软土液化地基处理施工设备研究

1、.客运专线施工技术资料设 备中铁二十四局集团有限公司二00五年一月目 录第一章 软土、液化地基处理施工设备研究01第一节 软土地基处理技术和设备研究02第二节 液化地基加固处理技术和设备研究16第三节 岩溶路基加固处理技术和设备研究19第二章 客运专线路基填筑机械化施工设备研究22第一节 概 述22第二节 基床级配碎石施工设备研究23第三节 改良土施工设备研究26第四节 过渡段施工设备研究36第五节 A、B组填料施工施工设备研究 41第三章 客运专线铁路架桥机及运梁台车45第四章 无碴轨道施工设备研究60第一节 概述60第二节 施工设备工作原理和技术性能61第三节 施工设备作业流程及工艺72第

2、四节 整套设备的技术特点80第五节 组织机构及劳动力安排81#；第一章 软土、液化地基处理施工设备研究根据客运专线沿线工程地质、水文地质情况，对软土地基需进行处理。根据路基具体特点，我们进行了粉喷桩、碎石桩的施工技术研究。本次工作的主要研究内容为：粉喷桩施工工艺和设备选型；碎石桩施工工艺和设备选型；液化地基加固处理施工工艺和设备选型。第一节 软土地基处理技术和设备研究一、水泥粉喷桩加固软土地基的施工设备研究用水泥喷射搅拌桩加固软基，是以水泥作加固料与原状软土进行强制搅拌，经物理化学作用后，水泥和土形成一种混合柱体，从而达到提高软基承载力，减少软基沉降的目的。 1、施工设备及操作（1）施工设备水

3、泥粉喷桩的施工机械设备主要是钻机、粉体发送器、空气压缩机、搅拌钻头和动力设备（发电机组）等。钻机。钻机是粉体喷射搅拌法施工的主要机械，它必须满足：A、动力大、扭矩大和符合大直径钻头成桩要求，钻头直径一般与水泥粉喷桩的直径相同；B、具有正向钻进，反转提升的功能；C、具有反转提升时能匀速提升、均匀搅拌、匀速喷粉等功能。本例钻机为铁道设计院设计的PH-5-18型钻机，采用液压蛙步移动，液压调平，有钻进深度计和电流电压监测表，它能很方便地控制粉喷桩的施工质量，包括入土深度、地层阻力、压缩空气压力及其流量等。粉体发送器。粉体发送器是定时发送粉体材料的设备，它是粉体喷射搅拌法加固施工机械中的关键设备，其工

4、作原理为：由空气压缩机送来的压缩空气，通过节流阀调节风量大小，压缩空气进入“气水分离器”使压缩空气中气水分离，然后“干风”送到粉体发送器喉管与“转鼓”里输出的粉体混合，成为气粉混合体，进入钻机的旋转龙头，经空心钻杆由钻头喷出，使水泥粉经钻叶与软土拌和。粉体的定量输出，由转鼓转速控制。施工时根据配合比确定掺入比和钻头提升速度及钻机的转速，并选定合适的粉体发送量（确定转鼓转速）。每根桩水泥总量喷入多少，由灰罐电子称控制。喷粉过程中认真做好粉量记录，确保掺入量符合设计要求，一般掺入量采用15%16%。空气压缩机。粉喷桩水泥的喷出，是以空气压缩机作为风源。空气压缩机的选定主要由加固工程的地质条件及加固

5、深度所决定，但平常采用的空气压缩机压力不大，为0.20.4MPa，其风量也不宜太大，一般为1.62.0M3。搅拌钻头。 粉体喷射搅拌法凭借钻头叶片的搅拌作用将使灰粉与软土混合，因此，搅拌钻头的形状直接影响灰、土的搅拌效果。搅拌钻头的形状要保证在反向旋转提升时，对桩中土体有压密作用，而不是将灰、土向地面翻升而降低桩体质量。计量装置及动力设备。计量装置在粉喷桩施工过程中起到质量监测的作用，施工前必须标定，施工过程中要有专人监控记录。施工过程中监测一般包括深度计、电子称、各种压力表、电压表读数等。电压表、电流表主要反映钻头钻进过程中的受力情况，从中可判别钻头经过地层的情况。一般为75kw的发电机组即

6、可满足动力设备要求，也可使用市电。动力设备与桩机为一一配置。（2）粉喷桩施工设备操作成桩试验在粉喷桩进行大量施工前，必须要进行成桩试验，试验应达到下列要求，并取得技术参数。A、满足喷入量的各种技术参数，如钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷入量等；B、确定搅拌的均匀性；C、掌握下钻和提升的阻力情况，选择合理的技术措施；D、根据地层、地质情况确定覆喷范围。成桩工艺性试验桩数不少于5根。施工机械操作粉喷桩搅拌技术是基于钻机钻孔时，回转转盘和加压机构通过钻杆向钻头施加作用力，钻头在轴压力和回转扭矩作用下切入土层并切碎土体到达设计深度后，然后反向旋转提升钻头，同时用压缩空气输入水泥或石灰

