u振動沉管CFG樁“樁—網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固處理深層軟土地基施工工法

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。u振動沉管CFG樁“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固處理深層軟土地基施工工法溫福鐵路深厚層軟基施工技術(shù)要領(lǐng)振動沉管CFG樁“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固處理深層軟土地基施工工法工法編號：RJGF(閩)172008完成單位：中鐵二十四局集團福建鐵路建設(shè)有限公司主要完成人：鄭軍鋒 錢寅星 蔡履沐 黃玉仁 陶秉環(huán)1 前言1.0.1 在全國首批建設(shè)的高速鐵路東南沿海新建速度為200km/h的客貨共線鐵路中，由于新建客貨共線鐵路荷載大、運行速度高，故對路基的平順性、工后沉降提出了很高要求，在溫福鐵路1025m深層軟土地基處理中，依據(jù)現(xiàn)行的處理方

2、法已無法滿足地基承載力和工后沉降的要求，鐵道部和鐵道第四勘察設(shè)計院決定在溫福鐵路首次采用CFG樁“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固處理1025m深層軟土地基。1.0.2 中鐵二十四局集團福建鐵路建設(shè)有限公司根據(jù)設(shè)計要求在施工中借鑒和總結(jié)現(xiàn)有的軟土地基處理方法，總結(jié)出一套CFG樁“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固處理1025m深層軟土地基工法。1.0.3 本工法在2005年溫福鐵路試驗段加固深層軟土地基中首次應(yīng)用，隨后2006年分別在溫福標(biāo)霞浦車站和甬臺溫鐵路工程建設(shè)中得到進一步推廣和完善。處理后地基的承載力及最大沉降量均滿足設(shè)計要求。2 工法特點2.0.1 本工法對200km/h客貨共線鐵路路基下臥深層軟土地基提供了一種有效的處

3、理方法。2.0.2 本工法通過實施形成“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，使路基荷載通過“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)傳至下臥土層，其中褥墊層為柔性墊層，有利于調(diào)整樁間相對變形，滿足地基承載力和工后沉降控制要求。2.0.3 工藝流程清楚，設(shè)備簡單，操作方便，工期能夠得到保證。2.0.4施工造價低，施工安全、質(zhì)量易于控制。3 適用范圍本工法適用于公路、鐵路路基持力層深度為1025m的深層軟土地基深的處理。4 工藝原理 CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱(即cement flying-ash gravel pile)。用CFG樁處理深層軟土地的原理是：由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強度樁，并與樁頂上鋪設(shè)一定厚度的褥墊層

4、（碎石、砂和雙向土工格柵）形成“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)，使上部荷載均勻地傳遞到下臥層形成復(fù)合地基，以滿足地基承載力要求，有效控制工后沉降?！皹毒W(wǎng)”結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4CFG樁“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)原理示意圖1 CFG樁 2 褥墊層 3 土工格柵4碎石墊層5中粗砂墊層6土工格柵7中粗砂墊層8碎石墊層5 施工工藝流程及操作要點5.1 施工工藝流程CFG樁“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固軟土地基施工工藝流程見圖5.1。施工準(zhǔn)備CFG樁施工褥墊層施工CFG樁工后處理圖5.1 CFG樁“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固軟土地基施工工藝流程圖5.2 操作要點5.2.1 施工準(zhǔn)備1 作業(yè)條件1）施工場地達到“三通一平”，在路基打樁區(qū)域及兩側(cè)3米范圍內(nèi)鋪設(shè)0.61

5、.0m厚粒徑不大于30cm的碎石工作墊層。2）打樁作業(yè)場地周圍應(yīng)設(shè)置排水溝。施工范圍內(nèi)的地上、地下障礙物、管線等應(yīng)清理或改移完畢。2 技術(shù)準(zhǔn)備1）根據(jù)設(shè)計樁長，確定樁機的機架高度和沉管的有效長度，樁機的機架高度和沉管的有效長度在配置時應(yīng)比設(shè)計樁長高出68米。2）在試樁前應(yīng)對已配重樁機沉管處的抬架支撐反力進行計算和標(biāo)定，要求不小于單樁設(shè)計承載力的2倍。3）在樁機機架上畫出以米為單位的長度標(biāo)記，用于沉管時觀察、記錄入土深度。4）編制CFG樁施工方案（包括區(qū)域劃分、對每一根樁進行編號、確定樁頂標(biāo)高和打樁順序），經(jīng)審批后對操作人員進行技術(shù)交底。5）通過試樁確定樁機配重、提管速度、保護樁長、混合料坍落度

