吴堡车站跨线地下通道施工技术研究.docx
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吴堡车站跨线地下通道施工技术研究
目录
1、前言1
1.1工程概况1
1.2工程特点及施工中亟待解决的关键技术4
2、旅客地道的施工方案研究4
2.1施工总体方案4
2.2地道施工流程4
2.3、施工工艺8
2.3.1、施工工艺流程8
2.3.2、开挖基坑9
3、旅客地道地基处理关键技术研究9
3.1地基处理方案9
3.2灰土挤密桩施工工艺研究9
3.2.1桩孔定位10
3.2.2成孔11
3.2.3桩孔夯填12
3.3灰土垫层施工13
3.4地基承载力检测14
3.4.1加载方法14
3.4.2沉降观测15
3.4.3当出现下列现象之一时，可终止试验：
16
3.4.4仪器设备16
3.4.5承载力取值16
3.4.6试验结果16
4、结语18
吴堡车站跨线地下通道施工
关键技术研究
1、前言
1.1工程概况
旅客通道位于中心桩号为DK224+670处，旅客通道的结构形式是钢筋混凝土箱型结构，主通道（含四通段）截面为14m*5.5m，长40.99m。
行包通道最大截面为4.7*5.5m，长93.25m。
人行梯道行包通道最大截面为4.7*5.5m，长21m。
建筑面积为1227.38㎡。
设计年限为50年，安全等级为二级，地震烈度为6度，地震加速度为0.05g。
工程位于湿陷性黄土地基上，场地类别为Ⅱ类，土壤最大冻结深度为1.2m。
地基采用灰土挤密桩处理，旅客通道灰土挤密桩平面布置如图1.1所示。
正在施工中的旅客通道如图1.2～图1.5所示。
图1.1旅客通道灰土挤密桩平面布置图
图1.2施工中的旅客通道
（1）
图1.3施工中的旅客通道
（2）
图1.4施工中的旅客通道（3）
图1.5施工中的旅客通道（4）
1.2工程特点及施工中亟待解决的关键技术
旅客地道主通道长37.04m,横穿Ⅰ线、Ⅱ线、3线及4线，其特点是：
地下通道施工同时兼顾临时轨道能够正常的通行，施工方案的合理性与否对工期的影响颇大，直接关系到吴堡站场能否如期完工，因此对旅客地道施工方案的研究成为该工程的关键技术，同时由于旅客地道置于Ⅳ自重湿陷性黄土地区，为了确保地基的安全可靠，避免运行期间地基湿陷性病害发生，影响行车安全，地基处理施工技术至关重要。
为了确保该项工程的顺利实施和安全，对如下关键技术进行了研究：
（1）旅客地道的施工方案研究；
（2）旅客地道地基处理施工关键技术研究。
2、旅客地道的施工方案研究
2.1施工总体方案
为保证吴堡车站地下通道施工同时，临时轨道能够正常的通行，旅客通道采用分段式施工。
为保证临时轨道能够正常的通行，保留现有轨道中心的下的1段不施工，先进行左侧和右侧通道施工，右侧通道施工完成后，回填基坑，完成二站台高站台，将现有临时轨道由Ⅰ线改移至4线，，然后再进行中间段的施
工。
2.2地道施工流程
旅客地道施工流程图如下：
2.3、施工工艺
2.3.1、施工工艺流程
施工工艺流程如下图：
2.3.2、开挖基坑
（1）、开挖
基坑用挖机开挖，用装载机运土，用人工清理整平基底。
基坑先开挖至灰土垫层顶面标高，边坡坡度1：
0.5，基底平面每边向灰土挤密桩外扩展1m，以便于摆放钻机。
（2）、边坡防护
为防止地面水流冲刷边坡，需要对四周边坡进行防护。
防护措施为挂网喷浆，钢筋网网眼大小10cm，钢筋型号φ8，喷射水泥浆为M10。
（3）、排水
为防止基坑积水，需要在基坑四周设排水沟，在两端各设一个集水坑。
排水沟净宽30cm，净深30cm，用混凝土浇筑而成，水沟壁和沟底厚度为10cm。
集水坑内部深50cm、长宽均为50cm。
（4）、安全防护
为保证安全，需在边坡上方地面四周设置防护栏杆，栏杆用钢管制作，立柱打入地下50cm，栏杆外侧挂设密目网。
为防止地面物体滚落进基坑，在边坡上方四周地面砌筑矮墙，墙高30cm，宽24cm。
3、旅客地道地基处理关键技术研究
3.1地基处理方案
主通道、行包通道封闭段、人行梯道封闭段地基处理方式为灰土挤密桩，行包通道敞开段和人行梯道敞开段地基处理方式为三七灰土换填。
在两端与站台墙和扶壁式挡墙衔接处，地基合并处理。
