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1、路基工程一 99 5年第6期(总第65期)京九铁路阜九线软土路基施工处理技术浅述徐宏(铁道部第四工程局科技处)1概述京九铁路阜(阳)九(江)线沿线分布有大量的软土 地层,主要集中在阜九线南端石佛寺一孔垄一小池口一线,习惯上称之为孔垄软土路 基。软土路基累计约4 2km,其中孔垄地区2 2.5km(不含四院施工区段),路堤平均填高sm左右。该段位于湖北省黄梅县境内的长江沿岸冲、湖积平原,软土层的沉积厚度较大,多呈连续状分布,其间夹有砂层或砂层透镜体。土质呈灰黑色,软至 流塑,其上覆有厚度。7.6m不等的硬壳层,地下水位接近地表。孔垄软基加 固处 理的特点是工期紧,工序多,规模及工 程量大,几乎所
2、有的路基填料均须 远运(2 0km以上),施工组织有一定的难度。本文拟从 施工角度对工程中反映出的有关技术间题作一浅述。2设计处理方案阜九线软土路基 处理方案由铁四院负责设计。在我国铁路建设史上,这是规模最大的一次性加固处理如 此长距离的双线软土路 基工程。在处理技术方面,综合了近年来软基处理的成功经验,采用 经济、便捷、符合国情、顺应技术发展趋势的处理方法,基本上反映出目前国内铁路软土 路 基处理的总体水平。表l阜九线软土路基有关技术参数设计采 用的主要方法有:塑料排水板、土工布、粉喷桩、碎石桩和反压护道及其组合形式(袋装砂井大都变更为塑料排水板)。据不完全统计(仅铁四局管段D K2 32+
3、5 95.8 3D.K2 3 3+648.84,D K506+2 25D K609+238.4 1统计资料),塑料排水板为26 0万延米,土工布5 1万平方米,粉喷桩2 1万延米,碎石桩.25万延米.针对不同地段软土的厚度和性质、硬壳层厚度、路堤高度及施工条件等,经过有关验算分析确定相应的处理措施和 技术参数(表) l3工程实施与技术问题硬硬壳厚度/m m m09 9 9路路堤填高/m m m0。910。6 6 6软软软软土厚度/m m m019 9 9 土土土y/kN。m一 : : :1 7.118.9 9 9 层层层Cu/kPa a a8.01 4.6 6 6 朴朴朴/(。) ) )3.3
4、10.5 5 5 供供供。/(.) ) )18。92 7。5 5 5a a a a ao. ,0.:/MPa 一 1 1 10。530。99 9 9C C C C C八0一 ,emts 一, ,0。6 674。5 9 4 4 4C C C C C一八o一sem二s 一l l l0.542.87 7 7砂砂垫层厚度/m m m0。60,8 8 8塑塑料排水板板正方形布且,间距1.82. , , ,.局部梅花形 布里,间距1.乞乞 1。sm m m 设设设计长度2.720.3m m m 土土工布布单 层或双层铺设或同塑料排排 粉粉喷桩桩水板组合使用用 碎碎石桩桩桩径。.sm,用于软荃、捅荃荃 加加
5、加固固 用用用于软墓、桥台荃础加固固由于工期紧,工 程量大,对长区段软基 处理认识上的不足,施工过程中出现不少技术问题。对这些 问题进行 总结,或许能帮助我们加强 对铁路软基处 理特殊性的认识,为今后的工作提供有益的借鉴。3.1施工组织徐宏:京 九铁路阜九线软土路基施工处理技术浅述份、孔垄软基处理经验之一是必须对施工组织给予足够的重视,它是制约工程进度的主要因素,对工期紧迫、交通不便、材料运输量大的软土路基工程尤其如此。孔垄地区地势平坦,农田水网纵横,砂.、石、土都缺乏,工程量浩大,工期很紧,运输任务相当繁重,加之地下水位高,土质松软,更增加了运输困难。众多的土方机械、运输车辆和软基处理设备的
