铁路客运专线cfg桩软土地基加固处理方案

PAGEPAGE12CFG桩加固软土地基处理方案CFG(C-Cement，F-Flyash，G-Gravel)桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，是一种新型桩体(桩径为350~600mm)，桩身的材料是在素混凝土桩的基础上发展而来，主要是碎石、石屑(砂)、粉煤灰、掺适量水泥和水，桩体强度等级为C15~C20。与桩基相比，由于CFG桩体材料可以掺入工业废料粉煤灰、不配筋以及充分发挥桩间土的承载能力，工程造价一般为桩基的1/3~1/2，具有施工速度快、工期短、质量容易控制等特点。设备选型CFG桩施工工艺归纳起来主要有以下两种方法，即振动沉管打桩机施工和长螺旋钻管内泵压施工。振动沉管打桩机施工主要机具为振动沉管机、搅拌机，具有施工操作简便、施工费用较低及对桩间土的挤密效应显著等优点，缺点为振动及噪音污染严重，难以穿透硬土层，施工时混合料的运输一般为翻斗车或人工运输，效率相对较低，新打桩对已打桩产生不良影响(如挤断已打桩)。长螺旋钻管内泵压施工机械是由长螺旋钻机、混凝土泵和强制式混凝土搅拌机组成，具有低噪音、无泥浆污染、是城区和居民区的首选工艺，穿透能力强、施工效率高等优点；缺点为施工费用较高，施工操作复杂。考虑客运专线施工基本不受噪音、排泥浆限制和采用泵送混凝土施工条件难以具备等因素,在非塑性指数较高的饱和软粘土和淤泥质土地段可选振动沉管打桩机施工。国产振动沉管机多采用XXXX建筑机械厂和兰州建筑通用机械总厂生产的设备，其产品技术性能指标如表1所示。长螺旋钻孔钻机的结构形式与工作原理如图1所示。表1XXXX建筑机械厂DZKS、DZL系列振动锤主要技术参数趁项昨库目项DZ45KS闻DZ60KS版DZJ37嫂DZJ60灾电动机功费率宿/KW酷200捆270似0~278绞0~500剖鹊软逼镇剃墙仇1100欧1100滥920证900亏激振开力尾/KN邪271敌360纤0~252捧0~453里允许拔桩枪力田/KN文130迷200借120膀200佣允许加压因力丹/KN渴100川120封90疑100锈重亭量船/kg尤3684草4512奉3660帐5100医外形尺贪寸著/mm吓1900×1雷240×17权45隔2054×1齿250×18抖50付1466×1寨149×19称36善1500×1看250×21还00图1图1长螺旋钻孔钻机的结构形式与工作原理图单机作业单元机具配备如表2所示。表2单机作业单元机具设备配备表担序号寸机具设备勤名称雨单位鹊数量灵备注唯1威振动沉管枪（或戒长螺旋钻孔）所桩机败台耻1叙2永滚筒式混凝土尽搅拌机任台腾1限3京机动翻斗车题辆口2赚4害铲车尝辆距1盛5忌电焊机烦台意1适用范围及条件振动沉管水泥粉煤灰碎石桩施工工艺属于非排水成桩工艺，主要适用于松散的砂土、粉土、素填土和杂填土等多种软土地基提高承载力加固处理，尤其适用于松散的粉土、粉细砂的加固。它具有施工操作简便、施工费用较低、对桩间土的挤密效应显著等优点。目前主要应用于挤密效果好的土和可液化土的地基加固工程，空旷地区或施工场地周围没有管线以及不存在扰民的地基处理工程。长螺旋钻孔灌注成桩适用于地下水位上的黏性土、粉土、素填土、中等密实以上砂土，属非挤土成桩工艺，该工艺具有穿透能力强、无振动、低噪音、无泥浆污染等特点，但要求桩长范围内无地下水，以保证成孔时不塌孔。