3.2灰土挤密桩施工工艺研究
土（或灰土、二灰）桩的施工应按照设计要求和现场条件选用沉管（振动或锤击）、冲击或爆扩等方法进行成孔，使土向孔的周围挤密。
对含水量小于10％或大于23％的地基土，不宜选用爆扩挤密。
成孔和回填夯实的施工应符合下列要求：
（1）成孔施工时，地基土宜接近最优含水量，当含水量低于12％时，宜加水增湿
至最优含水量；．
（2）桩孔中心点的偏差不应超过桩距设计值的5％；
（3）桩孔垂直度偏差不应大于1.5％；
（4）桩孔的直径和深度，对沉管法，其直径和深度应与设计值相同；对冲击法或
爆扩法，桩孔直径的误差不得超过设计值的±70mm，桩孔深度不应小于设计深度0．5m；
（5）向孔内填料前，孔底必须夯实，然后用素土或灰土在最优含水量状态下分层回填夯实。
回填土料一般采用过筛（筛孔不大于20mm）的粉质粘土，并不得含有有机质；粉煤灰采用含水量为30％～50％的湿粉煤灰；石灰用块灰消解（闷透）3～4天后并过筛，其粗粒粒径不大于5ram的熟石灰。
灰土或二灰应拌和均匀至颜色一致后及时回填夯实。
（6）成孔挤密宜由外向里、间隔分批进行，对大型工程可采取分段施工。
孔成后立即进行夯填。
预留松动层的厚度：
采用机械成孔，宜为0.3～0.7m：
采用爆扩成孔，宜为1～2m。
冬季施工可适当增大预留松动层的厚度。
整片挤密地基时，在基底下宜设置O.5m后的灰土（或土）垫层。
施工过程中，应有专人监测成孔及回填夯实的质量并做好施工记录。
如发现地基土质与勘查资料不符，并影响成孔或回填夯实时，应立即停止施工，待查明情况或采取有效措施。
3.2.1桩孔定位
施工开始时要先平整场地，设置控制桩，放出全部基础轴线。
施工放线时应准确定出桩孔位置，其位置偏差应小于5cm。
打桩顺序视打桩贯入度大小而定，如桩管入土速度大于1m/s,宜由外向里打；反之，则相反进行。
为了不使同排内相邻孔因机械振动而导致桩孔缩颈，可采取跳打的方式，即在同排的间隔1孔～2孔成孔，待已成孔回填后再施工被间隔的孔。
3.2.2成孔
成孔挤密是土桩挤密地基中的一个重要环节，目前采用的成孔方法主要有沉管成孔、爆扩成孔和冲击成孔三种。
（1）沉管成孔
可按施工机械的不同，分为锤击沉管和振动沉管两种方法。
我国目前采用锤击沉管施工的较多，它是利用柴油锤或汽锤打桩机将钢管（前者比后者用的更多）打入土中，然后利用机械本身动力拔管。
目前使用的柴油锤打桩机主要有600kg,1200kg，1800kg等几种规格，适用于直径35cm～57cm的桩管，成孔深度可达6m～8m。
柴油锤打桩机施工速度较慢，且振动大，噪音高，不宜在人口稠密的市区内采用。
振动沉管系利用振动沉管机，依靠机械自振动力将桩管沉入预定深度，在拔管时可用灰斗向孔内灌入填料，边拔边灌，并利用振动挤密孔内填土，不需另备夯实机械，因而工效较高。
桩管一般采用无缝钢管，管壁要有一定厚度以承受锤击应力，桩尖做成30º～40º锥形，尖端处带有活瓣，在拔管时，活瓣与桩管脱开，以免桩孔中产生负压，使拔管困难或形成缩颈。
（2）爆扩成孔
施工方法简单，不需成孔机械，工效也高。
其缺点是由于爆扩振动影响，不适于在城市施工。
它对土的天然含水量要求较高，当含水量过低或过高时，爆扩挤密效果都不好。
因此，采用爆扩挤密施工工艺时，一般应通过现场试验取得有关数据后才能施工。
爆扩成孔工艺有药管法和药眼法两种。
药管法是先用洛阳铲掏成直径6cm～8cm的小孔，深度达到预定加固深度，然后在孔内放入直径1.5cm～3.0cm的炸药管和1个～2个电雷管，引爆后即形成桩孔。
药眼法是直径1.5cm～3.0cm钢钎打入土中达预定加固深度，拔出钢钎后，在其中填入炸药和电雷管，引爆后即成桩孔
（3）冲击成孔
系利用定型冲击成孔机将1.0t～2.5t锤吊起至0.4m～1.lm高度，让其自由落下，反复冲击土层，形成孔。
与沉管法相比，它不需另备钢管。
冲击成孔法工效高，成孔速度可达0.9m/min，孔径可达40cm～60cm。
回填土料也可用冲锤夯实，并进一步使周围土层挤密，冲击成孔现场施工情况见图2.1
图3.1灰土挤密桩的成孔（冲击成孔）
3.2.3桩孔夯填
（1）夯填机械