6、相对集 电各种操作运转和工序的相互交叉作业,同时尚要考虑软土路 基上填筑速率的限制,土方不能一气呵成,若是 没有,个科学具体、符合实际的实施性施工组 织,必 然造成混乱被动的局 面。要处理好上述矛盾,关键是要抓住施工便道这条软土地段建筑物施工的生命线。实践证明,这一作法是非常重要 和有实效的,有了施工便道,许多问题便迎刃而解了。软土路基上修筑施工便道亦有其特殊性,盲目地抛填片石,成本过高,未必有好的结果。按照软土路基的一些 加固处理方法对便道路基进行适当的处理,如在砂垫 层(其间可铺设土工布或土工格栅)上铺设卵(片)石土等,基本上可保证便道的稳定性。.32砂垫 层软土路堤基床表面普遍设有。.6
7、0.sm的砂垫 层。砂垫 层可起到排水通道和在一定程度上调整应 力分布的作用,这是以砂垫 层的厚度为保证的。施工中主要采用人工和机械相结合铺设砂层。在已基本成型的路 基断面上通过实测可以看到一7 0cm厚的松铺砂层经压实陷人表层软土后,肉眼可辨其上、下界面间距为5 66 2cm.这就有一个问题:施工中产生的砂垫层厚度变化,在多大程度上符合原设计的意图。在砂垫 层上施工塑料排水板有两种不同的意见:“先砂后塑”与“先塑 后砂”(即砂垫层和插 塑 板施作顺序)。这两种意见导致的两种施工方法在阜九线均有实践。笔都认为这二者不是绝对的,应根据施工 条件和实际效果加以评判和采用。在孔垄地区的大部分软基处理
8、中,若按后者施工,其原地面状 况不宜于插板机械的运作,塑料板预留端头易污损或坠落插孔中,并且增加了后道工序的困难,使上砂工作复杂化。所以,一般情况卞,应采取“先砂后塑”的方法,同时注意做好施工组织,保证上砂的进度。. 33塑料排水板塑料排水板在阜九线软基处理中得 到 了广泛的应用,主要 因为它是工 厂化生产的产品,质地有所保障,施工和运输均较方便,施工效率和质量较高(快者可在一分钟内完成一个插入过程),成本低廉,适应性强。近年来的许多试验研究结果表明,塑料排水板(断面10 0m mx4m m )与直径为67cm的袋装砂井加固效果相当,但前者有着上述更多的优越条件,其强度和耐久性也较袋装砂井好,
9、大有取而代之的趋势。插板 施工中,距孔口一定距离范围内插孔不易缩孔,一般是用砂填灌插孔,平均每孔增加 用 砂量约0.1 5m,这就在塑料插板的上端附近形成了砂井与塑料排水板复合体。这一复合体 客观上所起的作用 是好的,但却是没有必要.因砂子(中粗砂)的综合单价较高,插 板(孔)数量巨大,其额外增加的费用相当可观。解决这一矛盾的方法是改变插板机套管的断面形式,选用扁管或菱形钢管,实际效果很好。不仅解决了灌砂的间题,同时也避免和减轻了排水板的竖向挠曲和下 坠落孔,工效得 以进一步提高。塑料排水 板施 工的另一 个 问题是提管时排水板的跟带现象,有时甚至整个板带被带出地表。跟带现象的产 生与套管端头
10、结构,施工工艺和土层情况有关,其 中前者是主要 因素。目前的插板机械均已改进了锚靴工艺。使用可以回收的条形楔杆,但仍不能完全避免 跟带现象,其结构形式有待于进一步 完善。对塑料排水板实际 插设深度的控制和检查是重要的。目前的主 要方法 是对插板 实施 过 程路基工程1夕95年第6期(总第63期)进行人工监控,凭 肉眼观察套管的下置深度,同时兼顾排水板的上拔跟带,而后者常常被忽视。若使用某种装置对套管下置深度和排水板进尺数进行有效地跟踪记录,势必能减少施工的盲目性。.34粉喷桩阜九线软基 处理 施工 中,粉喷桩主要用于加 固涵基 和部分软基。用粉喷桩构成复合地基加 固软基实例颇丰,但用于铁路软土
11、路 基和涵基却并不多见。此次在阜九线中有了较大规模的应用,施工单位反映良好,其中尤以用于涵基 加 固较具有特色和代表性。粉喷桩加固涵基是替代了原软土路基上涵洞基础的预制打入桩。从施工情况来看,两者对比粉喷桩具有 如下的特点:() l适应性强。粉喷机重量轻,接地压 力小,适应于软土层上的施工;就位方便,施工速度快,干扰较小。( 2)灵活多变.粉喷桩的桩长、桩数以及自身强度等都可根据实际情况结合具体的地质条件随时作出相应的变化和 调整。( 3)便于管理。不需要预制场地,避 免了 桩的制作、运 输、接桩和打入等过 程,且无 须担 忧 补桩的处理和打桩 机械的调配等棘手问题,施工工序简捷,减轻了施工管
