軟土液化地基處理施工設備研究

1、.客運專線施工技術(shù)資料設 備中鐵二十四局集團有限公司二00五年一月目 錄第一章 軟土、液化地基處理施工設備研究01第一節(jié) 軟土地基處理技術(shù)和設備研究02第二節(jié) 液化地基加固處理技術(shù)和設備研究16第三節(jié) 巖溶路基加固處理技術(shù)和設備研究19第二章 客運專線路基填筑機械化施工設備研究22第一節(jié) 概 述22第二節(jié) 基床級配碎石施工設備研究23第三節(jié) 改良土施工設備研究26第四節(jié) 過渡段施工設備研究36第五節(jié) A、B組填料施工施工設備研究 41第三章 客運專線鐵路架橋機及運梁臺車45第四章 無碴軌道施工設備研究60第一節(jié) 概述60第二節(jié) 施工設備工作原理和技術(shù)性能61第三節(jié) 施工設備作業(yè)流程及工藝72第

2、四節(jié) 整套設備的技術(shù)特點80第五節(jié) 組織機構(gòu)及勞動力安排81#；第一章 軟土、液化地基處理施工設備研究根據(jù)客運專線沿線工程地質(zhì)、水文地質(zhì)情況，對軟土地基需進行處理。根據(jù)路基具體特點，我們進行了粉噴樁、碎石樁的施工技術(shù)研究。本次工作的主要研究內(nèi)容為：粉噴樁施工工藝和設備選型；碎石樁施工工藝和設備選型；液化地基加固處理施工工藝和設備選型。第一節(jié) 軟土地基處理技術(shù)和設備研究一、水泥粉噴樁加固軟土地基的施工設備研究用水泥噴射攪拌樁加固軟基，是以水泥作加固料與原狀軟土進行強制攪拌，經(jīng)物理化學作用后，水泥和土形成一種混合柱體，從而達到提高軟基承載力，減少軟基沉降的目的。 1、施工設備及操作（1）施工設備水

3、泥粉噴樁的施工機械設備主要是鉆機、粉體發(fā)送器、空氣壓縮機、攪拌鉆頭和動力設備（發(fā)電機組）等。鉆機。鉆機是粉體噴射攪拌法施工的主要機械，它必須滿足：A、動力大、扭矩大和符合大直徑鉆頭成樁要求，鉆頭直徑一般與水泥粉噴樁的直徑相同；B、具有正向鉆進，反轉(zhuǎn)提升的功能；C、具有反轉(zhuǎn)提升時能勻速提升、均勻攪拌、勻速噴粉等功能。本例鉆機為鐵道設計院設計的PH-5-18型鉆機，采用液壓蛙步移動，液壓調(diào)平，有鉆進深度計和電流電壓監(jiān)測表，它能很方便地控制粉噴樁的施工質(zhì)量，包括入土深度、地層阻力、壓縮空氣壓力及其流量等。粉體發(fā)送器。粉體發(fā)送器是定時發(fā)送粉體材料的設備，它是粉體噴射攪拌法加固施工機械中的關(guān)鍵設備，其工

4、作原理為：由空氣壓縮機送來的壓縮空氣，通過節(jié)流閥調(diào)節(jié)風量大小，壓縮空氣進入“氣水分離器”使壓縮空氣中氣水分離，然后“干風”送到粉體發(fā)送器喉管與“轉(zhuǎn)鼓”里輸出的粉體混合，成為氣粉混合體，進入鉆機的旋轉(zhuǎn)龍頭，經(jīng)空心鉆桿由鉆頭噴出，使水泥粉經(jīng)鉆葉與軟土拌和。粉體的定量輸出，由轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速控制。施工時根據(jù)配合比確定摻入比和鉆頭提升速度及鉆機的轉(zhuǎn)速，并選定合適的粉體發(fā)送量（確定轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速）。每根樁水泥總量噴入多少，由灰罐電子稱控制。噴粉過程中認真做好粉量記錄，確保摻入量符合設計要求，一般摻入量采用15%16%?？諝鈮嚎s機。粉噴樁水泥的噴出，是以空氣壓縮機作為風源?？諝鈮嚎s機的選定主要由加固工程的地質(zhì)條件及加固

5、深度所決定，但平常采用的空氣壓縮機壓力不大，為0.20.4MPa，其風量也不宜太大，一般為1.62.0M3。攪拌鉆頭。 粉體噴射攪拌法憑借鉆頭葉片的攪拌作用將使灰粉與軟土混合，因此，攪拌鉆頭的形狀直接影響灰、土的攪拌效果。攪拌鉆頭的形狀要保證在反向旋轉(zhuǎn)提升時，對樁中土體有壓密作用，而不是將灰、土向地面翻升而降低樁體質(zhì)量。計量裝置及動力設備。計量裝置在粉噴樁施工過程中起到質(zhì)量監(jiān)測的作用，施工前必須標定，施工過程中要有專人監(jiān)控記錄。施工過程中監(jiān)測一般包括深度計、電子稱、各種壓力表、電壓表讀數(shù)等。電壓表、電流表主要反映鉆頭鉆進過程中的受力情況，從中可判別鉆頭經(jīng)過地層的情況。一般為75kw的發(fā)電機組即

6、可滿足動力設備要求，也可使用市電。動力設備與樁機為一一配置。（2）粉噴樁施工設備操作成樁試驗在粉噴樁進行大量施工前，必須要進行成樁試驗，試驗應達到下列要求，并取得技術(shù)參數(shù)。A、滿足噴入量的各種技術(shù)參數(shù)，如鉆進速度、提升速度、攪拌速度、噴氣壓力、單位時間噴入量等；B、確定攪拌的均勻性；C、掌握下鉆和提升的阻力情況，選擇合理的技術(shù)措施；D、根據(jù)地層、地質(zhì)情況確定覆噴范圍。成樁工藝性試驗樁數(shù)不少于5根。施工機械操作粉噴樁攪拌技術(shù)是基于鉆機鉆孔時，回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤和加壓機構(gòu)通過鉆桿向鉆頭施加作用力，鉆頭在軸壓力和回轉(zhuǎn)扭矩作用下切入土層并切碎土體到達設計深度后，然后反向旋轉(zhuǎn)提升鉆頭，同時用壓縮空氣輸入水泥或石灰

