CN112030614A - 基于大厚度湿陷性黄土区柱锤冲扩桩和水泥改良土的路基施工方法 - Google Patents
基于大厚度湿陷性黄土区柱锤冲扩桩和水泥改良土的路基施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及路基施工技术领域，具体涉及一种基于大厚度湿陷性黄土区柱锤冲扩桩和水泥改良土的路基施工方法，其施工的顺序依次分为：路基柱锤冲扩桩施工、路基水泥改良土夹土工格栅垫层施工、路基基床以下填筑、路基基床底层填筑、路基基床表层填筑。本发明结合柱锤冲扩桩和水泥改良土的优点来处理高速铁路地基，提高地基土的承载力，减少地基变形，极大的改善了湿陷性黄土区路基在施工过程中及列车运行过程中的稳定性和安全性，降低了施工难度，降低了施工成本，且可以很有效地减轻黄土的湿陷性带来的危害，保证施工后的工程质量。
Description
技术领域
本发明涉及路基施工技术领域，具体涉及一种基于大厚度湿陷性黄土区柱锤冲扩桩和水泥改良土的路基施工方法。
背景技术
由于我国高速铁路分布范围较广，地理环境、土质条件差异较大，尤其是对于湿陷性黄土区，由于黄土的湿陷性以及铁路沿线复杂的工程情况，导致施工难度大。面对大厚度湿陷性黄土区域的施工，必须选取合适的施工方法，才能有效地保证工后质量。传统的湿陷性黄土地基处理工法如换填垫层法、强夯法等，湿陷性黄土有效处理深度均比较浅，工程量大，不适合在大厚度湿陷性黄土区施工，而且工程质量也不易保证，成本较高。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于大厚度湿陷性黄土区柱锤冲扩桩和水泥改良土的路基施工方法，结合柱锤冲扩桩和水泥改良土的优点来处理高速铁路地基，提高地基土的承载力，减少地基变形，极大的改善了湿陷性黄土区路基在施工过程中及列车运行过程中的稳定性和安全性，降低了施工难度，降低了施工成本，且可以很有效地减轻黄土的湿陷性带来的危害，保证施工后的工程质量。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于大厚度湿陷性黄土区柱锤冲扩桩和水泥改良土的路基施工方法，包括如下步骤：
S1、路基柱锤冲扩桩施工
S11、清理施工场地内的杂草、树木及障碍物，挖除桩顶标高以上的全部松土；然后按柱锤冲扩桩桩位布置图进行测量放样，每个桩位采用白灰洒线定位,标注明显、准确；
S12、根据桩位布置调整机械位置，使机械处于平稳状态；利用机械的反冲力反复冲击钢管至设计成孔深度，再缓慢拔出钢管成孔；成孔时出现缩颈或坍孔时，可分次填入碎石和水泥，边冲击边将填料挤入孔壁及孔底，当孔底接近设计成孔深度时，夯入部分碎石挤密桩端土；当塌孔严重难以成孔时，可提冲击至设计孔深，然后分次填入碎石和水泥，待孔内水泥吸水胶结、桩间土性质有所改善后，再进行二次冲击复打成孔；
S13、用标准料斗或运料装载机将拌和好的填料分层填入桩孔夯实，每个桩孔应夯填至桩顶设计标高以上至少0.5m，其上部桩孔宜用原槽土夯封；根据柱锤冲扩桩桩位布置图及其施工顺序，依次完成现场柱锤冲扩桩的施工；
S2、路基水泥改良土夹土工格栅垫层施工
S21、平整下层地基表面，严禁有坚硬物，对凹凸的部位进行处理，使土工格栅铺设平顺，并进行土工格栅铺设边线的放样；
S22、铺设下层土工格栅铺设，拉直平顺、紧贴基面，每隔2～2.5m用插钉将土工格栅固定在地基上；土工格栅的连接采用搭接施工，为保证其整体性，搭接长度不小于20cm且不小于3个孔格，搭接范围扎紧；
S23、当下层土工格栅铺设完成后， 6小时内采用人工方式对上层路基填土，尽快完成碾压，避免长期暴晒，然后采用机械运料、整平、碾压，完成水泥改良土夹层的填筑施工；土方填筑方式采用滚填式，填筑原则应按“先两边，后中间”；
S24、水泥改良土填筑碾压合格后，铺设上层土工格栅，铺设要求及连接方式与底层土工格栅铺设要求相同，宽度与填土层顶宽一致；
S25、上层土工格栅铺设完成后，在其上填筑一层水泥改良土，以防被破坏或丢失，该层水泥改良土严格按照路基土方填筑厚度和碾压要求进行填筑；