7、粉体，通过钻头的搅拌作用，使固化料和土体充分拌和，边提升钻头、边喷入固化料、边搅拌混合，直至钻头提出地面完成一根桩的施工。粉喷桩的施工机械主要由步履机构、动力机构、传动机构、操作机构、粉体发送器、空气压缩机、搅拌钻头等组成，主机是一台能完成钻进及搅拌的钻机。根据粉喷桩的施工特点，要求钻机要有较高的移位灵活性和速度可变性。施工工艺粉喷桩施工程序为：整平原地面钻机定位钻杆下沉钻进上提喷粉强制搅拌复拌提杆出孔钻机移位【3】。如图二所示。 图二粉喷桩施工程序示意图1钻机；2钻架；3钻杆；4钻头；5钻孔；6成桩 具体操作方法如下：A、对正桩位，调整钻机机身，保证钻杆的垂直度，启动钻机下钻，待搅

8、拌机钻头接近地面时，启动空气压缩机，开始钻进。B、钻到设计孔深时，关闭空气阀门，喷送水泥。C、确认水泥已到桩底时，提升搅拌钻头，为便于控制成桩重量，一般不得使用档提升。D、提升到设计桩顶标高时，停止喷粉。E、打开送气阀，但空压机不要停机，搅拌钻头提升到桩顶时停止提升，在原位转动2min，以保证桩头均匀密实。F、钻头再钻到设计桩底，进行二次搅拌。G、将搅拌钻头提出地面，停止主电机、空压机，填写施工记录。H、移动到下一个桩位。操作要点如下：A、机身调平以钻杆是否垂直为依据，操作时以钻锤吊线进行控制。B、钻头钻至设计深度时，应有一定的滞留时间，以保证加固粉料到达桩底。一般为25min。C、喷粉或喷气

9、时，当气压达到0.45Mpa时，管路可能堵塞，此时应停止喷粉，将钻头提出地面，切断空压机电源，停止送气，查明堵塞原因，予以排除。D、整个制桩过程一定要保证边喷粉、边提升连续作业。当空气湿度大、粉体流动性差、喷气压力大、单位桩长喷粉量大时，应开通灰罐进气阀，以对料罐加压。如出现断粉，应及时补喷，补喷重叠长度不小于0.5m。E、喷粉开始时，应将电子秤显示屏置零，使喷粉过程在电子计量显示下进行。喷粉时，记录人员应随时观察电子秤的变化显示，以保证各段喷粉均匀。 2、施工工艺及质量控制（1）施工顺序及施工工艺水泥粉喷桩的主要施工顺序为：施工准备钻机就位钻进提升喷粉搅拌升到设计标高后再复钻提升复拌升到设计

10、标高后停机下一桩循环施工。（2） 施工质量控制施工准备。施工准备主要是进场道路准备、施工作业面准备和备料准备。工艺性试桩。粉喷桩正式施工前要先施工36根桩进行工艺性试桩，以确定：要穿过软土层的实际深度；了解各软土的阻力，以确定钻进及提升速度和喷粉量。在实际工作中根据其抽芯质量情况发现，对含水量较大的软土，提升速度要慢，风量要大才能保证成桩质量；对砂层，特别是粗砂层，提升速度应较淤泥层快，风量应较淤泥层的小。本例工艺性试桩确定的参数见下。 试桩确定的施工参数钻进及提升 搅拌速度 灰罐压力 空气压力 气体流量速度/（m/min）转/min MPa MPa L/s0.50.8 50 0.4 0.20

11、.4 20各主要工序的质量控制要点。A、桩基就位：根据设计，确定加固放置机体位置的基础（即加垫砂层），使搅拌桩机机轴保持垂直，以防打斜桩，影响桩基承载力。B、下钻：启动搅拌桩机，钻头边旋转边钻进。为不致于堵塞喷射口，此时并不喷射加固材料，而是喷射压缩空气，可使钻进顺利，减小负载扭距。随着钻进，准备被加固的土体在原位受到搅动。C、提升钻头并反转：在提升过程喷粉搅拌，通过粉体发送器将水泥粉喷射入搅拌的土体中，使土体和水泥沿深度方向充分拌和。要根据地质情况，决定提升速度，以得到较均匀的水泥土桩，提升速度根据试桩参数确定。D、提升结束：当钻头提升到距地面3050cm时，发送器停止向孔内喷射粉料，成桩结

12、束。这时由于装置的回路是封闭的，粉体不会向空中喷射和飞散。在向土体喷射过程中的最后阶段，在搅拌钻头距地面30cm处停止喷粉，粉粒不会溢出地面。一般在设计桩顶预加50cm桩长作为破除桩头用。E、复拌：停止喷粉，钻头边旋转边钻进，直至设计深度的1/3处，再边提升边反向旋转，使土体和粉体充分拌和，土体被充分粉碎，水泥粉被均匀地分散在桩土中，复拌的深度一般位设计桩长的1/3，复拌是保证成桩均匀和提高桩体强度的有效措施。 3、质量标准及验收（1）基本要求。水泥的标号要符合设计要求，要按成桩试验所确定的技术参数进行施工；严格控制喷粉时间、停粉时间及水泥喷入量，确保粉喷桩的长度；桩体上部1/3的桩长范围内必

13、须进行2次搅拌，确保桩体质量；发现喷粉量不足时，应整桩复打；喷粉中断时复打的重叠孔段应大于1米。（2）桩体质量检验及质量分析。桩长及强度检测应以取芯为准，本工程以取芯和轻便触探联合检测，前者为甲方抽检，频率为2%，后者为施工单位自检，频率为5%。从取芯的结果得：原状土为含水量大的软弱淤泥时，桩体胶结较差，且为松散可塑硬塑状，桩体强度低；若原状土为粗砂层或细砂层时，桩体胶结好，强度高；若原状土为粉砂、淤泥质粘土时，桩体胶结介于含水量大的软弱淤泥和粗砂层或细砂层之间。4、设备选型国内目前的搅拌机有中心管喷浆方式和叶片喷浆方式。后者是使水泥浆从叶片上若干个小孔喷出，使水泥浆与土体混合较均匀，对大直径

