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第五章、软土路基施工技术总结
由中铁隧道集团有限公司承建的温福铁路Ⅲ标福建段飞鸾隧道出口路基工程，从2005年11月进场至今，在各级领导的正确指导和大力支持下，以及温福工区广大员工的不懈努力，承建工程已全部完成。目前，人员已在逐渐撤离，竣工资料已经编制完毕。现就温福项目三年的工作进行客观、全面的总结，用以为其他类似工程提供一定的借鉴与参考。
第一节、工程概况
1、地理位置
飞鸾隧道出口路基位于本段福建省罗源县方厝村，路基起始里程为DK230+574，终止里程为DK240+315，其中DK230+630.66～DK239+900为短链，总长471.66米。
2、工程范围
整段路基施工主要内容包括：其中DK230+574～DK239+910变更为软土路基，采用管桩加固。DK230+910～DK240+315为软土路基，基础采用CFG桩和碎石垫层复合地基加固；其余路段为普通路基填筑段。
3、根据本段路基实际施工情况，主要采用CFG桩复合式地基加固，重点总结CFG桩施工方法及工艺以及填筑情况。
第二节、CFG桩施工方法及施工工艺（包括施工方法图、施工工艺图）
根据本工程的地质条件，施工时采用YZ160型静压振拔桩机，激振力1400KN，利用振动沉管机将Φ50cm桩管沉入地基土中后达到桩机“抬架”，根据桩机配重折算表明承载力已经达到设计承载力要求，与此同时向桩管内灌注混凝土，然后边振动边拔管形成CFG桩。
1、振动沉管施工方法
静压振拔桩机在埋好的桩尖上压入地层，到达设计标高，桩机振动抬架，振动电流达到设计要求，灌注混合料，振动拔管形成CFG桩，桩径按设计要求确定管径施工。
2、振动沉管桩机施工工艺
①桩机进入现场，根据设计桩长，确定机架高度、沉管长度，一般沉管长度比设计桩长超出3~5m，避免地质变化落差大而造成再次接管。
②桩机就位、立架，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%，与沉管的靠架悬吊一垂球，控制施工过程中沉管垂直度。
③依据设计要求测量放样桩点，埋设桩尖要求桩尖与管接触面埋至地面下30cm，避免移机时对桩尖碰撞造成桩位偏移。
④启动马达沉管到设计标高，而达到设计标高时未静力抬架，表明承载力不能满足设计要求；继续沉管直至达到振动抬架，桩机电流达最大电流150A以上，机身连续抬起三次以上，确实达到该机型的最大潜力后停机，表示达到承载力要求。
⑤停机后立即向管内投料，直到混合料与进料口齐平。混合料按设计配合比经搅拌机加水拌和，拌和时间不得少于2分钟，如粉煤灰用量较多，拌和时间还要适当放长，坍落度控制在60~80cm、和易性良好的混凝土最为合适。
⑥启动马达，留振5-10秒后，开始拨管，拨管速度为1.2~1.5m/min（拔管速度为线速）如遇淤泥或淤泥质土，拔管速率还可放慢0.8~1.0m/min。拨管过程中不允许反插，如上料不足，须在拨管过程中由卷扬机带动的上料斗空中投料；以保证成桩后桩体密实，桩顶标高达到设计要求。成桩后桩顶标高应考虑计入保护桩(超出桩顶设计标高50cm)。成桩后浮浆厚度以不超过20厘米为宜。
⑦管头离地面60cm停机(防止移机时断桩)，把事先准备好的4根4m长Φ10钢筋垂直、均匀分散插入桩中，防止断桩和与扩大桩头接触牢固。沉管拨出地面，确认成桩符合设计要求后，用粒状材料湿粘土封顶，然后移机进行下一根桩的施工。
⑧每根桩施工时安排专业技术人员现场旁站检查并做好沉管(桩顶标高、桩底标高、桩长及沉管速度等)、投料(砼配合比、单桩灌注砼数量等)及提管(振动时间、提管速度等)各项记录。
⑨待所有桩身施工完毕(不再移机)，达到28天强度要求后进行桩基检测。检测结果合格后在桩顶处按扩大桩头施工要求接桩至地面，扩大桩头采用C15砼，桩身施工和扩大桩头施工完毕后，施作60cm碎石垫层，垫层所用材料为未风化的碎石，最大粒径不超过30cm，大块石不应集中、均匀分布在填筑层中，含泥量不大于5%；虚铺后采用静力压实每层压实厚度不超过30cm，最小压实厚度不小于15cm，垫层加宽铺设，铺设宽度比基础宽度超出部分不小于垫层的厚度(60cm)。
⑩工艺流程：参见图1
桩尖预制（自行预制或购置）

