高速鐵路軟土路基施工處治技術(shù)論文
摘 要：結(jié)合某高速鐵路軟土路基施工處治的成功實(shí)踐，詳細(xì)闡述了該軟土路基施工處治中巖溶注漿和CFG樁的施工方法，為高速鐵路軟土路基施工處治積累了新的技術(shù)資料。
關(guān)鍵詞：高速鐵路；軟土；路基施工
1工程概況
某高速鐵路軟土路基段，共長(zhǎng)2208.69m，地層巖性從上往下依次為人工填土；耕植土，濕，松散；淤泥，灰黑色，流塑，σ=60Kpa；粉質(zhì)粘土，軟塑，σ=120Kpa,土石；粉質(zhì)粘土，硬塑，σ=150Kpa；粉細(xì)砂，松散，σ=100Kpa；中砂，松散，σ=120Kpa；粗砂，松散～中密，σ=200～250Kpa；弱風(fēng)化灰?guī)r，σ=800Kpa；局部灰?guī)r巖溶較發(fā)育，溶蝕嚴(yán)重，局部巖溶發(fā)育，并有溶洞。軟基處理主要采用巖溶注漿、CFG樁加固。
2 處治方法
先進(jìn)行巖溶注漿的施工，后施工CFG樁與粉噴樁，布孔時(shí)注漿孔位與CFG樁及粉噴樁位相互交錯(cuò)布置。
�。�1）巖溶注漿。巖溶地基處理前，利用探灌結(jié)合，選取鉆孔總數(shù)的10%～20%做為先導(dǎo)勘探孔，進(jìn)一步探明巖溶發(fā)育情況，以確定合理的巖溶地基處理相關(guān)參數(shù)和施工工藝。注漿孔縱向間距5m，排距5m，梅花型布置。根據(jù)先導(dǎo)勘探孔揭示巖溶發(fā)育情況，土層帷幕厚3m，潛入基巖內(nèi)6m，若施工過(guò)程中遇溶洞，應(yīng)至溶洞底板下1.0m。注漿套管嵌入基巖0.5m，用水泥砂漿固結(jié)成一體。注漿孔施工從路基坡腳向線路中心的順序進(jìn)行，先兩側(cè)后中間，保證注漿質(zhì)量。注漿孔位移動(dòng)不超過(guò)0.5m。注漿水泥采用PO32.5普通硅酸鹽水泥和43’Be水玻璃混合漿液，水泥漿液水灰比為1: 0.8～1:1，若遇到空的巖溶通道、較大溶洞和裂隙處，視具體情況灌入中粗砂或稀的水泥漿液對(duì)溶蝕腔體填充。注漿成孔采取全孔取芯的地質(zhì)鉆探方法。開孔孔徑不小于110mm，終孔孔徑不小于91mm。地表有覆土?xí)r，為防止孔口坍塌或縮孔，必要時(shí)下孔口管或采用跟管鉆進(jìn)。注漿時(shí)根據(jù)鉆探記錄和注漿試驗(yàn)結(jié)果選擇適宜的漿液水灰比。注漿開始先進(jìn)行自流注漿（注漿壓力為零），直至漿液面到達(dá)孔口后進(jìn)行有壓注漿，注漿壓力灰?guī)r中為0.1～0.3MPa。加壓由小到大，根據(jù)注入率變化，到達(dá)巖土界面附近逐步加大至0.3～0.5MPa。若需間歇反復(fù)注漿時(shí)，注漿壓力適當(dāng)降底。對(duì)注漿孔揭露較大的空溶洞，自流注漿2m后，孔底沒(méi)有明顯抬升；漿液漏失嚴(yán)重一次性連續(xù)注漿2m后，注漿速率不減或壓力不升高；注漿壓力突然降低（含突然為零）或速率突然升高；當(dāng)流量較大時(shí)，液面可以上升至孔口，但停止注漿液面又迅速下降且下降速率較大，反復(fù)注漿幾次漿面沒(méi)有抬升等情況，進(jìn)行間歇反復(fù)注漿。當(dāng)注漿孔口壓力維持在0.2MPa左右，吸漿量不大于設(shè)計(jì)要求或冒漿點(diǎn)已出注漿范圍外3～5m以及單孔注漿量達(dá)到平均注漿量1.5～2.0倍，且進(jìn)漿量明顯減少時(shí)，注漿結(jié)束。為防止水泥漿產(chǎn)生離析或有較大下降，待漿面穩(wěn)定且經(jīng)反復(fù)補(bǔ)漿至孔口后再做止?jié){盤。