14、叶片和连续搅拌是合适的，但因喷浆孔小易被浆液堵塞，它只能使用纯水泥浆而不能采用其它固化剂，且加工制造较为复杂。中心管输浆方式中的水泥浆是从中心管输出，这对于叶片直径在lm以下时，并不影响搅拌均匀度，而且它可适用多种固化剂，除纯水泥浆外，还可用于水泥砂浆，甚至掺入工业废料等粗粒固化剂的喷入。1、SJBF系列深层搅拌机SJBF系列深层搅拌机是由江苏省江阴市振冲机械制造有限公司生产的水泥搅拌专用机械。其主要型号有SJBF37、SJBF37、SJBF45等。配套机械为JLD18履带式桩架。SJBF系列深层搅拌机主要技术参数如表1-3。SJBF系列深层搅拌机主要技术参数表 表1-3项 目单位参 数SJB

15、F37SJBF37SJBF45电机功率kW2×372×372×45搅拌轴转速r/min42.64240额定扭矩N·m52002×84052×10000搅拌轴数322一次性处理面积m20.80.85搅拌头直径mm2×7402×760搅拌深度m12-1818-25外形尺寸mm1370×734×24371262×702×16901262×702×1760配备JLD18简易履带式桩架技术参数如表1-4。JLD18简易履带式桩架技术参数表 表1-4项 目单 位参 数

16、立柱高m18垂直时允许提升力kN180最大倾斜时允许提升力kN120最大水平倾出距m3倾高允许倾角°7行驶坡角°10行驶速度m/min10履带有效接地面积m25.8斜撑调整驱动功率kW2×2.2行驶驱动功率kW2×7.5卷扬机功率kW7.5最大外形尺寸mm8470×5650×19595整机质量kg214002、GPP-5C型深层搅拌机该机由上海金泰股份有限公司生产。其主要技术参数见表1-5。GPP-5C深层搅拌机主要技术参数表 表1-5项 目单位参 数地基加固深度(最大)m12.5、15、18标准搅拌翼径mm50转盘转速(正反)r/m

17、in正：15、25、44、70、108 反：17、29、52、82、126最大扭矩kN·m23.5给进提升能力kN30给进提升速度m/min正:0.228、0.386、0.679、1.081、1.665反:0.268、0.455、0.800、1.272、1.960井架高度m14、17、20液压步履纵向单步行程m1.2液压步履横向单步行程m0.5接地压力kPa24重量kg9250外形尺寸m5.51×2.23×15.49、5.51×2.23×18.40、5.51×2.23×21.403、PH系列深层搅拌机PH系列深层搅拌机由中铁

18、武汉工程机械设计研究院生产，其主要技术参数如表1-6。在上述几种桩机类型中，加固深度一般在18m。中铁武汉工程机械设计研究院是一家具有设计、生产、科研能力的机械生产厂家，其生产制造的PH系列深层搅拌机性能可靠，可操控性强，功效较高，型号齐全，可根据不同设计及地质条件分别选用。4、配套机具设备客运专线如选用PH系列深层搅拌机，与其配套施工机具设备见表1-7。PH系列深层搅拌机技术参数表 表1-6项 目单 位PH-5APH-5BPH-5DPH-5E地基加固深度m14.5181818成桩直径mm500500500-10002×(250-630)钻机转速r/min正：15、25、44、70、

19、108反：17、29、52、82、126正：15、25、44、70、108反：17、29、52、82、126正：7、12、21、34、52反：8、14、25、40、62正：10、16、29、47、72反：11、19、34、55、85最大扭矩kN·m21215538×2提升速度m/min正：0.228、0.386、0.679、1.665、1.081反：0.268、0.455、0.800、1.272、1.960正：0.228、0.386、0.679、1.665、1.081反：0.268、0.455、0.800、1.272、1.9600.1161.4970.1161.497钻杆规

20、格mm125×125125×125125×1252×125×125纵向单步行程m1.21.21.21.2横向单步行程m0.50.50.50.5接地比压MPa0.02870.0380.03850.039空压机排量m3/min1.61.61.62×1.6主电机功率kW3737452×45油泵电机kW557.511空压电机kW1313132×13整机重量kg7500100001200017000单机作业主要施工机具配置表 表1-7序号名 称规格或型号数 量用 途1深层搅拌机PH系列1台成孔制桩2灰浆泵HB6-31台送浆3

21、自动计量灰浆搅拌机200L2台搅拌浆液4灰浆集料箱1000L1台蓄料5冷却水泵、电缆、胶管连接管线、装置二、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）加固软土地基的施工设备研究碎石桩(Stone Column)是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将碎石挤压入已成的孔中，形成大直径的由碎石构成的密实桩体。但因振冲碎石桩有泥水污染环境，且有软化土的作用，从80年代开始，一些单位纷纷开发了锤击碎石桩、振密碎石桩和干振碎石桩等，强夯碎石桩亦有应用，并在制桩工艺和桩体材料方面也进行了改进，如在碎石中添加适量的水泥和粉煤灰(水泥粉煤灰碎石桩，简称CFG桩)，或添加铝土矿赤泥等，使桩体获得一定程度的胶结强度

