1、水泥土挤密桩施工技术一、工程概况 该段水泥土挤密桩施工属于郑西客运专线郑州至渑池段,该地段为非自重湿陷性黄土,湿陷等级为级,承载力低,抗剪强度弱等,故采用水泥土挤密桩处理,从而消除黄土地基的湿陷性,保证路基工后沉降满足要求。水文地质情况 :地表水和地下水均不发育。 二、基本操作及加固原理 基本操作。水泥土挤密桩是采用机械成孔,选用相对单一的土质材料, 与水泥按一定配比,在灰土拌合站充分拌和均匀制成水泥土 ,分层向孔内回填并强力夯实 ,制成均匀的水泥土桩。桩和桩间土一起形成复合地基;2、加固原理。一是成桩夯实过程中挤密桩间土 ,使桩周土强度有一定程度提高,二是水泥土本身夯实成桩 ,且水泥与土混合
2、后可产生离子交换等一系列物理化学反应,使桩体本身有较高强度 ,具水硬性。处理后的复合地基强度和抗变形能力有明显提高。 三、施工参数 配合比:配合比为 12%(质量比)水泥土,最优含水量为 16.5%,最大干密度 1.76g/cm3,28天无侧限抗压强度为 3135.16KPa;桩长、根数及桩径:桩长为 14m,桩间距为 1.05m,桩径为40cm,根数为每组 7 根,梅花型布置; 原状土的物理力学性质:最优含水量为 14.6%,最大干密度 1.77g/cm3;设计要求:挤密桩室内无侧限抗压强度不小于 3000KPa,现场荷载试验单桩承载力不小于 194.39KN,复合地基承载力不小于 332.
3、30KPa,复合地基压缩模量第一层为23.888MPa,第二层为 33.755MPa。第三层为 35.90MPa。 四、施工设备 成孔设备:2.5t 柴油打桩机,桩管直径 400mm,长度比设计桩长长 12m;夯实设备:提升式夯实机;回填设备:铁锹、量斗、铁筛、手推车等。 五、施工工艺 处理区段地基土的含水量宜接近最佳含水量,当土的含水率低于 12%时,宜对处理范围内的土层进行增湿。增湿处理应在地基处理前 46d 完成,需增湿的水通过一定数量和一定深度的渗水孔均匀地渗入处理范围的土层中。 成孔工艺:桩机就位,使沉管尖对准桩位,调平扩桩机架,使桩管保持垂直。采用锤击打桩机将与桩孔同直径钢管打入土
4、中拔管成孔,桩管顶设桩帽,下端作成 60角度锥形活动桩尖,施工前在桩架或钢管上标出控制深度标记,以便施工中进行钢管深度观测。成孔顺序为先从里(或中间) 向外间隔 12 孔进行,以免因挤压造成相邻孔缩孔或坍孔。成孔后清底夯实、夯平,夯实次数不小于 8 击,成孔后进行孔中心位移、垂直度、孔径、孔深检查,合格后进行下道工序施工或用盖板盖住孔口防止杂物落入。 水泥土拌制与运输:土料选用取土场黄土 ,水泥采用 42.5 级普通硅酸盐水泥。水泥土配合比按设计要求采用厂拌,采用运输车覆盖运输。根据室内土工试验严格控制水泥土含水量, 若含水量大采用分摊晾干,若含水量小采用洒水润湿。 水泥土回填夯实:水泥土分层
5、回填夯实 ,逐层以量斗定量向桩孔内下料 ,每层回填虚铺厚度 250300mm,采用电动卷扬机提升式夯实机分层夯实,落锤高度不小于 2m,每层夯实不小于 10 锤。桩顶高出设计标高 150mm,挖土时将高出部分铲除。采用锤击夹杆夯实机夯填,锤径 28cm,锤重 1800N,落距 5060cm,每分钟夯击次数为 4245 次。 注意事项:水泥土桩尽可能打一孔填一孔 ,打孔时采用间隔打法 ;水泥土要配比准确,干湿适度,严格控制虚铺厚度。机械夯实时落锤高度及锤击次数等严格按要求施工, 以免出现夹层、松散等情况,确保桩身质量。 六、桩缩孔或塌孔,挤密效果差的施工措施 (1)现象。夯打时造成缩颈或堵塞 ,