6、等施工參數(shù)和終孔條件。試樁不少于3根。6）測放樁位并做好標(biāo)識。7）對CFG樁的材料進行復(fù)試、試配。5.2.2 CFG樁施工1 樁機組裝：根據(jù)設(shè)計樁長、沉管入土深度確定機架高度、沉管長度，根據(jù)試樁確定的配重進行設(shè)備組裝。2樁尖的預(yù)制與埋設(shè)：由于樁尖外形特殊，一般采用鋼模結(jié)合地模進行預(yù)制。樁尖的錐體部分采用地模，柱體部分外露采用鋼模，以便樁尖脫膜時地模免受破壞。為提高樁尖預(yù)制進度，一般要在樁尖混凝土內(nèi)摻入早強劑。當(dāng)樁尖達到設(shè)計強度后，方可采取小型挖掘機配合人工按技術(shù)放樣位置進行埋設(shè)。樁尖應(yīng)埋入地表下300mm左右，平面位置偏差控制在50mm之內(nèi)。3 樁機就位：樁機就位必須平整、穩(wěn)固。待樁機就位后，

7、調(diào)整沉管與地面垂直，確保垂直度偏差不大于1。4 沉管：樁機就位后，扣準(zhǔn)埋設(shè)好的預(yù)制樁尖開始沉管，沉管過程中注意調(diào)整樁機的穩(wěn)定，嚴(yán)禁傾斜和錯位。待沉管至設(shè)計標(biāo)高并抬架時應(yīng)開動馬達，原地留振不小于10s，以確保樁尖進入持力層不小于樁徑的1.5倍。沉管過程中做好記錄。5 混合料攪拌：為控制成樁后樁頂浮漿厚度不超過200mm，混合料的坍落度應(yīng)控制在3050mm之內(nèi)?；旌狭蠎?yīng)嚴(yán)格計量，強制攪拌，每盤混合料的攪拌時間不得小于1分鐘。在混合料中摻入早強劑使混合料達到設(shè)計強度的時間小于7天。6 投料：終孔后須盡快用料斗進行連續(xù)投料，直到管內(nèi)混合料面與鋼管料口平齊，如上料量不夠，須在拔管過程中盡早補充投料，以保

8、證成樁樁頂標(biāo)高滿足設(shè)計要求。7 拔管：第一次投料完后即可進行拔管，拔管時速度一般控制在0.81.0 m/min，邊振動邊拔管，拔管速度保持均勻一致，在拔管過程中不允許反插。8 封頂：當(dāng)樁管拔出地面，確認該CFG樁符合設(shè)計要求后，其上部可用粒狀材料或粘土進行封頂并做好標(biāo)記。此時應(yīng)注意，封頂?shù)捻斆鏄?biāo)高應(yīng)加上3050cm保護樁長的高度。5.2.3 CFG樁工后處理1 砍樁頭：樁身達到齡期后，在確定樁頂標(biāo)高施工擴大樁頭前，應(yīng)先鑿除樁體保護樁長至擴大樁頭底部標(biāo)高。砍樁頭前樁周工作墊層碎石土為避免機械擾動造成斷樁宜采用人工進行開挖。砍樁頭可采用風(fēng)鎬自上而下鑿除混凝土至指定標(biāo)高，也可用鏨子對稱截樁至指定標(biāo)高

9、。2 接樁：當(dāng)CFG樁在鑿除浮漿后或由于1.5m以內(nèi)的淺部斷樁造成樁體頂面標(biāo)高低于設(shè)計樁頭底面標(biāo)高時，應(yīng)采用強度高出樁身一級的混合料進行接樁。接樁部分的樁徑應(yīng)比設(shè)計樁徑大20cm，與既有樁體的咬結(jié)長度不小于20cm，如圖5.2.3。3樁頂標(biāo)高即CFG樁擴大樁頭頂面標(biāo)高應(yīng)在一個區(qū)段或若干個區(qū)段的CFG樁全部施工完畢后，根據(jù)現(xiàn)有工作墊層的平均標(biāo)高、橋涵等構(gòu)筑物重新分批確定，同一批CFG樁的樁頂標(biāo)高應(yīng)一致，不宜形成橫坡或縱坡。圖5.2.3 CFG樁接長示意圖1 接樁混凝土 2 CFG樁身 3 設(shè)計樁頂標(biāo)高5.2.4 褥墊層施工1 褥墊層施工工藝流程：鋪設(shè)碎石鋪設(shè)中粗砂鋪設(shè)雙向土工格柵鋪設(shè)中粗砂鋪設(shè)碎