12、理的难度。,(4 )经济实效。粉喷桩成桩综合成本相对较低,约合4 0元 /m;另外,经实际验测,其单桩承载力(参见表2 )和 试块无侧限抗压强度(g。.,。*一1.8一7.ZMPa)均 较高。对粉喷桩进行小应变动测结果表明,其平 均纵 波 波速1085一13 52 m/s,相当于CS级硷,表2粉喷桩(娜0 0)静载试验资料序序号号荷载k /N N N桩长/m m m下沉量/m m m m备注注1 1 1 1 1200 0 010。0 0 012。1 1 1函荃荃2 2 2 2 2180 0 010.0 0 023.9 9 9桥台台3 3 3 3 3220 0 014。0 0 01 1.7 7
13、7复合地基基4 4 4 4 4180 0 010.0 0 014.1 1 1复 合地荃荃5 5 5 5 5180 0 010。0 0 021.8 8 8 8 86 6 6 6 62 90 0 01 6。0 0 048.8 8 8 8 87 7 7 7 73 20 0 01 2.5 5 52 7。0 0 0 0 08 8 8 8 8320 0 01 6.0 0 037。6 6 6 6 69 9 9 9 9320 0 012.5 5 528。9 9 9 9 9犷注:除6号外,均未作破坏试脸近年来,伴随着粉喷 桩(或搅拌桩)的大量应用,其施 工机械和施工工艺都逐渐有所改善。在不断积累实践经验和理论研
14、究的基础上,进一步地优化和完善粉喷桩的设计与施工,充分发挥其潜力,是十分必要 和具有实际意义的。3.5施工机械的选型配 套软土 路基 施工 对施 工机械有一些特殊要求,若选型配套不当,可能会严重影响工程的进展和质量,或造成不必要的浪费。塑料排水板插板机械在阜九线软土 路基 处理施工中占有较大比重,机械性 能和走 行方式可大致分为三类.见表3。八卜类类别别I I I类类、 、1类类I I I类类塑料 排水板插板机分类表名称液压挖掘机 改造型履带底盘上置塔 架型简易龙门架型驱动方式内姗一液压行走方式套管形式扁管单(双)回管圆管适用范围砂垫层全断面无电力地区砂垫层全断面有电力地区或自配发电机垫层边缘
15、处施打困难有电力地区或自配发电带行带履履轨力力电电I类机型利 用已有的液压挖掘机稍加改造,拆去挖斗换以轻便的导向塔架,用二台液压马达 控制套管的上下运 动。特点是 组 装简便,走行回转 自如,操作方便,工作效率高,活动徐宏:京九铁路阜九线软土路基施工处理技术浅述范围大且可一机多用,在无外接电源情况下不影响使用。由于其施工速度快,对前道工序(砂垫 层铺设和 初压)要求有一 定的提前量(一般3 00一50 0m),若窝工则很不经济(因台班费用较高)。另外,它在排水板插设的垂直度控制方面偏 差稍大。I类机型多采 用挖掘机加宽、履带底盘改型,用电力偏心激振控制套管的上下,塔架为可拆卸杆件式。该机型机械
16、效率较高(尤其双管式),接地 压 力小,泥泞地段 易通过,比较经济实用。皿类机 型利用简易龙 门改装,整备时间较长,活动范围受限,可在机械设备不足时用 以补充。对运输车辆也应考虑施工特点而适当选型。就软土施工便道而言,宜选用5st或双后桥的15t以下运 土汽车,以减小道路 和车辆两方面的维修费用。3.6压实控制与沉降观测设计规定,路堤 基床表层密实度 系数妻。.9 5,基床底层密实度系数)0.9 0。在施工中只要 对 路基填料控制得当、碾 压及时,是可以达到上述要求的。阜九线在路 基施工期内阴雨不断,给运输和碾 压带来很多困难。为了在有限的施工时间里保质保量地完成任务、需要精心组织,合理安排工序。首先,应十分 注意天气情况的变化,针对性地采取预防措施,对已碾压的路基地段,要使其 断 面有较大的拱形坡度且坡面平顺,以利于排水;其次,对适于 碾压的填土要及时碾压,尽量避免未被碾压填土让雨水淋湿。软土地区表层 土软弱,应及早沿路 基线界两侧挖沟排水,以便于对原地面进行清理和预压.底基 层填筑压实做得好,上部的压实度就容易达
