09软土路基施工技术总结.doc

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+630.66DK239+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+574DK239+910变更为软土路基，采用管桩加固。DK230+910DK240+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50cm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35m，避免地质变化落差大而造成再次接管。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。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。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。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6080cm、和易性良好的混凝土最为合适。启动马达，留振5-10秒后，开始拨管，拨管速度为1.21.5m/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0.81.0m/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。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10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。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。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)。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。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%。 CFG桩混合料坍落度每台班抽样检验3次，不满足6080cm，立即通知拌和站调整。CFG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。CFG桩的布置形式数量必须按设计图纸要求严格施作。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；CFG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05米左右，将沉管拔出后，用插入式振捣棒对桩顶混合料加振35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。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。CFG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。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：类桩桩身混凝土完整性好，桩身混凝土强度达到设计强度；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；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%；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：其中类桩451根，类桩48根，桩5根，无类桩存在，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测量放线，确定中线、坡脚线。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。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。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4m5m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)。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。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。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n31%2中线至边缘距离50mm3宽度不小于设计值4平整度不大于15mm5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n28%动态变形模量Evd(MPa)402中线至边缘距离50，0mm3宽度不小于设计值4平整度不大于15mm5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n18%动态变形模量Evd(MPa)552中线高程10mm3路肩高程10mm4中线至边缘距离20，0mm5宽度不小于设计值6平整度不大于10mm7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+910DK240+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122、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YZ1402沉管搅拌机JS10001混凝土搅拌混凝土罐车8DC9-1A48m3混凝土运输电焊机BX1-3501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144、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T140-11粗平填料挖掘机CAT-320B1精平填料压路机YZ-18B1压实填料上料汽车T850510m3填料运输电焊机BX1-3501机械及器具维修水准仪DSZ21测量标高全站仪徕卡TCR4021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m，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68厘米，和易性好，当拔管速率为0.81.0mmin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0.81.0m/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