22、。CFG设备不但能满足CFG桩基础工程的施工，也可逐步替代目前国内广泛使用的振动沉拔桩机，达到节约基础施工费用、提高施工质量、实现文明施工的目的。1 、CFG桩施工设备施工流程CFG桩是由碎石、粉煤灰和水泥以一定比例加水拌合而成的具有可变粘结强度的桩型，CFG桩复合地基充分利用天然地基的承载能力，一般不配钢筋笼，水泥用量只有灌注桩的 50 60，而且桩径小、桩数少，在地基和基础之间设置柔性垫层，使地基强度和变形模量较为均匀，对提高结构受力、结构抗震等级等极为有利。其工程造价与预制桩相比可节约成本 50，与灌注桩相比可节约成本30，具有极佳的经济效益。 （1）CFG桩施工设备

23、的施工流程如下（图1）：桩机、混凝土泵、搅拌机就位； 启动桩机，钻具钻进到预定标高；混凝土泵将搅拌均匀的混合料送至钻杆芯管内，提升钻杆，根据显示的灌注压力，控制混凝土泵的泵送量和钻具提升速度，灌注到设计标高；移动桩机至下一桩位，并清理排气装置。（2）设备主要性能参数钻孔直径mm400钻孔深度m22钻杆转速rmin352动力头功率kw2×37最大扭矩kN·m205许用拔钻力kN300步长m12回转角度º360地面允许最大坡度º3接地比压MPa0 05 0 15整机重量t386外形尺寸9200×5000×31000（3）设备主要

24、特点 CFG桩施工设备的研制，从我国的施工实践出发，采用特制的长螺旋钻孔机钻孔，在钻具提升的同时，通过给料系统灌人混合料，并使之密实成桩。底盘采用造价适宜的全液压步履式行走机构，可作3ed”回转，机动性好、稳定性强、操纵方便；施工中低噪声、低振动、无污染、效率高，并配有灌注压力显示装置，成桩质量有保证。该设备除可进行CFG桩施工外，还可进行一般的长螺旋钻孔等多种工法的施工。特别是该设备的排土装置、灌注压力显示装置、进料排气装置等，不但可切实保证CFG桩的成桩质量，而且填补了国内空白，解决了长期以来施工中存在的问题，获得了很好的施工效果。排土装置长螺旋钻孔机施工时，螺旋叶片会带出大量泥

25、土，粘在钻杆上无法排出，此问题长期未得到很好的解决，从而限制了设备的使用范围。人工清土，劳动强度大，施工效率低，并有一定的危险性。该设备专门设计了一种稳定器式排土装置（图2），解决了这一问题。该排土装置结构简单、操作方便、排土效率高，具有排土和稳定导向钻杆两种功能。在排土作业时，钻杆不旋转，排土刮板绕钻杆转动进行排土。在钻具提升过程中，由于主卷扬钢丝绳在卷筒上缠绕的层数改变，使提升速度由慢至快变化。为避免因速度差而导致刮板与叶片相撞，合理匹配了刮板旋转速度和钻具提升速度，并采用缓冲装置，实现了自动排土。其工作过程为：A、排土刮板离开钻杆，钻具穿过排土装置，钻至设计深度；B、将排土刮板推人钻杆叶

26、片间并定位；C、启动混凝土泵和主卷扬，提升钻具，灌注混凝土，同时启动排土装置，排土刮板绕钻杆旋转进行排土，至提升钻具出土，完成灌注和排土作业。钻头的型式及密封在CFG桩基础施工中，混凝土从钻杆中心输人，在钻头芯管底部两侧设有两个单向出料门，在钻进时靠土对钻头的反力使其封闭。当钻到规定标高时，泵送混凝土的压力使其打开，混凝土充满整个桩孔。目前广泛使用的钻头，采用铰链、盖板给住出料口，由于铰链间隙大，当遇到饱和沙土或通压水时，会造成钻杆内进水，使混凝土离析或埋管，影响施工质量。该设备的钻头出料门用密封圈进行密封，在钻进过程中泥浆不能进人钻杆芯管内，保证了成桩质量。同时，钻头的出料门采取上翻式和下翻

27、式两种形式（图3），提高了对地层白适应性。灌注压力显示装置灌注混凝土成桩时，要在钻杆芯管内保持一定的压力，以确保成桩质量。为此，该设备安装有灌注压力显示装置（图4），将芯管顶端测量的压力信号传递到操纵室，直观显示，驾驶员可根据显示的压力信号来控制钻具提升速度和泵送混凝土量，使灌注过程中不会发生超拔断桩或压力过大造成输送管路或钻杆损坏现象。经过大量考核试验证明，CFG桩由于采用了保压灌注，大大改善了成桩质量，使桩的承载能力提高了 14 20。进料排气装置该装置在灌注混凝土的过程中能排除管道和钻杆内的空气，而当混凝土充满管道或钻杆时又能自动关闭、保压，混凝土不向外泄露。当灌注混凝土时，泵送混凝土通