S3、路基基床以下填筑
S31、清理垫层表面并干燥，翻挖、夯实、碾压到规定承载力，然后进行边界的放线，有效的填筑范围内，按6m×6m用白灰画网格；
S32、对路基基床以下进行填筑时，按车辆的方量和松铺厚度计算每个方格内的卸土车数，以控制填料的松铺厚度；填料上足后，采用推土机粗平，待粗平完成后，再用平地机进行精平作业，使每层填筑时形成4%的人字形横坡；随后对其进行碾压，采用振动机械碾压6～8遍；压实顺序应按直线段先两侧后中间，曲线段先内侧后外侧，先静压后弱振、再强振的操作程序进行碾压；
S4、路基基床底层填筑
S41、路堤按设计标高填筑完成后，每20m设三个桩，两个边桩，一个中桩；进行高程测量，计算平整高度，施放路肩边线桩，修筑路拱，并用机械碾压一遍，使路面光洁无浮土，横向排水坡符合要求；
S42、对路基基床底层水泥改良土的填筑施工时，根据松铺厚度计算堆放密度并采用白灰点控制自卸车倒土密度，同时埋桩挂线，标示松铺厚度；混合料摊铺完后，先用平地机初平和整形，再用压路机快速碾压l～2遍；
S43、当路基基床底层水泥改良土接近最佳含水率时，用重型压路机在路基全宽内碾压至要求的压实密度，碾压完成后表面应无明显的碾压轮痕迹；碾压结束之前，用平地机终平一次，使其纵向顺适，符合设计要求；
S5、路基基床表层填筑
当路基基床底层水泥改良土填筑完成以后，在路基上设置方格网，方格网纵向桩距不宜大于20m，横向应分别在路基两侧及路基中心设方格网桩；基床表层级配碎石分2层施工，下层采用平地机进行，厚度控制在22cm；上层采用平地机摊铺；整平结束后，当表面尚处湿润状态时立即进行碾压，如表面水分蒸发较多时，用洒水车适量洒水后再碾压。
本发明具有以下有益效果：
通过独特的施工方法，解决了传统方法的缺点，结合柱锤冲扩桩和水泥改良土的优点，适应于复杂的湿陷性黄土区，安全系数高，对周围地面的影响小，可以有效的提高地基土的承载力，并保证路基在施工过程中及列车运行过程中的稳定性和安全性，且能够确保有效的减少地基变形的前提下，有效地解决了工期紧、施工难度大等问题，取得了良好的社会和经济效益，且可以很有效地减轻黄土的湿陷性带来的危害，保证施工后的工程质量。
附图说明
图1为本发明实施例中的桩位布置示意图；
图中：9表示首先进行施工的柱锤冲扩桩，属于第一层次施工；10表示随后进行施工的桩，属于第二层次施工；12表示随后进行施工的桩，属于第三层次施工；11表示最后进行施工的桩，属于第四层次施工。
图2为本发明实施例的施工方法所得的复合地基的横向断面示意图；
图中：1-柱锤冲扩桩；2-土木格栅；3-水泥改良土；4-下卧层；5-路基水泥改良土夹土工格栅褥垫层；6-路堤；7-水泥改良土基床底层；8-基床表层。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1-图2所示，本发明实施例提供了一种基于大厚度湿陷性黄土区柱锤冲扩桩和水泥改良土的路基施工方法，包括如下步骤：
S1、路基柱锤冲扩桩施工
S11、清理施工场地内的杂草、树木及障碍物，挖除桩顶标高以上的全部松土；然后按柱锤冲扩桩桩位布置图进行测量放样，每个桩位采用白灰洒线定位,标注明显、准确；
S12、根据桩位布置调整机械位置，使机械处于平稳状态；利用机械的反冲力反复冲击钢管至设计成孔深度，再缓慢拔出钢管成孔；成孔时出现缩颈或坍孔时，可分次填入碎石和水泥，边冲击边将填料挤入孔壁及孔底，当孔底接近设计成孔深度时，夯入部分碎石挤密桩端土；当塌孔严重难以成孔时，可提冲击至设计孔深，然后分次填入碎石和水泥，待孔内水泥吸水胶结、桩间土性质有所改善后，再进行二次冲击复打成孔；
S13、用标准料斗或运料装载机将拌和好的填料分层填入桩孔夯实，每个桩孔应夯填至桩顶设计标高以上至少0.5m，其上部桩孔宜用原槽土夯封；根据柱锤冲扩桩桩位布置图及其施工顺序，依次完成现场柱锤冲扩桩的施工；
S2、路基水泥改良土夹土工格栅垫层施工
