)站線下地基處理有： HYPERLINK /k

3、/view/id-%B3%E5%BB%F7 沖擊碾壓、素土擠密樁+樁板結(jié)構(gòu)、強(qiáng)夯+CFG或水泥土擠密樁+CFG樁，擠密樁或強(qiáng)夯等地基處理措施。新臨潼車(chē)站位于陜西省西安市臨潼區(qū)新豐鎮(zhèn)，所處地貌單元均為渭河一級(jí)階地，地形平坦，地勢(shì)開(kāi)闊，地面相對(duì)高差為12m。本段地基變形計(jì)算深度范圍地層主要為第四系全新統(tǒng)沖積粘質(zhì)黃土，第四系上更新統(tǒng)沖積砂層、粉質(zhì)粘土、粉土；地層自上向下一次分布質(zhì)黃土、中砂、粗砂、粉質(zhì)粘土、表層濕陷性黃土厚2.59m為非自重濕陷，濕陷等級(jí)級(jí)。粉質(zhì)粘土。=120 KPa。濕陷厚度約415.5m，總濕陷量047.03cm。 二、試驗(yàn)段目的和場(chǎng)地選定試驗(yàn)段目的：明確水泥土擠密樁+CFG樁施

4、工作業(yè)的工藝流程、操作要點(diǎn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)能否滿足客運(yùn)專(zhuān)線的標(biāo)準(zhǔn)。為消除場(chǎng)地黃土濕陷性，提高地基土的承載力，根據(jù)設(shè)計(jì)要求地基處理后，水泥土單樁復(fù)合地基承載力應(yīng)不小于237kpa，水泥土樁身土平均壓實(shí)系數(shù)均不小于c0.97，樁間土平均擠密系數(shù)均不小于0.93c，樁間土濕陷系數(shù)應(yīng)小于s0.015 CFG樁單樁豎向承載力應(yīng)419kpa，CFG樁單樁復(fù)合地基承載力應(yīng)237kpa為減少地基在自重和活載作用下所產(chǎn)生的壓縮下沉，確保路基工后沉降15mm，確保路基整體結(jié)構(gòu)剛度穩(wěn)定，滿足客運(yùn)專(zhuān)線路基工后沉降變形要求。為大面積施工和今后施工提供科學(xué)依據(jù)。水泥土擠密樁+CFG樁試驗(yàn)性施工在DIK441+750DIK

5、442+900 段6個(gè)區(qū)域，本試驗(yàn)性施工按照設(shè)計(jì)要求分為6個(gè)單元，5個(gè)單元水泥土、1個(gè)單元水泥土+CFG樁，每單元36根樁，共計(jì)225個(gè)根，擠密樁樁長(zhǎng)根據(jù)濕陷性黃土厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)為5m8m，樁間距0.90.95m，樁徑0.4m，采用正方形布置。水泥土擠密樁+CFG樁試驗(yàn)性施工在第五單元，里程在DIK442+600-DIK442+604.5段，在已完成的水泥土樁上，共9根，樁長(zhǎng)15m，樁徑0.4m，樁間距1.8m，正方形布置。設(shè)計(jì)參數(shù)如下表： 試驗(yàn)單元區(qū)段里程樁長(zhǎng)（m）間距（m）樁徑（m）一單元DIK441+760+764.75段60.950.4二單元DIK441+900+904.75段7.50.