10、石夯實。2 鋪設(shè)褥墊層應(yīng)在樁帽混凝土強度達到設(shè)計強度，經(jīng)檢驗符合設(shè)計要求后進行，褥墊層厚度應(yīng)符合設(shè)計要求，采用的級配碎石，粒徑不得大于規(guī)范要求，填土前碾壓采用小型打夯機進行壓實，褥墊層的攤鋪厚度應(yīng)確保壓實厚度不小于設(shè)計厚度。3土工格柵采用16#小鐵絲綁扎搭接，橫幅之間搭接寬度0.2m，縱向搭接寬度2.0m。4 鋪土工格柵前先人工整平，鋪設(shè)時理順、拉直、繃緊，不得有褶皺和破損。6 材料與設(shè)備6.1 材料要求本工法所需材料如表6.1所示：表6.1 材料表序號名稱規(guī)格技術(shù)指標(biāo)1普通硅酸鹽水泥2粉煤灰級或級以上3碎石2040mm級配含泥量不大于3%4石屑粒徑2.520mm含泥量不大于5%5褥墊層碎石粒

11、徑不大于3cm6土工格柵抗擊拉大于80KN/m；延伸率不大于15%6.2 設(shè)備要求表6.2-1 機具設(shè)備表序號設(shè)備名稱設(shè)備型號單位數(shù)量用途1靜壓夯擴樁機DZK-50Y臺1CFG樁施工2攪拌機J350臺1混合料攪拌3電焊機BK1400F-2臺1接樁4挖掘機WY60臺1CFG樁施工5沖擊夯機CV800R臺3褥墊層施工 ZJK系列靜壓夯擴樁機配備D40型和BDH-15型樁錘，錘頭重量分別為9.25t和10t。施工時應(yīng)按設(shè)計要求選擇適用的樁錘。DZK動錘和穿心錘的主要技術(shù)參數(shù)見表6.2-2。表6.2-2 DZK動錘和穿心錘的主要技術(shù)參數(shù)表 型號DZK-40YDZK-50YDZK-60Y技術(shù)參數(shù)振動錘落

12、錘振動錘落錘振動錘落錘靜偏心力距 NM206.6239.6343偏心塊軸轉(zhuǎn)速 rpm960960960靜振力 KN212.8246.9343空載振幅 mm5.56.06.0重量 kg500020005300250053003000落錘高壓 m444沖擊能量 KN.m78.4117.6117.6允許拔柱力 KN(tf)490(50)800(80)800(80)電機功率 KW18.5×222×230×2電源100m內(nèi)KVA125150200200m內(nèi)KVA1502002507 質(zhì)量控制7.0.1施工時應(yīng)認真執(zhí)行以下規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)：1客運專線鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收暫行標(biāo)準(zhǔn)

13、（鐵建設(shè)2005160號）2鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收補充標(biāo)準(zhǔn)（鐵建設(shè)2005160號）3客運專線鐵路路基工程施工技術(shù)指南（TZ212）4鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南（TZ210）5普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法（JGJ53）7.0.2 嚴(yán)格按確定的樁機配重、混凝土、塌落度、保護樁長、終孔條件、拔管速度等工藝參數(shù)組織施工。7.0.3 褥墊層中的碎石和砂墊層中不得含有尖石、樹根等雜物。7.0.4 做好檢測和測試工作：1振動沉管施工過程中每臺班或每100m3混合料要每至少一組試件。2樁身強度達到設(shè)計要求砍完樁頭后進行小應(yīng)變和靜載檢測，小應(yīng)變的抽樣率為10%，靜載試驗的頻率為1。3由于CFG樁

14、中可能存在類樁和斷樁，在砍樁后可適當(dāng)選取一定比例的樁進行取芯檢測，以進一步檢查樁身完整性。7.0.5 由于采用滿堂布樁且間距較小，一般采取隔排連打的施打工序，隔排跳打的時間不小于7天，從路基中間向路兩側(cè)推進施工。7.0.6 終孔的判定根據(jù)設(shè)計要求，可采用抬架留振和設(shè)計標(biāo)高兩種方法：1抬架留振法：即不管樁是否沉到設(shè)計標(biāo)高只要樁機抬架并留振10s不再下沉就可終孔，當(dāng)沉至設(shè)計標(biāo)高還未抬架時須繼續(xù)往下沉管直至抬架。2當(dāng)設(shè)計明確樁的孔樁標(biāo)準(zhǔn)為沉至設(shè)計標(biāo)高不管持力層情況時可采用此法，此時要準(zhǔn)備測定地面標(biāo)高以便控制。7.0.7 在施工中應(yīng)按以下要求控制有效樁徑：1嚴(yán)格控制拔管速度；2嚴(yán)格控制混合料坍落度；3

