蒙华铁路软土路基试验段施工方案.docx

DK1407+925DK1408+432软土路基实验段施工方案1、实验段工程概况DK1407+925DK1408+432段为软土路基，设计采用螺纹桩+多向水泥搅拌桩组合桩加固（先施工螺纹桩，后施工搅拌桩）。路基面中心向两侧18m宽度范围内：螺纹桩加固，桩径0.4m，间距1.8m，正方形布置，桩长加固至（4）-2层不少于2m且桩长不短于15m，桩长1525m。桩顶设直径1.0m、厚0.4m的圆柱形C25砼桩帽。路基面中心向两侧18m宽度范围外至坡脚（坡脚外设立1排桩）：多向水泥搅拌桩加固，桩径0.5m，间距1.2m，正三角形布置，桩长加固至（2）-1层以下不少于0.5m，桩长1216.5m。基底设厚0.5m的碎石垫层内夹铺两层抗拉强度不小于110KN/m的双向土工格栅。螺纹桩单桩承载力不小于450KN，复合地基承载力不小于180kpa。多向水泥搅拌桩单桩承载力不小于80KN，复合地基承载力不小于150kpa。路基基床表层填筑A组填料，厚0.6m；基床底层填筑A、B组填料，厚1.9m；基床以下填C组以上填料。2、 实验段实验目的和内容2.1 实验目的 通过实验段施工，监测软土路基变形，比较各种加固措施的加固效果，预测工后沉降，核算修正地基沉降计算方法；根据阶段性实验成果对设计进行优化。2.2 实验内容地基土常规实验、固结实验、三轴剪切实验（固结排水）、渗透实验、标准贯入实验、静力触探、路基沉降变形观测等检测实验项目。3 施工方案多向水泥搅拌桩、螺纹桩施工前必须进行现场工艺性实验，取得相应的成桩参数和施工工艺及技术参数，并上报监理、设计单位确认后，方可进行大规模施工。施工完毕后进行单桩荷载实验、复合地基荷载实验、无侧限抗压强度实验、低应变动力实验，单桩承载力及复合地基承载力检测合格方可进行路基填筑施工。路基基床表层填筑A组填料，厚0.6m；基床底层填筑A、B组填料，厚1.9m；基床以下填C组以上填料。正式施工填筑前，必须选取代表性填料在该段进行现场填筑实验，取得不同填料的单层填筑厚度、压实次数、检测等施工工艺实验参数，并上报监理、设计单位确认后，方可进行大规模施工。对每层填筑路基进行地基系数K30（MPa/m）、孔隙率n（%）、压实系数K、相对密度Dr等压实指标检测，合格后方可进行下一层路基填筑。在施工过程中埋设实验监测所需的各项元器件。4 实验、监测方案4.1实验方案通过对实验段软土进行以下各项实验，分析软土地基的物理、力学性质，为优化设计提供基础数据。1、地基土常规实验：重要进行含水率、密度、颗粒密度、颗粒分析、界线含水率等常规实验，拟定软土的基本物理性质。2、固结实验：测定软土在侧限与轴向排水条件下的变形和压力的关系，以及孔隙比与压力的关系、变形和时间的关系，用于计算软土的压缩系数、压缩指数、回弹指数、压缩模量、固结系数及原状土的先期固结压力等。3、三轴剪切实验（固结排水）：用于测定软土的总抗剪强度参数和有效抗剪强度参数，求得软土的有效强度指标，从而研究其变形特性。4、渗透实验：采用变水头渗透实验对软土进行渗流分析，测定软土的透水性参数。5、标准贯入实验：通过标准贯入实验锤击数N值，对软土的物理状态、强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力，砂土和粉土的液化，成桩的也许性等作出评价。6、静力触探：根据静力触探资料，运用地区经验，进行力学分层，估算土的塑性状态或密实度、强度、压缩性、地基承载力、单桩承载力、沉桩阻力，进行液化判别等。根据孔压消散曲线可估算土的固结系数和渗透系数。