武广铁路客运专线cfg桩地基处理施工技术研究

'武广铁路客运专线CFG桩地基处理施工技术研究武广铁路客运专线CFG桩地基处理施工技术研究时间：2009年12月18日14:28来源：中华铁道网摘要本文介绍了我国建筑最早、线路最长、时速最高的高速铁路---武（汉）广（州）铁路客运专线地质复杂条件下的CFG桩地基处理施工技术。关键词武广客专CFG桩地基处理施技1．前言武（汉）广（州）铁路客运专线充分吸收德国雷达2000技术，设计时速350kg/h，双块式无碴轨道，目标实现零沉降，是我国建筑最早、线路最长、时速最高的高速铁路，是铁路建筑史上的里程碑工程。我中铁十八局集团公司承建的武广铁路客运专线先建段Ⅰ标线路全长37.47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，保证基底沉降要求，是施工控制的重难点。12 当路堤基底存在压缩性较大的地基土，通过对地基沉降估算分析，当工后沉降不满足设计要求时，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。武广客运专线江夏段软层地基主要采用CFG桩和预应力管桩加固，下面重点介绍CFG桩施工。2．CFG桩施工特点水泥粉煤灰碎石桩简称CFG桩，是由砂、碎石、水泥、粉煤灰、外加剂、水按照一定比例配制而成的低标号混凝土，强度一般为5～15MPa，关键控制施工工序序为桩机成孔和混凝土浇筑两个过程。CFG桩复合地基是在碎石桩加固地基法的基础上发展起来的一种地基处理技术。亦即在碎石桩中添加以水泥为主的胶结材料，添加粉煤灰式为增加混合料的和易性并有低标号水泥的作用，同时添加适量中粗砂以改善级配。由于CFG桩改善了碎石桩的刚性，使其不仅能很好地发挥全桩的侧阻作用，同时也能很好地发挥其端阻作用。因此，得以广泛采用，并取得良好的经济和社会效益。12 武广客运专线设计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6～18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。这样使桩体、桩帽、桩间土、褥垫层一起共同受力，构成柔性桩复核地基，结构分层如图所示。3．适用范围及工艺原理CFG桩在铁路领域主要适用于路基、涵洞的地基加固，房屋建筑中也被普遍使用，只是随着施工工艺不断改进，机械性能明显提高，不仅有效地保证和提高了施工质量，提高了工效，而且扩大了应用范围。12 CFG桩可用振动沉管灌注，也可用长螺旋钻管内泵压混合料灌注施工。对淤泥质土层等无坚硬土层和密实砂层的地质条件，并且对远离城区振动噪音限制不严格的地方，优先选用振动沉管灌注，施工效率高，造价相对较低；对部分存在的夹有硬土层地质条件的地区，灵敏度和密实度较高的土，振动会造成土的结构强度破坏，密实度减小，引起承载力下降。故不能简单使用振动沉管机。此时宜采用螺旋钻预引孔，然后再用振动沉管机制桩。这样的设备组合避免了已打桩被震坏或扰动桩间土导致桩间土的结构破坏而引起复合地基的强度降低，但机械使用成本增加。长螺旋钻管内泵压混合料灌注成桩适合于黏性土、密实砂土等穿透性要求较高的土层，以及对噪音和泥浆污染比较严格的地方。这种成桩方法在施工时，首先用长螺旋钻孔达到设计的预定深度，然后提升钻杆，同时用高压泵将桩体混合料通过高压管道的长螺旋钻杆的内管压到孔内成桩，利用混凝土的自密性达到强度和桩身承载力要求。4．CFG桩施工工艺流程及操作要点4.1.施工工艺武广客运专线软土、松软土地基处理采用CFG桩桩网复合地基加固处理。由于采用振动沉拔桩机振动沉管对硬塑土类不合适，因此采用长螺旋杆钻机成孔，管内泵压混合料灌注。施工工艺流程见“长螺旋钻CFG桩桩网复合地基施工流程框图”。长螺旋钻CFG桩桩网复合地基施工流程框图1、施工准备：将搅拌桩所处原地面初步整平，钻机沿路基方向对准一排桩中心摆放，施工时从路基一侧往另一侧逐根施工，并注意有斜坡地段应自下而上施工。钻机就位后，将钻机电源接通并调试，检查钻机是否运转正常。2、钻机就位：钻机就位后，应使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度偏差不大于要求的1%。采用在钻架上挂垂球的方法，在钻架上用刻出明显的对照位置，对点后对桩位和垂直度进行检查，保证在误差容许范围之内后方可以开钻，并对阀门进行检查，以防钻进后阀门大不开的情况出现。