7、粉體，通過鉆頭的攪拌作用，使固化料和土體充分拌和，邊提升鉆頭、邊噴入固化料、邊攪拌混合，直至鉆頭提出地面完成一根樁的施工。粉噴樁的施工機械主要由步履機構(gòu)、動力機構(gòu)、傳動機構(gòu)、操作機構(gòu)、粉體發(fā)送器、空氣壓縮機、攪拌鉆頭等組成，主機是一臺能完成鉆進及攪拌的鉆機。根據(jù)粉噴樁的施工特點，要求鉆機要有較高的移位靈活性和速度可變性。施工工藝粉噴樁施工程序為：整平原地面鉆機定位鉆桿下沉鉆進上提噴粉強制攪拌復拌提桿出孔鉆機移位【3】。如圖二所示。 圖二粉噴樁施工程序示意圖1鉆機；2鉆架；3鉆桿；4鉆頭；5鉆孔；6成樁 具體操作方法如下：A、對正樁位，調(diào)整鉆機機身，保證鉆桿的垂直度，啟動鉆機下鉆，待攪

8、拌機鉆頭接近地面時，啟動空氣壓縮機，開始鉆進。B、鉆到設計孔深時，關(guān)閉空氣閥門，噴送水泥。C、確認水泥已到樁底時，提升攪拌鉆頭，為便于控制成樁重量，一般不得使用檔提升。D、提升到設計樁頂標高時，停止噴粉。E、打開送氣閥，但空壓機不要停機，攪拌鉆頭提升到樁頂時停止提升，在原位轉(zhuǎn)動2min，以保證樁頭均勻密實。F、鉆頭再鉆到設計樁底，進行二次攪拌。G、將攪拌鉆頭提出地面，停止主電機、空壓機，填寫施工記錄。H、移動到下一個樁位。操作要點如下：A、機身調(diào)平以鉆桿是否垂直為依據(jù)，操作時以鉆錘吊線進行控制。B、鉆頭鉆至設計深度時，應有一定的滯留時間，以保證加固粉料到達樁底。一般為25min。C、噴粉或噴氣

9、時，當氣壓達到0.45Mpa時，管路可能堵塞，此時應停止噴粉，將鉆頭提出地面，切斷空壓機電源，停止送氣，查明堵塞原因，予以排除。D、整個制樁過程一定要保證邊噴粉、邊提升連續(xù)作業(yè)。當空氣濕度大、粉體流動性差、噴氣壓力大、單位樁長噴粉量大時，應開通灰罐進氣閥，以對料罐加壓。如出現(xiàn)斷粉，應及時補噴，補噴重疊長度不小于0.5m。E、噴粉開始時，應將電子秤顯示屏置零，使噴粉過程在電子計量顯示下進行。噴粉時，記錄人員應隨時觀察電子秤的變化顯示，以保證各段噴粉均勻。 2、施工工藝及質(zhì)量控制（1）施工順序及施工工藝水泥粉噴樁的主要施工順序為：施工準備鉆機就位鉆進提升噴粉攪拌升到設計標高后再復鉆提升復拌升到設計

10、標高后停機下一樁循環(huán)施工。（2） 施工質(zhì)量控制施工準備。施工準備主要是進場道路準備、施工作業(yè)面準備和備料準備。工藝性試樁。粉噴樁正式施工前要先施工36根樁進行工藝性試樁，以確定：要穿過軟土層的實際深度；了解各軟土的阻力，以確定鉆進及提升速度和噴粉量。在實際工作中根據(jù)其抽芯質(zhì)量情況發(fā)現(xiàn)，對含水量較大的軟土，提升速度要慢，風量要大才能保證成樁質(zhì)量；對砂層，特別是粗砂層，提升速度應較淤泥層快，風量應較淤泥層的小。本例工藝性試樁確定的參數(shù)見下。 試樁確定的施工參數(shù)鉆進及提升 攪拌速度 灰罐壓力 空氣壓力 氣體流量速度/（m/min）轉(zhuǎn)/min MPa MPa L/s0.50.8 50 0.4 0.20

11、.4 20各主要工序的質(zhì)量控制要點。A、樁基就位：根據(jù)設計，確定加固放置機體位置的基礎（即加墊砂層），使攪拌樁機機軸保持垂直，以防打斜樁，影響樁基承載力。B、下鉆：啟動攪拌樁機，鉆頭邊旋轉(zhuǎn)邊鉆進。為不致于堵塞噴射口，此時并不噴射加固材料，而是噴射壓縮空氣，可使鉆進順利，減小負載扭距。隨著鉆進，準備被加固的土體在原位受到攪動。C、提升鉆頭并反轉(zhuǎn)：在提升過程噴粉攪拌，通過粉體發(fā)送器將水泥粉噴射入攪拌的土體中，使土體和水泥沿深度方向充分拌和。要根據(jù)地質(zhì)情況，決定提升速度，以得到較均勻的水泥土樁，提升速度根據(jù)試樁參數(shù)確定。D、提升結(jié)束：當鉆頭提升到距地面3050cm時，發(fā)送器停止向孔內(nèi)噴射粉料，成樁結(jié)

12、束。這時由于裝置的回路是封閉的，粉體不會向空中噴射和飛散。在向土體噴射過程中的最后階段，在攪拌鉆頭距地面30cm處停止噴粉，粉粒不會溢出地面。一般在設計樁頂預加50cm樁長作為破除樁頭用。E、復拌：停止噴粉，鉆頭邊旋轉(zhuǎn)邊鉆進，直至設計深度的1/3處，再邊提升邊反向旋轉(zhuǎn)，使土體和粉體充分拌和，土體被充分粉碎，水泥粉被均勻地分散在樁土中，復拌的深度一般位設計樁長的1/3，復拌是保證成樁均勻和提高樁體強度的有效措施。 3、質(zhì)量標準及驗收（1）基本要求。水泥的標號要符合設計要求，要按成樁試驗所確定的技術(shù)參數(shù)進行施工；嚴格控制噴粉時間、停粉時間及水泥噴入量，確保粉噴樁的長度；樁體上部1/3的樁長范圍內(nèi)必