S21、平整下层地基表面，严禁有碎石、块石等坚硬物，对凹凸的部位进行处理，使土工格栅铺设平顺，并进行土工格栅铺设边线的放样；
S22、铺设下层土工格栅铺设，拉直平顺、紧贴基面，每隔2～2.5m用插钉将土工格栅固定在地基上；土工格栅的连接采用搭接施工，为保证其整体性，搭接长度不小于20cm且不小于3个孔格，搭接范围扎紧；
S23、当下层土工格栅铺设完成后， 6小时内采用人工方式对上层路基填土，尽快完成碾压，避免长期暴晒，然后采用机械运料、整平、碾压，完成水泥改良土夹层的填筑施工；土方填筑方式采用滚填式，填筑原则应按“先两边，后中间”；
S24、水泥改良土填筑碾压合格后，铺设上层土工格栅，铺设要求及连接方式与底层土工格栅铺设要求相同，宽度与填土层顶宽一致；
S25、上层土工格栅铺设完成后，在其上填筑一层水泥改良土，以防被破坏或丢失，该层水泥改良土严格按照路基土方填筑厚度和碾压要求进行填筑；
S3、路基基床以下填筑
S31、清理垫层表面并干燥，翻挖、夯实、碾压到规定承载力，然后进行边界的放线，有效的填筑范围内，按6m×6m用白灰画网格；
S32、对路基基床以下进行填筑时，按车辆的方量和松铺厚度计算每个方格内的卸土车数，以控制填料的松铺厚度；填料上足后，采用推土机粗平，待粗平完成后，再用平地机进行精平作业，使每层填筑时形成4%的人字形横坡；随后对其进行碾压，采用振动机械碾压6～8遍；压实顺序应按直线段先两侧后中间，曲线段先内侧后外侧，先静压后弱振、再强振的操作程序进行碾压；
S4、路基基床底层填筑
S41、路堤按设计标高填筑完成后，每20m设三个桩，两个边桩，一个中桩；进行高程测量，计算平整高度，施放路肩边线桩，修筑路拱，并用机械碾压一遍，使路面光洁无浮土，横向排水坡符合要求；
S42、对路基基床底层水泥改良土的填筑施工时，根据松铺厚度计算堆放密度并采用白灰点控制自卸车倒土密度，同时埋桩挂线，标示松铺厚度；混合料摊铺完后，先用平地机初平和整形，再用压路机快速碾压l～2遍；
S43、当路基基床底层水泥改良土接近最佳含水率时，用重型压路机在路基全宽内碾压至要求的压实密度，碾压完成后表面应无明显的碾压轮痕迹；碾压结束之前，用平地机终平一次，使其纵向顺适，符合设计要求；
S5、路基基床表层填筑
当路基基床底层水泥改良土填筑完成以后，在路基上设置方格网，方格网纵向桩距不宜大于20m，横向应分别在路基两侧及路基中心设方格网桩；基床表层级配碎石分2层施工，下层采用平地机进行，厚度控制在22cm；上层采用平地机摊铺；整平结束后，当表面尚处湿润状态时立即进行碾压，如表面水分蒸发较多时，用洒水车适量洒水后再碾压。
复合地基应满足复合地基的承载力校核的要求；
面积置换率：
复合地基容许承载力：
式中，m为面积置换率；
为单桩截面积；A为复合土体单元总面积，即复合土体中单桩截面面积与桩间土面积之和；
为复合地基容许承载力（kPa）；
为桩体容许承载力（kPa），通过单桩载荷试验确定；
为处理后桩间土容许承载力（kPa），按经验取值，无经验值时，取天然地基容许承载力；m为桩土面积置换率；
为桩间土承载力提高系数；[
]为设计复合地基承载力的设计值。
实施例
某路基工程的地层主要为第四系上更新统冲积砂质黄土、细圆砾土、下伏白垩系下统的砂岩，其中，地层上部的砂质黄土，厚度30～50m，湿陷土层厚达到10~15m，土层的孔隙比大，承载力低于180kPa。地基采用柱锤冲扩桩复合地基加固，地基宽度40m，桩径0.6m，桩间距1.4m，正三角形布置，加固深度为12m。桩身材料采用水泥土混合料，水泥掺入量不小于8%，桩顶铺设0.8m厚6%水泥改良土夹土工格栅垫层。通过实验测得柱锤冲扩桩的桩体容许承载力
=350kPa，处理后桩间土容许承载力按照天然地基容许承载力取
=180kPa，复合地基承载力的设计值[
]=200kPa。下面对复合地基的承载力进行校核：
根据施工情况，柱锤冲扩桩采用三角分布，即采用一个等边三角形来计算面积置换率，该三角形的边张为1.4m，桩的面积为单个桩的截面积，即：
单桩截面积为
复合土体单元总面积
面积置换率为
桩间土承载力提高系数取0.9，即复合地基容许承载力：