28、过弯头进人钻杆芯管，芯管内的空气由阀门排出。当混凝土充满芯管后，将浮子托起封住阀门，灌注完成后，浮子靠自重落下，阀门打开（见图4）。目前钻机上的排气装置，使用一段时间后浮于和阀门都会粘结混凝土，使整个装置无法密封或完全堵死，必须经常清理才能重新使用。我们采用了水冲洗和电磁铁冲击的方法，·在成桩后进行振动和清洗，保证排气口的清洁和密封，解决了此问题。     进料弯管进料弯管是连接钻杆与高强度柔性管的重要部件，当泵送混凝土时，弯管的曲率半径及其与钻杆的连接形式对混凝土的正常输送起着至关重要的作用。施工中混凝土常在弯头处逐渐沉积，最终造成堵管，国外同类设备弯

29、管处也经常发生堵管现象。经过多次反复试验，该设备设计了合理的弯管形式和曲率半径，使混凝土进料顺畅，不会因弯管而造成堵塞现象。CFG桩施工设备不从我国实际情况出发，具有价格适宜、性能可靠、操作简便等特点，结合独特的“CFG桩复合地基成套技术”，具有良好的经济效益和产业化前景。第二节 液化地基加固处理技术和设备研究一、液化地基加固处理技术概况饱和的粉细砂或粉土，在重复或突变荷载作用下，孔隙水压力上升，土粒间有效应力降低，在土中排水条件不畅的情况下，可能使土粒处于悬浮状态，这时土体抗剪强度伤失，这种现象称为砂土的液化。其液化的内在条件为：1、土粒无粘性或低粘性，且结构松散；2、土处于饱和状态；3、土

30、中排水条件差，超孔隙水压力不易消散。所以可液化地基处理，其出发点是改变它的内在条件，增加土体密实度和改善排水条件。常用方法有以下几种：1、强夯法：强夯法根据不同土质条件和夯击能，可处理4-10m深度范围。2、桩基和深基础：采用桩基时，桩端伸入液化深度以下稳定土层中的长度，应计算确定，且对碎石土、砾、粗、中砂，坚硬粘性土和密实粉土不应小于0.5m，对其他非岩石土不宜小于1.5m。采用深基础时，基础底面应埋入液化深度以下的稳定土层中，其深度不小于0.5m。3、加密法：包括振冲法、碎石(砂)桩法等，应处理至液化深度下界，桩间土的标贯击数应大于液化判别标准贯入击数临界值。4、换填法：用非液化土替换全部

31、液化土层。液化地基土的处理范围，采用加密法、强夯法或换土法，在基础边缘以外的处理宽度，应超过基础底面下处理深度的1/2且不小于基础宽度的1/5。对表层厚度<3M的液化土地基，可采用换填水稳定性高的非液化土。对表层厚度>3M的液化土地基，可采用振动压实、挤密砂石桩、强夯等措施，其加固密度不应小于振稳密度，加固深度自路基面以下不宜小于5m。二、挤密砂石桩处理液化地基设备研究砂桩加固液化地基宜采用振动挤密法。振动挤密砂桩是将桩尖、桩管插入待加固的饱和砂土地基中，通过压拔桩管灌砂和利用置于桩管顶上的振动打桩锤的振动作用，使砂土地层得以挤密增大相对密度，从而使地基得到加固，防止振动液化。1、

32、设备选型常用施工机械与碎石桩基本相同。采用轨道门架式振动挤密砂桩机进行施工，其主要部件有可移动的打桩机门架、桩锤、提升系统、桩锤导向架、横向移动机构、操纵系统、桩管、桩尖、桩砂料斗等部分。挤密砂桩机的桩尖部分对挤密砂桩施工质量和工效有很大影响。一般桩尖有三种形式，即限位活瓣式、锤头式和加护套锤头式。其中，限位活瓣式桩尖下砂快，但容易变形，挤压效果较差；锤头式桩尖挤压能力强，但遇有缩孔现象下砂困难；加护套锤头式桩尖下砂流畅，挤压能力强，对于加密饱和砂土较为理想。 2、成桩施工工艺(1)桩机就位根据门架式振动挤密砂桩机走行钢轨上标出的桩位标记，移动桩机，使桩机对准打桩线；启动卷扬机，按照下横梁上标

33、出的桩位标记移动导向架，使桩管(尖)对准打桩点，并将卷扬机离合器刹紧；松动卷扬机离合器，使桩尖接触桩位点。(2)桩管下沉启动桩锤电机使桩锤振动，桩管沿桩位下沉。(3)灌砂根据桩深，按规定的灌砂量将砂装入桩管内，如果桩管依次容纳不了应灌入的全部砂料，剩余的砂料待桩管提升下砂振动挤密一段时间后，再补充装入。(4)振动挤密沉桩过程中的振动挤密：第一次把桩管提升80-100cm，提升时桩尖自动打开，桩管内的砂料流入孔内。(5)振动挤压降落桩管，振动挤压10-20s。(6)往复挤压其后，每次提升桩管50cm，挤压时间以桩管难以下沉时为宜。按上述方法往复升降压拔桩管，直至所灌的砂将地基挤密。(7)移位完成

34、该桩的灌砂量，桩管提升至地面，将桩管移到下一根桩位。（8）工艺流程综上所述，施工工艺流程见图1-4。YN桩机就位启动电机，桩管下沉灌砂提升桩管、挤压降落桩管，振动挤压提升桩管，移位到高度否图1-4 砂桩施工流程图第三节 岩溶路基加固处理技术和设备研究根据勘探资料分析岩溶发育及溶洞分布情况，采取岩溶压浆方法对路基进行加固。一、施工工艺注浆孔采用“梅花型”布置，孔纵向间距5m，排距5m。注浆孔开孔孔径不小于110mm，终孔孔径不小于91mm。注浆水泥采用Po42.5水泥，水玻璃38-43Be，模数2.4-3.0。水泥浆液水灰比为:0.8:1-1:1。若遇空的岩溶通道、较大溶洞或裂隙处，视具体情况先

