路基施工十项技术.doc

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1、路基施工十项技术 摘要：本文综述了碎石桩的施工方法及相应的使用范围，并介绍了振冲法施工的碎石桩在秦沈客运专线东部试验段的应用。秦沈客运专线东部试验段有、饱和淤泥质砂粘土和砂土或粉砂土，从碎石桩在这两类土中使用试验后的效果分析可知：碎石桩适用于砂土或粉砂土这一类的可压缩性土，能起到挤密的效果；不适用于饱和淤泥质砂粘土这一类不可压缩的土，这一类的土中使用碎石桩不能起到挤密作用。 一、概述 在地基中设置由碎石组成的竖向增强体（或称桩体），形成复合地基达到地基处理的目的，均称为碎石桩法。有资料记载，早在1835年法国人Bayonne在海湾沉积软土地基上建造厂房时就采用了碎石桩。桩长2m，桩径0.2m，

2、采用碎石桩加固后，沉降只有未加固时的1/4，Bayonne的碎石桩当时并未引起人们的重视，20世纪30年代。德国人发明的振冲法应用于加固粘性土地基，形成振冲碎石桩法，碎石桩法才开始被人们广泛采用。随着时间的推移，20世纪60年代碎石桩法得到了进一步发展，出现了多种不同的成桩工艺。目前常用的有以下几种： （1）振冲碎石桩法； （2）干振挤密碎石桩法； （3）沉管碎石桩法； （4）沉管夯扩碎石桩法； （5）袋装碎石桩法。 碎石桩法加固地基原理是在地基中设置碎石桩，形成复合地基以提高地基承载力和减少沉降。碎石桩桩体具有很好的透水性，利于超孔隙水压力消散，碎石桩复合地基具有较好的抗液化性能。根据施工方

3、法和地基土质情况不同，碎石桩法加固地基有的以置换作用为主，有的以挤密作用为主。如振冲碎石桩法分振冲置换和振冲挤密两种。对砂性土地基往往以挤密作用为主，对粘性土地基往往以置换作用为主。采用碎石桩法加固软粘土地基，由于碎石桩桩体具有良好透水性，在建筑物荷载作用下地基土因结，工后沉降较大。另外，碎石桩属散体材料桩，其桩体承载力取决于桩周土能提供的侧限力。软粘土地基土体提供侧限力较小，碎石桩法处理软粘土地基，地基承载力提高幅度较小。 二、振冲碎石桩施工技术工艺（河北省水利工程局第一工程处，刘喜安）摘要：介绍了东武仕水库坝基加固处理采用振冲碎石桩技术的施工情况，可供类似工程借鉴。 1、振冲碎石桩原理及特

4、点 用振冲法加固地基主要是通过在地基中形成密实桩体和挤密作用，与原地基构成复合地基，从而达到提高地基承载力减少沉降和不均匀沉降的作用。其特点是技术可靠、机具设备简单、操作技术易于掌握，可节省三材、加快施工速度节约投资。碎石桩具有良好的透水性，可加速地基固结，使地基承载力提高1.21.3倍。 2、振冲碎石桩施工技术 在东武仕水库除险加固工程中，大坝内侧坡脚桩号12201470处的坝基位于淤泥和可液化粉质壤土层上，对坝体稳定极为不利，经验算大坝上下游抗滑稳定系数不满足规范要求。因此采用振冲碎石桩技术来加固地基，提高地基承载力。施工平面布置分4个区，在振冲平面上铺3060cm碎石垫层，保证吊车站位的

5、稳定性。地基处理深度在8.613m共布置，振冲碎石桩1718个，进尺17258m，用料16609.30m3。 2.1施工工艺控制 振冲施工过程可以通过填料量、密实电流和留振时间三个参数来控制，振冲碎石桩的质量是以振冲器振动时的工作电流达到规定值为控制标准。2.1.1技术参数的确定 经试验确定技术参数如下：1、密实电流控制在60A；2、填料量1.42.2m3m（桩径600mm）；3、留振时间大于10s；4、桩间距2.2m；5、水源压力控制在0.60.8MPa，水量200300lmin，制桩时水压0.1MPa，水量70lmin；6、振冲器贯入速度为1.2mmin；7振密提升高度：振密后段提升高度0

