昆山试验段路基施工技术情况介绍.ppt

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昆山试验段路基工程昆山试验段路基工程施工技术汇报施工技术汇报中铁二十局集团有限公司中铁二十局集团有限公司2004年年11月月20日日一、试验项目工程概况二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法三、碎石土填筑试验四、下蜀粘土石灰改良与填筑试验五、石英二长岩风化物改良与填筑试验附：

有关试验照片昆山试验段主要针对京沪高速铁路沪宁段软土地基路桥设计与施工的关键技术问题，分路基、桥涵、工程经济三个方面共17个课题进行研究。

根据试验分工，我们20局主要负责5个课题：

（1）软土地区施工便道设计标准研究。

（2）粉喷桩工艺及质量检测方法研究。

（3）浆粉喷桩工艺及质量检测方法研究。

（4）下蜀粘土石灰改良与填筑工艺、质量检测方法研究。

（5）风化物改良与填筑工艺、质量检测方法研究。

一、试验项目工程概况一、试验项目工程概况试验段位置试验段位置：

昆山市花桥镇天福村：

昆山市花桥镇天福村线路长度线路长度：

850m850m。

线线形形：

直线，平坡，：

直线，平坡，路基高路基高4.24.25.5m5.5m，宽度，宽度13.8m13.8m。

工程地质工程地质：

表层约：

表层约3.6m3.6m厚为黏土，灰黄色，软硬塑。

厚为黏土，灰黄色，软硬塑。

其下其下101016.5m16.5m为淤泥质黏土，深灰色，流塑状。

为淤泥质黏土，深灰色，流塑状。

下卧层为粘土、粉土及粉质粘土，软硬塑状。

下卧层为粘土、粉土及粉质粘土，软硬塑状。

一、试验项目工程概况一、试验项目工程概况地基处理：

地基处理：

0+38.40+38.40+1550+155段：

段：

浆喷桩浆喷桩，桩长，桩长151518m18m。

0+1550+155276.51276.51段：

段：

粉喷桩粉喷桩，桩长，桩长14.514.516.5m16.5m。

上述桩径上述桩径50cm50cm，间距，间距1.21.21.4m1.4m。

路堤填料：

路堤填料：

（11）本体：

湖州）本体：

湖州碎石土碎石土。

（22）基床底层）基床底层（厚厚2.3m2.3m）：

）：

下蜀黏土下蜀黏土、石英二长岩、石英二长岩风化风化物物及湖州及湖州碎石土碎石土（33）表层及桥涵过渡段：

）表层及桥涵过渡段：

级配碎石级配碎石。

一、试验项目工程概况一、试验项目工程概况1研究目的及意义水泥搅拌桩在公路、铁路等工程中应用技术已经很成熟，但由于软土自身的复杂性及高速铁路对路基变形控制要求远远高于上述工程，加之试验段处理深度在1418m，且要全程复搅，常规工艺及设备能否满足高速铁路设计要求，需要进行研究和探索。

通过试验，达到以下三个目的：

（1）确定施工配合比、为设计提供水泥土物理力学指标值、室内水泥土与桩体水泥土强度的变化，以及强度与龄期的关系等。

（2）确定施工工艺与工艺参数、过程质量控制、施工机械配置。

（3）确定水泥搅拌桩质量检测方法。

二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法2试验方案与方法2.1室内试验使用“金猫”牌及“固塔”牌PO32.5级和PO42.5级水泥，按照六种掺入比（8%、10%、12%、15%、18%、20%）制作试件，分别进行7d、28d、90d、180d龄期强度指标试验，提出施工配合比，以及水泥土物理力学指标；同时，通过对路基内水泥搅拌桩分别进行7d、28d钻芯取样试验，对路基外24根粉喷桩和桨喷桩进行的90d、180d钻芯取样等试验，研究桩体水泥土强度与龄期的关系，以及桩体水泥土强度与室内水泥土强度的关系。

二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法2.试桩试验在路基外共进行了根试验桩。

材料：

“金猫”牌PO32.5级水泥。

掺入比：

13.5%和15%。

机型：

PH-5B、PH-5D。

喷搅工艺：

粉喷桩“一喷二搅”和“二喷二搅”。

浆喷桩“二喷二搅”和“四喷二搅”。

对试桩钻芯取样和静载试验，依此初步确定出粉喷桩、浆喷桩施工工艺及参数。

二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法2.工艺及参数验证试验按照试桩确定的工艺及参数在0+38.40+155段路基上进行了2542根浆喷桩工艺参数验证试验，在0+155276.51段进行了2550根粉喷桩工艺参数验证试验。