平整场地、测量放线具体桩位

桩机就位、安装、调试

桩尖按放样要求预埋地面以下30CM

搅拌CFG桩混合料
振动提管，管内料不足空中投料
沉管至抬架

投料与管口高齐平
设置接茬钢筋将其插入桩身成桩
28天达到强度后桩基检验
复合垫层施作

图1 CFG桩施工工艺流程图

第三节、CFG桩施工质量控制措施
①严把材料进场关，保证施工符合规范要求的水泥和粗、细骨料和粉煤灰等材料，并作好材料试验，形成有关记录，不合格原材料不准使用。
②桩机就位应准确，桩机机架及沉管与地面保持垂直，垂直度误差≤1%。
③CFG桩混合料坍落度每台班抽样检验3次，不满足60~80cm，立即通知拌和站调整。
④CFG桩混合料强度每一工作日做一组（3块）试块，进行28d标准养护试件抗压强度检验。
⑤CFG桩的布置形式数量必须按设计图纸要求严格施作。
⑥单桩混凝土灌注量：单桩混凝土量大于设计值而且必须连续灌注，以保证成桩的连续性从而不出现断桩、缩颈的现象；
⑦CFG桩顶端浮浆应清除干净，直至露出新鲜混凝土面，保证有效长度。施工中设置保护桩长，在料斗加料时，比设计桩长多加0．5米左右，将沉管拔出后，用插入式振捣棒对桩顶混合料加振3～5秒，提高桩顶混合料密实度。之后用土封项，增大混合料表面的高度即增加了自重压力，可提高混合料抵抗周围土挤压的能力，避免新打桩振动导致已打桩受振动挤压，混合料上涌使桩径缩小。
⑧作好并收集、整理好各种施工原始记录，质量检查记录、设计变更、现场记录等原始资料并作好施工日志。
⑨CFG桩的桩身质量、完整性，按总桩数的10%抽检；单桩承载力按总桩数的2‰抽检，必须满足设计要求。
⑩如有缩颈和断桩情况出现，检测根据桩的分布就其周围进行补打，断桩处如距离地面较近，可以进行开挖后扩大桩径接至地面。
第四节、CFG桩的检测方法与检测结果
我单位委托铁道第四勘察设计院工程检测中心进行CFG桩成桩后质量检测工作，桩身混凝土质量等级评定标准：
⑴Ⅰ类桩——桩身混凝土完整性好，桩身混凝土强度达到设计强度；
⑵Ⅱ类桩——桩身混凝土基本完整，有小缺陷，截面稍有削弱，但对桩的受力无影响，桩身混凝土强度达到设计强度；
⑶Ⅲ类桩——桩身有缺陷，但不是断桩等严重缺陷或桩身混凝土低于设计强度，但达到或大于设计强度的80%；
⑷类桩——桩身混凝土有断桩等严重缺陷，或混凝土强度小于设计强度的80%；
飞鸾隧道出口路基施工CFG桩5042根，低应变检测按设计要求抽检10％，504根，按上述标准评定：其中Ⅰ类桩451根，Ⅱ类桩48根，Ⅲ桩5根，无Ⅳ类桩存在，低应变检测完整性良好。单桩静载实验按设计要求抽检2‰，11根，全部满足设计及规范要求。
第五节、路基填筑方法及工艺（填筑方法图、施工工艺图）
1、C组填料施工方法
整平碾压
松铺填料
基地处理
测量放样
路基修整
试验检测
下层填筑

图2 C组填料施工方法图
2、C组填料填筑基床底层以下施工工艺
①测量放线，确定中线、坡脚线。
②基底处理：基底已经进行CFG桩复合式地基处理后铺设碎石垫层，内铺设土工格室。在碎石垫层铺设完成检测合格后进行C组填料的填筑。
③施工前疏通两侧临时排水边沟,保证排水畅通路基填筑过程中无积水。
④分层填筑：采用沿横断面全宽、纵向分层填筑。由于原地面高低不平，先从最低处分层填筑，两边向中部填筑。填料采用自卸汽车运至施工场地(每车按8m3考虑)，事先用石灰在场地上做出4m×5m网格，卸料时每个网格内卸一车，以保证在摊铺时好控制分层厚度(松铺厚度不超过45cm、压实厚度不超过40cm)。
⑤分层摊铺、整平：采用挖掘机、推土机协调摊铺，人工配合整平。每一层摊铺的粗细料应铺设均匀，不应有粗集料或细集料窝。为保证路基边缘压实度满足要求，路基边缘必须超宽不小于50cm进行压实，待路基整修时，刮除多余的方量用于平整护坡道。摊铺前打好桩点做好分层厚度标志，以便施工过程中控制。
⑥分层压实：路基压实采用YZ18B型振动压路机碾压，压实顺序为先两侧后中间，先静压再动压，再强振的操作程序进行碾压；碾压遍数根据路基施工总结确定为6遍；压路机的最大行驶速度小于4Km/h，沿线路纵向两轮迹之间的压实重叠不小于40cm，上下两层填筑接头错开不小于3.0m。每一层压实时要不断地进行整平，较大填料不应集中，应均匀分布于填筑层中，对于部分粒径超标的进行清除或改小，每一层填筑内部和表面石块间的空隙用填塞料石屑填充密实，使得层厚均匀和层面平整。
⑦分层检查：每施工完一层进行孔隙率(n)、每90cm厚进行地基系数(K30)试验，并对标高、平整度和横坡进行检查，各项指标均满足设计及规范要求后方可填筑下一层。