除振动沉管法和冲击成孔法可利用成孔机械本身夯实填料外，打桩机成孔和爆扩成孔都需另配夯实机械。
常用的夯实机械有偏心轮夹管式和卷扬机提升式两种，前者用翻斗车或拖拉机改装，夯锤一般重150kg，其优点是移动方便，工效较高，但夯锤重量轻，每次填料不宜过多，否则夯实质量较差；后者使用的夯锤达300kg以上，夯实深度大，每次可填入较多土料，但移动不方便填入较多土料，但移动不方便。
（2）夯锤
夯锤形状与夯实效果有关，其下端应为抛物线形锥体或尖锥形锥体，上端宜呈弧形，以保证整个桩孔填料都能得到有效的夯实，锤的直径应比孔径小10cm，以便填料顺利下落。
（3）填料
桩孔填料前，应清底并夯实，夯击次数一般不少于8次，然后根据确定的分层回填厚度和夯击次数逐次填料夯实。
桩孔填料可用素土或灰土，对填料的质量要求与土垫层相同。
灰土填料一般多采用2:
8配合比。
填料含水量应接近最优含水量。
桩孔回填时，一次加料不宜过多，每次加料量应与夯锤重量相适应，否则将严重影响效果。
夯锤越重越好，一般不小于150kg，以利于保证夯填质量和减少填料次数。
当地下水位较高时，桩身可能有部分浸在水下，这时可用三七灰土或掺入10％一20%（体积比）的水泥，以提高其早期强度和抗水性。
填料现场见图3.2
图3.2灰土挤密桩的夯实填料
灰土挤密桩施工机械为柴油锤，
3.3灰土垫层施工
灰土挤密桩完成后，将基底开挖至灰土垫层底面，平整基底，铺筑50cm厚灰土垫层，压实，控制基底高程在规范允许的范围内。
3.4地基承载力检测
湿陷性黄土经灰土挤密处理后的复合地基承载力在163～216Kpa之间，平均为193Kpa；湿陷起始压力在147～200Kpa之间，平均为170Kpa,桩间距小的处理效果优于桩间距大的。
可见经灰土挤密处理后，湿陷性黄土的地基承载力和湿陷起始压力均得到一定程度的提高，但幅度不大，一般在1.1～1.4倍之间。
根据湿陷起始压力值及设计使用值，已基本能满足设计使用要求，可视为已基本消除湿陷性的影响。
3.4.1加载方法
（1）单桩复合地基静载装置：
单桩复合地基静荷载试验承压板1.0mx1.0m，板底铺设20mm中粗砂找平层，试坑底开挖至基底标高，坑底面积为2.5mx2.5m。
采用千斤顶制作加载装置，反力系统为压重平台反力装置，采用工字钢搭设堆载平台，砂袋作反力，如图5.1所示，加载现场如图5.2所示。
图3.3灰土挤密桩承载力检测加载示意图
图3.4灰土挤密桩承载力检测加载现场示意图
（2）沉降观测装置：
在承压板四周分别架设机械式百分表，百分表的支架采用脚手架钢管，钢管固定在独立的基准桩上。
（3）最大加载量及加载分级：
试验最大加载量按360kPa进行，分为8级，每级加载量为45kPa。
3.4.2沉降观测
（1）试验标准：
严格按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）执行。
（2）每级加载前后各读记压板沉降一次，以后每半小时读记一次。
（3）沉降相对稳定标准：
对于灰土挤密桩复合地基每小时内沉降增量小于
0.1mm，认为达到相对稳定，可加下一级荷载。
（4）卸载及观测：
分三级等量卸载，每卸载一级，读记回弹量，直至变形稳定。
3.4.3当出现下列现象之一时，可终止试验：
（1）沉降量急骤增大、土被挤出或压板周围出现明显的裂缝。
（2）累计的沉降量已大于压板宽度或直径的6%。
（3）总加载量已达到设计要求的2倍以上。
（4）当达不到极限荷载，而最大加载压力已大于设计要求压力值的2倍。
3.4.4仪器设备
表3-1现场检测设备一览表
设备名称
型号
编号
量程
准确度
证书编号
千斤顶
500kN
9526
500kN
力字第0902x243-0398
百分表/位移传感器
50mm
42180
50mm
0级
长字第08342546
50mm
43805
50mm
0级
长字第08342547
50mm
30038
50mm
0级
长字第08342548
50mm
43836
50mm
0级
长字第08342549
压力传感器
60Mpa
735
60Mpa
0.4级
力字第08413785
3.4.5承载力取值
复合地基承载力特征值确定：
