貴廣鐵路CFG樁復(fù)合加固地基施工技術(shù)總-結(jié)

1、麻昭高速公路CFG樁復(fù)合加固地基施工技術(shù)總結(jié)簡(jiǎn)介：麻昭高速公路是交通運(yùn)輸部確定的“綠色低碳”示范建設(shè)項(xiàng)目。它是國(guó)家高速公路網(wǎng)G85渝昆高速公路的重要組成部分，云南南北高速公路大通道建設(shè)的重要一段，是云南連接成渝地區(qū)、通往西南腹地的交通主動(dòng)脈。在該項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，采用了許多國(guó)內(nèi)外的新技術(shù)、新工藝、新材料。文章詳細(xì)介紹了該工程土建、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等工程施工方面的特點(diǎn)及其新技術(shù)、新工藝和新材料的應(yīng)用，這些在該項(xiàng)目的建設(shè)及竣工后的經(jīng)營(yíng)管理中都產(chǎn)生了良好的效果。關(guān)鍵字：麻昭高速公路,建設(shè)項(xiàng)目,新技術(shù),新工藝1工程概況 麻昭高速公路是交通運(yùn)輸部確定的“綠色低碳”示范建設(shè)項(xiàng)目。它是國(guó)家高速公路網(wǎng)G85渝昆高速公

2、路的重要組成部分，云南南北高速公路大通道建設(shè)的重要一段，是云南連接成渝地區(qū)、通往西南腹地的交通主動(dòng)脈。本項(xiàng)目的建成對(duì)完善國(guó)道主干線公路網(wǎng)，改善滇北地區(qū)交通條件，促進(jìn)我國(guó)面向東南亞以及云南面向內(nèi)地開放，推動(dòng)橋頭堡建設(shè)，促進(jìn)全省經(jīng)濟(jì)社會(huì)跨越發(fā)展具有重要意義。同時(shí)，將對(duì)加快昭通地區(qū)脫貧步伐，為烏蒙山區(qū)扶貧攻堅(jiān)提供有力保障。工程于 2013年1月1日開工，計(jì)劃于 2015年12月31日竣工交付使用，工期為期3年。 本項(xiàng)目起于大關(guān)縣壽山鄉(xiāng)岔河村，與已建成通車的水麻高速公路相接，自麻柳灣起，路線沿關(guān)河、灑漁河升坡展線，經(jīng)大橋、悅樂(lè)、墨翰、上高橋、靖安、昭通北、昭通東、昭通南，止于昭通新民，終點(diǎn)位于昭通市魯

3、甸縣大水塘村(魯?shù)榱⒔?，與擬建的昭會(huì)高速公路對(duì)接，全長(zhǎng)105.756Km。本項(xiàng)目全線采用高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。其中K0+000K75+720段、K97+600K106+877段按四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度80Km/h，路基寬24.5m；K75+720K97+600段按六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度100Km/h，路基寬度33.5m。路面采用瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)。2 建設(shè)規(guī)模2.1主要工程規(guī)模 本項(xiàng)目路線沿線地形地貌和地質(zhì)條件復(fù)雜，工程規(guī)模大、工程技術(shù)難度大、要求高。工程區(qū)域內(nèi)橋梁、隧道等結(jié)構(gòu)物較多：全線擬建隧道51350.35m/17座，其中長(zhǎng)隧道41843.35m/10座，占隧道總長(zhǎng)的8

4、1.5%；全線擬建橋梁56007.68m/200座,其中特大橋16089.51m/14座;大橋34797.56m/110座；中小橋4600m/70座；涵洞163道、通道66道；互通式立交7處：大關(guān)互通、悅墨互通、上高橋互通、靖安互通、昭通北互通、昭通互通、昭通南互通；全線設(shè)收費(fèi)站7處，服務(wù)區(qū)2處，停車區(qū)2處。全線開挖路基土石方815萬(wàn)m3，填方522萬(wàn)m3,總棄方988萬(wàn)m3;漿砌圬工760862m3;砼圬工2776760m3；路面鋪筑面積1147350m2;全線共有預(yù)制梁板8837片；項(xiàng)目概算總投資約145.28億元。2.2主要控制性重難點(diǎn)工程本項(xiàng)目重難點(diǎn)橋梁工程：大關(guān)河3號(hào)大橋、灑漁河特大