12 3、混合料搅拌：混合料搅拌按配合比进行配料。每盘料搅拌时间控制在120s左右，塌落度控制在160～180mm。具体搅拌时间由搅拌站集中控制室进行控制，并在电脑中有详细的记录。4、钻进成孔：钻机开钻时，关闭阀门，一人扶住阀门不让筏门打开，钻机慢慢下落，直到钻头接触地面筏门不在打开后，人放手离开，启动马达钻进。先慢后快，同时检查钻机的偏差并及时纠正。发现钻杆摇晃或者难钻进时，放慢钻进速度，防止桩孔偏斜、位移及钻机钻具损坏。根据钻塔上的进尺标记，钻机下钻到设计标高时，停钻。如果两根桩施工连接不上，钻机停止时间较长时，在第二根对点前，应检查输送管道是否畅通，一般采用试泵检查。加强地质复核，加密设计地质勘测断面，大面积施工前，对区域进行划分，每25米做一个地质复核孔，小面积则只需要两端复核。作好记录，并绘制出详细的地质纵断面图和设计地质勘测进行对比分析，作为施工参考。或者对一定区域的首根桩进行地质复核，为在该区域施工提供可靠的数据参考。钻进时，记录每米电流变化并记下电流突变位置的电流值，作为地质符合和该区域的施工数据依据。12 5、浇注及拔管：钻机下钻到设计标高，且符合进入硬土层2米以下的要求后停钻，用通讯工具或者事先安排好的提示音控制开始泵送混合料，等到钻杆芯管充满混合料后开始拔管，阀门将会自动打开。提管速度控制在2m/min左右。根据钻塔上钻进尺控制桩顶标高，高出设计桩顶标高50cm后，停止泵送，桩顶盖土保护成桩。每根桩的投料量应不少于设计量。灌注混合料时，对于混合料的控制也可以采用记录泵压次数来计算投料量。对于同一种型号的输送泵每次泵送量基本上是固定值。用此方法结合钻机上钻进尺控制标高，效果更好。一般灌注时，采用静止提拔钻杆，特殊情况如圆砾层等情况下，采用边转边提进行灌注，提管速度控制在2~3m/min。6、移机：上一根桩施工完毕，钻头进行检查和保护，移位进行下根桩是施工。7、现场试验：对于每盘混合料，试验人员都要进行坍落度的检测，合格后方可以进行混合料的投料，并抽样做混合料试块，每台班做1组试块，测定28d抗压强度。8、施工工效：对于不同的长螺旋钻机有不同的工效，施工过程中对施工速度进行统计，列出每台钻机的施工功效，并合理的调配钻机，以达到缩短工期和避免机械浪费的目的。结合CFG桩结构布局特点及现场地质条件，本工程采取从中心向外推进施工或从一边向另一边推进施工(正方形网格状布桩方式)，根据具体情况，更进一步为了尽可能减小桩间土的扰动，控制施工工艺，发现特殊情况，做出具体的改变，必要时采用间隔跳打的施工方式。4.2.施工操作要点12 1、选用技术先进、性能稳定的施工设备。针对武汉工程的地质条件，长螺旋钻机具有工效高、成孔质量容易控制等优点，应优先选用。2、混合料灌注时钻杆拔管速度和输送泵的泵送量要严密配合，钻杆静止提拔，并保证连续拔管，施工中严禁出现超速提拔及先提拔后泵料或停拔待料。灌注过程中，芯管插入混合料的最小深度宜按25cm控制。3、确保桩长达到设计要求。设计要求CFG桩必须穿透软弱土层至硬底，对于第四系地层一般嵌入砂类土或硬塑黏土不小于2m，对于下伏基岩段应嵌入全风化层不小于1m。4、混合料的各种材料技术指标必须满足规范要求，其抗压强度必须满足设计要求。5、做好地质情况的复核工作。对具有代表性的地点在施钻过程中适时提钻以确认地层分布情况是否和地质资料一致，特别是钻进达到设计深度要确认桩尖是否已经达到持力层足够深度。必要时，可在向邻两地质横断面中间进行补钻，进一步复核地质情况。若出现异常情况，则必须及时通知监理和设计单位现场确认，并提出处理意见。5．工程材料和使用设备要求12 CFG桩选用的水泥、粉煤灰、碎石、砂、外加剂、水等原材料应符合设计要求，并按相关规定进行检验。水泥宜采用32.5强度等级普通硅酸盐水泥；粉煤灰采用AI2O3和SiO2含量较高、烧失量较低、较细的Ⅱ级粉煤灰；碎石粒径采用5～31.5mm，河砂细度模数为2.6～3.0。采用长螺旋钻管内泵压混合料坍落度为16～20cm。长螺旋钻管内泵压混凝土灌注施工机械需要长螺旋钻机钻孔，钻机按照行走方式分为步履式和滚轴式两种。高度根据CFG桩长度而定，通常CFG桩长为24m以内，钻杆长度按照6m/节用螺栓连接，钻杆必须一次性连接够长度。混凝土通过搅拌站集中拌和，混凝土罐车运送到工地，通过输送泵泵送至与钻机连接的中空钻杆内。