（1）当压力-沉降曲线上极限荷载能确定，而其值不小于对应比例界限的2倍时，可取比例极限；当取值小于对应比例界限的2倍时，可取极限荷载的一半。
（2）当压力-沉降曲线是平缓的平滑曲线时，可按相对变形值确定。
（3）相对变形值确定的承载力特征值不应大于最大加载压力的一半。
3.4.6试验结果
复合地基检测结果见表3-2,沉降量最大的41点的沉降测试结果见表3-3。
表3-2太中银铁路工程吴堡站房旅客地道复合地基检测试验结果汇总表
编号
桩号
最大试验荷载
承载力特征值
kPa
沉降mm、
kPa
沉降mm
1
1
360
11.54
180
2.45
2
2
360
11.66
180
2.33
3
3
360
10.65
180
2.17
4
4
360
14.03
180
3.33
5
5
360
13.95
180
3.55
6
6
360
14.55
180
3.33
7
7
360
13.79
180
2.94
8
8
360
14.76
180
3.45
9
9
360
12.18
180
2.61
10
10
360
18.54
180
2.42
11
11
360
17.29
180
3.27
12
12
360
22.67
180
3.64
13
13
360
18.68
180
3.52
14
14
360
21.79
180
3.86
15
15
360
22.46
180
3.84
16
16
360
23.64
180
3.86
17
17
360
26.07
180
3.83
18
18
360
26.78
180
3.79
19
19
360
22.76
180
3.75
20
20
360
23.87
180
3.98
21
21
360
31.76
180
6.36
22
22
360
25.48
180
5.17
23
23
360
21.64
180
4.23
24
24
360
28.46
180
6.67
25
25
360
29.25
180
4.73
26
26
360
21.19
180
4.93
27
27
360
24.05
180
5.34
28
28
360
22.48
180
4.59
29
29
360
31.98
180
5.39
30
30
360
32.28
180
6.41
31
31
360
35.38
180
5.56
32
32
360
34.66
180
5.34
33
33
360
26.44
180
5.99
34
34
360
18.65
180
6.40
35
35
360
22.20
180
7.07
表3-3太中银铁路工程吴堡站房旅客地道复合地基30号测点荷载～沉降汇总表
序号
荷载kPa
本级沉降mm
累计沉降mm
本级历时min
累计历时min
1
45
1.28
1.28
90
90
2
90
1.35
2.63
90
180
3
135
2.34
4.97
90
270
4
180
3.16
8.13
90
360
5
225
3.74
11.87
90
450
6
270
5.13
17.00
90
540
7
315
6.51
23.51
90
630
8
360
8.27
31.78
90
720
卸载
1
270
0.48
31.30
90
750
2
180
0.84
30.46
90
780
3
90
1.95
28.51
90
810
4
0
3.49
25.02
180
990
从表3-2,和表3-3可得出如下结论：
35组复合地基静载荷试验的承载力特征值均为180kPa,基础最大沉降为31.78mm,满足设计要求
4、结语
吴堡车站地下通道合理的施工方案，克服了施工环境复杂的困难，不仅保证了施工工期，而且也保证了工程质量和安全，为修筑同类工程积累了成功的经验；在湿陷性黄土地区，利用灰土挤密桩对厚度较大的湿陷性黄土地基进行处理，其质量高、费用低、工期短、效果好、无污染、安全可靠、可以完全消除其湿陷性、较大幅度提高地基承载力，是一种值得推广的地基处理方法。
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