5、橋、泡桐灣特大橋、龍洞灣大橋、芝來(lái)溝大橋、三岔溝特大橋、腰巖特大橋及熊家溝特大橋共8座高墩大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁。其中熊家溝特大橋橋面距谷底最大高度209m，最大跨徑180m，最大墩高約140m，是全線橋梁重難點(diǎn)控制工程的重中之重。本項(xiàng)目關(guān)鍵性隧道控制工程：四方石隧道、銀盤隧道、趙家屋隧道、王家坪隧道、打堡寨1號(hào)隧道、打堡寨2號(hào)隧道、上高橋隧道和北閘隧道共8座施工難度較大的長(zhǎng)隧道。其中長(zhǎng)度為4186m（單洞累計(jì)）的四方石長(zhǎng)隧道進(jìn)出口均橋隧相連分別兩次上跨G213及昭麻汽車二專線，且進(jìn)口（麻柳灣端）不具備進(jìn)洞條件，只能從出口單頭施工，是全線隧道特殊控制性工程。隨著鐵路客運(yùn)專線建設(shè)高潮的來(lái)臨，CFG樁

6、與褥墊層復(fù)合地基施工技術(shù)已在鐵路客運(yùn)專線路基工程處理軟土地基施工中普遍使用。根據(jù)貴廣鐵路的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐和學(xué)習(xí)，總結(jié)出長(zhǎng)螺旋成孔泵送混合料施工CFG樁施工技術(shù)和在施工過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)控制的工藝、成樁質(zhì)量控制措施。摘要隨著鐵路客運(yùn)專線建設(shè)高潮的來(lái)臨，CFG樁與褥墊層復(fù)合地基施工技術(shù)已在鐵路客運(yùn)專線路基工程處理軟土地基施工中普遍使用。根據(jù)貴廣鐵路的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐和學(xué)習(xí)，總結(jié)出長(zhǎng)螺旋成孔泵送混合料施工CFG樁施工技術(shù)和在施工過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)控制的工藝、成樁質(zhì)量控制措施。關(guān)鍵詞 貴廣鐵路 復(fù)合地基 長(zhǎng)螺旋鉆孔 芯管泵壓 施工技術(shù)CFG樁復(fù)合地基是在碎石樁加固地基法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種地基處理技術(shù)。由于CFG樁改善了碎石

7、樁的剛性，使其不僅能很好地發(fā)揮全樁的側(cè)阻作用，同時(shí)也能很好地發(fā)揮其端阻作用，有效的提高地基的承載力控制基礎(chǔ)的沉降和不均勻沉降量。因此，在客運(yùn)專線得以廣泛采用。CFG樁的主要材料為碎石、粉煤灰、水泥、及水，其中摻加粉煤灰可以明顯增加樁體的后期強(qiáng)度。CFG樁可用振動(dòng)沉管機(jī)施工，也可用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)，選用哪一類成樁鉆機(jī)和型號(hào)，要視工程的具體情況而定。對(duì)存在的夾有硬土層地質(zhì)條件的地區(qū)，單純使用 振動(dòng)沉管機(jī)施工，會(huì)造成對(duì)已打樁形成較大的振動(dòng)，從而導(dǎo)致樁體被震裂或震斷。對(duì)于靈敏度和密實(shí)度較高的土，振動(dòng)會(huì)造成土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度破壞，密實(shí)度減小，引起 承載力下降，故不能簡(jiǎn)單使用振動(dòng)沉管機(jī)，此時(shí)宜采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)。長(zhǎng)螺旋鉆

8、孔有效的避免了已打樁被震壞或擾動(dòng)樁間土導(dǎo)致樁間土的結(jié)構(gòu)破壞而引起復(fù)合地基的強(qiáng) 度降低。所以，在施工準(zhǔn)備階段，必須詳細(xì)了解地質(zhì)情況，從而合理地選用施工機(jī)械。這是確保CFG樁復(fù)合地基質(zhì)量的有效途徑。1.工程概況DK567+767DK583+952段路基范圍內(nèi)存在多段CFG樁復(fù)合地基加固工點(diǎn)，根據(jù)工點(diǎn)設(shè)計(jì)圖統(tǒng)計(jì)，CFG樁主要集中在涵底、橋路過(guò)渡段 及部分軟基處理段內(nèi)，管段路基范圍內(nèi)共有CFG樁約20.6萬(wàn)延米。樁徑一般為0.5m，樁間距1.51.8m不等，呈正方形布置，并與非加固區(qū)設(shè)置不 小于10m長(zhǎng)的過(guò)渡段，橫斷面方向一般從線路中心至路堤坡腳外不少于1根。樁長(zhǎng)必須穿透軟土層（壓縮層）至硬層，當(dāng)硬層