15、合理安排施工順序。7.0.8對于出現(xiàn)的斷樁可按部位不同，采用以下處理方法：1對于1.5m以內(nèi)的淺層斷樁可采用砍除后接樁的辦法，大于1.5m深度開挖會造成鄰樁剪斷；2對于大于1.5m深的斷樁可采用“跑樁”的辦法進行處理。跑樁即為將樁機配至2倍設(shè)計單樁承載力后依次對深層斷樁進行一遍壓樁。8 安全措施8.0.1 在施工過程中要嚴(yán)格遵循鐵路工程施工安全技術(shù)規(guī)程（TB10401.1、TB10401.2）。8.0.2施工過程應(yīng)特別注意以下安全事項：1 高空作業(yè)必須佩帶安全帶。2 施工現(xiàn)場的所有電源、電路、電器的設(shè)置、安裝必須遵守施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范（JGJ46）的規(guī)定。3 打樁機操作人員、專業(yè)電工

16、、電焊工必須持證上崗，并嚴(yán)格遵守安全技術(shù)操作規(guī)程。4移機過程中要保持樁機垂直，預(yù)防倒塌。5遇到臺風(fēng)天氣時要對樁機進行加固。9 環(huán)保措施9.0.1 噪聲控制1 嚴(yán)格執(zhí)行建筑施工場界噪聲限值（GB12523），控制和降低施工機械和運輸車輛造成的噪聲污染。2 合理安排作業(yè)時間，盡可能將打樁作業(yè)安排在白天施工，避免夜間施工，使施工噪聲對周圍環(huán)境影響減少到最低程度。9.0.2 振動控制采用振動較小的靜壓力樁機進行打樁施工，可以有效的減少施工中的振動，避免振動對周圍建筑物的影響和破壞。9.0.3 粉塵控制 在施工過程中，對易產(chǎn)生粉塵、揚塵的作業(yè)面制定操作規(guī)程并適當(dāng)進行灑水降塵，保持濕度，控制揚塵；對容易引

17、起粉塵的細料或松散料用帆布、蓋套等覆蓋。9.0.4 廢水排放控制廢水排放嚴(yán)格按照各項排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，保證工地排水和廢水處理設(shè)施在整個施工過程的有效性，做到現(xiàn)場無積水、排水不外溢、不堵塞，施工廢水不直接排放。10 效益分析10.0.1 經(jīng)濟效益1 CFG樁對1025m深層軟土地基進行處理相對橋梁方案，施工安全可靠，操作簡便易行，施工造價低廉，能夠滿足地基沉降的設(shè)計要求，具有很好的經(jīng)濟效益和推廣價值。2 由于速度為200km/h的客貨共線鐵路對地基提出了高要求，而東南沿海軟土地基的特點，對1025m深層軟土地基只能采用CFG樁“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固或橋梁方案，下面就這兩種方案以軟基深20m、路基寬30m、

18、線路長100m為例進行經(jīng)濟比較，如表10.0.1-1、表10.0.1-2所示：表10.0.1-1CFG“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固造價分析表序號項目數(shù)量單價造價1CFG樁（含樁帽）20120米23.1元/米464772元2砂墊層300立方米41元/立方米12300元3碎石墊層900立方米66.3元/立方米59670元4土工格柵3400平方米26.33元/平方米89522元5夯填土5570立方米4.08元/立方米22726元6級配碎石3370立方米66.41元/立方米223802元7合計872792元平均每線路延長米8728元表10.0.1-2橋梁方案造價分析表序號項目數(shù)量單價造價11250mm鉆孔樁128

19、0米1104.37元/米1413594元2承臺850立方米338.51元/立方米287734元3墩（臺）身1205立方米547.31元/立方米659509元4梁片3孔750000元/孔2250000元5橋面系200延長米1246.42元/延長米249284元6合計4860121元平均每線路延長米48601元由上兩表可見采用CFG樁“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固處理深層軟土地基每延長米路基可節(jié)約投資39873元。10.0.2 環(huán)保、節(jié)能效益 CFG樁采用振動沉管樁機進行打樁施工，施工設(shè)備投入少，進出場運輸方便，淤泥等建筑垃圾產(chǎn)生量少。10.0.3 社會效益應(yīng)用CFG樁對深層軟土地基進行處理，在高速鐵路路基施工