13、須進行2次攪拌，確保樁體質(zhì)量；發(fā)現(xiàn)噴粉量不足時，應整樁復打；噴粉中斷時復打的重疊孔段應大于1米。（2）樁體質(zhì)量檢驗及質(zhì)量分析。樁長及強度檢測應以取芯為準，本工程以取芯和輕便觸探聯(lián)合檢測，前者為甲方抽檢，頻率為2%，后者為施工單位自檢，頻率為5%。從取芯的結(jié)果得：原狀土為含水量大的軟弱淤泥時，樁體膠結(jié)較差，且為松散可塑硬塑狀，樁體強度低；若原狀土為粗砂層或細砂層時，樁體膠結(jié)好，強度高；若原狀土為粉砂、淤泥質(zhì)粘土時，樁體膠結(jié)介于含水量大的軟弱淤泥和粗砂層或細砂層之間。4、設備選型國內(nèi)目前的攪拌機有中心管噴漿方式和葉片噴漿方式。后者是使水泥漿從葉片上若干個小孔噴出，使水泥漿與土體混合較均勻，對大直徑

14、葉片和連續(xù)攪拌是合適的，但因噴漿孔小易被漿液堵塞，它只能使用純水泥漿而不能采用其它固化劑，且加工制造較為復雜。中心管輸漿方式中的水泥漿是從中心管輸出，這對于葉片直徑在lm以下時，并不影響攪拌均勻度，而且它可適用多種固化劑，除純水泥漿外，還可用于水泥砂漿，甚至摻入工業(yè)廢料等粗粒固化劑的噴入。1、SJBF系列深層攪拌機SJBF系列深層攪拌機是由江蘇省江陰市振沖機械制造有限公司生產(chǎn)的水泥攪拌專用機械。其主要型號有SJBF37、SJBF37、SJBF45等。配套機械為JLD18履帶式樁架。SJBF系列深層攪拌機主要技術(shù)參數(shù)如表1-3。SJBF系列深層攪拌機主要技術(shù)參數(shù)表 表1-3項 目單位參 數(shù)SJB

15、F37SJBF37SJBF45電機功率kW2×372×372×45攪拌軸轉(zhuǎn)速r/min42.64240額定扭矩N·m52002×84052×10000攪拌軸數(shù)322一次性處理面積m20.80.85攪拌頭直徑mm2×7402×760攪拌深度m12-1818-25外形尺寸mm1370×734×24371262×702×16901262×702×1760配備JLD18簡易履帶式樁架技術(shù)參數(shù)如表1-4。JLD18簡易履帶式樁架技術(shù)參數(shù)表 表1-4項 目單 位參 數(shù)

16、立柱高m18垂直時允許提升力kN180最大傾斜時允許提升力kN120最大水平傾出距m3傾高允許傾角°7行駛坡角°10行駛速度m/min10履帶有效接地面積m25.8斜撐調(diào)整驅(qū)動功率kW2×2.2行駛驅(qū)動功率kW2×7.5卷揚機功率kW7.5最大外形尺寸mm8470×5650×19595整機質(zhì)量kg214002、GPP-5C型深層攪拌機該機由上海金泰股份有限公司生產(chǎn)。其主要技術(shù)參數(shù)見表1-5。GPP-5C深層攪拌機主要技術(shù)參數(shù)表 表1-5項 目單位參 數(shù)地基加固深度(最大)m12.5、15、18標準攪拌翼徑mm50轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)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給進提升能力kN30給進提升速度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液壓步履縱向單步行程m1.2液壓步履橫向單步行程m0.5接地壓力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系列深層攪拌機PH系列深層攪拌機由中鐵

18、武漢工程機械設計研究院生產(chǎn)，其主要技術(shù)參數(shù)如表1-6。在上述幾種樁機類型中，加固深度一般在18m。中鐵武漢工程機械設計研究院是一家具有設計、生產(chǎn)、科研能力的機械生產(chǎn)廠家，其生產(chǎn)制造的PH系列深層攪拌機性能可靠，可操控性強，功效較高，型號齊全，可根據(jù)不同設計及地質(zhì)條件分別選用。4、配套機具設備客運專線如選用PH系列深層攪拌機，與其配套施工機具設備見表1-7。PH系列深層攪拌機技術(shù)參數(shù)表 表1-6項 目單 位PH-5APH-5BPH-5DPH-5E地基加固深度m14.5181818成樁直徑mm500500500-10002×(250-630)鉆機轉(zhuǎn)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鉆桿規(guī)

20、格mm125×125125×125125×1252×125×125縱向單步行程m1.21.21.21.2橫向單步行程m0.50.50.50.5接地比壓MPa0.02870.0380.03850.039空壓機排量m3/min1.61.61.62×1.6主電機功率kW3737452×45油泵電機kW557.511空壓電機kW1313132×13整機重量kg7500100001200017000單機作業(yè)主要施工機具配置表 表1-7序號名 稱規(guī)格或型號數(shù) 量用 途1深層攪拌機PH系列1臺成孔制樁2灰漿泵HB6-31臺送漿3

21、自動計量灰漿攪拌機200L2臺攪拌漿液4灰漿集料箱1000L1臺蓄料5冷卻水泵、電纜、膠管連接管線、裝置二、水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）加固軟土地基的施工設備研究碎石樁(Stone Column)是指用振動、沖擊或水沖等方式在軟弱地基中成孔后，再將碎石擠壓入已成的孔中，形成大直徑的由碎石構(gòu)成的密實樁體。但因振沖碎石樁有泥水污染環(huán)境，且有軟化土的作用，從80年代開始，一些單位紛紛開發(fā)了錘擊碎石樁、振密碎石樁和干振碎石樁等，強夯碎石樁亦有應用，并在制樁工藝和樁體材料方面也進行了改進，如在碎石中添加適量的水泥和粉煤灰(水泥粉煤灰碎石樁，簡稱CFG樁)，或添加鋁土礦赤泥等，使樁體獲得一定程度的膠結(jié)強度