图3 C组填料施工工艺框图
AB组填料填筑基床底层、级配碎石填筑基床表层施工方法和施工工艺与C组填料相同，仅检测标准不同， C组填料、AB组填料、级配碎石检测标准如下：

表1 C组填料压实及路堤检验标准
序号
项目
允许限差
1
压实
标准
地基系数K30(MPa/m)
≥130
孔隙率n
＜31%
2
中线至边缘距离
±50mm
3
宽度
不小于设计值
4
平整度
不大于15mm
5
横坡
±0.5%(4.0%)

表2 基床底层AB组填料质量标准
序号
项目
允许限差
1
压实
标准
地基系数K30(MPa/m)
≥150
孔隙率n
＜28%
动态变形模量Evd(MPa)
≥40
2
中线至边缘距离
＋50，0mm
3
宽度
不小于设计值
4
平整度
不大于15mm
5
横坡
±0.5%(4.0%)
6
厚度
±30mm

表3 基床表层级配碎石质量标准
序号
项目
允许限差
1
压实
标准
地基系数K30(MPa/m)
≥190
孔隙率n
＜18%
动态变形模量Evd(MPa)
≥55
2
中线高程
±10mm
3

路肩高程
±10mm
4
中线至边缘距离
＋20，0mm
5
宽度
不小于设计值
6
平整度
不大于10mm
7
横坡
±0.5%(4.0%)
8
厚度
-20mm
路基队施工完成每一层填筑后，及时报检，试验室组织人员协同质检，监理进行现场见证检测，检测各项指标达到上述检测标准后方可进行下层施工。
第六节、软土路基沉降观测的布设及沉降结果
DK239+910~DK240+315段软土路基，在DK230+942、DK240+103、DK240+170、DK240+250、DK240+300处设置5个中心沉降板，坡角外设两排水平位移桩，在整个施工过程中进行沉降、位移观测的监控。
1、沉降量累计值：
DK230+942桩0.0242m；DK240+103桩0.0994m；DK240+170桩0.1068m；DK240+250桩0.1073m；DK240+300桩0.0255m。
2、位移量累计值：
DK240+007桩0.069m； DK240+011桩0.031；DK240+035桩0.037m；DK240+037桩0.045m；DK240+108桩0.045m；DK240+109桩0.082m；DK240+100桩0.027m；DK240+104桩0.079m；DK240+198桩0.056m；DK240+193桩0.011m；DK240+159桩0.023m；DK240+161桩0.062m；DK240+179桩0.004m；DK240+282桩0.002m；DK240+263桩0.019m；DK240+267桩0.055m。
路基沉降预测采用曲线回归法分析，路基填筑完成和堆载预压后观测数据作曲线回归分析，曲线回归的相应系数R高于规定的0.92。沉降预测的可靠性经过间隔3个月的两次预测最终沉降的差值小于8mm。路基填筑完成或堆载预压后，最终的沉降预测时间满足：
S（t）/S(t=∞)≥75%
式中 S（t）——预测时的沉降观测值；
S(t=∞)——预测的最终沉降值。
第七节、施工管理、机械设备和劳动力组织
1、桩机施工作业的劳动组织及人员配备情况参见表4
表4 CFG桩施工劳动力组织及人员配备表
职务
人数
基本要求
职责划分
队长
1
有一定的组织与管理能力，掌握本施工方法的施工要求及质量标准
组织协调与施工安排
机长
2
熟悉机械性能，掌握本施工方法的施工程序及操作要求
机械操作与维修
技术员
1
熟悉本施工方法的施工技术，掌握设计标准和质量标准
安全检查，质量控制，技术指导，现场记录
测工
3
能熟练根据技术交底进行现场放样
测量定位
普工
6
吃苦耐劳，爱岗敬业
负责桩尖埋设，移机定位，搬运
修理工