水泥掺入比：

15%。

机型增加了上海GPP-5B型。

工艺中又增加了“一喷一搅”和“二喷三搅”，搅拌速度选择二档四档。

二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法在不同机型及工艺下设置了四组观测断面，每个断面埋设沉降板、分层沉降仪、侧斜仪、剖面沉降管，按照“三定”原则进行观测。

主要根据桩体强度、复合地基承载力和地基沉降数据，对比分析不同机型、搅拌次数、搅拌速度对成桩质量的影响，以及各机型最大复搅深度，验证水泥搅拌桩现场质量控制及环保措施等。

二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法2.4质量检测方法研究：

（）钻芯取样法（）静载试验法（）静力触探法（）轻便动力触探法（）低应变动测法（）开挖检查及足尺qu试验（）综合物探法（声波法）二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法通过试验对比：

钻芯取样法的芯样能直观反映桩体的均匀性、桩长、强度，但该法钻探工艺特别关键，否则取出的芯样不能完全代表实际桩体质量。

静载试验法可直接判断复合地基的实际承载力，确定是否满足设计要求。

静力触探法及动测法测出的数据规律性较差，且有些结果与对应的钻芯取样结果相反，说明该法不适合于检测搅拌桩质量。

轻便动力触探法只能检测桩头4m左右范围的强度，而开挖检查及足尺qu试验因开挖对路基有一定的影响。

二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法3加固效果浆喷桩：

断面：

累计沉降106断面：

累计沉降158，从今年4月开始，最大沉降速率为0.05/d。

粉喷桩：

累计沉降105，速率为0.04/d。

：

累计沉降293，速率为0.09/d。

在路基填筑期间，沉降速率5/d，填筑速度不受沉降速率控制。

二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法4研究结果及建议：

4.1水泥土强度方面:

（1）水泥土强度与龄期的关系：

湿法试件：

qu（90d）=2.01qu（28d）=3.15qu（7d）干法试件：

qu（90d）=1.87qu（28d）=3.11qu（7d）

（2）粉喷桩桩体28天无侧限强度是室内水泥土（干法）的60.0%；浆喷桩是室内水泥土（湿法）的58.6%。

（3）粉喷桩桩体强度比浆喷桩强度高0.59MPa。

二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法4.2施工工艺:

（1）粉喷桩推荐“二喷二搅”工艺，浆喷桩推荐“四喷二搅”工艺。

喷粉时，第一次喷32kg/m，第二次喷21kg/m；喷浆时第一次喷11L/m，第二次和第三次喷14L/m，第四次喷6L/m。

（2）关键工艺参数：

搅拌下沉速度:

挡（0.6791.081m/min）。

搅拌提升速度：

挡（0.81.272m/min）。

管道压力：

送粉压力0.20.45MPa；喷浆压力0.250.8MPa；桩尖进入硬地层时电动机电流值约70A。

二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法4.3施工设备:

（1）当设计桩长12m时宜选择PH-5D和GPP-5B机型，桩长12m时，可选用PH-5B、PH-5D和GPP-5B机型。

（2）PH-5D型比GPP-5B型施工的桩体强度约高0.1MPa。

PH-5系列机型在强度方面相差不明显。

4.4质量检测方法:

推荐钻芯取样法和静载试验法二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法4.5质量管理人对水泥搅拌桩质量影响很大，施工时实行“二机二人”加巡视制，全过程旁站监督工艺参数（速度、喷粉量、深度等）二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法二、水泥搅拌桩施工工艺及质量检测方法三、碎石土填筑试验三、碎石土填筑试验1研究目的及意义本试验主要针对京沪高速铁路无锡以东地段路基填筑湖州碎石土而进行的，通过试验研究，主要达到以下三个目的：