9、為土層、基巖的全風(fēng)化層時(shí)到達(dá)無(wú)壓 縮層以下不小于1m，當(dāng)硬層為強(qiáng)弱風(fēng)化層時(shí)到達(dá)基巖面。當(dāng)加固區(qū)表層為較軟的松軟土、軟黏土?xí)r，采用擴(kuò)大樁帽，擴(kuò)大樁帽寬1.0m，高0.6m,現(xiàn)澆 C20混凝土。2.CFG樁成樁工藝性試驗(yàn)2.1成樁工藝：成樁采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆孔，管內(nèi)泵壓混合料成樁，混凝土采用拌和站集中拌合，砼攪拌車運(yùn)輸。2.2選用材料、配合比及砼供應(yīng)：水泥為廣西華潤(rùn)水泥集團(tuán)生產(chǎn)的華潤(rùn)牌P.O42.5水泥；砂為賀州市壽峰砂場(chǎng)產(chǎn)桂嶺江河砂；碎石規(guī)格為531.5；級(jí)配516的占30%，1631.5的占70%；粉煤灰為廣東臺(tái)山電廠的II級(jí)粉煤灰；外加劑為山東華偉生產(chǎn)的聚羧酸類高效減水劑；坍落度要求：泵送混合

10、料控制在160200mm；混合料配合比為：水泥：河砂：碎石：水：粉煤灰：外加劑=1:4.84：7.9:1.08:1.5:0.025；攪拌時(shí)間為90120s。2.3試驗(yàn)方案在DK577+550線路左側(cè)路基坡腳線外采用YTZ-20型長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)試樁四根，樁徑0.5m，樁間距1.3m，正三角形布置，樁長(zhǎng)至硬底以下1.0m。CFG樁成樁工藝性試驗(yàn)樁位布置見下圖：（尺寸單位以米計(jì)）：2.4試驗(yàn)總結(jié)2.4.1過(guò)程描述鉆進(jìn)時(shí)根據(jù)鉆機(jī)的支撐臂、鉆桿的穩(wěn)定情況隨時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)速度，遵循先慢后快的原則，開始用1檔鉆進(jìn)，進(jìn)尺達(dá)到23m后用2檔鉆進(jìn)，接近硬層時(shí)用1檔鉆進(jìn)，進(jìn)入硬巖時(shí)的電流由120A變?yōu)?40A。灌注混合料采

11、用長(zhǎng)螺旋管內(nèi)泵壓混合料施工。成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止鉆進(jìn)，開始泵送混合料，當(dāng)鉆桿芯管內(nèi)充滿混合料后開始拔管，鉆桿采用靜止提拔,成樁過(guò)程連續(xù)提拔。拔管速度及坍落度：1#樁拔管速度控制在2.2m/min；4#樁拔管速度控制在2.0m/min；2#樁拔管速度控制在1.8m/min；3#樁拔管速度控制在1.7m/min。各種速度均可連續(xù)灌注?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)坍落度分別在拌和站和施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，拌和站檢測(cè)坍落度為200，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)為160和170，樁頂超灌5070cm，混凝土充盈系數(shù)1.20。地質(zhì)復(fù)核：試樁之前采用靜力觸探儀進(jìn)行復(fù)核，地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)基本吻合。對(duì)7天后的混凝土試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試壓：CFG樁混合料強(qiáng)度：現(xiàn)

12、場(chǎng)制作混合料標(biāo)準(zhǔn)立方體試件3組，經(jīng)試壓一組7天抗壓強(qiáng)度為27.3 Mpa，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度(20 Mpa)的136%，滿足設(shè)計(jì)要求。樁身完整性檢測(cè)：CFG樁樁身完整性采用低應(yīng)變動(dòng)力試驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)工作由鐵正中心實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)，經(jīng)檢測(cè)4根樁全部為I類完整樁。2.4.2試樁結(jié)論選用的機(jī)械設(shè)備類型、配備合理，確定了施工設(shè)備。采用長(zhǎng)螺旋鉆成孔管內(nèi)泵壓混合料灌注的施工工藝、施工方法成樁速度快、質(zhì)量好，適合該地區(qū)地質(zhì)條件的CFG樁施工，確定了施工工藝及施工方法。確定了混合料原材料和試驗(yàn)配合比是正確的?；旌狭系母鞣N材料技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，采用試驗(yàn)配合比的抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。確定了相關(guān)參數(shù)。采用該套施工設(shè)備、施工