6、挤密成孔困难;桩孔内受水浸湿, 桩间距过大等使挤密效果差。(2)原因分析。地基土含水量过大 ,土层呈强度极低的流塑状,挤密成孔时易发生缩孔;含水量过小,土层呈坚硬状,挤密成孔时易碎裂松动而塌孔。不按规定的施工顺序进行。对已成的孔没有及时回填夯实。桩间距过大,挤密效果不够, 均匀性差。(3) 防治措施。地基土的含水量在达到或接近最佳含水量时,挤密效果最好。当含水量过大时, 必须采用套管成孔。成孔后如发现桩孔缩颈比较严重,可在孔内填入干散砂土、生石灰块或砖渣, 稍停一段时间后再将桩管沉人土中,重新成孔。如含水量过小 ,应预先浸湿加固范围的土层 ,使之达到或接近最佳含水量。对已成的孔,应防止受水浸湿
7、且必须当天回填夯实。施工时应保持桩位正确,桩深应符合设计要求。为避免夯打造成缩颈堵塞 ,应打一孔 ,填一孔,或隔几个桩位跳打夯实。控制桩的有效挤实范围。 七、质量检验 桩位、垂直度、有效直径的允许偏差应符合下表的规定;桩孔夯填质量检验: 采用钻孔或开剖随机取样检查,进行室内无侧限抗压强度试验 ,抽查数量大于桩孔数的 2%,同时每台班至少检验 2 根,确保夯填密实度, 压实系数不小于 0.97;桩间土挤密效果检验 :在任意 3 个桩孔构成的挤密单元内,按 11.5m 为一层分层剖开, 测取土的干容重或密实度,并与原状土的室内试验数据进行对比分析,当桩间土的平均密实度不小于 0.93 或湿陷性系数
8、不大于 0.015时,即已达到挤密效果,否则就要采取补夯或其它补充挤密措施。 水泥土挤密桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法 水泥土挤密桩加固既有铁路路基基床的施工技术摘 要：在既有营业线利用 4h 的“天窗”施工时间内进行线上机械、人工大规模施工作业，通过运用水泥土挤密桩提高基床承载力，并在夯入复合材料过程中对桩周围原有填土进行横向挤密，从而达到提高路基承载力作用的技术原理。文章介绍了在既有线上用水泥土挤密桩加固路基的施工方法和施工工艺。 关键词：既有营业线；水泥土挤密桩；加固路基基床；施工技术 1 工程概况 胶济铁路提速改造工程,我公司承建 A1 标段在四方车站至即墨车站间的路基基床水泥土
9、挤密桩加固施工 37000 延长米，挤密桩布置如图 1 所示，正线全长 3.5 双线公里。路基基床表层 0.6m。承载力在 110160kPa，基床底层承载力150kPa，主要填料为 C 组砂粘土。我公司管段 3.5 双线公里路基基床加固，设计挤密桩 37000 延长米，分布在既有路基基床病害、冻害地段路基基床部分桩长 1.5m。桩距沿线路纵向按轨枕间距布置，即每个枕盒内都有桩，与线路中心对称布置。横向间距为 0.6m，两股轨之间 2 根，左右两侧各 2 根，横向计 6 根桩。所有桩挖孔孔径为 24cm，填料夯实后桩径 30cm。 2 水泥挤密土加固机理 水泥土挤密桩加固是基于复合地基原理的一
10、种加固方法。通过在轨枕间挖孔并夯入水泥土，利用水泥土挤密桩的高强度和成桩过程中的挤密作用达到提高路基基床承载力。 （1）由于成孔过程中采用钢套管跟进成孔免除扒碴，所以能在成孔过程中避免道碴塌陷，确保道床技术状态不受影响。 （2）成孔后将拌和好的水泥土分次倒入孔内，并用橄榄锤夯实。用橄榄锤夯实水泥土能对周困土体产生挤压，增强了周围土的密实度和压缩模量;水泥土挤密桩形成的纵横骨架网络也起到了提高路基基床承载力的作用。 3 施工工艺 水泥土挤密桩加固路基基床施工工艺流程如图 2 所示。 3.1 桩孔定位 施工时纵向间隔 7 排轨枕，横向按“先两边后中间”及“相邻两孔不同时”的原则施工。 3.2 成孔