4.2监测方案为保证路堤施工的安全和稳定，控制施工填土速率，修正完善设计，预测沉降趋势及工后沉降量，拟定放置时间，提供路基竣工验收依据，对路堤施工过程及工后地基的变形进行水平位移、沉降、土体变形、土压力、孔隙水压力等项目的动态监测。本实验段设计分别在DK1407+970、DK1408+150、DK1408+350布置3个A型监测断面；在DK1408+050、DK1408+250、DK1408+430 布置3个B型监测断面。每个断面埋设相应的单点沉降计、分层沉降计、测斜导管、柔性位移计、桩身应变计、孔隙水压力计、土压力盒、沉降板、边桩等元器件。其中：A型断面在路基面设立3个观测点进行路基面沉降监测；分别于路基中心、两侧路肩各设一个监测桩（包桩），路基成型后设立；两侧坡脚外2.0m、10m处设位移观测桩。B型断面在路基填筑前，于路堤中心基底地面预埋沉降板进行基底沉降监测；在路基面设立2个观测点进行路基面沉降监测；分别于路基两侧路肩各设一个监测桩（包桩），路基成型后设立；两侧坡脚外2.0m、10m处设位移观测桩。监测断面布置图具体见下图。4.2.1 监测流程现场施工监控测量 观测布点 观测结果解决及分析 观测结果的综合分析地层结构安全稳定性判断理论分析业主、规范规定经验类比报送设计、监理单位反馈设计、施工地层结构安全动态及现状分析说明、提交修正设计、施工建议是否改变设计、施工方法新的设计、施工方法4.2.2 监测项目、目的及方法（1）、监测项目、目的监测项目涉及路堤基底沉降监测、路基面沉降监测、路堤填筑过程中变形监测等内容。填筑期间和填筑完毕后对路基沉降变形（含地基和本体）进行连续监测，并保证荷载稳定条件下观测6个月以后，根据监测结果，分析评价地基的最终沉降量完毕时间，及时调整优化设计措施使地基达成预定的变形控制规定，以拟定轨道结构施工和铺轨时间，同时作为竣工验交时控制工后沉降量的依据。监测项目仪具名称监测目的地表沉降量沉降板用于沉降管理。根据测定数据调整填土速率，预测沉降趋势，拟定预压卸载时间和结构物及路面施工时间，提供施工期间沉降土方量的计算依据。地表水平位移量及隆起量位移观测边桩用于稳定管理。观测地表水平位移及隆起情况，以保证路堤施工安全和稳定。地下土体分层水平位移量测斜管用于稳定管理与研究。用作掌握分层位移量，推定土体剪切破坏的位置。路基沉降变形沉降观测桩、分层沉降计、单点沉降计路基填筑完毕后路基面沉降量、土体分层沉降量、在路堤荷载作用下路基沉降变形。分析、评估、预测路基工后沉降。（2）、监测方法建立专业监测小组，小组由具有有丰富施工经验、监测经验及分析能力的工程技术人员组成。沉降观测以获得定量数据的专门仪器或专用测试元件观测为主，以现场目测为辅。除及时收集、整理各项监测资料外，还对这些资料进行计算、分析、对比。（3）、监测仪器及施测方法路基的沉降采用精密水准仪施测；土体变形采用测斜管、测斜仪进行观测；边桩的水平位移全站仪进行观测；桩头及桩间土体压力采用土压力盒进行施测；孔隙水压力采用孔隙水压力计施测；土体分层沉降采用分层沉降仪观测；桩身应力应变及压缩采用桩身应变计、柔性位移计观测。元器件明细表序号种类单位数量1单点沉降仪台12分层沉降仪台13测斜仪台14水位计读数仪台15频率温度电感综合读数仪台16振弦检测仪台17全站仪台18水准仪台19观测桩个6310沉降标支811真空表支812出膜装置套613无纺布m25014边桩个4215沉降板个2116单点沉降计个2117分层沉降计个25018分层沉降计测管米52519测斜导管个/m42/126020柔性位移计个3021桩身应变计个3622土压力盒个7823孔隙水压力计个10524水位观测管米21025观测房或集装箱座2126水工电缆米850027管材接口个3754.2.3 现场施工监测作业计划流程测量原始数据沉降、水平位移、土压力、水位、桩身应力应变等观测点布设软基解决第一层土方填筑开始进行土体下沉、孔隙水压力、土体侧向变形、土压力、边桩位移、桩身应力应变等内容的观测。