6、950.4三單元DIK442+350+354.75段60.950.4四單元DIK442+631.5+636.25段5.50.950.4五單元DIK442+600442+604.5段50.90.4六單元DIK442+670+674.5段50.90.4試驗(yàn)性施工開(kāi)工于2006年4月26日，工程完成于7月16日，施工檢測(cè)完成于8月18日。三、施工工藝1、水泥土擠密樁水泥土擠密樁是消除濕陷黃土地基處理的方法之一，它是用沉管、沖擊等方法在土中成孔 ，再用水泥、加土 HYPERLINK /k/view/id-%BD%C1%B0%E8 攪拌后，分層回填夯實(shí)擠密，來(lái)消除黃土的濕陷性并加固地基，從而達(dá)到加固地基

7、和減少地基總沉降的效果。成孔 HYPERLINK /k/view/id-%C9%E8%B1%B8 設(shè)備采用擠密樁機(jī)，自重45t左右，為波蘭履帶吊改裝而成，沉管固定于管架前方，其頂部加設(shè)自重2.5t以上柴油錘錘擊沉管成孔，成樁回填采用小型夯實(shí)機(jī)，夯實(shí)機(jī)有夾桿錘和吊錘兩種，夾桿錘錘（含桿）重130kg，錘直徑27cm，桿長(zhǎng)根據(jù)樁長(zhǎng)而定，夯實(shí)時(shí)電閘開(kāi)啟時(shí)不間斷提錘落錘；吊錘錘重260kg，錘直徑30cm，人工操作卷?yè)P(yáng)機(jī)提錘落錘。試樁開(kāi)始前先對(duì)地基土的含水率、飽和度，樁間土分層取樣進(jìn)行檢測(cè)，取樣深度為設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，確定土樣的最大干容重及濕陷系數(shù)。當(dāng)?shù)鼗暮市∮?2%或大于24%、飽和度大于65%時(shí)，一

8、般不宜選用擠密樁。應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)單位予以確認(rèn)。由設(shè)計(jì)單位確定是否變更設(shè)計(jì)。施工前清除地耕植土，平整場(chǎng)地。成孔 HYPERLINK /k/view/id-%BB%FA%D0%B5 機(jī)械表面應(yīng)有明顯的進(jìn)尺標(biāo)記，以此來(lái)控制成孔深度。施工順序：擠密樁施工順序影響到成孔質(zhì)量，先確定施工順序，擠密樁施工一般按照隔排跳樁和跳樁法施工，對(duì)于處理深度范圍內(nèi)土質(zhì)含水量在20%以?xún)?nèi)，成孔可采用跳樁法分兩遍進(jìn)行，對(duì)于含水率在20%以上成孔可采用隔排跳樁法。 成孔順序示意圖 隔排跳樁法 跳樁法擠密樁工藝流程圖樁機(jī)就位：機(jī)械按布置好的樁位就位，沉管上刻劃刻度線，樁機(jī)保持垂直，用吊錘或經(jīng)緯儀檢查垂直度，垂直度偏差不大于1.

9、5%。錘擊成孔：錘擊成孔按隔排跳打或根據(jù)成孔情況采用隔樁法進(jìn)行，采用沉樁機(jī)將與樁孔同直徑鋼管打入土中拔管成孔。開(kāi)始成孔階段要輕擊慢沉，打入設(shè)計(jì)深度后，立刻關(guān)閉油門(mén)，樁管停滯1min后開(kāi)始緩慢均速地拔錘。成孔后檢查孔徑、孔深，是否有縮孔，合格后進(jìn)行底夯，底夯夯實(shí)次數(shù)不小于8擊，若孔底含水量較大時(shí)應(yīng)先填筑1020cm混合料后再進(jìn)行底夯。夯錘不宜在土中擱置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，以免摩阻力增大后提拔困難。拌和：水泥土混合料拌和采用穩(wěn)定土拌和設(shè)備在拌和場(chǎng)集中進(jìn)行拌和，同時(shí)配備碎土設(shè)備消除土壤的土塊。拌和土必須使用經(jīng)試驗(yàn)合格土場(chǎng)的土源，按預(yù)定配合比在拌和設(shè)備內(nèi)拌制水泥土混合料。混合料需拌和均勻，混合料中不應(yīng)含有大于2