35、灌入中粗砂或稀水泥砂浆对溶蚀腔体进行充填，再采用煤灰水泥浆液或双液注浆。全充填溶洞一般采用单液注浆。注浆压力参数：灰岩中为0.1-0.3MPa，岩土界面附近逐步加大至0.5MPa。二、RG-70/90活塞式注浆机1、RG-70/90活塞式注浆机单缸双作用通用型压力注浆机，用于隧道、桥梁、矿山井巷、松软地基和边坡的土壤、岩石压力灌浆。推荐使用介质：水泥浆类。 主要技术特征：单缸双作用液压驱动结构紧凑，工作可靠球阀换向项目排量L/min压力MPa缸径mm驱动功率kW重量kg外形尽寸底盘形式长mm宽mm高mmRG-70D0-700.2-811011，电机600149010171083轮胎式RG-90

36、S0-900.2-1011015，电机3801300720730滑撬式2、RG130/20活塞注浆泵单缸双作用通用型压力注浆机，用于隧道、桥梁、矿山井巷、松软地基和边坡的土壤、岩石压力灌浆。推荐使用介质：水泥浆类粘稠物料 。该泵是在引进美国技术基础上开发的一种小型活塞注浆泵。主要技术特征： 单缸双作用 集成阀塞，球阀换向 机械变速传动，结构紧凑 工作稳定可靠 铸铝泵头、重量轻，利于运输G130/20技术参数技术参数项目参数/说明整机形式单缸双作用、球阀换向排量0-130L/min工作压力2MPa（20bar/290psi）缸径75行程85mm往复次数0-180prm吸口直径51mm（2 inc

37、h）排口直径42mm驱动动率10hp柴油机传动形式V带+齿轮传动底盘形式滑橇式重量260kg整机尺寸（长*宽*高）1680mm * 570mm * 980mm 第二章 客运专线路基填筑机械化施工设备研究第一节 概 述路基在线路中所占的比例最大，故此，路基工程质量的好与否,直接影响到客运专线铁路的运行速度及平稳性。客运专线铁路要求路基稳定性好、沉降小、刚度均匀。也只有具备这些条件，列车才能高速安全行驶。路基沉降是引起整个线路变形的最大因素，客运专线在设计上以动应力为特征，改变了传统的铁路设计思想。基于以上设计思想，客运专线路基机械化施工设备从选型到施工操作不能按照普通铁路的方法去做，其显著特点主

38、要有：一、基床厚度的增加和压实标准的提高，必须使用高性能、大吨位的压实设备和施工工艺普通铁路的基床厚度一般为0.91.2m，而客运专线的基床厚度为3.0m。对于路基的压实标准，普通铁路的细粒土、粘砂、粉砂，基床以下的K值为0.850.90，基床表层0.95。而客运专线在检测上采用了地基系数K30值和孔隙率n以及动态变形模量Evd值来检测，采用全新的标准来表征。就是对基床以下的细粒土，其压实度也要求大于0.90 以上，而且设置了厚度0.7m以上的级配碎石基床表层。这就要求在压实设备的选取上必须使用高性能、大吨位的压实设备和施工工艺。二、在桥涵与路基相接处设置了以梯形为特征的级配碎石过渡段，在设备

39、选型使用上有别于普通铁路为使列车在刚性的桥（涵）台与柔性的路基平稳过渡，使路桥连接处不致于因两者的沉降差异而在该处造成轨道弯折，影响列车的安全行驶。客运专线在桥涵与路基的连接处，从原地面起至基床面的高度内按照正梯形或倒梯形的模式设置一段较长的过渡段。此外，在路涵（横向构造物）、路堤与路堑、隧道与路基、无碴桥面与路基连接处，也参照此方法设置不同形式的过渡段。在压实设备选用上，不但要求使用高性能、大吨位的压实设备，在大型压实设备不能到位的地方，必须使用小型压实设备进行人工压实。第二节 基床级配碎石施工设备研究客运专线路基基床（厚3.0m）分为基床表层（厚0.7m）和基床底层（厚2.3m）两部分。基

40、床表层材料采用级配碎石或级配砂砾石。一、基床级配碎石机械化施工1、级配碎石的拌合与运输设级配碎石拌合站用厂拌设备集中拌合，厂拌设备由供料系统、拌和系统、控制系统、输送系统、成品储存仓五部分组成，实行电控加水，集中拌制。考虑熟料在运输过程中的损失，拌制时含水量宜适当提高12%。采用ZL50式装载机上料。运输则采用自卸汽车。级配碎石应随拌随用，以避免熟料堆放时间过长造成水分损失。在装料时用小料堆分三阶段装，先装车厢两头，再装车厢中部，运输时避免急转弯、急刹车。运料车用篷布覆盖，防止造成环境污染。2、摊铺前的准备基床底层的压实标准、断面、标高、中线、纵横坡、平整度等应符合设计要求，每层施工前清除表面