11、 采用护筒跟进成孔，在下护筒的同时就必须安好垫布。护筒摆放就位后，用取碴器从筒内取出道碴，逐渐下沉直至基床表面，并取出筒内全部道碴。在道碴层护筒的引导下，使用旋钻器成孔至设计深度。 3.3 原材拌和 （1）材料要求 水泥土复合材料由水泥、粘性土、水 3 种材料组成：水泥采用 PoR32.5 水泥，用量为干土质量的 10%；水为饮用水；土为粘性 C 类土，如砂粘土、粘砂土。各原材须由试验室做成桩试验，确定配比及施工控制参数。 （2）拌和及运输 分段采取机械集中拌和、人工装袋（每袋 25kg 左右）、汽车和人工倒运的运输方式。 3.4 回填 将袋装水泥土分层倒入孔内，每次 1 袋。每层的松铺厚度
12、40cm。 3.5 夯实 夯实与水泥土倒填交替进行，每层填料均以橄榄锤夯实致密，其控制技术参数按成桩试验报告而定。橄榄锤应尽量避免碰撞孔壁和套筒。如果橄榄锤下落时有碰壁现象，应适当增加夯吉次数。最后一层水泥土夯实后，再倒入 12kg 水泥土，用平底锤夯击 25 次，并使桩的顶面略高出基床表面顶面 12cm。3.6 起拔套筒，捣实道碴 成桩后应分次向护筒内填入道碴，每次用橄榄锤夯击 15 次后再填入道碴直至将护筒拔出，并将孔口填平捣实。如遇枕底有碴空，须用大头镐串碴致密。 4 质量控制与检验 4.1 质量控制 施工前应在既有线相应施工段落的路肩上进行成桩试验，确定施工控制参数，并且每完成 100
13、00m 桩体施工或土质发生变化时，应重新做成桩试验。同时要严格操作工艺，确保水泥在初凝时间内完成拌和及回填。 4.2 质量检验 （1）取样检验（环刀法或核子密度仪法）。从桩体中凿取成桩试块与室内制作的试块进行强度比较。 （2）采用标准贯入或轻型动力触探方法检查桩体的均匀性和强度。 5 安全措施 5.1 车站联络员没有下达封锁线路命令,任何人不准上道作业;车站联络员下达封锁线路命令给区段作业施工负责人,区段作业施工负责人再向各施工小组及安全员下达开工命令。 5.2 安全防护员、安全巡视员要高度负责,防止邻线行车危急施工人员的生命安全;施工人员要时刻注意,不要将施工工具随意乱放,特别是影响邻线行车
14、的地方更要注意。安全检查人员要时刻督促检查,对危急行车安全及可能引起轨道联电的一切行为要给予坚决制止;各施工小组施工完成后，要经质量检查员同意后才可离开施工现场，除区段施工负责人以外，任何人没权通知车站联络员消点开通线路。 6 效果 工程从 2004 年 3 月 25 日开工，截止 5 月 27 日，挤密桩已全部完成。工程质量检验合格率达 100%，优良率达 100%。基床经水泥土挤密桩加固施工后，经 1 年多的运行和沉降、位移监测，不但无翻浆、积水和下沉、移位等病害现象发生，基床很稳定、坚固，而且达到 2006 年提速至 200km/h 的运营行驶目标。封锁施工正点率达 100%。铁道建筑
15、RailwayEngineeringFebruary，2007 文章编号：10031995(2007)02 006403 水泥土挤密桩机械成孔施工方法马洪建，代远龙(中铁十六局集团第二工程有限公司，天津 300162)摘要：新建迁曹铁路滦县至京唐港段，利用既有线路的路基填料较差，设计采用水泥土挤密桩进行加固，在施工中采用机械成孔。文章就水泥土挤密桩成孔机械的原理、构造和施工步骤进行简单介绍。关键词：水泥土挤密桩成孔机械构造施工方法中图分类号：TU472.32；ru666 文献标识码：B1 机械成孔适用范围新建迁曹铁路滦县至京唐港段既有线路路基填料为粉质黏土、C 组土，地基为粉质黏土、细砂、C
16、组土；地质环境较差，在路基基床范围内仃150kPa 。设计采用水泥土挤密桩加固基床，间距 1.0m0.6m，桩长 2.02.5m，以提高地基的承载力。机械成孔作为水泥土挤密桩成孔方法之一.，适用于地下水位以上素填土、粉土、粉质粘土、细砂、c 组土等水泥土挤密桩地基加固工程；对地下水位以下情况，在进行降水处理后，也可采取机械成孔。在施工数量上，适用于工程数量较大，需要大面积施工的水泥土挤密桩加固工程。2 成孔机械设计原理其设计原理与螺旋钻孔机相似，钻头的下部有切削刃，切下来的土沿钻杆上的螺旋叶片上升，排至地面上。动力来源是将手扶式拖拉机的动力通过齿轮和涡轮的转换，从而带动螺旋钻杆旋转并成孔。1)