10、0mm的土塊；并應(yīng)使混合料的組成和含水率達(dá)到規(guī)定的要求。拌合應(yīng)在灌樁前根據(jù)提前進(jìn)行，水泥土拌和時(shí)理論配合比為：水泥:干黃土=8:100，原狀土測(cè)定實(shí)際含水量確定施工配合比。拌和后確保水泥土含水量接近最優(yōu)含水量，其答應(yīng)偏差不得大于2%。混合料拌和后現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)“手捏成團(tuán)、落地散花”判定其含水量是否合適。防止和處理縮孔：當(dāng)孔中部出現(xiàn)稍微縮孔時(shí)，使用烙陽(yáng)鏟人工修孔保證夯錘順利夯擊；當(dāng)孔底出現(xiàn)縮孔嚴(yán)峻時(shí)可采用樁機(jī)二次成孔，或采用機(jī)械洛陽(yáng)鏟掏孔至設(shè)計(jì)深度。夯填：底夯后檢查孔深孔徑合格后，然后加料回填成樁，夾桿錘按照每鍬土夯擊次數(shù)不少于5次，吊錘按照每鍬土夯擊次數(shù)不少于2次，夯擊時(shí)使其在孔中自由下落，若碰撞

11、孔壁，則相應(yīng)增加夯擊次數(shù)，詳細(xì)填料厚度和夯擊次數(shù)根據(jù)工藝性試驗(yàn)結(jié)果確定。每次加料前夯擊必須聽(tīng)到“清脆錘擊聲”或“夾桿開(kāi)始顫動(dòng)”后，再加料回填，直至原地面。夯擊采用夾桿錘要保持夾桿錘與土體頂面高差不小于60cm，使用吊錘保持落錘與土體頂面高差不小于200cm。樁頂夯填高度應(yīng)大于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高200500mm，樁孔回填時(shí)按照一定速率回填，夯擊次數(shù)達(dá)到技術(shù)要求，回填夯擊均勻有序進(jìn)行。試樁過(guò)程中，進(jìn)行樁身密實(shí)度檢驗(yàn)。用環(huán)刀取土樣測(cè)定干密度，檢測(cè)點(diǎn)的位置在距孔心2/3孔半徑處，用輕型擊實(shí)試驗(yàn)測(cè)定的壓實(shí)系數(shù)。根據(jù)場(chǎng)地土含水量低或高合理采用從外圍向中間或由中間向外圍的施工順序，以增加擠密效果或避免出現(xiàn)場(chǎng)地隆起

12、、樁徑回淤、縮頸等現(xiàn)象?；旌狭习柚埔箅S拌隨用，已拌成填料不得超過(guò)24小時(shí)，被雨水淋濕、浸泡的填料嚴(yán)禁使用，按作廢處理。下雨期間不得進(jìn)行拌制?；旌狭匣靥钪翗俄敃r(shí)，應(yīng)重復(fù)多次進(jìn)行回填夯實(shí)，保證樁頂水泥土密實(shí)度。2、CFG樁CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡(jiǎn)稱(chēng)(即cement fIying-ash gravel pile)。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁，和樁間士、褥墊層一起形成復(fù)合地基。CFG樁施工在水泥土擠密樁施工完成15天后進(jìn)行。施工預(yù)備檢查實(shí)際地質(zhì)情況，是否符合設(shè)計(jì)要求，結(jié)合設(shè)計(jì)參數(shù)，選擇合適的施工機(jī)械和施工方法。組織機(jī)械、材料、檢測(cè)設(shè)備和人員進(jìn)場(chǎng)。本工程成孔采用