（1）评价湖州碎石土作为高速铁路基床底层填料的可行性。

（2）确定碎石土填筑工艺及参数、现场质量控制措施，提出关键施工设备。

（3）提出质量检验方法及快速检测方法，并验证暂规标准。

2试验方案2.1填料工程特性试验分别对碎石土进行击实前后颗粒级配试验、CBR试验、破碎率及崩解率试验，研究碎石土的颗粒级配变化、承载力，以及抗风化能力，对碎石土作为高速铁路基床底层填料做出评价。

2.2改良试验主要对颗粒级配进行二次改良。

当土石出现严重离析时，现场采用挖掘机二次拌合法进行改良。

对大块料采用二次破碎法。

三、碎石土填筑试验三、碎石土填筑试验2.3现场填筑及工艺参数试验

（1）关键试验设备压实设备：

YZ20型和YZ16型震动压路机，ZTY16型拖式震动碾。

摊铺平整设备：

TY165D型推土机、PY160型平地机。

测试仪器：

动态变形模量测试仪、K30测试仪、核子密度仪等。

（2）碾压层厚度试验用YZ20型按照30cm、35cm、40cm三种压实厚度进行对比试验。

碾压遍数遍，碾压速度：

2.53.0km/h。

该试验表明，YZ20型压路机碾压厚度40cm时孔隙率n满足路堤本体n31%、K30130MPa/m要求；碾压厚度35cm时满足路堤基床底层n28%、K30150MPa/m要求。

三、碎石土填筑试验三、碎石土填筑试验（3）碾压遍数试验摊铺厚度为40cm，用YZ20型压遍（静压1遍弱震2遍强震4遍静压1遍）。

每压一遍后分别进行孔隙率n值、K30值、Evd值检验。

碾压遍数试验表明，最佳强震遍数为2遍。

（4）碾压速度试验选择2.5km/h和5km/h进行对比，共进行了6遍。

试验表明，两种碾压速度均能满足设计要求，2.5km/h速度比5km/h速度效果较好。

建议静压时速度选择5km/h，震压时选择2.5-3km/h。

三、碎石土填筑试验三、碎石土填筑试验（5）碾压含水量试验通过对不同含水量的碎石土碾压后检测孔隙率、K30值、Evd值，分析得出碎石土碾压含水量范围在5.1%11.7%,即Wopt-1.5Wopt+4范围。

（6）压实机械试验用YZ16、YZT16拖式振动碾与YZ20型在碾压6遍的情况下进行对比。

试验表明，均能达到设计要求，但YZ20型比YZ16型压实效果好。

今后宜采用YZ20型，该机带有密实度显示仪，当密实度显示仪读数在78之间时达到要求。

三、碎石土填筑试验三、碎石土填筑试验（8）质量检测方法及其相关关系研究孔隙率检测选择灌砂法及核子密度仪法，快速检测法采用Evd法。

为研究其相关关系，每测一个K30点，在其四周围0.5m范围对称测四个Evd点。

对检测数据建立数据库，采用二元一次线性回归法，建立灌砂法与核子密度仪法之间的相关关系、K30值与Evd值之间的相关关系。

K30=2.37Evd+44.14，（r=0.868，相关性好）。

n核子=0.811n灌砂+3.882，（r=0.78，相关性较好）三、碎石土填筑试验三、碎石土填筑试验3试验结果及建议3.1湖州碎石土为A、B级填料，其抗风化能力较强，CBR强度值较高，在强度及稳定性方面表现出良好的工程性质，可直接用作高速铁路基床底层填料。

3.2碎石土填筑施工工艺：

见下图三、碎石土填筑试验三、碎石土填筑试验碎石土填筑施工工艺流程图施工准备填料级配改良与大块料破碎推土机摊铺平整稳压（静压，速度5km/h）平地机整平23遍振动碾压，速度3km/h静压光面，速度3km/h布料（碎石土运至作业路面）质量检测三、碎石土填筑试验三、碎石土填筑试验料源级配控制3.3关键工艺参数

（1）最佳压实层厚度35cm，最大摊铺层厚度40cm。

（2）碾压含水量：

5.1%11.7%。

（3）碾压速度：

静压时5.0km/h，振动碾压时2.53.0km/h。

（4）碾压遍数：

共6遍，其中第一遍静压，第二、三遍弱振，第四、五遍强振，第六遍静压。

三、碎石土填筑试验三、碎石土填筑试验3.4碎石土的级配控制是填筑工作的难点，今后施工时，粒径控