22、。CFG設備不但能滿足CFG樁基礎工程的施工，也可逐步替代目前國內(nèi)廣泛使用的振動沉拔樁機，達到節(jié)約基礎施工費用、提高施工質(zhì)量、實現(xiàn)文明施工的目的。1 、CFG樁施工設備施工流程CFG樁是由碎石、粉煤灰和水泥以一定比例加水拌合而成的具有可變粘結(jié)強度的樁型，CFG樁復合地基充分利用天然地基的承載能力，一般不配鋼筋籠，水泥用量只有灌注樁的 50 60，而且樁徑小、樁數(shù)少，在地基和基礎之間設置柔性墊層，使地基強度和變形模量較為均勻，對提高結(jié)構(gòu)受力、結(jié)構(gòu)抗震等級等極為有利。其工程造價與預制樁相比可節(jié)約成本 50，與灌注樁相比可節(jié)約成本30，具有極佳的經(jīng)濟效益。 （1）CFG樁施工設備

23、的施工流程如下（圖1）：樁機、混凝土泵、攪拌機就位； 啟動樁機，鉆具鉆進到預定標高；混凝土泵將攪拌均勻的混合料送至鉆桿芯管內(nèi)，提升鉆桿，根據(jù)顯示的灌注壓力，控制混凝土泵的泵送量和鉆具提升速度，灌注到設計標高；移動樁機至下一樁位，并清理排氣裝置。（2）設備主要性能參數(shù)鉆孔直徑mm400鉆孔深度m22鉆桿轉(zhuǎn)速rmin352動力頭功率kw2×37最大扭矩kN·m205許用拔鉆力kN300步長m12回轉(zhuǎn)角度º360地面允許最大坡度º3接地比壓MPa0 05 0 15整機重量t386外形尺寸9200×5000×31000（3）設備主要

24、特點 CFG樁施工設備的研制，從我國的施工實踐出發(fā)，采用特制的長螺旋鉆孔機鉆孔，在鉆具提升的同時，通過給料系統(tǒng)灌人混合料，并使之密實成樁。底盤采用造價適宜的全液壓步履式行走機構(gòu)，可作3ed”回轉(zhuǎn)，機動性好、穩(wěn)定性強、操縱方便；施工中低噪聲、低振動、無污染、效率高，并配有灌注壓力顯示裝置，成樁質(zhì)量有保證。該設備除可進行CFG樁施工外，還可進行一般的長螺旋鉆孔等多種工法的施工。特別是該設備的排土裝置、灌注壓力顯示裝置、進料排氣裝置等，不但可切實保證CFG樁的成樁質(zhì)量，而且填補了國內(nèi)空白，解決了長期以來施工中存在的問題，獲得了很好的施工效果。排土裝置長螺旋鉆孔機施工時，螺旋葉片會帶出大量泥

25、土，粘在鉆桿上無法排出，此問題長期未得到很好的解決，從而限制了設備的使用范圍。人工清土，勞動強度大，施工效率低，并有一定的危險性。該設備專門設計了一種穩(wěn)定器式排土裝置（圖2），解決了這一問題。該排土裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、排土效率高，具有排土和穩(wěn)定導向鉆桿兩種功能。在排土作業(yè)時，鉆桿不旋轉(zhuǎn)，排土刮板繞鉆桿轉(zhuǎn)動進行排土。在鉆具提升過程中，由于主卷揚鋼絲繩在卷筒上纏繞的層數(shù)改變，使提升速度由慢至快變化。為避免因速度差而導致刮板與葉片相撞，合理匹配了刮板旋轉(zhuǎn)速度和鉆具提升速度，并采用緩沖裝置，實現(xiàn)了自動排土。其工作過程為：A、排土刮板離開鉆桿，鉆具穿過排土裝置，鉆至設計深度；B、將排土刮板推人鉆桿葉

26、片間并定位；C、啟動混凝土泵和主卷揚，提升鉆具，灌注混凝土，同時啟動排土裝置，排土刮板繞鉆桿旋轉(zhuǎn)進行排土，至提升鉆具出土，完成灌注和排土作業(yè)。鉆頭的型式及密封在CFG樁基礎施工中，混凝土從鉆桿中心輸人，在鉆頭芯管底部兩側(cè)設有兩個單向出料門，在鉆進時靠土對鉆頭的反力使其封閉。當鉆到規(guī)定標高時，泵送混凝土的壓力使其打開，混凝土充滿整個樁孔。目前廣泛使用的鉆頭，采用鉸鏈、蓋板給住出料口，由于鉸鏈間隙大，當遇到飽和沙土或通壓水時，會造成鉆桿內(nèi)進水，使混凝土離析或埋管，影響施工質(zhì)量。該設備的鉆頭出料門用密封圈進行密封，在鉆進過程中泥漿不能進人鉆桿芯管內(nèi)，保證了成樁質(zhì)量。同時，鉆頭的出料門采取上翻式和下翻

27、式兩種形式（圖3），提高了對地層白適應性。灌注壓力顯示裝置灌注混凝土成樁時，要在鉆桿芯管內(nèi)保持一定的壓力，以確保成樁質(zhì)量。為此，該設備安裝有灌注壓力顯示裝置（圖4），將芯管頂端測量的壓力信號傳遞到操縱室，直觀顯示，駕駛員可根據(jù)顯示的壓力信號來控制鉆具提升速度和泵送混凝土量，使灌注過程中不會發(fā)生超拔斷樁或壓力過大造成輸送管路或鉆桿損壞現(xiàn)象。經(jīng)過大量考核試驗證明，CFG樁由于采用了保壓灌注，大大改善了成樁質(zhì)量，使樁的承載能力提高了 14 20。進料排氣裝置該裝置在灌注混凝土的過程中能排除管道和鉆桿內(nèi)的空氣，而當混凝土充滿管道或鉆桿時又能自動關(guān)閉、保壓，混凝土不向外泄露。當灌注混凝土時，泵送混凝土通