13、長(zhǎng)螺旋鉆，其鉆機(jī)功率和鉆桿長(zhǎng)度根據(jù)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)確定，灌注采用HBT托式砼輸送泵，泵壓壓力10Mpa，灌注提升速度為3m/min，泵壓次數(shù)為1次/23m，混合料配合比采用：水泥:粉煤灰:砂子:卵石:外加劑=1:1:3.97:6.47:0.018。清除地基處理范圍內(nèi)0.5m厚的地表耕植土，施工前用壓路機(jī)壓實(shí)原地面，做好臨時(shí)排水設(shè)施。按施工圖紙進(jìn)行放線定位，定出控制軸線、打樁場(chǎng)地邊線并標(biāo)識(shí)，各樁中央可用20的鋼釬插入土中20cm，拔出后再灌石灰定點(diǎn)。進(jìn)行滿足樁體設(shè)計(jì)強(qiáng)度的配合比試驗(yàn)，確定各種材料的施工用配比。施工順序CFG樁施工間距施工順序根據(jù)地質(zhì)情況可以采用連打法，和隔排跳打法。一般優(yōu)先采用間隔跳打法

14、，也可采用連打法。具體的施工方法由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。連打法易造成鄰樁被擠碎或縮頸，在粘性土中易造成地面隆起；跳打法不易發(fā)生上述現(xiàn)象，但土層較硬時(shí)，在已打樁中間補(bǔ)打新樁，可能造成已打樁被振裂或振斷。全長(zhǎng)布樁時(shí)，應(yīng)遵循由“由一邊向另一邊”的原則。長(zhǎng)螺旋成孔泵送混合料灌注施工工藝鉆機(jī)就位：鉆機(jī)就位后，應(yīng)使鉆桿垂直對(duì)準(zhǔn)樁位中心，確保CFG樁垂直度容許偏差不大于1%。采用在鉆架上掛垂球的方法，在采用鉆機(jī)自帶垂直度調(diào)器控鉆桿垂直度，每根樁施工前都有專(zhuān)門(mén)的人員進(jìn)行樁位對(duì)中及垂直度檢查。滿足要求后，方可開(kāi)鉆?；旌狭蠑嚢瑁夯旌狭蠑嚢璋凑张浜媳冗M(jìn)行配料，每盤(pán)料攪拌時(shí)間按照普通 HYPERLINK /k/view/id

15、-%BB%EC%C4%FD%CD%C1 混凝土的攪拌時(shí)間進(jìn)行控制?？刂圃?0-150s，塌落度控制在160-180mm 。鉆進(jìn)成孔：鉆孔開(kāi)始時(shí)，關(guān)閉鉆頭閥門(mén)，向下移動(dòng)鉆桿至鉆頭觸地時(shí)，啟動(dòng)馬達(dá)鉆進(jìn)，先慢后快，同時(shí)檢查鉆孔的偏差并及時(shí)糾正。在成孔過(guò)程中發(fā)現(xiàn)鉆桿搖擺或難鉆時(shí)，放慢進(jìn)尺，防止樁孔偏斜、位移，鉆具損壞。根據(jù)鉆機(jī)塔身上的進(jìn)尺標(biāo)記，成孔到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，停止鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)時(shí)，記錄每米電流變化并記錄電流突變位置的電流值，作為地質(zhì)復(fù)核情況的參考。灌注及拔管：鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止鉆進(jìn)，提拔鉆桿2030cm后開(kāi)始泵送混合料灌注，每根樁的投料量應(yīng)不小于設(shè)計(jì)灌注量。鉆桿芯管布滿混合料后開(kāi)始拔管，施工樁頂

16、高程宜高出設(shè)計(jì)高程50cm，灌注成樁完成后，樁頂蓋土封頂進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在灌注混合料時(shí)，對(duì)于混合料的控制采用記錄泵壓次數(shù)的辦法，對(duì)于同一種型號(hào)的輸送泵每次輸送量基本上是一個(gè)固定值，根據(jù)泵壓次數(shù)來(lái)計(jì)量混合料的投料量。移機(jī)：灌注時(shí)采用靜止提拔鉆桿，提管速度控制在23mmin至下一根樁的施工。根據(jù)軸線或四周樁的位置對(duì)需施工的樁位進(jìn)行復(fù)核，保證樁位正確。 水泥土+CFG樁施工完成檢測(cè)合格后，在CFG樁頂面清除浮土，鋪設(shè)水泥土褥墊層，褥墊厚度的在60CM左右，采用輕型壓路機(jī)進(jìn)行靜壓，壓實(shí)表面。四、施工試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)試樁完成后，分別委托陜西省人工地基檢測(cè)新西北檢測(cè)站和陜西省人工地基檢測(cè)第四人工檢測(cè)站兩個(gè)有資質(zhì)

