《铁路路基施工技术》ppt课件 51页

兰渝铁路路基施工技术n目录工程概况软土地基加固路基填筑施工路基沉降观测n1、路基工程概况1、路基工程概况施工里程:ID1K848+392.57～ID1K848+425ID1K848+864～ID1K849+444.06ID1K849+831.94～ID1K853+980IDK854+277.7～IDK856+438.9IDK857+097.21～IDK857+273.8IDK857+612.2～ID2K859+366.88ID2K859+411.87～ID2K860+047.54ZIDK857+097.21～ZIDK857+132.4ZIDK858+460.96～ZIDK858+507.49ZIDK858+756.86～ZIDK860+190.15ZIDK860+233.85～ZIDK860+808.96全长11.58km，工程包括路基、涵洞、通道及跨线结构物、路基附属工程。线路途经四川省广安市岳池县的中和镇、临溪镇和华蓥市的阳和镇、高兴镇。n主要工程数量表工程细目单位数量备注路基填方m3625242土石方挖方m3936177土石方软基处理水泥搅拌桩m204415软基CFG桩m39360.5软基附属工程护肩墙m47.3支挡工程护脚墙m2306.27支挡工程挡土墙m502.3支挡工程锚杆框架梁护坡m1568支挡工程支撑渗沟m480排水涵洞座57交通结构n2、软土地区地基加固软土路基基底处理是路基施工的重点和难点，特别是路基的沉降控制是成败的关键，为了控制路基的沉降量，本管段采用各种基桩进行路基加固。我公司管段内路基除挖方区外，全部属于软土路基，并且下覆基岩属于泥岩夹砂岩。主要的地基加固形式有水泥搅拌桩、CFG桩,部分涵洞基底加固为高压旋喷桩加固。n2.1水泥搅拌桩施工水泥搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、松软土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散沙土等地基。泥炭土、有机质土。塑性指数Ip大于25的黏土以及天然含水量大于70%或地下水PH值小于4.5的地基土均不宜采用水泥搅拌桩处理。n水泥搅拌桩施工工艺1．定位。起重机悬吊搅拌机到达指定桩位并对中。当地面起伏不平时，应使起吊设备保持水平。2.预搅下沉。待搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉的速度可由电机的电流监测控制。3.制备水泥浆。待搅拌机下沉到一定的深度时，即开始按设计配合比拌制水泥浆。待压浆前将水泥浆倒入集料斗中。4.提升喷浆搅拌。搅拌机下沉达到设计深度后，开始灰将泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机。5.重复上下搅拌。搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空。为使软土和水泥浆搅拌均匀，再次将搅拌机边旋转边深入土中，至设计加固深度后再将搅拌机提升出地面。6.清洗。向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净。7.移位。n施工要点及质量控制①根据试验配比进行成桩工艺试验，试桩不少于2根，确定各项技术参数，并对试桩进行桩身均匀性、强度等检测，检验成桩效果。②严格控制搅拌机钻头下沉和提升速度、供浆与停浆时间、下钻深度、喷浆高程及停浆面，喷浆量及搅拌深度必须采用经国家计量部门认证的监测仪器进行自动记录。③喷浆量应符合设计及成桩工艺试验所确定喷浆量的要求。④桩体搅拌应均匀、连续，全桩长须复搅一次，当水泥浆液到达出浆口后，应喷浆搅拌30秒，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头。⑤成桩过程中，如因故停浆，在初凝前继续施工时必须重叠接桩，接桩长度不得小于0.5m。⑥配制好的浆液不得离析，供浆必须连续，泵送浆液时间必须有专人记录。⑦随时检查施工记录，如有不合格桩或异常情况，及时采取补桩或其它处理措施。⑧施工机械搅拌头翼片的枚数、宽度、与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度应相互匹配，以确保加固深度内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌。n水泥搅拌桩质量检验①随时检查施工记录，评定成桩质量。②水泥种类、规格及质量每批抽样检验1组，检查质量证明文件及抽样检验；③浆液的拌制质量检验，搅拌桩的数量、布桩形式、桩位、桩体垂直度、桩体有效直径检验；④单桩喷水泥量全部检验，检查灰量自动记录仪打印记录；⑤成桩长度及复搅长度全部检验，检验方法为测量钻杆长度；⑥搅拌桩完工后28d，在每根检测桩桩径方向1/4处、桩长范围内钻孔取芯，观察其完整性、均匀性，取不同深度的3个试样作无侧限抗压强度试验，要求28天龄期桩身无侧限抗压强度不小于1.5Mpa。钻芯后的孔洞采用水泥砂浆灌注封闭。任意抽取的检验数量为施工总桩数的2‰，且不少于3根。成桩28天后采用复合地基载荷试验检验承载力，检验数量为桩总数的0.2%,且每检验批不少于3根。n水泥搅拌桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法序号检验项目允许偏差施工单位检验数量检验方法1桩体直径不小于设计值抽查1%，且不少于2根挖深50～100cm，钢尺丈量2桩体间距±50mm抽查1%，且不少于5根钢尺丈量3垂直度1%抽查2%，且不少于2根经纬仪或吊线测钻杆垂直度n水泥搅拌桩施工注意事项1、水泥土搅拌桩施工完成28天内不得有任何机械在上面行走。2、为保证桩体直径要经常检查叶片直径，及时修复。3、施工前应认真检查相关设备及管路系统。设备的性能应满足设计要求。管路系统的密封必须良好，管道必须畅通。4、根据施工经验，水泥土搅拌法在施工到顶端0.3~0.5m范围时，因上覆土压力较小，搅拌质量较差，其场地整平应比设计确定的基底标高再高出0.3~0.5m，搅拌桩施工时仍施工到原地面，待开挖基坑时，再将上部0.3~0.5m的桩身质量较差的桩段挖去。5、水泥土搅拌桩路基，在填筑至路基基床底层顶面时进行沉降观测的时间不小于6个月，确定稳定后方可进行基床表层级配碎石施工，铺轨前必须进行沉降评估。n水泥搅拌桩常见问题及处理方法⑴预搅下沉困难、电流值高、电机跳闸。发生原因：电压偏低，土质较硬，遇大块石或树根障碍物。处理方法：调高电压，适量冲水下沉，开挖排除障碍物。⑵搅拌机下不到预定深度，但电流不高。发生原因：土质太粘，搅拌机自重不够。处理方法：增加搅拌机自重或加设反压装置⑶喷浆提升未到设计顶面标高，集料斗中浆液已排空。发生原因：后台投料不准；灰浆泵磨损漏浆；灰浆泵输浆量增大处理方法：重新标定投料量；检修灰浆泵；重新标定灰浆泵输浆量⑷喷浆提升到设计顶面标高，集料斗中剩浆多余。发生原因：后台拌浆加水过量；输浆管路部分阻塞处理方法：重新标定拌浆水泥；清洗输浆管路⑸输浆管堵塞、爆裂。发生原因：输浆管内有浆液硬结块；喷浆口球阀间隙太小处理方法：拆洗输浆管；使喷浆口球阀间隙适当n2.2CFG桩CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或者砂加水拌和形成的高粘结强度桩，它和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。碎石是该桩体的粗骨料。石屑是填充碎石孔隙，改善骨料级配的次骨架材料。粉煤灰具有细骨料和低标号水泥的作用。CFG桩和桩间土一起通过由碎石组成的褥垫层形成CFG复合地基。CFG桩适用于处理黏性土、粉土、砂土和正常固结的素填土等地基，以及天然地基承载力不小于80Kpa的淤泥质土。nCFG桩施工流程1、采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩的施工顺序为：钻机就位钻进至设计深度停钻泵送混合料均匀拔管至桩顶钻机移位。2、采用振动沉管灌注成桩的施工顺序为：沉管机就位下沉至设计深度停机混合料入管均匀拔管至桩顶沉管机移位。nCFG桩施工长螺旋钻孔灌注成桩振动沉管灌注成桩nCFG桩桩尖混凝土桩尖钢桩尖nCFG桩施工工艺1.沉桩（1）桩机就位，须保持水平、稳固、调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%。（2）若采用预制钢管混凝土桩尖，需埋入地表以下300mm左右。（3）启动马达，沉管到与预定标高，停机。（4）沉管过程中须做好记录。激振电流每沉1m记录一次，对土层变化处应特别说明。2.投料沉管过程中可进行空中投料。沉管至设计标高后须尽快投料，直到管内混合料与钢管投料口齐。若投料不够，应在拔管过程中投料，以保证成桩桩顶标高满足设计要求。