1、新建铁路郑州至西安客运专线试验段地基处理及路基填筑实施性施工方案中铁二十三局郑西铁路客运专线工程指挥部二六年四月试验段地基处理及路基填筑实施性施工方案1 路基工程基本概况本试验段路基工程全长 6.42 公里(含站场 2.1 公里)，占正线长度的65.6%，其中路堑长 2.03 公里，路堤长 4.39 公里。地处渭河南岸，通过黄土台塬、白龙涧河谷及渭河一、二级阶地，主要工程地质为湿陷性黄土。地下水位除新华山车站附近地下水位较高，其余段落地下水对路基工程无影响。由于路基工程特有的地质条件，地基处理、路基坡面防护、水塘处理以及过渡段结构为主要的路基加固及防护类型。为保证路基地面排水，在路基两侧设置了
2、侧沟、天沟、截水沟、排水沟、引水沟等地面排水系统。为确保路基施工质量，路基内及路肩上各专业设备、电缆槽、接触网、声屏障等设计要求与路基主体工程同步施工。本试验段路基工程，区间内双线地段路基面宽设计为 13.8m，线间距5m。路基基床表层设计厚为 0.7m，底层厚 2.3m。本试验段工程地质条件复杂，全段范围内存在大量不良地质和特殊地质，不良地质主要有斜坡变形、人为坑洞、饱和砂土地震液化等，特殊地质主要有湿陷性黄土、松软土等。具体参见表 10-1不良地质分布及处理汇总表 。2 总体施工方案及施工顺序2.1 总体施工方案针对湿陷性黄土的地质条件及分布状况，在施工前对全线地质进行必要的补充地质调查，
3、对湿陷性黄土的地基处理应达到两个目的，一是消除处理范围内的湿陷性，其二应是提高地基承载力，提高地基的变形模量，减少压缩（固结）变形。压缩变形在荷载加上后是一定发生的（不像湿陷不浸水不发生） ，如果量值过大将会影响工后沉降。因此湿陷性黄土地基的处理，应控制其压缩变形。采用多种地基处理方法，改变黄土结构，增加表 10-1 不良地质分布及处理汇总表序号 分布里程桩号 地质情况 处理方案1 DK350+615DK350+980DK350+615DK350+740:级自重湿陷性砂质黄土；DK350+740DK350+820: 级自重湿陷性黏质黄土；DK350+820DK350+980:级自重湿陷性砂质黄
4、土；全段上部 5cm 松软土DK350+615DK350+748 段，换填二八灰土 DK350+748DK350+980 段，强夯后铺设 0.5m厚二八灰土垫层，路堑地段铺设土工布；DK350+630、DK350+660、DK350+676 黄土陷穴、墓穴，采用钻孔、灌水泥砂浆2 DK350+980DK351+404.5 级自重湿陷性黄土以及上部覆盖 23cm 松软土 采用二八灰土挤密桩，桩顶铺设 0.5cm 二八灰土垫层，垫层顶铺设土工布3 DK352+625.5DK353+067.40 级自重湿陷性砂质黄土以及上部覆盖 5cm 松软土 挖除地表耕植土后，再冲击碾压，然后再用灰土挤密桩加固处
5、理，路基填筑设置土工格栅4 DK353+964.8DK354+309.1 级自重湿陷性砂质黄土以及上部覆盖 7.512cm 松软土挖除地表耕植土后，采用冲击碾压处理，再采用水泥土搅拌桩处理;墓穴:采用挖出松土后用二八灰土夯填，然后用钻孔灌注水泥砂浆填实5 DK354+450.8DK354+769.1 级自重湿陷性砂质黄土以及625cm 松软土挖除地表耕植土后，采用冲击碾压处理，再采用水泥土搅拌桩处理;墓穴:采用挖出松土后用二八灰土夯填，然后用钻孔灌注水泥砂浆填实6 DK354+782DK355+996.35 级自重湿陷性砂质黄土以及1024cm 松软土 DK354+782.9-DK355+10