17、主要的设备配件组成：手扶式拖拉机、变速器、离合器、齿轮、皮带轮、涡轮、链条、螺旋钻杆、四角支架、丁字架等(见图 1、图 2)。2)行走方式：本机械采用手扶式拖拉机改装而成，其行走方式为轮胎式动力行走。3)手扶式拖拉机：采用 16.18kw、2200r min 型号，是机械的动力来源，为机械成孔和行走提供动力。4)变速器：安装在皮带轮 l 和齿轮 1 问，控制螺旋钻杆的旋转速度。 5)皮带轮、齿轮、链条、涡轮：是将手扶式拖拉机的动力转换到螺旋钻杆使螺旋钻杆旋转并成孔的主要构、配件。6)丁字架：由纵横两根铁管组成。其中，纵向铁管的一端焊有两块矩形铁板，另一端通过套管连接在机身上，纵向铁管上套有套管
18、和弹簧；横向铁管的一端通过套管连接在涡轮外箱上，另一端配有齿轮 6，横向铁管中间钻有螺丝孔。纵管和横管利用螺丝杆连接。丁字架的作用是控制齿轮 5、6、7 间链条的松紧度，防止掉链。7) 螺旋钻杆：机械的成孔钻头，配置在四角支架中间，顶部配有涡轮和滑轮。 8)离合器：由皮带轮 2 连接，控制螺旋钻杆的下落速度和螺旋钻杆的提升。9)钢丝绳：连接离合器和滑轮 l、2 ，并通过离合器和滑轮提升螺旋钻杆。10)四角支架：由四根铁管组成，底部焊接在手扶式拖拉机底盘的槽钢上，顶部用四根角钢将四根钢管焊接牢固。在支架右侧横撑上焊有滑轮，以提升螺旋钻杆；在支架顶部中间增加一道横撑，以固定钢丝绳提升螺旋钻杆。四角
19、支架的作用是保证螺旋钻杆的稳定性，在螺旋钻杆上端的涡轮外箱上焊有铁板，铁板的四角焊有套管，四个套管分别套在四角支架的四根铁管上产以保证螺旋钻杆的稳定性(图 2)。3 机械构造 1)动力部分( 图 1)。2)螺旋钻杆稳固部分( 图 2)。4 施工工艺 1)检查机械：进场前在平地上进行成孔试验，检查机械，确保机械上道后的正常施工。2)桩孔定位：根据设计图纸要求确定桩位，并用石灰点等标示。3)机械移动：做临时便道，成孔机械通过临时便道运行到施工区域，做好施工准备。4) 机械定位：摆正成孔机械的施工姿势，将成孔机成孔难，施工质量控制更难网上找到的施工工艺（1） 、成孔工艺：采用振动沉管打桩机将与桩孔同
20、直径钢管振入土中使土向孔的周围挤密，然后缓慢拔管成孔。桩管顶设桩帽，下端作成 60角度锥形活动桩尖，以利空气流动，减少拔管时的阻力，避免坍孔。成孔后及时拔出桩管，不应在土中搁置时间过长。成孔顺序按里程一排排推进，同一里程由中间向两边推进，同排内间隔 1 孔进行，以免因挤压造成相邻孔缩孔。 （2） 、水泥土拌制与运输：土料选用取土场黄土，水泥采用 42.5 级普通硅酸盐水泥。水泥土配合比按设计要求采用厂拌，采用小车运输。根据室内土工试验严格控制水泥土含水量，若含水量大采用分摊晾干，若含水量小采用洒水润湿。水泥土拌制根据回填要求随拌随用，被雨水淋湿、浸泡的水泥土严禁使用按作废处理。下雨期间不进行水泥土拌制。 （3） 、水泥土回填夯实：桩孔分层夯实，每次回填厚度为 250400mm ，采用提升式夯实机夯实。配置直径 0.35m，重量 45kg 的铸钢夯锤，落锤高度不小于 2m，每层夯实不小于10 锤（具体参数由试验确定） 。 施工时，逐层以量斗定量向孔内下料，逐层夯实。 （4）施工步骤 桩机进行入现场，根据设计桩长、沉管入土深度确定机架高度和沉管长度，并进行设备组装。施工前在桩架或钢管上标出控制深度标记，以便施工中进行钢管深度观测。 桩机就位，调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于 1%。起动马达沉管沉到预定标高。 控制拔管速率，拔管过程中不允许反插。 分层填料、夯实直至桩顶标高。