故，复合地基的承载力满足的要求。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (1)
1.一种基于大厚度湿陷性黄土区柱锤冲扩桩和水泥改良土的路基施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、路基柱锤冲扩桩施工
S11、清理施工场地内的杂草、树木及障碍物，挖除桩顶标高以上的全部松土；然后按柱锤冲扩桩桩位布置图进行测量放样，每个桩位采用白灰洒线定位,标注明显、准确；
S12、根据桩位布置调整机械位置，使机械处于平稳状态；利用机械的反冲力反复冲击钢管至设计成孔深度，再缓慢拔出钢管成孔；成孔时出现缩颈或坍孔时，可分次填入碎石和水泥，边冲击边将填料挤入孔壁及孔底，当孔底接近设计成孔深度时，夯入部分碎石挤密桩端土；当塌孔严重难以成孔时，可提冲击至设计孔深，然后分次填入碎石和水泥，待孔内水泥吸水胶结、桩间土性质有所改善后，再进行二次冲击复打成孔；
S13、用标准料斗或运料装载机将拌和好的填料分层填入桩孔夯实，每个桩孔夯填至桩顶设计标高以上至少0.5m，其上部桩孔宜用原槽土夯封；根据柱锤冲扩桩桩位布置图及其施工顺序，依次完成现场柱锤冲扩桩的施工；
S2、路基水泥改良土夹土工格栅垫层施工
S21、平整下层地基表面，严禁有坚硬物，对凹凸的部位进行处理，使土工格栅铺设平顺，并进行土工格栅铺设边线的放样；
S22、铺设下层土工格栅铺设，拉直平顺、紧贴基面，每隔2～2.5m用插钉将土工格栅固定在地基上；土工格栅的连接采用搭接施工，为保证其整体性，搭接长度不小于20cm且不小于3个孔格，搭接范围扎紧；
S23、当下层土工格栅铺设完成后， 6小时内采用人工方式对上层路基填土，尽快完成碾压，避免长期暴晒，然后采用机械运料、整平、碾压，完成水泥改良土夹层的填筑施工；土方填筑方式采用滚填式，填筑原则按“先两边，后中间”；
S24、水泥改良土填筑碾压合格后，铺设上层土工格栅，铺设要求及连接方式与底层土工格栅铺设要求相同，宽度与填土层顶宽一致；
S25、上层土工格栅铺设完成后，在其上填筑一层水泥改良土，以防被破坏或丢失，该层水泥改良土严格按照路基土方填筑厚度和碾压要求进行填筑；
S3、路基基床以下填筑
S31、清理垫层表面并干燥，翻挖、夯实、碾压到规定承载力，然后进行边界的放线，有效的填筑范围内，按6m×6m用白灰画网格；
S32、对路基基床以下进行填筑时，按车辆的方量和松铺厚度计算每个方格内的卸土车数，以控制填料的松铺厚度；填料上足后，采用推土机粗平，待粗平完成后，再用平地机进行精平作业，使每层填筑时形成4%的人字形横坡；随后对其进行碾压，采用振动机械碾压6～8遍；压实顺序按直线段先两侧后中间，曲线段先内侧后外侧，先静压后弱振、再强振的操作程序进行碾压；
S4、路基基床底层填筑
S41、路堤按设计标高填筑完成后，每20m设三个桩，两个边桩，一个中桩；进行高程测量，计算平整高度，施放路肩边线桩，修筑路拱，并用机械碾压一遍，使路面光洁无浮土，横向排水坡符合要求；
S42、对路基基床底层水泥改良土的填筑施工时，根据松铺厚度计算堆放密度并采用白灰点控制自卸车倒土密度，同时埋桩挂线，标示松铺厚度；混合料摊铺完后，先用平地机初平和整形，再用压路机快速碾压l～2遍；
S43、当路基基床底层水泥改良土接近最佳含水率时，用重型压路机在路基全宽内碾压至要求的压实密度，碾压完成后表面无明显的碾压轮痕迹；碾压结束之前，用平地机终平一次，使其纵向顺适，符合设计要求；
S5、路基基床表层填筑
当路基基床底层水泥改良土填筑完成以后，在路基上设置方格网，方格网纵向桩距不宜大于20m，横向分别在路基两侧及路基中心设方格网桩；基床表层级配碎石分2层施工，下层采用平地机进行，厚度控制在22cm；上层采用平地机摊铺；整平结束后，当表面尚处湿润状态时立即进行碾压，如表面水分蒸发较多时，用洒水车适量洒水后再碾压。
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