3拔管（1）拔管前，应原位留振约10s后再振动拔管。（2）控制拔管速度，一般以1.3m/min较合适，拔管过快易造成局部缩颈或断桩；拔管太慢，振动时间过长，会使桩顶浮浆增厚，会使混合料离析。如遇淤泥质土，拔管速度可适当放慢。拔管过程中不容许反插。（3）CFG桩施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于50cm，施工完后按设计标高截出桩头。nn1、长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料；沉管灌注成桩施工拔管速度应按匀速控制，拔管速度应控制在1.2~1.5m/min左右，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速度应适当放慢。2、施工中桩位（纵横向）偏差不大于50mm，桩体有效直径不得小于设计值，桩身垂直度允许偏差不大于1%。3、碎石最大粒径：振动沉管法不大于40mm，长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注法不大于25mm。桩体混合料试块标准养护28天立方体抗压强度平均值不小于10.0Mpa。4、为保证施工中混合料的顺利输送，施工中应采用强制式搅拌机，坍落度控制标准为：沉管灌注法为30~50mm；长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注法为160~200mm。CFG桩施工质量控制nCFG桩施工注意事项CFG桩路基在填筑至路基基床底层顶面时进行沉降观测，时间不少于6个月，确定稳定后方可进行基床表层级配碎石施工，铺轨前必须进行沉降评估。褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法。CFG桩施工后28天内不得有任何施工机械在上面行走。CFG桩是素混凝土桩，抗拉性能很差，施工过程种稍有不慎就会造成断桩。施工完成区域严禁车辆进入，并且在清除桩间土时采用小型机械，人工配合进行作业，不得采用大型挖机施工。nCFG桩施工质量检验1、CFG桩的桩身质量、完整性应满足设计要求。应抽取不少于总桩数10%的桩，根据《基桩低应变动力检测规程》进行低应变检测，且每检验批不少于3根。2、CFG桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验，承载力应满足设计要求。载荷试验必须在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在成桩28天后进行。检验数量为桩总数的0.2%，且每检验批不少于3根。n2.3高压旋喷桩使用工程钻机钻至预定深度后，用高压泥浆泵等发生装置，通过安装在钻杆机端的特殊喷嘴，向周围土体喷射化学浆液(常用水泥浆液)，同时钻杆以一定的速度徐徐提升，高压射流破坏了附近的土体结构，并强制与化学浆液混和，在地基中硬化成直径均匀的圆柱体。可根据工程需要调整提升速度，变化喷射压力，或变换喷嘴的直径，从而改变流量，使固结体成为所需要的设计形状。固结体的形态和喷射流移动方向有关，设计采用旋转喷射(旋喷)浆体喷桩。n高压旋喷桩施工机具旋喷施工的主要机具：单管施工主要有钻机、高压泥浆泵、泥浆搅拌机及旋喷单管等；辅助设备有操纵控制系统、高压管路系统(包括高压软管、旋转活接头、钻机、喷嘴、压差活门、材料储存输送系统及其它)。n高压旋喷桩施工工艺⑴钻机就位钻机安放在设计的孔位上并应保持垂直，施工时旋喷管的允许倾斜不得大于1.5％。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。⑵插管插管是将喷管插入地层预定的深度。使用76型振动钻机钻孔时，插管与钻孔两道工序合二为一，即钻孔完成时插管作业同时完成。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力一般不超过1MPa。若压力过高，则易将孔壁射塌。⑶喷射作业当喷管插入预定深度后，由下而上进行喷射作业。值班人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，并随时做好记录。⑷冲洗喷射施工完毕后，应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内、机内不得残存水泥浆，通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。