13、人員施工時(shí)，泵送混合料配合比的坍落度控制在160200mm；混合料攪拌時(shí)間控制在90120s；拔管速度控制在2.2m/min。樁頂超灌不小于50cm，用濕粘性土封頂。施工順序按成排順序施工，成樁后不允許機(jī)械擾動(dòng)。CFG樁成樁7天后，先找出樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后人工用鋼釬等將多余樁頭鑿除，鑿除后樁頭表面平整，樁長(zhǎng)不短于設(shè)計(jì)值。3.CFG樁工程施工工藝及方法3.1長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)施工工藝流程CFG樁施工工藝流程圖3.2施工前的準(zhǔn)備工作3.2.1施工設(shè)計(jì)圖紙及有關(guān)施工資料到位后，組織技術(shù)人員進(jìn)行圖紙復(fù)核，組織相關(guān)人員培訓(xùn)、學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)規(guī)范及設(shè)計(jì)文件，做好施工前的技術(shù)準(zhǔn)備工作。3.2.2施工前做好地質(zhì)核對(duì)工作，

14、采用靜力觸探對(duì)地質(zhì)進(jìn)行復(fù)核，確定地質(zhì)條件是否與設(shè)計(jì)相符。根據(jù)施工圖，對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，要求施工過(guò)程要嚴(yán)格按照工藝性試驗(yàn)確定的機(jī)具、工藝及各項(xiàng)參數(shù)施工。3.2.3施工前應(yīng)完成所有的原材料取樣、試驗(yàn)等工作，保證所有的材料都是合格品。3.3長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)人員配備：每班組有普工4人、鉆機(jī)操作手1人、修理工及電工各1人、技術(shù)負(fù)責(zé)人1人、現(xiàn)場(chǎng)施工記錄人員1人、試驗(yàn)人員1人、現(xiàn)場(chǎng)工班長(zhǎng)1人、測(cè)量人員1人，計(jì)12人。3.4方法及過(guò)程場(chǎng)地平整，當(dāng)?shù)鼗韺佑杏倌嗷蜍浫鯇訒r(shí)，要挖除到位并按設(shè)計(jì)要求換填合適的填料，壓實(shí)后地基壓實(shí)系數(shù)K0.9后方可進(jìn)行CFG樁施工。施工前放出施工樁位，樁位中心點(diǎn)用竹簽插入地下，并用白

15、灰明示。鉆機(jī)就位：鉆機(jī)就位后，應(yīng)使鉆桿垂直對(duì)準(zhǔn)樁位中心，確保CFG樁垂直度容許偏差不大于1。采用在鉆架上掛垂球的方法，在鉆架上刻上明顯的對(duì)照位置線，每根樁施工前都有專門的人員進(jìn)行樁位對(duì)中及垂直度檢查，滿足要求后，方可開鉆?；旌狭蠑嚢瑁夯旌狭蠑嚢璋磁浜媳冗M(jìn)行配料。每盤料攪拌時(shí)間按照普通混凝土的攪拌時(shí)間進(jìn)行控制，控制在90120s，塌落度控制在160mm180mm。鉆進(jìn)成孔：鉆孔開始時(shí)，關(guān)閉鉆頭閥門，向下移動(dòng)鉆桿至鉆頭觸及地面時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)鉆進(jìn)。先慢后快，同時(shí)檢查鉆孔的偏差并及時(shí)糾正。在成孔過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)鉆桿 搖晃或難鉆時(shí)，放慢進(jìn)尺，防止樁孔偏斜、位移及鉆桿、鉆具損壞。根據(jù)鉆機(jī)塔身上的進(jìn)尺標(biāo)記，成孔到

16、達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，停止鉆進(jìn)。為保證CFG樁的施工質(zhì)量，加強(qiáng)工程地質(zhì)復(fù)核，在該區(qū)域范圍內(nèi)第一個(gè)孔進(jìn)行地質(zhì)復(fù)核，作為本區(qū)域CFG樁施工的依據(jù)。在鉆進(jìn)時(shí)，記錄每米電流變化并記錄電流突變位置的電流值，作為地質(zhì)復(fù)核情況的參考。灌注及拔管：鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止鉆進(jìn)，開始混合料灌注，鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管，施工樁頂高程須高出設(shè)計(jì)高程50cm，每根樁的投料量應(yīng)不少于設(shè)計(jì)灌注量，灌注成樁完成后，樁頂蓋土封頂予以保護(hù)。在灌注混合料時(shí)，對(duì)于混合料的控制采用記錄泵壓次數(shù)的辦法，對(duì)于同一種型號(hào)的輸送泵每次輸送量是一個(gè)固定值，根據(jù)泵壓次數(shù)來(lái)計(jì)量混合料的投料量。灌注時(shí)采用靜止提拔鉆桿，拔管速度控制在23m/min。移機(jī)