至少天天观测一次。不符合规定停止加载、卸载、重新观测符合规定符合规定下一层土方填筑继续填筑反复进行观测4.3 测点埋设方法与规定各观测点的标示、标志应按设计规定采用。(1) 位移观测桩位移观测边桩埋设在路堤两侧坡脚外2.0m、10m处，同一观测断面的边桩应埋在同一横断面上。边桩采用直径不小于0.1m、长不小于1.0m的不易开裂圆木制作，桩顶露出地面0.1m。采用洛阳铲打入设计深度，将边桩放入孔内，周边以C15砼现浇固定，保证边桩埋置稳定。（2）沉降板沉降板由沉降板、底座、测杆（=20mm钢管）和保护测杆的=50mmPVC塑料管组成。随着填土的增高，测杆和套管亦相应接高，每节长度不超过100cm，接高时其垂直偏差率不大于1.5%，接高后测杆及套管封盖的高度不超过土面50cm。接高后的测杆顶面应略高于套管，套管上口应加盖封住管口，以避免填料落入管内影响测杆的下沉自由度，在填土施工中采用措施保护测沉设施。测杆要垂直，用水准仪观测。底板采用30cm30cm8mm钢板，与测杆双面电弧焊连接。安装前先将地面整平，可铺设10cm厚中粗砂，注意保持底板的水平及垂直度。(3）分层沉降计分层沉降标采用钻孔埋设法埋设，钻孔垂直偏差率不大于1.5%，埋入淤泥下卧层不小于1米。埋设后波纹管露出地面1520cm，并用水泥混凝土固定，导管外露3050cm，并随填土增高，接出导管并外加保护管。观测时用分层沉降监测仪监测地基在加固期内不同深度的竖向位移，从而拟定分层沉降特性。(4) 土压力盒土压力盒埋设于桩头及桩间土土压力变化的部位即压力曲线变化处。土压力计的受压面须紧贴欲测量的土体；埋设时,承受土压力计的土面须严格整平。回填的土料应与周边土料相同(去除石料)小心用人工分层夯实，土压力计及其他电缆上压实的填土超过1m以上方可用重型碾压机施工。现场需要接长电缆时应注意接头处的防水密封要可靠。(5)土体侧向变形测斜管测斜管采用直径为7cm的PVC塑料管，测斜管采用钻孔埋设，埋设时管内的十字槽必须对准路基的纵横方向。管底应进入软基持力层13米。测斜管埋设在路堤两侧趾部，同一观测断面的边桩应埋高在同一横断面上。测斜管的上下管间应对接良好，无缝隙，接头外牢固固定、密封。进行钻孔和测斜管之间的回填，填料宜用中粗砂缓慢进行。观测原理：测斜装置由测斜仪、测斜管、数字式测读仪组成，观测时，将连接为导线的测斜仪探头轻轻滑入预埋的测斜管底部，自下而上每隔50cm向上拉导线读数，测定测斜仪与垂直线之间的倾角变化瞬时反映在测读仪上，即可得出不同深度部位的水平位移。(6)孔隙水压力计孔隙水压力计采用钻孔埋设法,埋置深度为自桩底埋置至碎石垫层的底部，每隔2m埋设一个，埋设后将电缆线引至观测箱中，并注意保存好。钻孔应垂直，孔径宜为1113cm，下套管护孔，保证孔垂直、无沉淤和稠浆。安放前必须排除孔隙水压力计内及管路中的空气。孔隙水压力计周边必须回填透水填料，选用干净的中粗砂，高度0.61.0m。隔水填料分隔选用直径2cm左右的风干粘土球作填料，在投放粘土球时应缓慢均衡投入保证隔水效果。测试孔口应用隔水填料填实封严防止地表水渗入测试孔口部，设立有效的防护装置并设立明显的标志。孔隙水压力计导线应有防潮防水措施。（7）单点沉降计采用钻孔埋设方式，钻孔深度达持力层，并将锚头注浆锚固，沉降盘直径为300mm，不锈钢测杆直径为16/20mm，通过加长测杆连接精密磁通调频智能位移传感器，将沉降盘安装在路基原位或路堤顶端并与位移传感器的另一端连接，保证测量值与土体沉降变形值相一致。