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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，布孔時注漿孔位與CFG樁及粉噴樁位相互交錯布置。
�。�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。注漿孔位移動不超過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，必要時下孔口管或采用跟管鉆進(jìn)。注漿時根據(jù)鉆探記錄和注漿試驗結(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，注漿壓力適當(dāng)降底。對注漿孔揭露較大的空溶洞，自流注漿2m后，孔底沒有明顯抬升；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，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)計要求或冒漿點已出注漿范圍外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，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樁施工時從一邊向另一邊推進(jìn)，采用隔樁跳打，鄰樁施工間隔時間大于7天，以免竄孔或影響樁身強度增長。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，防止發(fā)生翻架事故。CFG樁施工采用振動沉管成樁工藝。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)計要求測放樁位，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，強度等級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；移動樁機就位進(jìn)行沉管對中，即調(diào)好樁機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%；啟動樁機，振動或錘擊沉管，振動或錘擊過程中要觀察沉管是否有擠偏現(xiàn)象，下沉速度是否異常等；如在沉管時水或泥可能進(jìn)入樁管時，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)計深度或持力層時，判定該深度或貫入深度是否達(dá)到規(guī)范和設(shè)計要求或試樁時規(guī)定的并經(jīng)設(shè)計認(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)計要求深度后，立即灌注混和料，減少時間間隔，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)計配合比經(jīng)攪拌機加水拌和，拌和時間不得少于1min，如粉煤灰用量太大，拌和時間還要適當(dāng)放長，加水量按塌落度5-7cm控制，成樁后浮漿厚度以不超過20cm為宜；合理布置攪拌機的位置，以縮短混合料出料至倒入沉管加料口的時間間隔，使混合料進(jìn)入樁管后有較好的流動性，當(dāng)氣溫過高時，考慮加緩凝劑，攪拌時嚴(yán)格按照配合比設(shè)計進(jìn)料，并攪拌均勻；混合料出料至樁基吊斗后利用卷揚機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)在拔管過程中空投料，以保證成樁樁頂標(biāo)高滿足設(shè)計要求；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后再振動拔管，拔管速度不超過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)計樁頂前倒打和輕擊不得中斷。拔管過快易造成局部縮徑或斷樁；拔管太慢，震動時間過長，會使樁頂浮漿增厚，易使混合料離析，導(dǎo)致樁身強度降底。對淤泥或淤泥質(zhì)土，拔管速度可適當(dāng)放慢，拔管過程中不宜反插留振。成樁后樁頂標(biāo)高應(yīng)考慮計入保護樁長；拔管時第一次不宜過高，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)計樁頂標(biāo)高時，應(yīng)立即將樁頂浮土清理干凈，補灌混合料至設(shè)計標(biāo)高并用振搗器振實；灌入過程中由專人統(tǒng)計混合料用量，計算充盈系數(shù)，理論灌量由沉管外徑和樁長計算得出，一般情況下充盈系數(shù)大于1；施工結(jié)束后注意保護樁頭，在齡期未到之前禁止重型機械局部碾壓，并不得填土加載；為避免對剛施工好的樁擠壓，施工相鄰樁時采取跳打方式，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)計強度時方可進(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，然后移機繼續(xù)下一根樁的施工。
3結(jié)語
�。�1）巖溶路基段處治時，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，做到更經(jīng)濟合理。注漿前，進(jìn)行注水試驗檢驗，取得漿體芯樣抗壓強度、處理區(qū)域范圍內(nèi)滲透系數(shù)等參數(shù)變化；注漿后，對各注漿孔進(jìn)行瑞利波檢驗，判定地基密實程度、區(qū)域內(nèi)是否有溶巖構(gòu)造存在。該實體工程的瑞利波及注水試驗等注漿效果檢測結(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，加載板面積為1.9×1.9m，加載曲線見圖1，在沉降25mm之內(nèi)所有樁的復(fù)合地基承載力均超過200kPa，且其中有3根樁的總沉降量未超過10mm，均滿足設(shè)計要求；進(jìn)行了2根樁的單樁載荷試驗，壓板直徑為0.8m，其加載曲線見圖2，在加載到250kN時沉降量均未超過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)計值，滿足地基承載力的設(shè)計要求。樁距、垂直度、樁徑和樁身強度經(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)計要求，表明軟基處理是成功的。
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