6、.5m。 2.1.2振冲设备 (1)、振冲机具设备。振冲器：型号ZCQ30、转速1450rmin，功率30kW；起重机：8t吊车；水泵：排污泵1台、清水泵3台及供排水管道。 （2）、控制设备。控制电源操作台，150A电流表，500V电压表 （3）、加料设备。装载机、机动翻斗车各1部。2.2单桩施工顺序 (1)、对位：吊车垂直吊起振冲器，使喷水口对准桩孔位置，偏差小于50m (2)、造孔：打开水源和电源，检查水压（0608MPa，水量200300lmin）、电压（380V）、成孔电流2530A，振冲器以1mmin速度造孔，当振冲器下沉到设计孔深03m开始清孔。 (3)、清孔：成孔后一般需要12m

7、in清孔，以便回水将稠泥浆带出，以降低孔内泥浆密度，易于下料。 (4)、投料：用机动翻斗车将2040mm碎石运至桩孔处，成孔后将振冲器提出孔口，由孔口投料。 (5)、制桩：制桩电源5060A，达到振密电流后，留振30s，以15mmin速度提升振冲器，待孔内料高08m左右再继续下放振冲器，挤密达到密实电流，直至达到设计高度后上部虚填07m左右石料，并用振冲器下压，保证桩头强度。 (6)、移位至新孔位。 2.3、施工中遇到的问题及应对措施 （1）、造孔时遇到软土地基，采用“先护壁，后制桩”的施工方法：即在振冲开孔达到第一层软弱层时，加适量填料进行初步挤振，将填料挤到软弱层周围，以加固孔壁，再用同样

8、的方法处理第二层、第三层等。 （2）、孔时，如土层中夹有硬层时，应适当进行扩孔，即在硬层中将振冲器往复上下多次，使孔径增大以便于填料。 （3）、体密度不够时，延长留振时间，增加反插次数，增大填料量。 （4）、位偏移超标：避免该问题出现的方法就是应使振冲器对准振位，控制初始下沉速度，保持振冲器悬重状态下沉。 三、质量检测 桩体检测采用重型动力触探，桩间土检测采用标准贯入试验静力触探，分析土的力学指示。评定标准：重型动力触探桩局部点捶击数不低于四击为合格，桩间土标贯区捶击数大于五击，、区大于六击为合格。 检测结果：该水库坝基经过振冲碎石桩处理后，测试桩间土3m处捶击数都在六击以上，接近八击，6m处

9、也在六击以上，平均值接近八击，桩体检测都在五击以上。 第四节、软土地基上加筋土挡墙设计 广州枢纽软土地基上加筋土挡墙设计（铁道部第四勘测设计院陈德平） 1、工程概况 工点位于京广铁路广州枢纽DK2250+068.23-DK2250+671.90段,江村3号中桥与江村北大桥之间,全长603.67m,分为两段: 第一段:DK2250+068.23-+642.83路基左侧设路肩式加筋土挡墙,墙高H=4.5-6.5m,右侧放坡,坡率1:1.5。 第二段:DK2250+653.53-+671.9路基两侧设路肩式加筋土挡墙,墙高H=5.95m。两段间为江村北立交涵（框架）。 加筋土挡墙胸坡坡率1：0。05

10、，面板为预制C20钢筋混凝土板，拉筋材料采用SDL-50型土工格栅。挡墙基础和帽石均为C15混凝土。挡墙起、终点设重力式端墙与桥台及框架涵顺接。 由于地基为软土，设粉喷桩加固地基。 2、工程地质条件和技术条件 工点场址位于北江一级阶地，地势平坦。表层为alQ4淤泥质粘土、砂粘土，灰黑色，软-流塑，厚5.0-9.0m左右，局布夹薄层粉砂。下部为中砂，中密饱和，厚度大于5.0m。地下水较发育，埋深约1.0m左右。 地层物理力学指为： （1）淤泥质粘土、砂粘土 r=16.8KN/m3,u=6度。Cu=7kpa，Es=1.8MPa， Cv=0.423*10-3cm2/s,0=5080KPa。 （2）中