6、0 段采用 CFG 桩; DK355+100-DK355+996.35 段采用水泥土搅拌桩，桩顶铺设 0.5cm 碎石垫层，其中设置二层双向土工格栅7DK356+203.65DK356+957.20级自重湿陷性砂质黄土，其中夹有松软土;DK356+560DK356+957.2 段地下 7.520m 处为液化土挖除地表耕植土后用冲击碾压对地基进行压密处理，然后再用高压旋喷桩进行加固处理。地基处理后，复合地基设置碎石垫层以及二八灰土封闭层，碎石垫层中设置二层双向土工格栅8 DK356+984.8DK357+450级自重湿陷性砂质、黏质黄土，其中 25m 以下夹有松软土，地表以下 4.520m 为液
7、化土挖除地表耕植土后用冲击碾压对地基进行压密处理，然后再用水泥土搅拌桩进行加固处理。地基处理后，复合地基设置碎石垫层以及二八灰土封闭层，碎石垫层中设置二层双向土工格栅 9 DK357+450DK359+550DK357+450-DK357+900 段:级自重湿陷性砂质、黏质黄土 DK357+900-DK359+550 段:级非自重湿陷性黄土地表以下 4.520m 为液化土挖除地表耕植土后用冲击碾压对地基进行压密处理，然后再用水泥土搅拌桩进行加固处理，桩顶铺设碎石垫层，其中设置二层双向格栅黄土密度，达到消除黄土的湿陷性的目的；路基施工严格按京沪高速铁路设计暂行规定控制，并进行工后沉降观测、分析，
8、达到无碴轨道铺设条件的要求，即工后沉降按零沉降标准控制。 首先进行局部地表处理，对原地面挖除耕植土后，采用换填改良土和冲击碾压进行加固处理，再采用桩基和碎石、灰土垫层处理，同时辅以土工布和土工格栅。对坑穴、墓穴采用挖出松土后，用灰土夯填，然后再用钻孔灌注水泥砂浆进行填实处理。土方改良及地基处理方法主要有：换填石灰改良土、换填二八灰土、二八灰土垫层、土工布、双向土工格栅、碎石垫层、冲击碾压、强夯法、灰土挤密桩、CFG 桩、水泥土搅拌桩、高压旋喷桩等，填筑路堤时每填筑1.5m 左右用冲击碾进行追密压实一次。鉴于本试验段路基工程，我们本着试验先行，样板引路，再大规模展开路基施工的原则。先选取一段路基
9、试验段，加强现场试验研究，通过现场沉降观测、施工效果检测，以确定黄土路基地基处理、路堤填筑的科学合理的施工方案和施工方法，选定各种施工工艺参数，全面引导路基施工，确保满足湿陷性黄土工后沉降的要求。路堑开挖采用人工配合挖掘机自上而下分层开挖，自卸汽车运送，人工顺层自上而下随开挖随刷坡；路基填筑采用人工配合推土机和平地机分层摊铺，压路机分层碾压密实，施工中严格按照四区段、八流程的施工工艺要求施做，路基每填筑 1.5m 用冲击碾冲击碾压一次，确保路基碾压密实。2.2 总体施工顺序路基施工队进场后，首先进行路基范围内的地质调查，包括地质、地下构造物、地下管线等，以弥补设计阶段地质勘察资料的不足，及时进
10、行必要的变更设计；然后开始安排水塘、坑洞回填和钻孔灌注水泥砂浆的施工，从而为下一步地表处理（强夯、冲击碾压等） 、桩基处理（灰土挤密桩、旋喷桩、水泥土搅拌桩等）提供条件，然后再进行灰土（碎石）垫层、土工格栅和路基填筑的施工。在正式施工之前均按设计文件要求，选择一定范围作试验性施工和检测，总结出施工参数和施工方案、工艺后，用来指导本工程全线范围内路基工程的施工。3 施工方法及工艺要点3.1 地表与地基处理3.1.1 水塘处理本工程 DK357+940DK357+960 段有一水塘，水深约 2m，淤泥厚 1m 左右，其附近土体松软，须进行水塘地基处理。根据现场实际及工程地质情况和设计，采用抽水挖除