⑸移动机具将钻机等机具设备移到新孔位上。n高压旋喷桩施工机械钻机高压泥浆泵n3、路基填筑施工路基结构路基基床分为表层和底层，路基基床表层厚度为0.6m，底层厚1.9m，填高大于2.5m路基填筑叫基床以下路堤填筑。1、基床以下路堤填筑路基填料按照“三阶段”、“四区段”、“八流程”的施工工艺进行组织施工。三阶段：即准备阶段┄施工阶段┄验收阶段;四区段：即填筑区┄平整区┄碾压区┄检验区;八流程：即施工准备┄基底处理┄分层填筑┄摊铺平整┄洒水或凉晒┄机械碾压┄检验签证┄面层修整。路基填筑前首先进行工艺试验，根据工艺试验的参数进行路基填筑。填料的松铺厚度控制在35cm左右，压实后的厚度不大于30cm。路基压实按照不小于6遍控制：先静压一遍，弱振一遍，强振两遍，弱振一遍，静压一遍。路基填筑时在路基面用白灰撒出3.6m×6m的网格线，根据试验段确定的松铺厚度刚好在一个网格内倒一车AB组填料，然后在边桩上挂线，定出摊铺顶面，用推土机进行初平，平地机配合人工进行精平之后，按照工艺试验确定的碾压遍数进行碾压。n在路基填筑部位画出网格线控制填料摊铺厚度，并用平地机整平，采用20t压路机进行碾压，压实顺序按照静压一遍，弱振一遍，强震两遍，弱震一遍，最后再静压一遍的次序进行。n路基填筑横断面控制n路基超宽填筑填方断面边坡线按每侧超填宽度30～50cm进行控制，为保证断面几何尺寸准确无误，直线段边桩设置间距20m，曲线段边桩设置间距10m。每隔20～50m用标杆和红色施工线绳做成标准几何断面，路基横断面控制如上图。n碾压压实顺序应按“先两侧、后中间”进行碾压。各种压路机的最大碾压行驶速度不宜超过4km/h。各区段交接处，应互相重叠压实，纵向搭接长度不应小于2m，沿线路纵向行与行之间压实重叠不应小于40cm，上下两层填筑接头应错开不小于3m。基床以下路堤顶面外形尺寸允许偏差序号检验项目允许偏差设计速度200km/h铁路设计速度≤160km/h铁路1高程±50mm±50mm2中线至边缘距离±50mm±50mm3宽度不小于设计值不小于设计值4横坡±0.5％±0.5％5平整度土质路堤顶面：15mm填石路堤顶面：50mm土质路堤顶面：30mm填石路堤顶面：100mmn160km/h及以下地段基床以下路堤填料及压实标准层位压实标准细粒土改良土红层软岩砂类土（粉砂、细砂、中砂除外）砾石类碎石类块石类不浸水部分七天饱和无侧限抗压强度（kpa）—≥250—————地基系数K30(Mpa/m)≥80—≥90≥80≥110≥120≥130压实系数K≥0.90≥0.90≥0.90————相对密度Dr———≥0.70———孔隙率n————﹤32%﹤32%—浸水部分地基系数K30(Mpa/m)———≥(80)≥(110)≥(120)≥(130)压实系数K———————孔隙率n————﹤(32%)﹤(32%)—相对密度Dr———≥(0.70)———注：括号内为砂类土（粉砂、细砂、中砂除外）、砾石土、碎石土、块石类中渗水土填料的压实标准。n基床底层外形尺寸允许偏差序号检验项目允许偏差1高程±20mm2中线至边缘距离不小于设计值3宽度不小于设计值4横坡±0.5％5平整度15mmn路基基床底层压实标准n路基整形与边坡压实路基整修应在路基工程陆续完毕、所有排水构造物已经完成并在回填之后进行。整形前应恢复各项标桩，并按设计图纸要求检查路基的中线位置、宽度、纵横坡、边坡及相应的标高。两侧超填的宽度应予切除，低边坡用推土机或平地机刮土整修成型。高边坡用挖掘机和人工联合整形。修整的路基表层厚150mm以内，松散的或半埋的尺寸＞100mm的石块，应从路基表面层移走，并按规定填平压实。边坡受雨水冲刷形成小冲沟时，应将原边坡挖成台阶，分层填补，仔细夯实。如填补的厚度很小(100～200mm)，而又是非边坡加固地段时，可用种草整修的方法以种植土来填补。n路基边坡防护n路基基床表层压实标准速度目标值填料厚度（m）压实标准适用范围地基系数K30(Mpa/m)孔隙率n200km/h客货共线级配碎石0.6≥190﹤18%路堤级配碎石0.5≥190﹤18%软质岩、强风化的硬质岩及土质路堑中粗砂0.1≥130﹤18%160km/h及以下级配碎石0.5≥150﹤28%路堤、软质岩、强风化的硬质岩及土质路堑中粗砂0.1≥130﹤18%n3.1AB组填料施工在填筑碾压过程中需要注意以下几个问题：边角填筑路基的边角部位，压路机无法全部压实到位，采用小夯机进行夯实，沉降板附近为了不影响沉降板，不能采用压路机碾压，也要用小夯机进行夯实。