�。�2）CFG樁施工。CFG樁加固樁徑0.4m，樁長(zhǎng)4.3～14.8m樁間距1.2～1.3m，正三角布置，樁頂鋪砂礫石墊層，厚0.5m，內(nèi)鋪一層110型經(jīng)編雙向土工格柵。CFG樁施工時(shí)從一邊向另一邊推進(jìn)，采用隔樁跳打，鄰樁施工間隔時(shí)間大于7天，以免竄孔或影響樁身強(qiáng)度增長(zhǎng)。CFG樁應(yīng)快速施工完，以防縮徑、斷樁。用收緊鋼絲繩加壓方式提高沉管效率時(shí)，防止發(fā)生翻架事故。CFG樁施工采用振動(dòng)沉管成樁工藝。沉管CFG灌注樁施工主要分為三步：沉管、灌漿、拔管。①沉管。根據(jù)設(shè)計(jì)要求測(cè)放樁位，按樁位埋好相應(yīng)規(guī)格的樁頭，樁頭采用鋼筋混凝土預(yù)制，強(qiáng)度等級(jí)C30，齡期28天以上，直徑比沉管大2cm，樁頭中心與樁位中心重合；移動(dòng)樁機(jī)就位進(jìn)行沉管對(duì)中，即調(diào)好樁機(jī)垂直并使樁管中心與樁頭重合，垂直套在樁頭上，結(jié)合處采用麻繩或其他物品密封，垂直度偏差不大于1%；啟動(dòng)樁機(jī)，振動(dòng)或錘擊沉管，振動(dòng)或錘擊過(guò)程中要觀察沉管是否有擠偏現(xiàn)象，下沉速度是否異常等；如在沉管時(shí)水或泥可能進(jìn)入樁管時(shí)，先在樁管內(nèi)注入高1.5米左右的封底混凝土，然后開始沉管；沉管達(dá)到設(shè)計(jì)深度或持力層時(shí)，判定該深度或貫入深度是否達(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)要求或試樁時(shí)規(guī)定的并經(jīng)設(shè)計(jì)認(rèn)可的要求，滿足了這些要求和規(guī)定，方可終止沉管。②灌漿和拔管。沉管達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度后，立即灌注混和料，減少時(shí)間間隔，以免管底滲入水和泥漿，影響成樁質(zhì)量。施工前混合料按設(shè)計(jì)配合比經(jīng)攪拌機(jī)加水拌和，拌和時(shí)間不得少于1min，如粉煤灰用量太大，拌和時(shí)間還要適當(dāng)放長(zhǎng)，加水量按塌落度5-7cm控制，成樁后浮漿厚度以不超過(guò)20cm為宜；合理布置攪拌機(jī)的位置，以縮短混合料出料至倒入沉管加料口的時(shí)間間隔，使混合料進(jìn)入樁管后有較好的流動(dòng)性，當(dāng)氣溫過(guò)高時(shí)，考慮加緩凝劑，攪拌時(shí)嚴(yán)格按照配合比設(shè)計(jì)進(jìn)料，并攪拌均勻；混合料出料至樁基吊斗后利用卷?yè)P(yáng)機(jī)將料斗拉至樁管加料口逐漸倒入，使管內(nèi)空氣能夠排除，以免形成氣體，影響成樁質(zhì)量，沉管至設(shè)計(jì)標(biāo)高后須盡快投料，直到管內(nèi)混合料與鋼管投料口平齊，若投料口量不夠，應(yīng)在拔管過(guò)程中空投料，以保證成樁樁頂標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求；樁管內(nèi)灌滿混凝土后開始拔管，拔管前，應(yīng)原位留振約10s后再振動(dòng)拔管，拔管速度不超過(guò)1.5m/mim，每上拔1m左右應(yīng)停拔而進(jìn)行倒打輕擊，在沉管底拔至設(shè)計(jì)樁頂前倒打和輕擊不得中斷。拔管過(guò)快易造成局部縮徑或斷樁；拔管太慢，震動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使樁頂浮漿增厚，易使混合料離析，導(dǎo)致樁身強(qiáng)度降底。