28、過彎頭進人鉆桿芯管，芯管內(nèi)的空氣由閥門排出。當混凝土充滿芯管后，將浮子托起封住閥門，灌注完成后，浮子靠自重落下，閥門打開（見圖4）。目前鉆機上的排氣裝置，使用一段時間后浮于和閥門都會粘結(jié)混凝土，使整個裝置無法密封或完全堵死，必須經(jīng)常清理才能重新使用。我們采用了水沖洗和電磁鐵沖擊的方法，·在成樁后進行振動和清洗，保證排氣口的清潔和密封，解決了此問題。     進料彎管進料彎管是連接鉆桿與高強度柔性管的重要部件，當泵送混凝土時，彎管的曲率半徑及其與鉆桿的連接形式對混凝土的正常輸送起著至關(guān)重要的作用。施工中混凝土常在彎頭處逐漸沉積，最終造成堵管，國外同類設備彎

29、管處也經(jīng)常發(fā)生堵管現(xiàn)象。經(jīng)過多次反復試驗，該設備設計了合理的彎管形式和曲率半徑，使混凝土進料順暢，不會因彎管而造成堵塞現(xiàn)象。CFG樁施工設備不從我國實際情況出發(fā)，具有價格適宜、性能可靠、操作簡便等特點，結(jié)合獨特的“CFG樁復合地基成套技術(shù)”，具有良好的經(jīng)濟效益和產(chǎn)業(yè)化前景。第二節(jié) 液化地基加固處理技術(shù)和設備研究一、液化地基加固處理技術(shù)概況飽和的粉細砂或粉土，在重復或突變荷載作用下，孔隙水壓力上升，土粒間有效應力降低，在土中排水條件不暢的情況下，可能使土粒處于懸浮狀態(tài)，這時土體抗剪強度傷失，這種現(xiàn)象稱為砂土的液化。其液化的內(nèi)在條件為：1、土粒無粘性或低粘性，且結(jié)構(gòu)松散；2、土處于飽和狀態(tài)；3、土

30、中排水條件差，超孔隙水壓力不易消散。所以可液化地基處理，其出發(fā)點是改變它的內(nèi)在條件，增加土體密實度和改善排水條件。常用方法有以下幾種：1、強夯法：強夯法根據(jù)不同土質(zhì)條件和夯擊能，可處理4-10m深度范圍。2、樁基和深基礎：采用樁基時，樁端伸入液化深度以下穩(wěn)定土層中的長度，應計算確定，且對碎石土、礫、粗、中砂，堅硬粘性土和密實粉土不應小于0.5m，對其他非巖石土不宜小于1.5m。采用深基礎時，基礎底面應埋入液化深度以下的穩(wěn)定土層中，其深度不小于0.5m。3、加密法：包括振沖法、碎石(砂)樁法等，應處理至液化深度下界，樁間土的標貫擊數(shù)應大于液化判別標準貫入擊數(shù)臨界值。4、換填法：用非液化土替換全部

31、液化土層。液化地基土的處理范圍，采用加密法、強夯法或換土法，在基礎邊緣以外的處理寬度，應超過基礎底面下處理深度的1/2且不小于基礎寬度的1/5。對表層厚度<3M的液化土地基，可采用換填水穩(wěn)定性高的非液化土。對表層厚度>3M的液化土地基，可采用振動壓實、擠密砂石樁、強夯等措施，其加固密度不應小于振穩(wěn)密度，加固深度自路基面以下不宜小于5m。二、擠密砂石樁處理液化地基設備研究砂樁加固液化地基宜采用振動擠密法。振動擠密砂樁是將樁尖、樁管插入待加固的飽和砂土地基中，通過壓拔樁管灌砂和利用置于樁管頂上的振動打樁錘的振動作用，使砂土地層得以擠密增大相對密度，從而使地基得到加固，防止振動液化。1、

32、設備選型常用施工機械與碎石樁基本相同。采用軌道門架式振動擠密砂樁機進行施工，其主要部件有可移動的打樁機門架、樁錘、提升系統(tǒng)、樁錘導向架、橫向移動機構(gòu)、操縱系統(tǒng)、樁管、樁尖、樁砂料斗等部分。擠密砂樁機的樁尖部分對擠密砂樁施工質(zhì)量和工效有很大影響。一般樁尖有三種形式，即限位活瓣式、錘頭式和加護套錘頭式。其中，限位活瓣式樁尖下砂快，但容易變形，擠壓效果較差；錘頭式樁尖擠壓能力強，但遇有縮孔現(xiàn)象下砂困難；加護套錘頭式樁尖下砂流暢，擠壓能力強，對于加密飽和砂土較為理想。 2、成樁施工工藝(1)樁機就位根據(jù)門架式振動擠密砂樁機走行鋼軌上標出的樁位標記，移動樁機，使樁機對準打樁線；啟動卷揚機，按照下橫梁上標

33、出的樁位標記移動導向架，使樁管(尖)對準打樁點，并將卷揚機離合器剎緊；松動卷揚機離合器，使樁尖接觸樁位點。(2)樁管下沉啟動樁錘電機使樁錘振動，樁管沿樁位下沉。(3)灌砂根據(jù)樁深，按規(guī)定的灌砂量將砂裝入樁管內(nèi)，如果樁管依次容納不了應灌入的全部砂料，剩余的砂料待樁管提升下砂振動擠密一段時間后，再補充裝入。(4)振動擠密沉樁過程中的振動擠密：第一次把樁管提升80-100cm，提升時樁尖自動打開，樁管內(nèi)的砂料流入孔內(nèi)。(5)振動擠壓降落樁管，振動擠壓10-20s。(6)往復擠壓其后，每次提升樁管50cm，擠壓時間以樁管難以下沉時為宜。按上述方法往復升降壓拔樁管，直至所灌的砂將地基擠密。(7)移位完成

34、該樁的灌砂量，樁管提升至地面，將樁管移到下一根樁位。（8）工藝流程綜上所述，施工工藝流程見圖1-4。YN樁機就位啟動電機，樁管下沉灌砂提升樁管、擠壓降落樁管，振動擠壓提升樁管，移位到高度否圖1-4 砂樁施工流程圖第三節(jié) 巖溶路基加固處理技術(shù)和設備研究根據(jù)勘探資料分析巖溶發(fā)育及溶洞分布情況，采取巖溶壓漿方法對路基進行加固。一、施工工藝注漿孔采用“梅花型”布置，孔縱向間距5m，排距5m。注漿孔開孔孔徑不小于110mm，終孔孔徑不小于91mm。注漿水泥采用Po42.5水泥，水玻璃38-43Be，模數(shù)2.4-3.0。水泥漿液水灰比為:0.8:1-1:1。若遇空的巖溶通道、較大溶洞或裂隙處，視具體情況先