工艺原理图2CFG桩加固软土路基结构示意图CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，其结构形式如图2所示。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩，桩身强度等级多在C15~C20之间，可全桩长发挥侧向摩阻力，桩端落在好的土层时可很好地发挥端部阻力，与桩间土、褥垫层一起形成复合地基。在复合地基增强体(桩体)系列中，它的置换作用最强。图2CFG桩加固软土路基结构示意图CFG桩、桩间土、褥垫层。三者一起形成复合地基。当基础承受垂直荷载时，桩和桩间土都要发生变形。桩的模量远比土的模量大，桩比土的变形小，由于基础下面设置了一定厚度的褥垫层，桩可以向上刺入，伴随这一过程垫层材料不断补充到桩间土上。以保证在任意荷载作用下桩和桩间土始终共同参与受力,减小基础底面积的应力集中，调整桩、土的应力比，随着褥垫层厚度的增大，复合地基桩、土应力比变小，直至接近于1。当褥垫层厚度达到一定程图3CFG桩复合地基与普通桩基对照图度时,地基反力即为天然良好地基反力。CFG桩复合地基于普通桩基的比较如图3所示。图3CFG桩复合地基与普通桩基对照图施工方法4.1施工准备核查地质资料，结合设计参数，选择合适的施工机械和施工方法。职施工爸场地准备。要胆求三通一平，朽即施工便道通区、水通、电通元及施工场地平帐整；睛挖掘机、推土浑机和自卸汽车琴配合挖除地表廉0.3m毫厚的种植土，剪清除树根、姜草根及芦苇根墓，分如果挖除纹0.3m忧后仍不能完全戴清除杂物，则尝应继续挖除，叫直至清除干净廉为止；盖在路堤两侧坡部脚周1m稳以外挖两条纵俱向排水沟降低腐地表水。哑按路基中线控慢制，进行桩孔洪施工放样测量筋。车现场测量复核杯施工加固范围阶，对设计与现彻场实际情况不限符跳的立(酱所加固范围地脑质及地基基本唉承载力、设计袖施工数量渡等浮)劈，应提出修正证意见，并报监穴理及设计部门芝。紫振动沉管打桩富机施尼工颗CF设G拒桩尽可能利用悟工业废料作为拖掺和料。其骨黄干材料为碎石钓即粗骨料；石墨屑为中等粒径纪骨料，当桩体明强度小匠于伶5MP煤a毙时，掺入石屑描可使桩体级配廊良好；粉煤灰槐既是细骨料又闹是低标号水泥抬，可使桩具有颜明显的后期强缩度。鞭CF慕G伏桩原材料包括撞砂、碎石、水源泥、粉煤灰和叠外加剂，在进途场前需确定原朽材料的种类、窑品质，并将原贸材料送至实验津室进行检验，共并根据设计对温混合料强院度深C2担0乒的要求设计几唯个配合比，从粉中选择一个最渣佳的配合比，鸡选料时多用袋坑装疮P32.糊5逢普通硅酸盐水康泥；碎石或卵川石粒径采霞用主8辉~载25mm熟；砂的含泥量划小关于走5括％邀；粉煤灰采用环袋魔装著I斗级贿或永Ⅱ微级。然施工技术交底进，包括设计桩的长、桩位布置摘、施工配合比形、桩位高程等出。对施工场地碑进行规划，合寇理布置机具、悉材料摆放位置芽，尽量减少不揉必要的工序。副按设计图进行悔施工放样，并乓用竹、木桩或沈石灰仅做壳出明显的标记灵。施工顺序应愈由外围或两侧和向中间进行。姓4.2亡振动沉管灌注齿法容施工恰机械弄按设计桩位宏就位，安装桩镇机时需保证其嗽垂直度偏差不贿大活于苏1圆％，并准确对短位。根据设计掠桩顶标高与地滋面高程的关系立，在套管上画呼线标明桩顶和餐桩底的位置，升以保证其深度心。程根据设计配合登比用滚筒式搅轨拌机拌就合梅CF诉G批桩混合料，计届量必须准确，取上料顺序为：折先装碎石或卵皇石，再加水泥暂、粉煤灰和外造加剂，最后加赖砂和水，使粉炕煤灰和外加剂尊夹在砂、碎石赖之间，不易飞尖扬粘附在筒壁银上，也易于揽磁拌均匀。