41、杂物、松散石碴，摊铺前底基层应适当洒水湿润，摊铺前每隔10米放中线及边线控制桩。正式施工前，先作试验段，根据试验段结果，调整拌合、运输、摊铺、碾压等工艺参数和工艺过程，使其达到合理高效的程度，并确定级配料的摊铺系数。3、摊铺摊铺时应分左右两幅施工。摊铺长度以30米为宜，最多不超过50米。用推土机初平，初平不得超过3次，以避免造成混合料的离析，最后用平地机精平，3m范围内相对高差不大于2cm，应选用配置自动找平装置的平地机。级配碎石顶层用摊铺机进行摊铺，在每辆卡车卸料之间，不要用完受料斗内的混合料，留少量部分混合料在受料斗内，尽可能减少将两面侧板翻起的次数，仅在需要将受料斗中的混合料弄平时，才将

42、受料斗的两块侧板翻起；尽可能大的打开受料斗的后门，以保证分料室中的料饱满，并使分料器连续运转；尽可能连续摊铺混合料；只有在必要时才可停止和重新启动；调整摊铺机的速度，使摊铺机的产量和拌合机的产量相匹配。4、碾压碾压应先静压后振压再静压，在振压时应先轻后重，先慢后快，直线段由两侧路肩向路基中心碾压，曲线地段由内侧路肩向外侧路肩逐行碾压，碾压时沿纵向轮迹重叠0.4米，横向搭接长度不小于2米，在作业面上不调头，不转弯，初压 、复压工作区间严格分开，压路机工作区间长度不宜过长，碾压遍数可参照试验结果，直至满足要求，一般68遍为宜。在压路机不易到达的部位，如路肩边缘，应采用手扶震动压路机等进行处理。5、

43、工艺流程基床表层级配碎石可分三层施工，上层采用摊铺机摊铺，中、下层采用平地机摊铺。其工艺流程见图2-1。验收基床底基层区段拌合运输摊铺碾压检测修整修整基床底层测量放样检验运 输拌 合碾压摊 铺摊铺修整养护检测合格不合格 图2-1 基床表层级配碎石工艺流程图二、基床级配碎石机械化施工拟采用的主要设备及选型拌制成品料应选用电子秤计量骨料和水，搅拌仓搅拌轴较长的稳定土厂拌设备为宜，以保证骨料的极配精度和均匀性，生产能力不小于500T/h。压路机应选用双驱全液压传动自行式振动压路机，以提高压实效果和生产率，压路机工作质量以16吨至18吨为宜。为避免过度压实和破坏混合料物理结构，最好选用带BVC智能变幅

44、系统的压路机，例如英格索兰SD175型等进口压路机等。推土机应选用液力传动式，120-140马力为宜。平地机选用额定功率160至190马力，带自动找平装置的型号。摊铺机使用稳定材料摊铺机和多功能摊铺机即可，应使用最大摊铺宽度9-12.5m的摊铺机，保证一次摊铺成型。手扶式振动压路机应选用重量适中，操作灵便、激振力大的型号。基床级配碎石施工拟采用的设备见下表；序号设备名称规格型号或能力单位数量用途备注1稳定土厂拌设备WCB500台1拌制成品料2装载机ZL50台4上料3自卸车载重15T辆12运输填料4自行式振动压路机YZ16J或YZ18GD或英格索兰SD175台3压实带BVC智能变幅系统效果更佳5

45、平地机PY180台1摊铺料精平带自动找平装置6推土机TY120或TY140台1摊铺料粗平7摊铺机WTU95、WTU125台2摊铺成品料8手扶式振动压路机YZS08台1辅助压实9洒水车辆1除尘和养护10发电机250KW台1备用电源第三节 改良土施工设备研究对于C、D组填料，需要掺入一定比例的生石灰、熟石灰、水泥、固化剂等进行改良，以达到提高土的强度和水稳性，降低土的压缩性和膨胀性的目的。一、改良土机械化施工的关键工序1、改良填料的粉碎为保证改良剂与黏性土拌合的均匀性，改良土拌合前应首先对其填料进行粉碎，黏性土的粉碎方法主要有两种：灰土破碎机粉碎 首先将填料运至晾晒场地摊开晾晒，并用五铧犁、旋耕机

46、将尺寸大的土块破碎，然后将填料运放至破碎机储料仓，在由储料仓用皮带输送至粉碎筒粉碎。粉碎后应及时拌合，不能及时拌合的应由雨布覆盖防治雨淋或受潮再次凝结。灰土破碎机破碎大于15mm颗粒含量小于20%，最大粒径控制在50mm以内，一般工艺流程见图2-2。填 料粉 碎检验含水 量填料摊铺晾晒不合格粉碎质量检 验不合格 图2-2 灰土破碎机粉碎填料工艺流程稳定土拌合机粉碎选择一个足够大的晾晒场地对取自取土场的填料摊铺晾晒来调节含水量, 并用五铧犁、旋耕机将尺寸大的土块破碎。然后用自卸车运输至路基面堆放,填料的堆放间距根据料场土的含水量及运料车的吨位计算，将土均匀的摊铺在预定的宽度上，表面力求平整。摊铺