11、沙：基本承载力0=350kpa。 由于路基左侧为住宅小区8层高楼群，与线路基本平行，距离约13.0左右。其间有混凝土路面的公路和生活污水沟，因此路基左侧必需设挡墙收坡。 由于路基软土分布范围广，厚度较大，承载力低，工程地质条件差，且住宅楼地基加固情况不明，故路基设计时除要解决路堤的稳定外，还要考虑路基支挡建筑类型对软弱地基的适应性和基础施工时基坑开挖深度对附近路面和楼房的影响。 3、方案选择 本段路基设计在技术设计阶段做了两套方案比选。一方案为加筋土挡土墙，采用土工格栅作为加筋材料；另一方案为浆砌片石重力式路肩挡土墙。 两设计方案对比，加筋土挡墙有以下优点： 1、墙高H=4.5-6.5m，比重

12、力式挡墙低1.0-1.5m墙高；2、较适应软弱地基； 3、墙面为柔性结构，对因地基沉降造成的变形具有一定的自身调节作用； 4、加筋土挡墙构件可在工地附近工场化生产，施工组织及机械化施工便宜； 5、结构轻型化，现场组装容易，路堤填土同期进行，能够缩短工期； 6、墙面美观大方，符合美化城市环境要求； 7、工程总造价低于重力式挡墙方案（估算节省58元/延米）。 相比之下重力式挡墙： 1、因基础埋深的要求，墙高H=5.5-5.7m，增加了墙高； 2、基础施工须开挖较大且深的临时基坑，其外缘距公路仅1.5m左右，可能对住宅楼或公路路面构成不利影响； 3、要求复合地基承载力的低限为=180kpa,相应增加

13、了地基加固数量，且重力式挡运动员一般不适应软弱地基的较大变形； 比较两个设计方案，加筋土挡墙不论在结构和墙高，还是对软地基的适应能力，其技术条件均优于重力式挡墙。故技术设计经铁道部鉴定同意采用路肩式加筋土挡墙方案。 4、设计 已知数据： r=18KN/m3，=35度，f=0.3,=； =165kpa（复合地基），f=0.3； h0=3.2m,L0=3.6m,H=6.5m,b=2.48m。（见图1） 加筋土挡墙设计、计算除拉筋材料采用柔性的土工格栅外，均按TBJ25-90铁路路基支挡结构物设计规则（以下简称规则）的标准执行。 1）线路有关技术指标： 线路等级：I级（单线）； 轨道类型：重型（按特

14、重型预留）。 2）拉筋材料采用TGDG50型土工格栅，幅宽为1.10m，其极限抗拉强度为50KN/m，延伸率10%，与填料间似摩擦系数f=0.3。拉筋的设计容许强度为12.5KN/m（为应变量2%时的抗拉强度，约为极限强度的1/4）。 3）挡墙面板采用1.10*0.5*0.14m矩形预制C20钢筋混凝土板，板面设棱形凸起花纹，面板周边设计成楔形，使墙面平整美观且便于安装。 4）作用于墙面板的土压力，为墙后填料和荷载产生的土压力之和，按下式计算： hi=hi1+hi2 其中：hi1-由板背填料产生的水平土压力，呈梯形分布（见图2）。 hi1=k0rhi(hi=0.5H) 式中：k0-静止土压力系

15、数，k0=1-sin； hi-墙顶距第i层面板的高度，m； r-填料容重，KN/m3； -填料内摩擦角； hi2-由荷载产生的水平土压力，kpa; hi2=rho/3.14*bhi/(b2+hi2)-hi(b+l0)/hi2+(b+l0)2+arctg(b+l0/hi)-arctg(b/hi) 式中：b-荷载内边缘至墙背的距离，m; ho-荷载换算土柱高，m; lo-荷载分布宽度，m. 面板所受土压力由其形心处的土压应力hi乘以面板面积求得，并作为拉筋设计的依据，帽石所受土压力由第一层面板承担。 Ei=A*hi（KN） 5）拉筋拉力计算： Ti=khiA=KEi(KN) K-拉筋拉力峰值附加系