11、淤泥后夯实基底面、回填二八灰土，分层碾压至周围地面高程后，采用冲击碾压实。（1）施工准备放样定位、确定清淤回填范围；准备回填所用二八灰土，确定施工机械和夯实方法。（2）施工设备清淤选用 PC200 挖掘机、TY220 推土机回填、夯实配套设备、YCT25型冲击碾。（3）施工工艺初步拟定工艺参数：基底处理夯击遍数 35 遍，填筑分层厚度2530cm。（4）施工方法水塘抽水清淤：用泥浆泵进行抽水，待抽水、清淤符合要求后，进行基底夯实并修整坑壁。施工放样：用全站仪放出回填位置和范围，并设置填筑标高控制桩。夯实：夯实采用重锤夯实法，夯实时从四周向中间集中夯实，夯实遍数 35 遍。推送填料：用推土机将事
12、先准备好的二八灰土从料堆推运，人工配合推土机进行摊铺、整平。每层摊铺厚度 2530cm，填筑至原地面高程后用冲击碾压实一遍。检测：采用灌砂法检测压实度。（5）技术措施回填二八灰土前，视水塘基底情况，先采用片石进行回填夯实，后再采用二八灰土回填，从而更好地保证塘底的承载力。回填的分层厚度、以及夯实的遍数，根据现场压实度检测情况，适当调整。水塘坑壁较陡时，设置 1 米宽的台阶后，再进行回填。（6）质量控制回填料质量：二八灰土的配比严格按要求掺配，石灰、土的质量要满足施工材质要求。台阶尺寸：符合规范要求。压实度：不小于具体数值。3.1.2 冲击碾压本工程在进行桩基处理前，首先采用冲击碾压对原地面以及
13、路堑基底进行冲击碾压处理，处理面积 145093m2。（1）施工前选择长度不小于 100m 的试验段，进行冲击碾压试验，通过试验取得施工工艺参数，再指导全面施工。（2）碾压前，先检测待压实土体的含水量，如小于最佳碾压含水量，用洒水车洒水闷料一次。如有积水或过湿时，经排水晾干后再进行碾压。（3）选用 YCT25 型冲击碾，行驶速度 1215km/h，由外侧向内侧碾压，轮缘重叠 3040cm。（4）冲击碾压完成后，用平地机将基面整平后再用振动压路机碾压平整。（5）在路基填筑施工过程中每填筑 1.5m 进行一次冲击碾压，碾压一次应碾压 35 遍为宜。3.1.3 坑洞钻孔灌注水泥砂浆处理本工程DK35
14、0+615DK350+980、DK353+964.8DK354+200、DK354+450.8DK354+769.1、DK354+782DK355+996.35 四段路基左右 50m 范围内，存在大量坑洞、墓穴、松土回填的陷穴，须进行钻孔灌注水泥砂浆加固后回填夯实处理，保证地基的承载力。（1）施工准备地质条件补勘：在施工前为确保勘测陷穴位置准确，用地质雷达沿路基面纵向勘测三条测线，对原设计的地质勘探进行补充勘测，探明陷穴的准确位置，查清可能被设计漏测的陷穴。施工放样，确定钻孔位置，用白灰作标志。施工机械设备的组装、调试、就位，人员的分工与培训。（2）施工设备导管式振动打桩机、砼输送泵（3）施工
15、方法孔位确定：根据坑洞处理的范围，在现场白灰画出需要钻孔的位置，保证能顺利灌满整个坑洞，并要求钻孔机底座支垫平稳、牢固。套管安设套管顶端设便于起吊的吊钩或吊环，并在套管上划出控制标高的刻度线，如套管接长时，在打设前试接，要求连接处平顺密闭。桩尖采用活动式，管中有压力和管头悬空时，能自动打开，便于灌注水泥砂浆。套管定位时利用桩机上的起吊设备将其吊起，用人扶住准确安插在定位点上。打入成孔当套管吊起定位后即可开锤施打，施打时控制锤击频率，防止超深，堵死管头，不能灌注。灌注与拔管用砼输送泵，泵送水泥砂浆，利用套管输入，待水泥砂浆不能再落下时，停止灌注，拔出套管，用水冲洗后，再继续下一位置施工。回填夯实