35、灌入中粗砂或稀水泥砂漿對溶蝕腔體進行充填，再采用煤灰水泥漿液或雙液注漿。全充填溶洞一般采用單液注漿。注漿壓力參數(shù)：灰?guī)r中為0.1-0.3MPa，巖土界面附近逐步加大至0.5MPa。二、RG-70/90活塞式注漿機1、RG-70/90活塞式注漿機單缸雙作用通用型壓力注漿機，用于隧道、橋梁、礦山井巷、松軟地基和邊坡的土壤、巖石壓力灌漿。推薦使用介質(zhì)：水泥漿類。 主要技術(shù)特征：單缸雙作用液壓驅(qū)動結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠球閥換向項目排量L/min壓力MPa缸徑mm驅(qū)動功率kW重量kg外形盡寸底盤形式長mm寬mm高mmRG-70D0-700.2-811011，電機600149010171083輪胎式RG-90

36、S0-900.2-1011015，電機3801300720730滑撬式2、RG130/20活塞注漿泵單缸雙作用通用型壓力注漿機，用于隧道、橋梁、礦山井巷、松軟地基和邊坡的土壤、巖石壓力灌漿。推薦使用介質(zhì)：水泥漿類粘稠物料 。該泵是在引進美國技術(shù)基礎上開發(fā)的一種小型活塞注漿泵。主要技術(shù)特征： 單缸雙作用 集成閥塞，球閥換向 機械變速傳動，結(jié)構(gòu)緊湊 工作穩(wěn)定可靠 鑄鋁泵頭、重量輕，利于運輸G130/20技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)項目參數(shù)/說明整機形式單缸雙作用、球閥換向排量0-130L/min工作壓力2MPa（20bar/290psi）缸徑75行程85mm往復次數(shù)0-180prm吸口直徑51mm（2 inc

37、h）排口直徑42mm驅(qū)動動率10hp柴油機傳動形式V帶+齒輪傳動底盤形式滑橇式重量260kg整機尺寸（長*寬*高）1680mm * 570mm * 980mm 第二章 客運專線路基填筑機械化施工設備研究第一節(jié) 概 述路基在線路中所占的比例最大，故此，路基工程質(zhì)量的好與否,直接影響到客運專線鐵路的運行速度及平穩(wěn)性。客運專線鐵路要求路基穩(wěn)定性好、沉降小、剛度均勻。也只有具備這些條件，列車才能高速安全行駛。路基沉降是引起整個線路變形的最大因素，客運專線在設計上以動應力為特征，改變了傳統(tǒng)的鐵路設計思想?；谝陨显O計思想，客運專線路基機械化施工設備從選型到施工操作不能按照普通鐵路的方法去做，其顯著特點主

38、要有：一、基床厚度的增加和壓實標準的提高，必須使用高性能、大噸位的壓實設備和施工工藝普通鐵路的基床厚度一般為0.91.2m，而客運專線的基床厚度為3.0m。對于路基的壓實標準，普通鐵路的細粒土、粘砂、粉砂，基床以下的K值為0.850.90，基床表層0.95。而客運專線在檢測上采用了地基系數(shù)K30值和孔隙率n以及動態(tài)變形模量Evd值來檢測，采用全新的標準來表征。就是對基床以下的細粒土，其壓實度也要求大于0.90 以上，而且設置了厚度0.7m以上的級配碎石基床表層。這就要求在壓實設備的選取上必須使用高性能、大噸位的壓實設備和施工工藝。二、在橋涵與路基相接處設置了以梯形為特征的級配碎石過渡段，在設備

39、選型使用上有別于普通鐵路為使列車在剛性的橋（涵）臺與柔性的路基平穩(wěn)過渡，使路橋連接處不致于因兩者的沉降差異而在該處造成軌道彎折，影響列車的安全行駛?？瓦\專線在橋涵與路基的連接處，從原地面起至基床面的高度內(nèi)按照正梯形或倒梯形的模式設置一段較長的過渡段。此外，在路涵（橫向構(gòu)造物）、路堤與路塹、隧道與路基、無碴橋面與路基連接處，也參照此方法設置不同形式的過渡段。在壓實設備選用上，不但要求使用高性能、大噸位的壓實設備，在大型壓實設備不能到位的地方，必須使用小型壓實設備進行人工壓實。第二節(jié) 基床級配碎石施工設備研究客運專線路基基床（厚3.0m）分為基床表層（厚0.7m）和基床底層（厚2.3m）兩部分?；?/p>

40、床表層材料采用級配碎石或級配砂礫石。一、基床級配碎石機械化施工1、級配碎石的拌合與運輸設級配碎石拌合站用廠拌設備集中拌合，廠拌設備由供料系統(tǒng)、拌和系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、成品儲存?zhèn)}五部分組成，實行電控加水，集中拌制?？紤]熟料在運輸過程中的損失，拌制時含水量宜適當提高12%。采用ZL50式裝載機上料。運輸則采用自卸汽車。級配碎石應隨拌隨用，以避免熟料堆放時間過長造成水分損失。在裝料時用小料堆分三階段裝，先裝車廂兩頭，再裝車廂中部，運輸時避免急轉(zhuǎn)彎、急剎車。運料車用篷布覆蓋，防止造成環(huán)境污染。2、攤鋪前的準備基床底層的壓實標準、斷面、標高、中線、縱橫坡、平整度等應符合設計要求，每層施工前清除表面

41、雜物、松散石碴，攤鋪前底基層應適當灑水濕潤，攤鋪前每隔10米放中線及邊線控制樁。正式施工前，先作試驗段，根據(jù)試驗段結(jié)果，調(diào)整拌合、運輸、攤鋪、碾壓等工藝參數(shù)和工藝過程，使其達到合理高效的程度，并確定級配料的攤鋪系數(shù)。3、攤鋪攤鋪時應分左右兩幅施工。攤鋪長度以30米為宜，最多不超過50米。用推土機初平，初平不得超過3次，以避免造成混合料的離析，最后用平地機精平，3m范圍內(nèi)相對高差不大于2cm，應選用配置自動找平裝置的平地機。級配碎石頂層用攤鋪機進行攤鋪，在每輛卡車卸料之間，不要用完受料斗內(nèi)的混合料，留少量部分混合料在受料斗內(nèi)，盡可能減少將兩面?zhèn)劝宸鸬拇螖?shù)，僅在需要將受料斗中的混合料弄平時，才將