熟悉机械性能
机械维修，保养
电工
1
具有劳动部门颁发 的上岗证
电器设备的安装和安全运转
合计
12

2、CFG桩机施工作需配备的主要机具设备参见表5
表5 主要机具设备配备表
设备名称
型号
数量
备注
振动沉管桩机
YZ140
2
沉管
搅拌机
JS1000
1
混凝土搅拌
混凝土罐车
8DC9-1A
4
8m3混凝土运输
电焊机
BX1-350
1
机械及器具维修
3、路基填筑施工作业的劳动组织及人员配备情况参见表6
表6路基填筑施工劳动力组织及人员配备表
职务
人数
基本要求
职责划分
队长
1
有一定的组织与管理能力，掌握本施工方法的施工要求及质量标准
组织协调与施工安排
技术员
1
熟悉本施工方法的施工技术，掌握设计标准和质量标准
安全检查，质量控制，技术指导，现场记录
驾驶员
8
持证上岗，数量操作机械
保证施工用料到位
普工
10
吃苦耐劳，爱岗敬业
负责场地修整，倒运填料
修理工
1
熟悉机械性能
机械维修，保养
电工
1
具有劳动部门颁发 的上岗证
电器设备的安装和安全运转
合计
14

4、路基填筑施工作需配备的主要机具设备参见表7
表7 主要机具设备配备表
设备名称
型号
数量
备注
推土机
T140-1
1
粗平填料
挖掘机
CAT-320B
1
精平填料
压路机
YZ-18B
1
压实填料
上料汽车
T850
5
10m3填料运输
电焊机
BX1-350
1
机械及器具维修
水准仪
DSZ2
1
测量标高
全站仪
徕卡TCR402
1
放样定位
第八节、施工绩效
1、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）不仅可以作为永久性工程加固软土的一种施工方法，也可以加大桩径以及深度用来加固永久建筑物的地基基础。
2、操作方法较容易掌握，原材料购置、现场施工比较方便。
3、混凝土中一般以价格低廉的425号普通硅酸盐水泥为主，用石屑代替细骨料河砂，可以大幅度的节约工程造价，增加经济效益。
4、由于本段路基CFG桩施工过程控制严格，填筑后沉降累计极小，没有产生任何由于沉降导致的工程问题，例如不均匀沉降、路基开裂等。
5、路基填筑每层按验收标准要求全部检查合格后进行下一层填筑，质量高，保证了铺轨的需要，减少了由于施工不完善而造成的工程质量问题，例如表面平整度不足不能满足道碴厚度要求等。
第九节、经验及教训
1、混合料要求
原材料碎石、石屑、粉煤灰、水泥等经检验合格后才能使用，拌合料配合比经试配后确定，投料计量，搅拌按规范规定时间进行且每天检验坍落度，并备有试块，其试块强度等级均大于设计要求。
2、达到承载力标准
沉管深度一定要求桩机达到额定电流后“抬架” 而且抬架为振动抬架至少三次；或者进入持力层不小于２m，才能保证CFG桩的单桩承载力要求。
3、抬架后停留时间不宜过长
达到承载力抬架后，应立即加满料振动提管，停留时间过长，造成沉管和周围土质的摩擦力变大，难以提管。
4、控制好混合料的坍落度
实际施工中表明，混合料坍落度过大，会形成桩顶浮浆过多，桩体强度也会降低。坍落度控制在6～8厘米，和易性好，当拔管速率为0.8～1.0m／min时，一般桩顶浮浆可控制在10厘米左右，成桩质量容易控制。
5、严格控制拔管速率
拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩项浮浆过多，桩身强度不足和形成混和料离析现象，导致桩身强度不足。故施工时，应严格控制拔管速率，振动提管速率必须控制在Ｖ＝0.8～1.0m/min，在提管过程中边提升边入料，始终保证管内混凝土面高于地面，才能保证成桩的完整性不出现缩颈。
6、施打顺序
在饱和淤泥土中成桩，振动桩机的振动力较小，但当采用连打作业时，由于饱和软土的特性，新打桩将挤压已打桩，形成椭圆或不规则形态，产生严重的缩颈和断桩。为避免产生缩颈和断桩，施工CFG桩应采用隔桩跳打施工方案。
7、拔管过程避免反插
在拔管过程中若出现反插，由于桩管垂直度的偏差，容易使土与桩体材料混合，导致桩身掺土影响桩身质量，应避免反插。
8、路基填料的最大粒径、级配必须满足设计要求，不然会导致碾压后压实度达不到验收标准要求。
9、路基填筑一定做好松铺厚度的控制，这样可以使层厚均匀，碾压更加密实。
8