16、数，K=1.5 根据拉筋所受的拉力，确定配置双层SDL-50型土工格栅。 6）拉筋所受的垂直压力为填料自重压力和荷载产生的压力之各，按下式计算： vi=rhi+rho/3.14(arctgx1-arctgx2+x1/1+x12-x2/1+x22) vi-第i层拉筋上的垂直压力，（kpa） 系数：x1=2x+l0/2hi;x2=2x-l0/2hi x-计算点至荷载中线的距离（m），（见图1） 假定拉筋布置在面板水平中线上，按无载（rhi）和有载（vi）两种情况计算作用在拉筋上的垂直压力。有载时由荷载产生的垂直压应力，取x的三个计算点垂直压应力的平均值。 7）拉筋的有效长按有荷载和无荷载两种情况计

17、算： 按筋需要长Li=Lai(无效长)Lbi（有效长） 拉筋的无效长按0.3H折线法确定： Lai=0.3H(HIH/2) 拉筋的摩擦力按单层拉筋上、上两面计算： Sfi=2viBLbif(f=0.3)B-拉筋幅宽 在垂直压力作用下产生的摩阴力能与板的计算土压力相平衡的拉筋长度即为拉筋有效长：Ti=Sfi=2viBfLbiTbi=Ti/2viBf=kAhi/2viBf（取B=1.0） =1.5*0.5*1.10hi/2*1.0*0.3vi=1.375hi/vi 拉筋计算长度除满足Li=Lai+Lbi以外，还应满足加筋土挡墙断面尺寸的一般规定和结构外部稳定的长度需要。从计算结果看，拉筋的需要长均

18、未超过3.0m，按规则规定，拉筋的设计长度由构造控制，采用L=5.0m。 8)抗拔稳定性检算考虑有荷载和无荷载两种情况，分别检算全墙和单板抗拔稳定： 单板抗拔稳定系数：Ksi=Sfi/Ti=0.6*vi*Lbi/0.825hi 全墙抗拔稳定系数：Ks=（求和）Sf/（求和）Ti计算结果：单筋抗拔稳定系数均大于2.0，全墙抗拔稳定系数Ks2.0。满足规则要求。 9）全墙稳定检算视加筋土挡墙为包括挡板厚和拉筋长在内的实体土墙，分有荷载和无荷载两种情况按规则第二章（重力式挡墙）第三节的要求检算整体稳定性和基底应力。 计算结果为有荷载控制： 抗滑动安全系数c=2.051.3； 抗倾覆安全系数K0=6.

19、11.5； 基底合力偏心距e=0.03161509090 零填及路堑路床0309593 注：压实度以部颁公路土工试验规程重型击实试验法为准。 密实度和弯沉检测的规定： 土质路基的压实度试验方法可采用灌砂法，环刀法、蜡封法、灌水法或核子密度湿度仪(简称核子仪)法，采用核子仪法时，应先进行标定和对比试验。 每一层压实均应检验压实度，合格后方可填筑上一层，否则应查明原因，采取措施进行补压，检验频率每2000m2检验3点，不足200m2时，至少应检验2点。 填石路堤以通过12t以上振动压路机进行压实试验，当压实层顶面稳定，不留下沉(无轮迹)时，可判为密实状态。 土质路床顶面压实完成后应进行弯沉检验。检

20、验汽车的轮重(或轴重)及弯沉允许值按照设计规定进行。检验频率为每一幅双车道每50m四点，左右两后轮隙下各一点，路床顶面的检测弯沉值在考虑季节影响之后应符合设计要求，当设计提供为路基回弹模量时，则应采用设计规范规定的换算公式，计算设计要求的弯沉值Lo。 土质路床顶面检验的压实度和弯沉值均应满足要求，如仅有一项满足时，施工技术人员应找出原因，予以处理。 四、路基帮宽施工简介 A、工程概述 ZH-6标段路基工程，大致分为双绕段、单绕段、帮填地段（分路肩补角墙部分和填土帮填地段）。为了保证帮宽路基填筑压实质量，填筑施工采取机械化施工（宽帮宽压）方法。 B、施工方案： （一）地基处理 填筑前对基底承载力