拌合相完毕后采用翻凉斗车运送。蝶振动沉管至设劣计深度。争开动桩机，沉暮管过程中做好符记录用。意每沉王1m伏应茧记录电流表上碎的电流一次，苦并对土层变化托处予以说明值；堪套管下沉到设悦计高程后，通堪过套管上的加卫料孔，用料斗阁向桩管内投入室拌合料。图3振动沉管打桩机施工工艺流程图晋用搅拌机拌合式水泥、粉煤灰炼、碎石混合料纯，应检查其坍丑落度。坍落度勿、拌合时间应锻按工艺性试验这确定的参数进清行控制，且每厨盘料搅拌时间击不应小驰于欣60梳s庙，坍落度控制榜在曾16菜~去20cm耍。皂向管内一次投般放混合料，投饱放数量按试桩尼时确定的数量滨进行，投料后肥留鸡振煎5~10却s否。图3振动沉管打桩机施工工艺流程图阁拔管时址应呆先启动电动机绞，进行留振，波然后拔管。拔某管速率干宜按试桩确定蹈的参数进行控堤制，晌一般体控制在蜓1.2右~答1.5m炭/爪mi岛n桂较合适。拔管烈过快易造成局苦部缩颈或断桩体；拔管太慢，融振动时间过长趟，会贷使桩顶浮浆增伞厚，易使混合帅料离析。如遇燕到淤泥或淤泥浓质土，把管速乡率应放慢；拔袭管过程中不允辨许反插，讲如上料不足，背须在拔管过程受中空中投料，郑不允许停拔后巧投料，拔管至修桩顶，以保证声成桩浮后桩顶标高达隆到设计高程。迫考虑保护桩长患，施工桩顶标翁高宜高于设计责标高捉50cm腿，浮浆厚度不壤超过酒20cm葵。浸对已经完成的季桩体，桩顶采东用湿黏土封顶偏保护；成桩区酿保护，排应里禁止一切机械给在成桩区或附询近行走，昼扰动幼桩体，以础防止损坏桩头被。套当革CF凑G岗桩混凝土达到铅设计强度时，课可将桩顶设计施标高以上桩头洲截断。剔除桩日头采用人工施敲工，测出桩头征顶面设计标高遮，在同一水平调面上采用三根驳钢钎哥呈桂12故0樱度角同时水平左凿进，桩顶用血小钢钎修平。乏严禁出现斜面茧、裂纹。杂CF汗G赚桩复合地基经昌监理工程师检熄验合格后方可留进行褥垫层的悲施工。积褥垫层宜采用丧静压法施工，闷即题根据设计要求济铺设垫层厚度奴并分层压实。杆为确保工程质闯量采用集中拌旦和，使用的混迁合料的材质、厌规格必须有出坚厂合格证，材哪质检验和混合搬料施工配合比切应报监理工程昨师批准后方能盖使用。呜4.3件略长螺旋管内泵迷压混合料灌注缸法施工拳钻孔开始时，预关闭钻头阀门障，向下移动钻套杆至钻头触及忠地面时，起动遵电动机钻进，殿一般应先慢后醒快，这样既能测减少钻杆摇晃蝴，又容易检查钓钻孔的偏差，献以便及时纠正怀。在成孔过程牌中，如发现钻豆杆摇晃或难钻饶时，应放慢进鸟尺，否则较易歪导致桩孔偏斜壤、位移，甚至择使钻杆、钻具否损坏。钻进的桂深度取决于设俗计桩长，当钻奥头到达设计桩吃长预定标高时惧，于动力头底栗面停留位置相竹应的钻机塔身标处作醒目标记雨，作为施工时薯控制桩长的依印据。正式施工升时，当动力头萌底面到达标记纯处桩长既满足蓬设计要求。施弄工时还须考虑疲施工工作面的鲁标高差异，作奴相应增减。恳在钻进过程中云，当遇到圆砾玻层或卵石层时枝，会发现进尺戏明显变慢、机骂架出现轻微晃完动。可根据这舒些特征来判断亭钻杆进入圆砾尿层或卵石层的顾深度。嚼水泥粉煤灰碎瑞石桩成孔到设避计标高后，停风止钻进，开始泪泵送混和料，馒当钻杆芯杆充梳满混合料后开慌始拔管，严禁搏先提管后泵料咱。成桩的提拔日速度以控制切在鹅2凉~蚂3m历/瓶mi漂n腔，成桩过程宜聚连续进行，应贺避免因后台供兔料慢而导致停臭机待料。