42、受料斗的兩塊側(cè)板翻起；盡可能大的打開受料斗的后門，以保證分料室中的料飽滿，并使分料器連續(xù)運轉(zhuǎn)；盡可能連續(xù)攤鋪混合料；只有在必要時才可停止和重新啟動；調(diào)整攤鋪機的速度，使攤鋪機的產(chǎn)量和拌合機的產(chǎn)量相匹配。4、碾壓碾壓應先靜壓后振壓再靜壓，在振壓時應先輕后重，先慢后快，直線段由兩側(cè)路肩向路基中心碾壓，曲線地段由內(nèi)側(cè)路肩向外側(cè)路肩逐行碾壓，碾壓時沿縱向輪跡重疊0.4米，橫向搭接長度不小于2米，在作業(yè)面上不調(diào)頭，不轉(zhuǎn)彎，初壓 、復壓工作區(qū)間嚴格分開，壓路機工作區(qū)間長度不宜過長，碾壓遍數(shù)可參照試驗結(jié)果，直至滿足要求，一般68遍為宜。在壓路機不易到達的部位，如路肩邊緣，應采用手扶震動壓路機等進行處理。5、

43、工藝流程基床表層級配碎石可分三層施工，上層采用攤鋪機攤鋪，中、下層采用平地機攤鋪。其工藝流程見圖2-1。驗收基床底基層區(qū)段拌合運輸攤鋪碾壓檢測修整修整基床底層測量放樣檢驗運 輸拌 合碾壓攤 鋪攤鋪修整養(yǎng)護檢測合格不合格 圖2-1 基床表層級配碎石工藝流程圖二、基床級配碎石機械化施工擬采用的主要設備及選型拌制成品料應選用電子秤計量骨料和水，攪拌倉攪拌軸較長的穩(wěn)定土廠拌設備為宜，以保證骨料的極配精度和均勻性，生產(chǎn)能力不小于500T/h。壓路機應選用雙驅(qū)全液壓傳動自行式振動壓路機，以提高壓實效果和生產(chǎn)率，壓路機工作質(zhì)量以16噸至18噸為宜。為避免過度壓實和破壞混合料物理結(jié)構(gòu)，最好選用帶BVC智能變幅

44、系統(tǒng)的壓路機，例如英格索蘭SD175型等進口壓路機等。推土機應選用液力傳動式，120-140馬力為宜。平地機選用額定功率160至190馬力，帶自動找平裝置的型號。攤鋪機使用穩(wěn)定材料攤鋪機和多功能攤鋪機即可，應使用最大攤鋪寬度9-12.5m的攤鋪機，保證一次攤鋪成型。手扶式振動壓路機應選用重量適中，操作靈便、激振力大的型號。基床級配碎石施工擬采用的設備見下表；序號設備名稱規(guī)格型號或能力單位數(shù)量用途備注1穩(wěn)定土廠拌設備WCB500臺1拌制成品料2裝載機ZL50臺4上料3自卸車載重15T輛12運輸填料4自行式振動壓路機YZ16J或YZ18GD或英格索蘭SD175臺3壓實帶BVC智能變幅系統(tǒng)效果更佳5

45、平地機PY180臺1攤鋪料精平帶自動找平裝置6推土機TY120或TY140臺1攤鋪料粗平7攤鋪機WTU95、WTU125臺2攤鋪成品料8手扶式振動壓路機YZS08臺1輔助壓實9灑水車輛1除塵和養(yǎng)護10發(fā)電機250KW臺1備用電源第三節(jié) 改良土施工設備研究對于C、D組填料，需要摻入一定比例的生石灰、熟石灰、水泥、固化劑等進行改良，以達到提高土的強度和水穩(wěn)性，降低土的壓縮性和膨脹性的目的。一、改良土機械化施工的關(guān)鍵工序1、改良填料的粉碎為保證改良劑與黏性土拌合的均勻性，改良土拌合前應首先對其填料進行粉碎，黏性土的粉碎方法主要有兩種：灰土破碎機粉碎 首先將填料運至晾曬場地攤開晾曬，并用五鏵犁、旋耕機

46、將尺寸大的土塊破碎，然后將填料運放至破碎機儲料倉，在由儲料倉用皮帶輸送至粉碎筒粉碎。粉碎后應及時拌合，不能及時拌合的應由雨布覆蓋防治雨淋或受潮再次凝結(jié)?；彝疗扑闄C破碎大于15mm顆粒含量小于20%，最大粒徑控制在50mm以內(nèi)，一般工藝流程見圖2-2。填 料粉 碎檢驗含水 量填料攤鋪晾曬不合格粉碎質(zhì)量檢 驗不合格 圖2-2 灰土破碎機粉碎填料工藝流程穩(wěn)定土拌合機粉碎選擇一個足夠大的晾曬場地對取自取土場的填料攤鋪晾曬來調(diào)節(jié)含水量, 并用五鏵犁、旋耕機將尺寸大的土塊破碎。然后用自卸車運輸至路基面堆放,填料的堆放間距根據(jù)料場土的含水量及運料車的噸位計算，將土均勻的攤鋪在預定的寬度上，表面力求平整。攤鋪

47、完成后用穩(wěn)定土拌合機粉碎，粉碎深度以大于攤鋪厚度1cm為準。輪式拌和機粉碎大于15mm顆粒含量小于30%，最大粒徑控制在80mm以內(nèi)。一般工藝流程見圖2-3。填料攤鋪晾曬檢驗含水量填料運至路基面上攤鋪拌和機粉 碎粉碎質(zhì)量檢驗不合格不合格圖2-3 穩(wěn)定土拌合機粉碎填料工藝流程圖2、改良填料的拌和機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個環(huán)節(jié)，改良劑與黏性土拌合的均勻性直接影響改良土的實際改良效果。對改良填料拌和常用兩種方法：廠拌法和路拌法。廠拌法拌合采用穩(wěn)定土廠拌拌和設備，將已粉碎好的填料與改良劑集中場地拌和（簡稱廠拌）。廠拌設備與灰土破碎機場地粉碎設備置于同一場地，粉碎完后直

