复合地基-CFG桩软基加固技术在高速铁路路基中的应用.doc

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1、张 伟 : CFG桩软基加固技术在高速铁路路基中的应用CFG桩软基加固技术在高速铁路路基中的应用张 伟(中铁九局集团有限公司 辽宁沈阳 )181摘 要 根据 CFG桩复合地基的承载机理和特性 ,介绍CFG桩特点 、施工技术 、质量检验及在福厦铁路客运专线工程中的应用 ,证明了它的应用价值 。关键词 CFG桩 复合地基 施工技术 单桩复合地基承载力 检验试验随着我国铁路建设的高速发展 ,对路基强度要求越来越高 ,地基加固方法也日趋多样化 。CFG桩复合地基因其充分利用桩间土和桩共同作用的特有优势 ,以及相对低廉的工程造价 ,故在工程上得到了越来越广泛的应用 。新建福州 厦门铁路客运专线软土路基加

2、固设计大多采用了CFG桩复合地基 ,施工后收到良好效果 。1 作用原理CFG桩是由水泥 、粉煤灰 、碎石 、石屑或砂加水拌和形成的高粘结强度桩 ,和桩间土 、褥垫层一起形成复合地基 。在设计中 ,基础与桩间土之间设置一定厚度散体粒状材料组成的褥垫层 ,是复合地基的核心技术 。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接 ,无论桩端落在一般土层还是坚硬土层 ,均可保证桩间土始终参与工作 。由于桩体的强度和模量比桩间土大 ,在荷载作用下 ,桩顶应力比桩间土表面应力大 ,桩可将承受的荷载向深层土中传递并相应减少了桩间土承担的荷载 。由于桩的作用使复合地基承载力提高 ,沉降量小 ,再加上CFG桩不需配筋 ,桩

3、体利用工业废料粉煤灰作为掺和料 ,大大降低了工程造价 。张 伟 ,男 ,高级工程师 。011 m。见图 1、图 2。2 工程概况211 新建福厦铁路客运专线 标段 DK78 + 927 DK151 + 000路基工程 ,设计行车速度250 km / h,软基处理工点 36 处 ,其中有 22 处采用 CFG桩加固 ,桩总长 112 多万 m ,全部采用振动沉管灌注桩工法施工 。其中 DK129 + 650 + 770 CFG桩设计桩长5101115 m、桩径 015 m、桩距 113 m、呈梅花形布置 , 桩顶设置 015 m厚级配碎石垫层 ,其间铺设两层土工隔栅 ,俗称褥垫层 。桩身水泥采用

4、3215 级普通硅酸盐水泥 ,掺加抗侵蚀防腐剂 ,水泥掺入量不 大于200kg /m3,水泥与粉煤灰之比为110 112 (优质粉煤灰 ) ,石屑率为 013左右 ,要求桩身强度不小于 5 MPa。212 地质条件DK129 + 650 + 770软土路基 ,位于浅丘与滨海海积平原交互地带 ,地面标高 58 m ,相对高差25 m ,自然横坡相对平坦 ,平原地表多为水田 。线路以填方通过 ,最大中心填高 1110 m。上覆第四系全新统长乐组海积层及坡残积层粉质粘土 、淤泥 、粉砂 ;下伏侏罗系南园组第二段凝灰岩 、凝灰熔岩 。地表水主要为沟水 、河水 、塘水 。地下水发育 ,主要为孔隙水及基岩

5、裂隙水 。水对混凝土具有中等硫酸型酸性侵蚀及中等溶出型侵蚀 。粉质粘土 = 1815 kN /m3、cu= 18 kPa、u= 18、5 施工方法及注意要点( 1)在边坡上应先钻孔 、清孔 ,然后安放软式透水管 ,四周均匀填筑砂砾滤层 ,并充分压实 。( 2)软式透水管的连接 ,只要在两段接头处剪去相应的钢丝圈 ,再用尼龙绳栓紧即可 。( 3)软式透水管末端采用扎结式封闭 ,出口直接接入既有排水系统 。( 4)对软式透水管外层的强力特多龙纱应尽量减少紫外线的照射 ,在阳光下直接曝晒时间不超过96小时 。6 结束语鹰厦线K516 + 087 + 120 左侧路堑边坡排水工程于 2006年11月施

6、工完毕 , 2007年雨季坡面引水畅通 ,路堑边坡状态良好 。实践表明软式透水管较好地解决了该处边坡的严重渗水问题 。因其优点显著 ,为路基排水病害的整治提供了新途径 。收稿日期 : 2007 - 09 - 11 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 182全国中文核心期刊 路基工程 2008年第2期(总第137期 )Es= 5 M Pa、桩周土极限摩阻力f = 50 kPa;淤泥层 = 16 kN /m3、cu= 6 kPa、u= 3、Es= 1砂层 = 19= 6