對(duì)淤泥或淤泥質(zhì)土，拔管速度可適當(dāng)放慢，拔管過(guò)程中不宜反插留振。成樁后樁頂標(biāo)高應(yīng)考慮計(jì)入保護(hù)樁長(zhǎng)；拔管時(shí)第一次不宜過(guò)高，控制在能容納第二次所需要灌入的混和料量為限，加灌混和料時(shí)控制管內(nèi)混和料面不底于自然地面，一般高出2m為宜；沉管上拔至距地面2m時(shí)要特別放慢速度，以保證這段樁身直徑符合要求；沉管拔出地面后若發(fā)現(xiàn)樁身混合料面低于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高時(shí)，應(yīng)立即將樁頂浮土清理干凈，補(bǔ)灌混合料至設(shè)計(jì)標(biāo)高并用振搗器振實(shí)；灌入過(guò)程中由專人統(tǒng)計(jì)混合料用量，計(jì)算充盈系數(shù)，理論灌量由沉管外徑和樁長(zhǎng)計(jì)算得出，一般情況下充盈系數(shù)大于1；施工結(jié)束后注意保護(hù)樁頭，在齡期未到之前禁止重型機(jī)械局部碾壓，并不得填土加載；為避免對(duì)剛施工好的樁擠壓，施工相鄰樁時(shí)采取跳打方式，即隔1-2條施工1條，余下的樁必須等到上次施工的樁接近設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)方可進(jìn)行沉管；樁管拔出地面后，確認(rèn)樁符合要求后應(yīng)用粒狀材料或用粘土封頂，然后移機(jī)繼續(xù)下一根樁的施工。
3結(jié)語(yǔ)
（1）巖溶路基段處治時(shí)，應(yīng)根據(jù)巖溶的填充和發(fā)育情
況以及裂隙的大小，選擇不同的注漿液和注漿壓力，在保證注漿效果的同時(shí)，做到更經(jīng)濟(jì)合理。注漿前，進(jìn)行注水試驗(yàn)檢驗(yàn)，取得漿體芯樣抗壓強(qiáng)度、處理區(qū)域范圍內(nèi)滲透系數(shù)等參數(shù)變化；注漿后，對(duì)各注漿孔進(jìn)行瑞利波檢驗(yàn)，判定地基密實(shí)程度、區(qū)域內(nèi)是否有溶巖構(gòu)造存在。該實(shí)體工程的瑞利波及注水試驗(yàn)等注漿效果檢測(cè)結(jié)果表明，該巖溶路基段注漿效果完全能夠達(dá)到要求，所采用的注漿方案、注漿施工工藝和參數(shù)是合理的。
�。�2）按照規(guī)范要求，共進(jìn)行了5根樁的復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，加載板面積為1.9×1.9m，加載曲線見(jiàn)圖1，在沉降25mm之內(nèi)所有樁的復(fù)合地基承載力均超過(guò)200kPa，且其中有3根樁的總沉降量未超過(guò)10mm，均滿足設(shè)計(jì)要求；進(jìn)行了2根樁的單樁載荷試驗(yàn)，壓板直徑為0.8m，其加載曲線見(jiàn)圖2，在加載到250kN時(shí)沉降量均未超過(guò)10mm，取250kN作為單樁承載力的標(biāo)準(zhǔn)值，經(jīng)CFG樁處理后的復(fù)合地基承載力大于設(shè)計(jì)值，滿足地基承載力的設(shè)計(jì)要求。樁距、垂直度、樁徑和樁身強(qiáng)度經(jīng)檢查也都滿足規(guī)定要求，成樁28d后復(fù)合地基承載力、變形模量均符合設(shè)計(jì)要求，表明軟基處理是成功的。
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