考虑混凝土的自密性特点，CFG桩灌注过程不用机械振捣。采用KLB-75型步履式长螺旋钻机3台；30QZ-60型混凝土输送泵3台；315KFA变压器1台；强制式搅拌机1台；装载机1台；电、气焊设备1套；水准仪、全站仪1套及其他配套设备。6．质量控制CFG桩施工中，每台班均须制作检查试件，进行28d强度检验。武广客运专线要求混凝土28d龄期标准立方体试件抗压强度不小于15Mpa。成桩28d后应及时进行单桩承载力或复核承载力试验，其承载力、变形模量应符合设计要求。6.1.质量标准经检测验收合格率达到100％。按照《客运专线铁路路基工程质量验收标准》要求，CFG桩施工允许偏差应符合“CFG桩允许偏差表”的要求。序号12312 6.2.验收方法检验项目允许偏差检验数量按成桩总数的10%抽样检验，且每检验批不少于5根。桩位（纵横向）5cm桩身垂直度桩体有效直径1%不小于设计值(1)、提高全体人员的质量意识，把质量管理落实到整个过程中，一定要在保证施工质量的前提下，确保工期，发现问题及时处理。(2)、会同甲方施工技术管理人员或监理对每台班的施工记录及成桩质量进行检查，严把质量关，一旦发现有不符合质量的事情发生，立即停止施工进行检查处理。(3)、技术负责人定期检验检查整个工程的质量情况，每日向项目部各施工队通知。(4)、技术员与质检员一起进行跟班检查。(5)、各机组长认真负责每根桩的质量,对成桩深度、灌料充盈系数记录汇总，定期报技术员。(6)、施工结束后，在开挖基槽时，检查桩位、桩数及桩头强度，发现问题应采取必要的补救措施。(7)、工程结束后，全面性验收，并填写验收单。7.保证安全与文明施工措施(1)、建立健全安全保证体系，在项目部设置专职安全员，实行安全标准管理，牢固树立“安全第一，预防为主”的思想，确保施工安全体系的正常运转。(2)、严格贯彻执行各级有关的操作规程和安全规程。12 (3)、上岗人员必须戴安全帽、整齐、高空作业要系安全带，班前班后上岗人员不得饮酒。(4)、电工、电焊工、司机必须有操作证，否则不准上岗，严禁其他人员操作。(5)、现场文明施工充分体现公司的形象，进入施工现场就要以良好的社会形象，体现企业风采。(6)、按照施工平面布置图做到：施工机具、水电线路、材料堆放、临舍搭建等合理有序。(7)、严格按照程序组织施工，确保施工过程中统一调度，统一管理，保持良好的施工程序。(8)、抓好现场管理，提高施工标准化，规范化，科学管理水平。6.3．应急预案(1)如有漏电伤人事故发生，应立即切断电源，由安全员负责拨打应急救护电话“120”，现场总指挥由项目经理担当，负责全面组织协调工作。(2)生产负责人亲自带领有关工长及外包队负责人，对事故现场进行抢救，如有重伤人员由队长负责送外救护。(3)按照预先分工队长等人员协助生产负责人对现场清理，电工队长组织人员立即对现场用点设施进行全面检查，确保消除漏电原因和隐患。(4)写出书面报告，包括事故发生时间、地点、受伤害人姓名、性别、年龄、工种、受伤部位、受伤程度．向全体人员宣读事故结果及对责任人处理意见。8.防止扰民降低环境污染和噪音的措施12 严格遵守国家有关环境保护的法律规定和地方的各种环保管理制度，做到施工不扰民，具体措施如下：(1)量控制使用噪音大的施工机械，及时检修、保养设备，致使设备低磨损、低噪音正常运转，做到尽量少扰民。(2)施工现场各种施工垃圾，按要求地点堆放和及时清理，不准随意倾倒。(3)合理安排好生活垃圾问题，讲究个人卫生，施工现场必须带安全帽、统一工作服装。9.效益分析(1)CFG桩提高了传统的碎石桩的复合地基承载力4倍或更多，更加适合高标准铁路、公路和房屋建筑的地基加固。(2)从施工成本分析，50cm直径的CFG桩比40cm直径的预应力管桩相比，每米节省成本100元之多，而且不影响土体结构。武广线十八局负责施工的4.5km路基共计26万米CFG桩就节省成本2600万元。(3)CFG桩机设备简洁，施工过程无泥浆污染，没有噪音，更加适合城市基础建设。这一工艺的优点，是一种很有发展前途的施工方法。作者简介：陈曙光，性别：男，1972年11月11日出生于江西宜黄，1995年7月毕业于华东交通大学经济管理系计划统计专业，1999年石家庄铁道学院土木工程专业本科毕业。1995年7月参加工作，现就职于中铁十八局集团国际工程公司麦加地铁项目部12 百度搜索“就爱阅读”,专业资料、生活学习,尽在就爱阅读网92to.com,您的在线图书馆!12'