若施吹工中因其他原咳因不能连续灌鹅注，须根据勘亡察报告和已掌猛握的施工场地刘的土质情况，郑避开饱和砂土香、粉土层，不徒得在这些土层械内停机。灌注举成桩完成后，帖用水泥袋盖好矛桩头，进行保蝇护。施工中每蜡根桩的投料量场不得少于设计不灌注量。翅当一根桩施工宾完毕后，钻机馆移位，进行下得一根桩的施工病。施工时由于新水泥粉煤灰碎状石桩排出的土宇较多，经常将纤临近的桩位覆隆盖，有时还会点因钻机支撑时凶支撑脚压在桩甜位旁飘，籍使原标定的桩哗位发生移动短，厦因此，下一根扣桩施工时，还讽应根据轴线或年周围的位置对文施工的桩位进扰行复核，保证勾桩位准确。日4.3雨退常见问题及解凡决方法沫施工扰动土的驼强度降低，振认动沉管成桩工摩艺与土的性质涂具有密切关系翠。就挤密性而授言，可将地基珠土分为三大类且：其一为挤密欲性好的土，土宿松散的填土、落粉土、砂土等羞；其二为可挤师密性土，如塑砍性指数不大的孩松散的粉质粘顶土和非饱和黏饮性土；其三为找不可挤密土，付如塑性指数高搅的饱和软粘土孝和淤泥质土。脚针对饱和软土演，特别是塑性物指数高的淤泥锅质土，振动将博引起土体孔隙由水压力的上升冈，土的强度降拨低。振动的时温间越长，对土菠和已打桩的不缠利影响越严重茫。对此种情况棚可采用静压振搜拔方法，就是辆沉管时不起动待发动机，借助饲桩机自身的重援量，将沉管沉谷至设计标高。驻填满料后再启炒动电动机振动由拔管。部在饱和软土中劲成桩，桩机的帆振动力较小，妄当采用连打作幼业时，新打桩绑对已打桩的作齐用主要表现为家挤压，即使得关已打桩被挤成明椭圆形或不规乐则形状，严重赠的产生缩径和添断桩。在上部吴有较硬的土层逃或中间夹有硬拿土层的土中成炊桩，桩机的振愈动力较大，对撒已打桩的影响蹈主要为振动破然坏。先针对打桩施工辜对大相邻鹊桩的影响，可卫选择绵合理的桩共间叠距棍和钻孔济顺序乳减轻须影殿响。数桩牧间涨距较大销时滩，滔采用隔桩跳打墨法算；在饱和的松愿散粉土中施工朋，如果桩妥间汁距较小，不宜聪采用隔桩跳打答法灾。因为松散粉键土振密效果好炊，先打桩施工朱完痛后，土体密度育会有明显整加省。而且打得桩员越多，土的密议度越大，桩越蜜难机打智。皂吨敲对于桩顶上升勾量较大的桩可舟采用逐桩快速默静压，倡以消除可能出倒现的断桩多复拴合地基承载力粮造成的不良影班响。静压桩基具就兽是灶用打桩的沉管势机，在沉管机嫌桩架上配适量淹压重，配重的到大小按照施把加于位桩馆的完压力不小东于铲1.季2末倍桩的设计荷走载为准，一般捏时间翅为定3mi讨n乔。醒3坏、桩机卷扬系础统提升沉管线蜓速度太快时，气为控制平均速售度，一般采用活提升一段距离尼，停下习来葛留堆振一段时间，音否则链，速度太快可瓜能导致缩径断参桩。拔管太慢设或叛留阿振时间过长，赴都会使得桩的李端部桩体水泥纽含量较少，桩哪顶浮浆过多，摸而且混合料也喜容易产生离析搭，造成桩身强钻度不均匀。顾针对拔管速度但控制，可先通修过试验，检验标拔管速度保在圾1.2支~尊1.5m棋/min拣范围内是否合满适，再通过沉步管变数器系统醉控制拔管速度颠。劳力组织肯CFG牵单桩作业单元例应配备施工人普员挂如下谣：代齐现场指摩挥捕1语人，负责桩机银就位、开机、循填料、拔管、瓦混凝土搅拌、昏运送等工序的究施工安排及安处全、质量管理筛。扑振动沉管打桩鸭机操作治班麦4泄人戏，弃司刺机狠1唐人。伍混凝土搅拌班臭司深机抢1薪人，装卸晕工遣6拴人负责骨料装度、运、卸及上绪料。混凝土灌冷注芬班无4掩人。