20、中尚屬首次，它的成功實施為在我國沿海海積灘涂溺谷相沉積的軟土地段修筑200km/h客貨共線鐵路提供了可行經(jīng)驗，為溫福鐵路全線對1025m深層軟土地基中進行CFG樁的施工提供借鑒。11 應(yīng)用實例本工法綜合總結(jié)了東南沿海200km/h客貨共線鐵路軟基處理經(jīng)驗，已成功應(yīng)用于溫福鐵路福建段軟土地基試驗段工程（連江段）、溫福標(biāo)霞浦車站、甬臺溫標(biāo)等工程中，工程質(zhì)量滿足預(yù)定要求。現(xiàn)以溫福鐵路福建段軟土地基試驗段工程（連江段）為實例。11.0.1 工程概況溫福鐵路福建段軟土地基試驗段工程（連江段）位于福建省福州市連江縣境內(nèi)，施工里程為DK275+000DK275+400。該試驗段中DK275+000DK275

21、+090地基厚度為1025米的軟土地基，設(shè)計采用CFG樁“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固，設(shè)計樁徑為500mm，路肩范圍內(nèi)樁間距為1.6m，路肩外為1.8m，樁頂設(shè)0.4m厚的褥墊層，CFG樁共1013根，計 24132延長米，CFG樁“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固軟土地基施工時間為2005年3月20日至2005年8月10日。11.0.2 施工過程 按設(shè)計要求采用兩臺振動沉管樁機。施工勞力按一班組織，兩臺樁機混合料采用統(tǒng)一攪拌供應(yīng)，樁機配重為65噸，施工時先縱向打最中間一排樁，然后往兩側(cè)跳排移機，同排施工時連續(xù)施工，每根樁打至持力層時經(jīng)專職質(zhì)檢員檢查并作詳細記錄后再進行投料，投料時盡可能一次投足，如因管長原因一次無法投足時

22、在沉管后應(yīng)盡快投足。整區(qū)段CFG樁施工完樁身混合料強度達到設(shè)計強度后進行開挖砍樁，并進行小應(yīng)變檢查，對淺層斷樁進行接樁，對深層斷樁進行跑樁處理，最后進行靜載試驗。樁帽施工完成且養(yǎng)護完成后進行褥墊層施工，鋪設(shè)完底層碎石和砂層后鋪設(shè)雙向土工格柵，路基兩側(cè)土工格柵各回折2.0m，然后再鋪設(shè)上層碎石和砂層，完成后用內(nèi)燃沖擊夯機進行打夯。11.0.3 工程監(jiān)測及應(yīng)用效果1 CFG樁小應(yīng)變檢測結(jié)果：小應(yīng)變檢測136根，其中類樁50根，類樁62根，類樁24根。2 類樁處理方法：對1.5m內(nèi)的淺層斷樁采用接樁，對大于1.5m的深層斷樁采用跑樁處理。經(jīng)檢測，處理后承載力均能達到要求。3靜載試驗15根全部合格。4

23、本段軟土地基設(shè)兩個斷面觀沒斷面，每個斷面在樁頂和樁間土各設(shè)2個觀測點，路基填筑完成后12個月觀測結(jié)果如表11.0.3-1所示：表11.0.3-1 各觀測點的沉降值1#點2#點（樁間土）3#點4#點（樁間土）第一斷面45mm67mm42mm61mm第二斷面37mm72mm49mm55mm樁頂與樁間土的沉降值如表11.0.3-2所示：表11.0.3-2 樁頂與樁間土的沉降值最小沉降值最大沉降值沉降差樁頂37mm49mm12mm樁間土55mm72mm17mm由以上小應(yīng)變、靜載檢測結(jié)果和觀測結(jié)果可知振動動沉管CFG樁“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)加固1025m深層軟土地基取得了圓滿成功。14amb plans de s

24、eguretat especial per a cada sector i construcció simulacres d'equip. 2) resposta d'emergència a l'informe, immediatament notificar a l'equip de lideratge, transmetre instruccions i es porten el líder d'equip a diferents sectors i equip de construcció del proj

25、ecte director Departament, mantenir el contacte amb el grup líder i fer un seguiment del progrés de rescat, l'obra de rescat sencer sense problemes. 3) desenvolupar preliminar rescat d'emergència i catàstrofe relleu programes, lideratge del grup líder aprovació abans de la implantació. 4) reunió informativa de organitzat rescat d'emergència i socors, resumir l'experiència, en els plans d'emergència de lloc de treball pot ser millorada i pe