47、完成后用稳定土拌合机粉碎，粉碎深度以大于摊铺厚度1cm为准。轮式拌和机粉碎大于15mm颗粒含量小于30%，最大粒径控制在80mm以内。一般工艺流程见图2-3。填料摊铺晾晒检验含水量填料运至路基面上摊铺拌和机粉 碎粉碎质量检验不合格不合格图2-3 稳定土拌合机粉碎填料工艺流程图2、改良填料的拌和机械化施工改良填料的拌和是改良土路堤填筑施工中非常重要的一个环节，改良剂与黏性土拌合的均匀性直接影响改良土的实际改良效果。对改良填料拌和常用两种方法：厂拌法和路拌法。厂拌法拌合采用稳定土厂拌拌和设备，将已粉碎好的填料与改良剂集中场地拌和（简称厂拌）。厂拌设备与灰土破碎机场地粉碎设备置于同一场地，粉碎完后直

48、接进行拌和，拌成的混合料尽快运至铺筑现场，为减少水分损失，运送过程中车上的混合料应用防雨布覆盖。粉碎机、拌合机及摊铺机的生产能力应相匹配，以提高整个填筑工艺流程的功效。厂拌法具有可控性高、配料精度高、混合料拌和质量好等优点。但其工艺流程相对复杂，工效较低，并且受填料含水量的显著影响，含水量过高在拌和过程中容易结团，影响功效及拌合的均匀性。从满足路堤填筑施工要求出发，考虑到改良填料在运输、摊铺过程中含水量的损失，拌和时填料含水量以控制在比最佳含水量高1.5%为宜。厂拌剂量允许误差范围：-0.5%+1.5%。路拌法拌合路拌法是铺在路基面上的填料用稳定土拌合机粉碎合格后，用平地机整平，按设计要求布撒

49、改良剂，再用稳定土拌合机拌合。摊铺改良剂时，首先按设计掺入比例计算出单位面积改良剂用量，在路基面上划出网格，摆放改良剂均匀摊开，然后用稳定土拌合机进行拌合，拌合过程中设专人跟随拌合机，随时检查混合料含水量及拌合深度，使含水量保持在比最佳含水量高1.5%以下为宜。为保证拌合层与下承层间的粘结，拌合深度宜深入下层1cm。严禁在拌合底部留有素土夹层。拌合完成的标志：混合料颜色一致，没有灰条、灰团、花面，没有粗细颗粒窝，且水分合适均匀，然后立即取样检验。其特点是：工艺流程相对简单，工效高。缺点是精度较低，环境污染较高，受气候影响大。路拌法剂量允许误差范围：-1.0%+2.0%。3、路堤填筑压实路堤填筑

50、压实是路基工程的一个关键程序，有效地压实路堤填筑才能保证路基工程的施工质量。改良填料或原填料经初平、整形检验合格后，就要对填料进行及时碾压。影响路堤压实的主要参数包括：填料含水量、松铺层厚度、碾压机械性能参数及碾压遍数、滞压时间等。压实机械和压实遍数要满足客运专线的压实标准，压实机械必须选择双驱全液压的重型压实机械，在压实效果不佳时，应采用振动钢轮带凸块的压路机。目前世界上最先进的带有BVC智能变幅系统的压路机 ，在客运专线高标准的压实往往能取到事半功倍的效果。在这些压路机上用BVC系统能增强压实深度效应，而且压路机能根据各种不同厚度的铺层自动进行调整，只有高性能的大吨位压路机，加上BVC系统

51、能够忽略许多的可变因素，不在依靠具体的实验数据，和完全的人为因素，压实经验，而是根据设备的高性能，提高压实效率，获得更好的压实效果。（1）Variocontrol系统的工作原理在钢轮上安装加速度传感器,以连续检测压路机在动态下的表现.能够反应出压路机钢轮和土壤相互作用力的信号会被传递到一个可编程逻辑控制器(PLC)。一旦到达某一个极限或者一个特定的条件时，该控制器会向控制单元发送一个信号，在那里压实能量被调整到与当时土壤刚度条件相适应的大小。如果从加速度传感器反应出的土壤刚度是低的，激振系统会把振动的施力方向根据需要朝向垂直方向调整以输出近可能大的压实能量。如果土壤的刚度增加，并达到某一极限或

52、特定值，激振系统将振动施力朝向水平方向调整，直至数值低于特定的值。这个控制系统的功能是使Variocontrol系统能自动地根据实际土壤刚度情况调整到近可能大的压实能量。此系统必须能对土壤刚度的任何变化迅速作出反应。从垂直方向调整到水平方向所需要的时间不会超过1秒钟。因此由于输出的压实能量过大而导致钢轮起跳或翻腾的危险能得到避免。（2）BVC系统的振动参数Variocontrol系统的单钢轮压路机有特别高的振幅。这样能产生非常高的压实力并有好的深度效应。由于振幅高，与同吨位的常规压路机相比，Variocontrol系统在压实早期出现钢轮起跳现象。当在自动模式下工作时钢轮的振动会得到检测，在钢轮即将开始起跳前就会自动降低垂直分力上的振幅，这就保证了使用合适的最大限度振幅来压实，有能避免起跳的现象发生。此系统必须能对土壤刚度的任何变化迅速作出反应。从垂直方向调整到水平方向所需要的时间不会超过1秒钟。因此由于输出的压实能量过大而导致钢轮起跳或翻腾的危险能得到避免。（3）BVC的优点（A）压实均匀BVC系统能在一秒钟内根据土壤变化自动做出调整。这能确保任意时刻都能向地面传递最大限度的压实能量。避免过度压实能自动调整压实能量将会最有效地避免过度压实和连带引起的钢轮起跳。（C）驾驶更舒适由于激振系统能相应的根据施工条件进行调整，从而极大