（8）桩身应变计桩身应变计重要用来测试桩身在路堤荷载施加过程中的应力、位移变化及分布情况，在螺纹桩及多向水泥搅拌桩桩身钻孔埋设。（9）柔性位移计在双向土工格栅碎石垫层填筑完毕后挖沟埋设柔性位移计。各测点埋设两天后测定初始读数。各观测仪器的套管和测杆均高出填土面30cm，并且随着填土的增高，套管和测杆都相应接高。对观测仪器露出地面的部分设立保护装置。填方施工期间采用严格的保护措施，一旦发现破坏，立即修复，保证观测数据的连续性。4.4 监测项目的监测精度、频率和报警值4.4.1监测精度测量精度达成二级水准测量标准，地面沉降量精度规定准确到1mm。4.4.2监测频率在路堤填筑期间，天天观测一次，在沉降速率较大的情况下还应加密观测。各种因素暂时停工期间，前2天天天观测一次，以后每3天测试一次。施工完毕后，前15天内每3天观测一下，第1530天每星期观测一次，第3090天每15天观测一次，以后每月观测一次。4.4.3监测项目报警值及解决措施边桩水平位移小于5mm/天，竖向位移小于10mm/天，路基中心沉降板沉降量小于10mm/天。若沉降量超过以上控制值，应停止填土施工，待沉降稳定后再机械填土，必要时采用卸载措施。4.5 监测资料整理与成果分析观测人员天天整理分析监测数据,绘制“填土高时间沉降量”等各种变形和时间的关系曲线，预测变形发展趋向，及时向总工程师、监理、设计单位和业主报告，同时根据监测结果及时调整施工环节及采用相应的技术措施。当监测值达成警戒值时，及时告知有关单位，并根据现场需要采用加密监测或连续监测，并采用有效措施，做好防止。监测工作进行一段时间或施工某一阶段结束后，再对监测结果进行总结和分析：1、数据整理。把原始数据通过一定的方法，如大小的排序，用频率分布的形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据的数字特性值记录，离群数据的取舍等。2、数据的曲线拟合。寻找一种可以较好反映数据变化规律和趋势的函数关系式，对下一阶段的观测数据进行预测，防患于未然。3、插值法。在实测数据的基础上，采用函数近似的方法，求得符合测量规律而又未实测到的数据。平常基本观测和数据解决工作，按照以下程序进行观测反馈。现场测量信息量监理、设计及业主项目经理监测工程师4、在对沉降、水平位移、桩身变形、地下水位变形等进行资料整理与分析后，制图打印，并提供以下数据：（1）沉降：荷载时间沉降（地面综合沉降、分层沉降）过程线；路基横向沉降盆图（不同观测时间，相应的沉降盆线）。（2）水平位移：荷载时间水平位移过程线；面横向位移分布图。（3）孔隙水压力:荷载孔隙水压力时间关系曲线；孔隙水压力等值线。（4）基底土压力：荷载时间土压力变化过程线。（5）桩身应力应变：荷载时间应力变化过程线。（6）水位观测：荷载时间水位变化过程线。观测数据当天填入规定的登记表格，并提供即时报告给监理、设计、业主单位。路基填土施工开始后，每半个月提供一次路基观测阶段总结报告，具体内容涉及半个月时间内所有观测项目的发展情况，内力或变形最大值以及最大值位置。观测过程中如测量值大于控制值时，应及时告知监理、设计、建设等单位以便采用应急补救措施。观测结束后提交观测报告，其内容涉及工程概况、工程地质条件、遵循的标准文献及技术规定、测试目的与内容、测试仪器及测试方法、资料整理及成果分析、结论及建议等。最后由业主组织设计、监理、施工等单位对实验段各监测成果进行分析，比较各种加固措施的加固效果，预测工后沉降。由设计单位核算修正地基沉降计算方法，并根据阶段性实验成果对设计进行优化。