48、接進行拌和，拌成的混合料盡快運至鋪筑現(xiàn)場，為減少水分損失，運送過程中車上的混合料應用防雨布覆蓋。粉碎機、拌合機及攤鋪機的生產(chǎn)能力應相匹配，以提高整個填筑工藝流程的功效。廠拌法具有可控性高、配料精度高、混合料拌和質(zhì)量好等優(yōu)點。但其工藝流程相對復雜，工效較低，并且受填料含水量的顯著影響，含水量過高在拌和過程中容易結(jié)團，影響功效及拌合的均勻性。從滿足路堤填筑施工要求出發(fā)，考慮到改良填料在運輸、攤鋪過程中含水量的損失，拌和時填料含水量以控制在比最佳含水量高1.5%為宜。廠拌劑量允許誤差范圍：-0.5%+1.5%。路拌法拌合路拌法是鋪在路基面上的填料用穩(wěn)定土拌合機粉碎合格后，用平地機整平，按設計要求布撒

49、改良劑，再用穩(wěn)定土拌合機拌合。攤鋪改良劑時，首先按設計摻入比例計算出單位面積改良劑用量，在路基面上劃出網(wǎng)格，擺放改良劑均勻攤開，然后用穩(wěn)定土拌合機進行拌合，拌合過程中設專人跟隨拌合機，隨時檢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%以下為宜。為保證拌合層與下承層間的粘結(jié)，拌合深度宜深入下層1cm。嚴禁在拌合底部留有素土夾層。拌合完成的標志：混合料顏色一致，沒有灰條、灰團、花面，沒有粗細顆粒窩，且水分合適均勻，然后立即取樣檢驗。其特點是：工藝流程相對簡單，工效高。缺點是精度較低，環(huán)境污染較高，受氣候影響大。路拌法劑量允許誤差范圍：-1.0%+2.0%。3、路堤填筑壓實路堤填筑

50、壓實是路基工程的一個關(guān)鍵程序，有效地壓實路堤填筑才能保證路基工程的施工質(zhì)量。改良填料或原填料經(jīng)初平、整形檢驗合格后，就要對填料進行及時碾壓。影響路堤壓實的主要參數(shù)包括：填料含水量、松鋪層厚度、碾壓機械性能參數(shù)及碾壓遍數(shù)、滯壓時間等。壓實機械和壓實遍數(shù)要滿足客運專線的壓實標準，壓實機械必須選擇雙驅(qū)全液壓的重型壓實機械，在壓實效果不佳時，應采用振動鋼輪帶凸塊的壓路機。目前世界上最先進的帶有BVC智能變幅系統(tǒng)的壓路機 ，在客運專線高標準的壓實往往能取到事半功倍的效果。在這些壓路機上用BVC系統(tǒng)能增強壓實深度效應，而且壓路機能根據(jù)各種不同厚度的鋪層自動進行調(diào)整，只有高性能的大噸位壓路機，加上BVC系統(tǒng)

51、能夠忽略許多的可變因素，不在依靠具體的實驗數(shù)據(jù)，和完全的人為因素，壓實經(jīng)驗，而是根據(jù)設備的高性能，提高壓實效率，獲得更好的壓實效果。（1）Variocontrol系統(tǒng)的工作原理在鋼輪上安裝加速度傳感器,以連續(xù)檢測壓路機在動態(tài)下的表現(xiàn).能夠反應出壓路機鋼輪和土壤相互作用力的信號會被傳遞到一個可編程邏輯控制器(PLC)。一旦到達某一個極限或者一個特定的條件時，該控制器會向控制單元發(fā)送一個信號，在那里壓實能量被調(diào)整到與當時土壤剛度條件相適應的大小。如果從加速度傳感器反應出的土壤剛度是低的，激振系統(tǒng)會把振動的施力方向根據(jù)需要朝向垂直方向調(diào)整以輸出近可能大的壓實能量。如果土壤的剛度增加，并達到某一極限或

52、特定值，激振系統(tǒng)將振動施力朝向水平方向調(diào)整，直至數(shù)值低于特定的值。這個控制系統(tǒng)的功能是使Variocontrol系統(tǒng)能自動地根據(jù)實際土壤剛度情況調(diào)整到近可能大的壓實能量。此系統(tǒng)必須能對土壤剛度的任何變化迅速作出反應。從垂直方向調(diào)整到水平方向所需要的時間不會超過1秒鐘。因此由于輸出的壓實能量過大而導致鋼輪起跳或翻騰的危險能得到避免。（2）BVC系統(tǒng)的振動參數(shù)Variocontrol系統(tǒng)的單鋼輪壓路機有特別高的振幅。這樣能產(chǎn)生非常高的壓實力并有好的深度效應。由于振幅高，與同噸位的常規(guī)壓路機相比，Variocontrol系統(tǒng)在壓實早期出現(xiàn)鋼輪起跳現(xiàn)象。當在自動模式下工作時鋼輪的振動會得到檢測，在鋼輪即將開始起跳前就會自動降低垂直分力上的振幅，這就保證了使用合適的最大限度振幅來壓實，有能避免起跳的現(xiàn)象發(fā)生。此系統(tǒng)必須能對土壤剛度的任何變化迅速作出反應。從垂直方向調(diào)整到水平方向所需要的時間不會超過1秒鐘。因此由于輸出的壓實能量過大而導致鋼輪起跳或翻騰的危險能得到避免。（3）BVC的優(yōu)點（A）壓實均勻BVC系統(tǒng)能在一秒鐘內(nèi)根據(jù)土壤變化自動做出調(diào)整。這能確保任意時刻都能向地面?zhèn)鬟f最大限度的壓實能量。避免過度壓實能自動調(diào)整壓實能量將會最有效地避免過度壓實和連帶引起的鋼輪起跳。（C）駕駛更舒適由于激振系統(tǒng)能相應的根據(jù)施工條件進行調(diào)整，從而極大