7、0 kPa;70 kPa载力 o载力 o3311桩试验,312( 1)被土,( 2)( 3)( 4)为30不小于313准确对孔升沉管成桩314( 1)打,( 2)记,( 3)115 m /m in,制在016( 4)后留振5不得超过中投料 。( 5)m设计要求后315( 1)于设计值,( 2)走; 28d0 kN /m3、u= 25、桩尖土基本承载力 o= 180 kPa;风化层桩周土极限摩阻力f= 100 kPa= 250 kPa;= 600 kPa。13工艺试验施工准备对水田地段排水疏干 、挖除地表旱地地段挖除地表植物根系,至原地面 、整平 。测量放线,施工配合比坍落度控制标准(50 mm

8、 , 28 d5 M Pa。施工程序振动沉管灌注成桩的施工程序为:沉管成孔泵送孔底混合料钻机移位 。施工要点采用振动沉管机施工,管长度 。沉管过程中每沉1 m对土层变化处予以说明 。拔管速率按试桩参数确定,如遇淤泥或淤泥质土,08 m /m in,10 s,的投料量不得小于设计灌注量,20 cm。如果上料不足,。对桩顶以下215 m加桩顶混凝土密实度 。沉管拔出地面,桩顶采用湿黏土封顶 。质量控制桩长偏差不大于50 mm ,桩身垂直度偏差不大于1 %。施工完成28 d内,12 M Pa;粉、桩周土极限摩阻力f凝灰溶岩全风化层桩周土极限摩阻力f=凝灰溶岩强、桩尖土基本承凝灰溶岩弱风化层桩尖土基本

9、承施工技术设备进场后须利用试验室配比试验结果进行现场成以确定满足设计要求的施工工艺和施工参数。013 m厚植并用一般土回填确定施工段落及桩位 。对施工用水取样化验 。对有侵蚀性的,根据其侵蚀性质选择抗侵蚀水泥或掺加抗腐蚀外加剂 。振动沉管法)龄期标准立方体无侧限抗压强度钻机就位沉管内灌注混合料提边泵送边提升沉管顺序为隔桩隔行跳避免在成孔过程中将相邻已灌注完的桩体挤断 。振动沉管机的沉管表面设有明显的进尺标根据设计桩长 、沉管入土深度确定机架高度和沉应记录电流表一次,并一般为112拔率应放慢,控1拔管过程中不允许反插 。成孔后应立即向管内一次投放混合料,之直到混合料与进料口齐平,每根桩成桩后桩顶

10、浮浆厚度须在拔管过程中空施工桩顶应高出设计桩顶标高不少于015内采用插入振动棒捣固,以增确认成桩符合桩有效直径不得小任何机械不得在桩上行后应按要求进行单桩复合地基承载力检测 ,待检测合格后 ,方可进行上部路基施工 。4的4按次于5求1桩身完整性检测检测比例为10 % ,共525根桩,均采用低应变反射 波 法 检 测 。检 测 结 果:类 桩 为484根,占921 1 2 3 117 % ,类桩为41根,占7525根CFG符要求 。2单桩复合地基承载力检测正方形刚性压板(面积为1 m2)试验反力,8级逐级加荷,首级加载,011 mm,等量进行,每卸一级,弹量 。待全部卸载后三小时,载荷试验结果见

11、图1。从图584 kN时,定富余 。根据规范 1 规定,效果与评价( 1)桩进行加固,( 2) CFG施工简便和质量易于保证等优点般桩基的1 /31 /2,参考文献:建筑地基处理技术规范(JGJ79 - 2002).客运专线铁路路基工程施工技术指南181 %。表明所检测桩均属于完整桩或基本完整桩,质量合单桩复合地基承载力要求不小于250 kPa,使用和堆载平台法提供逐级加载直至加载结束,然后分级卸载到零 。最大试验荷载不小于设计要求的2倍即500 kN ,144 kN ,以后7级各加载60 kN。每加一级载荷前后分别读记承压板沉降量一以后每半小时读记一次 。当一小时内沉降增量小时可加下一级荷载

12、 。卸载级数为加载级数的一半间隔半小时,计读回计读回弹量 。1 ( a)可以看出,在加载至地基总沉降量为5110 mm ,沉降量不大地基受压尚未进入极限状态,承载能力还有一可取最大试验荷载的一半确定为复合地基的承载力特征值 。因此,所试验的CFG桩单桩复合地基承载力完全满足设计要求 。福 厦 铁路 客运 专 线 标 段 软 基 地 段 采 用CFG其复合地基承载力达到了设计要满足客运专线工程质量验收标准 。桩具 有 承载 力 高 、变 形小 、稳 定 快 、,且工程造价仅为一经济效益和社会效益显著,值得推广 。( TZ212 - 2005).客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准(铁建设 2005 160号). 4 建筑基桩检测技术规范(JGJ106 - 2003).4 桩基检验 4 收稿日期: 2007 - 08 - 016 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.