17、的檢測(cè)單位進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)采用鉆機(jī)取樣和開(kāi)挖探井取樣后做室內(nèi)試驗(yàn)，分別在水泥土樁身和樁間土每1米取樣一個(gè)在孔之間形心點(diǎn)四周、成孔擠密深度內(nèi)、進(jìn)行濕陷性試驗(yàn)和壓縮試驗(yàn)，計(jì)算干密度與其最大干密度的比值（最小擠密系數(shù)）、濕陷系數(shù)。檢測(cè)樁間土處理效果，樁身土的壓實(shí)系數(shù)、樁間土擠密系數(shù)、濕陷性和復(fù)合地基承載力。在試樁完成28天后，采用平板載荷試驗(yàn)檢測(cè)，單樁復(fù)合地基承載力，根據(jù)設(shè)計(jì)承載力特征值的2倍進(jìn)行堆載檢測(cè)；從P-S曲線可以看出，復(fù)合地基載荷試驗(yàn)曲線基本屬于漸進(jìn)型的光滑曲線，不存在陡降點(diǎn)。根據(jù)檢測(cè)報(bào)告結(jié)果，檢測(cè)6個(gè)試樁區(qū)：根據(jù)檢測(cè)結(jié)果分析：（1）水泥土擠密樁樁身土平均壓實(shí)系數(shù)均不小于c0.97，滿足設(shè)計(jì)

18、要求。（2）水泥土擠密樁樁間土平均擠密系數(shù)均不小于0.93c為0.94，滿足設(shè)計(jì)要求；（3）水泥土擠密樁樁間土濕陷系數(shù)s值最大為0.014，樁間土濕陷系數(shù)都小于s0.015表明處理范圍內(nèi)濕陷性已消除，滿足設(shè)計(jì)要求；（4）水泥土擠密樁單樁復(fù)合地基承載力237kpa，滿足設(shè)計(jì)要求（5）CFG樁樁身檢測(cè)，檢測(cè)方法采用低應(yīng)變檢測(cè)了6根，樁身屬于完整樁5根或基本完整樁1根，樁體強(qiáng)度大于10Mpa。均滿足設(shè)計(jì)要求（6）CFG單樁豎向承載力419kpa、均滿足設(shè)計(jì)要求。（7）CFG樁復(fù)合地基承載力237kpa、均滿足設(shè)計(jì)要求。五、結(jié)束語(yǔ)。1根據(jù)本工程復(fù)合地基檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)看，工程所采用的組合型復(fù)合地基的應(yīng)用，可最大限度地發(fā)揮這兩種樁的長(zhǎng)處，使復(fù)合地基的承載力得到大幅度的提高，地基變形得以降低和控制。主要特征是在荷載作用下，基體和增強(qiáng)體共同直接承擔(dān)荷載作用。2復(fù)合地基中由于CFG樁樁體材料可以摻入工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋以及充分發(fā)揮樁間土的承載力，其受力和變形類(lèi)似于素混凝土樁，具有地基承載力高、變形小、穩(wěn)定快、施工簡(jiǎn)樸易行、工程質(zhì)量易保證等優(yōu)點(diǎn)，工程造價(jià)一般為樁基1/31/2，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益非常顯著。3水泥土擠密樁處理地基是一種效果明顯的處理方法，用夯實(shí)水泥土樁加固后的復(fù)合地基比原地基變形模量會(huì)有較大增長(zhǎng)，抗變形能力有明顯提高。4. CFG樁復(fù)合地基通過(guò)褥墊層與基礎(chǔ)連接，無(wú)論