集窝处理摊铺过程中，大颗粒容易积聚到一起，从而形成集窝。所以在摊铺过程中需要人工进行翻拌，大面积集窝现象必须用小型挖机进行拌和，确保填料的均匀，然后再进行碾压。横坡控制目前路基施工雨水较多，为了便于路基顶面及时排水，要设置双向4％的横坡，在填料松铺之后挂线采用平地机进行精平，调整好横坡之后再碾压。控制含水率尽管在料源地对AB组填料的含水率进行了调整，但是在运输过程中由于日晒雨淋，含水率会发生很大变化，所以填料运到工地后还要再次做含水率试验，根据含水率测定结果再次调整。n3.2过渡段施工为了确保线路的平顺性，保证桥涵和路基能够平顺过渡，减少路基和桥涵的差异沉降，防止桥头跳车现象，在路基和桥涵的连接部位都设有过渡段，过渡段除了在两侧包边土采用AB组填料回填之外，其它部位全部采用级配碎石进行回填碾压。速度目标200km/h地段，采用级配碎石掺3％水泥，速度目标350km/h地段，采用级配碎石掺5％水泥。n过渡段级配碎石最好能和路基A、B填料同时施工，这样能够保证级配碎石和A、B填料接头处的质量，如果不能同时施工接头位置必须采用台阶法施工，控制纵向搭接的长度与宽度，保证路基的稳定性与均匀性，台阶宽度不小于1米。n过渡段分层碾压密实，并与两侧包边土同步填筑，保证过渡段的压实度与均匀性过渡段施工之前，在台背或涵身上标注好级配碎石每层的分界线以及和AB组填料的分界线，方便施工过程控制。n在桥台或涵洞跟前大型压路机无法作业的地方，采用采用小型压路机，人工配合进行夯实。n过渡段级配碎石施工过渡段两侧包边采用A、B组填料，路基中心部位采用级配碎石，级配碎石+5％水泥生产出来后必须在2个小时之内使用完毕，否则级配碎石掺加的水泥凝固会影响填料质量。n4.沉降观测路基工后沉降控制表速度目标值一般地段工后沉降（mm）路桥过渡段工后沉降（mm）沉降速率（mm/年）200km/h≤150≤80≤40160km/h及以下≤200≤100≤50n4.1沉降观测元件的埋设本管段主要埋设沉降板、观测桩、位移边桩。1、沉降板的埋设：沉降板由钢板、测杆和保护套管组成，钢底板尺寸为50cm×50cm×1cm,测杆采用φ40mm钢管,与底板固定在垂直位置上,保护套采用塑料套管,套管尺寸以能套住测杆并使标尺能进入为宜,随着填土的增高,测杆和套管亦相应加高,每节长不超过50cm。接高后测杆顶面应略高于套管上口，测杆顶用顶帽封住管口，避免填料落入管内而影响测杆下沉自由度，顶帽高出碾压面高度不大于50cm。沉降板埋设在线路中心线处。n沉降板的埋设基底沉降板埋设于地基加固桩间土形心位置；在地基加固褥垫层铺设后，在顶部反挖10cm深，50×50cm的坑；铺设砂垫层；安放沉降板，中粗砂覆盖；测杆套上低于测杆10cm的套管，使周围填料不影响沉降板的自由沉降。套管周围用填料回填；立式小夯机对测杆周围进行夯实。测出原始读数，随着填土增加，对测杆加长。n4.1沉降观测元件的埋设观测桩的埋设：观测桩埋设在距线路中心线向两侧3.2m位置处，采用φ40钢钎，埋设在路基基床表层级配碎石中。边桩埋设：边桩采用C15砼预制，断面采用15cm×15cm正方形，长度不小于1.5m，并在桩顶预埋半圆型不锈钢耐磨测头，边桩埋置深度在地表以下不小于1.4m，桩顶露出地面不大于10cm，埋置方法采用洛阳铲打入设计深度，将预制边桩放入孔内，桩周以C15砼浇筑固定，确保边桩埋置稳定，每个断面埋设边桩4个，路基坡脚往外1～2m两侧各埋一个，路基坡脚往外10～12m两侧各埋一个。n观测桩横断面布置示意图n观测要求1、用于观测位移及沉降的基桩，必须置于不受填土荷重影响的稳定地基内，基桩及位移观测桩在观测期间必须采取有效措施加以保护。n观测频率2、边桩及沉降板在施工期间一般每填筑一层应进行一次观测，如果两次填筑时间间隔较长时，每3天至少观测一次。路堤经过分层填筑达到设计高程后，在预压期的前2~3月内，每5天观测一次，3个月后7~15天观测一次，半年后一个月观测一次，一直观测到预压期末，观测后及时整理绘制“填土高~时间~沉降量”关系曲线图。n观测控制标准观测控制标准路堤中心沉降速率每昼夜不得大于10mm，边桩水平位移速率每昼夜不得大于5mm。如果超出此限应停止填筑，待观测值恢复到限界值以下再进行填筑，填筑速率应以水平位移控制为主。n谢谢老师、各位同学指导！制作人：吴要磊讲座人：刘维聪