16、，待砂浆强度达到 75以上后再进行夯填处理。（3）施工要求打入套管成孔时，要严格控制打入深度，防止太浅和过深堵住套管，不能很好地灌注水泥砂浆。钻孔位置的选择，应能保证最终将坑穴填满。3.1.4 强夯法本试验段工程 DK350+748DK350+980 段为 46m 厚的级自重湿陷性黏质黄土和 5m 厚的级自重湿陷性砂质黄土。根据本段特殊的地质条件，采用强夯法对此段地基进行加固处理，强夯后地基表面铺设 0.5m 厚的二八灰土垫层，路堑地段垫层顶面同时铺设土工膜。强夯面积为：5397m 2。（1）施工准备场地平整，清除表层土，进行表面松散土层碾压，修筑机械设备进出道路，排除地表水，施工区周边作排水
17、沟以确保场地排水通畅防止积水。查明强夯场地范围内地下构造物和管线的位置及标高，采取必要措施，防止因强夯施工造成损坏。若邻近有建筑物，先在靠建筑物一侧挖减振沟或其它减振措施。测量放线，定出控制轴线、强夯场地边线，钉木桩标出夯点位置，并在不受强夯影响地点，设置若干个水准基点。（2）施工设备夯锤：锤重选用 30t，形状为圆柱体，夯锤中设置上下贯通排气孔，排气孔直径取 2530cm，以消除夯锤下落中产生的气垫，确保夯锤下落能量完整地传递给基层，排气孔同时可以减少起吊夯锤时的土体吸力，便于夯击后起吊夯锤。初步拟定夯锤直径 3.1m，锤底面积 7.54m2，锤底静压力 39.8KPa，锤高 1.2m（高度
18、与直径的比值选用 1：2.58 以防止产生偏锤现象） 。起重机械：60 吨履带式起重机(起重能力大于夯锤重量的 1.5 倍)，考虑到钢丝绳的承载力另配加滑轮组起吊夯锤。自动脱钩器：有足够强度，起吊不产生滑钩；脱钩灵活，能保持夯锤平稳下落。推土机：用 TY220 型作回填、用改良土填平夯坑，同时做为履带式起重机的地锚以防止落锤时履带式起重机倾覆。（3）施工工艺强夯施工工艺：见图 10-1。设计方案 n夯前调查强夯设计方案 1试验性施工夯后检验施工准备夯后检验正式施工夯后检验工程验收结束施工监测试夯补夯图 10-1 强夯施工工艺流程图强夯试夯：强夯前根据设计文件提供的地质资料，在施工现场选取一个面
19、积约400m2、地质条件具有代表性的场地进行强夯试夯。在试夯区进行原位测试，取地面下 510m 以内原状土样进行室内土工试验，测定有关土性数据。根据以往施工经验，初步拟定的强夯参数（夯击能大于 400 吨米）进行试夯，每夯击一次及时测量夯击坑及其周围的沉降量、隆起量和挤出量进行地面变形测试，在土层的不同标高处埋设一般深层沉降标用以观测各深度的沉降量和有效的加固深度。在最后一遍夯击完成 7 天以后取地面下10m 以内土样进行原位测试和土工试验，将试验结果与试夯前试验数据进行对比分析，以消除地面以下 46m 以内黄土湿陷性的要求为准，即按此强夯参数进行正式施工，否则，对有关技术参数作适当调整并再次试夯以确定正式强夯参数。强夯试夯时邀请监理工程师和设计单位共同参加，确定的强夯技术参数报监理工程师批准后进行正式强夯施工。强夯加固范围：强夯加固范围为路基两侧各 10m 范围，加固深度为消除地面下 46m 以内湿陷性黄土及加固 68m 以内的更新统（Q 2）黄