21、进行检测，达不到设计要求进行处理。 1、高路堤基底: 采用静力触探仪测定地基土的静力触探比贯入阻力Ps1.5MPa的土层，按以下规定处理基底： 松土或耕作土厚度小于0.3m碾压密实；松土或耕作土厚度大于0.3m时，则将松土翻挖，分层回填压实，再在其上进行填筑。 2、低路堤 采用静力触探仪测定地基土的静力触探比贯入阻力Ps1.5MPa的土层，按以下规定处理基底： （0.6H2.5m时） 地基为粘性土层时，挖除表层0.30.5m，整平碾压至K30110Mpa/mK0.95。 （H0.6时） 地基为粘性土，表层0.6m为碎石土，下换填0.5m厚渗水土K30120Mpa/m。（二）、分层填筑 采用全断

22、面纵向水平分层填筑法施工,填筑虚铺厚度35厘米。为了减少对既有线的干扰，横向台阶随填随挖。填筑采用宽帮宽压最小宽度按保证压路机宽度（3.0米）控制，同时单侧最小加宽大于设计值30厘米，以保证边坡压实质量。 （三）、摊铺平整： 填料摊铺使用推土机进行，人工配合，保证填筑面无显著的平整度凸凹。为有效控制虚铺厚度，初平时，用水平仪测定每层厚度。非渗水土平整面做成单向4%横坡。 （四）、晾晒洒水： 填料含水量较低时，在取土场洒水闷湿；含水量过大时，在路堤摊铺晾晒。 （五）、碾压： 采用30t振动压路机进行压实，碾压前，向压路机司机进行技术交底，压实顺序按先两侧后中间，先慢后快，先静压后振动压的操作程序

23、进行碾压。区段交接处互相重叠0.4米，纵向分段处搭接2.0米。 （六）、质量检测： 压实层密实度检测采用K30承载板和核子密度仪检测。双指标控制。经单位自检合格后，报请监理工程师进行现场检测，确认合格后，进行下一层的施工。 (七)、刷坡成型： 区段帮坡施工成型后.将宽帮部分人工配合机械刷坡,成型后路基宽度大于设计不小于10厘米。 C、路基帮宽填筑施工,采用以下施工工艺： 工艺参照新建路堤填筑的“四区段、八流程”施工方法，不同的是：路基填筑前对既有路堤边坡，随填筑分层，机械开挖宽度不小于1m的台阶。台阶开挖大样图如下： 五、质量控制 石方路基实测项目(表3),若与规范有出入,以规范和验收标准为准

24、。 土方路基实测项目(表4)，若与规范有出入,以规范和验收标准为准。 六、施工安全、环保要求 凡进入路基工程施工现场作业人员必须经过三级安全教育，对特殊工种持证上岗。 按施工平面布置图规定的位置，停放施工机械及堆放材料，配备灭火器材。 拆除建（构）筑物前制定好安全可靠的拆除方案。 施工区域与高压线电杆以及建筑物的距离要符合安全要求，达不到要求的应采取保护措施。在作饮用水的地下水水源保护区设置的排、渗水构造物可能造成地下水水质污染时，应采取措施隔离地表污水。 应保护自然水流形态，做到不淤、不堵、不留工程隐患，对弃土场应做好排水防护设计，以免成为新的水土流失源。 在路基开挖运输和卸土作业时，采用洒水车洒水，经常保持施工场所及沿途扬尘不超标。 对路基土方施工及爆破作业按公路工程施工安全技术规程（JTJ076-95）、爆破安全规程（GB6722-95）实施。 遵守施工地域所在政府部门的法律法规要求。 七、其他说明：级配碎石试验段工艺参数报告 A、试验任务来源 胶济铁路电气化路基工程200km/h段，设计基床表层填筑级配碎石。ZH-6标段2004年2月11日