哈铲车司纠机箱1弟人，翻斗车司胖机聪2摆人。稼现场记射录互1剖人，负责记录毯施工过程中各岗工序的起、止渗时间、拌合料蓝填入数量与钻冻孔、拔管高度洞、振动时间等架数据。陆机械维修条工永2未人，负责机械东修理，保证机在械正常运转判。碎谁质量检验标准岔腹CF韵G稼桩数量、布置瓣形式及间距符潜合设计要求。针桩长、桩顶标姓高及直径符合闯设计要求。茧褥垫层厚度和蜡密实度应符合煌设计要求。盲CF稠G敬桩施工中，每五台班均需制作构检查试件，进锣行估28轮d振强度检验。成束桩高28近d么后应及时进行隶单桩承载力或飘复合地基承载怎力试验，其承场载力、变形模格量应符合设计哈要求。表CFG恒桩施工允许偏逗差筝表缎3悄所示丸。匠表服3舍CF古G鹊桩艘施工允许偏差弊序号妇检查项目挎允许偏差阴检查方法和频意率槽1议桩位（纵横向五）柄50mm赏尺量，抽历查寸1辩0暴％沾2律桩径涝（疏m羞m棋）葱不小于设计纺抽跨查印1等0防％竭3眠桩长岂（睡m奋）泊不小于设计环查施工记录，麻实测诚4伶竖直度掀≤稳1%围查施工记录，劲实测勉检验及试验方雪法涛桩的强度检验乓：娃CF亡G常桩灌注期间，益施工单位每台放班做一组织（浆3手块）试块，作伶好养护，试件职标召养校28巾d盛送试验室作抗乳压强度检验。插成衰桩晴15嘉d侮后作竖向静载季试验。绍桩长、桩的均嫂匀性、完整性告的定性检查，导桩总根数竹的柱5高％采用低应变瞒进行动测试验恒。它小应变检测采劳用中国成都生思产逢的竖ZK疑-惭5符机械阻抗法检雅测仪进行单桩座机械阻飞抗法低应变检馆测。该方法适摘用于桩身的完附整性检测，推樱定缺陷类型及称其在桩身中的腿位置。本方法宅的有效测试范采围为桩长与桩扯径之比值小候于惯3崇0插；对于摩擦端设承桩或端承桩习其比值可以小疾于顺5悼0烧。现场检测：题（籍1熟）桩的振动响校应测试点应按径照下列原则布谢置；幕桩径小于践60cm普时，可布置一养个测点；桩径间为魂0.6胞-1.5m井时，应布双置斩2-朋3建个测点；桩径负大于伐1.5m雁时，应在互相晌垂直的两个径相向布轨置模4哀个测点。骆（既2累）现场测试应惭按照下列步骤瓦进行：提安装全部测试裳设备，并应确邪认各项仪器装会置处于正常工弹作状态。在测塘试前应正确选绕择仪器系统的利各项工作参数衔，使仪器在设查定的状态下进赶行试验。在瞬考时激振试验中窃，重复测试的择次数应大突于脑4缓次。在测试过衫程中应观察各卵设备的工作状揉态，当全部设鱼备均处于正常经状态，则该次宵测试为有效。新在同一工地如声当某桩实测的跌机械导纳曲线湾幅度明显过大葛时，应增大扫拳频上限，并判咱断桩的缺陷位宏置。纳（煎3辱）检测数据的弄处理与推定：米桩身的完整性羊应按照下列步祥骤综合判定：粗根据测试的导祸纳曲线，初步认确定各单桩中化的完整桩，并凝计算波速和各抓完整桩的波速鱼平均值；计算绩各单桩的测量滑桩长、导纳几蹦何平均值、导姐纳理论值、导似纳最大峰幅值详、动刚度、嵌牲固系数、土的苍阻尼系数以及蔬同一工地所测泼个桩的动刚度吹平均值和导纳狭几何实测平均威值的平均值；布根据所计算的岸参数及导纳曲兆线形状，按照圾规定推定桩身辱的完整性、确索定缺陷类型，剂计算缺陷在桩饺身中出现的位忍置。风在收集本地区量同类地质条件烧下桩的静载试乐验资料，并应券确定载单桩外魔部尺寸相似情瞒况下的容许沉清降值，采用在虫容许荷载作用矛下的容许沉降宪值计算单桩竖议向承载力的推往算值。奋复合地基承载贿力试验方法：仆采用平板荷载顷试验检测处理参后的复合地基誓承载力及变形孝模量。际