17、：上一根樁施工完畢，鉆機(jī)頭進(jìn)行保護(hù)，移位，進(jìn)行下一根樁的施工。4.CFG樁成樁質(zhì)量控制要點(diǎn)CFG樁質(zhì)量控制的主要對(duì)象是：樁位、樁數(shù)、樁徑、有效樁長(zhǎng)、鉆桿垂直度、樁底是否到持力層等指標(biāo)，現(xiàn)場(chǎng)管理和監(jiān)控要點(diǎn)如下：測(cè)量樁位前應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)原始地面標(biāo)高進(jìn)行抄平測(cè)量，并用平地機(jī)平整碾壓后放出各樁的準(zhǔn)確位置，將線路縱坡、橫坡考慮在內(nèi)后，原地面標(biāo)高控制在5cm以內(nèi)。施工樁頂高程控制在高于設(shè)計(jì)墊層底標(biāo)高30cm處。將施工區(qū)域進(jìn)行劃分，并將各樁進(jìn)行編號(hào)，定機(jī)定人進(jìn)行管理。布樁時(shí)，CFG樁的數(shù)量、布置形式及間距必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求。并遵循從中心向外推進(jìn)施工，或從一邊向另一邊推進(jìn)施工的原則。不宜從四周轉(zhuǎn)向內(nèi)推進(jìn)施工。對(duì)

18、進(jìn)場(chǎng)施工的所有長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)在開鉆前應(yīng)由施工技術(shù)人員對(duì)標(biāo)尺、刻畫進(jìn)行復(fù)核，消除標(biāo)識(shí)誤差。尤其是鉆機(jī)初始標(biāo)識(shí)要指定專人進(jìn)行復(fù)查。使用反差大的反光貼條每0.5米進(jìn)行標(biāo)識(shí)，粘貼在鉆機(jī)導(dǎo)向架上，利于夜間記錄人員識(shí)別讀數(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)管理人員每根樁都要根據(jù)樁機(jī)上的垂球測(cè)定導(dǎo)向架垂直度，以保證樁身垂直度不大于1%，確保樁體的正常受力。長(zhǎng)螺旋鉆施工。鉆孔開始時(shí)，關(guān)閉鉆頭閥門，向下移動(dòng)鉆桿至鉆頭觸及地面時(shí)，啟動(dòng)馬達(dá)鉆進(jìn)，一般先慢后快。在成孔過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時(shí)，應(yīng)放慢進(jìn)尺，否則容易導(dǎo)致樁孔偏斜、位移，甚至使鉆桿、鉆具損壞。判斷鉆頭是否到了持力層一般有兩種方法：一是在樁機(jī)駕駛室觀測(cè)電流的變化。鉆機(jī)開始鉆孔及軟弱地

19、層鉆孔時(shí)，電流表指針在120130安，當(dāng)鉆頭 遇到持力層時(shí)，瞬間的電流將增大到160安以上，同時(shí)電壓下降。此時(shí)，應(yīng)判定鉆頭已達(dá)到持力層。二是在鉆機(jī)旁直觀觀察。當(dāng)鉆頭到達(dá)持力層時(shí)，鉆桿上部的動(dòng) 力頭發(fā)生顫動(dòng)和輕微的擺動(dòng)，鉆機(jī)的動(dòng)力明顯減弱，此時(shí)，應(yīng)判定鉆頭已達(dá)到持力層, 加固深度應(yīng)穿透軟弱土層（壓縮層）以下不小于1.0m。CFG樁成樁過(guò)程由現(xiàn)場(chǎng)值班人員指揮，樁機(jī)操作手和地泵操作手密切配合，按照先泵料后拔管的原則，嚴(yán)禁先拔管后泵料。嚴(yán)格控制拔管速率。拔管速率太快可 能導(dǎo)致樁徑偏小或縮頸斷樁，而拔管速率過(guò)慢又會(huì)造成水泥漿分布不勻，樁頂浮漿過(guò)多，樁身強(qiáng)度不足和形成混和料離析現(xiàn)象，導(dǎo)致樁身強(qiáng)度不足。整個(gè)施工過(guò)程 中，應(yīng)安排質(zhì)檢人員旁站監(jiān)督，并作好施工原始記錄。記錄的內(nèi)容主要有樁號(hào)、鉆孔深度、瞬間電流值、孔深、拔管速度、單孔混合料灌入量、堵管及處理措施等。樁體質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)在成樁28天后進(jìn)行