鐵路軟巖填筑路基強夯補強加固施工技術資料

1、鐵路軟巖填筑路基強夯補強加固施工技術隨著近年來高鐵技術的飛速發(fā)展，路基施工后的沉降已成為鐵路施工質(zhì)量控制的重點，采取行之有效的地基處理新技術，使正在施工中的路基得到補強加固，消除路基風化巖類土、混填土、膨脹土等各種填料的不良特性，提高路基強度，保證路基的穩(wěn)定性，降低路基的壓縮性，減少路基的沉降和不均勻沉陷，以達到滿足路基構(gòu)筑物強度、變形及其沉降穩(wěn)定性要求已成為當前鐵路路基施工的一個重要課題。1、強夯法加固機理強夯法是通過專用起吊機器將重錘提升到某一高度，然后使重錘自由下落，在短時間內(nèi)對地基土產(chǎn)生巨大的沖擊能量，以克服土顆粒間的各種阻力，由重力勢能轉(zhuǎn)化為動能再轉(zhuǎn)化為各種波形使土體強制壓縮、振密、

2、排水固結(jié)和預壓變形，使土顆粒更加緊密，趨于土體的穩(wěn)定狀態(tài)以達到加固地基的一種地基處理技術。2、強夯法的優(yōu)缺點強夯法加固的優(yōu)點：施工設備簡單；施工工藝操作簡單；適用土質(zhì)范圍廣；加固效果顯著，可取得較高的承載力，一般地基強度可提高25倍；變形沉降量小，壓縮性可降低210倍，加固影響深度可達610m；被加固土粒結(jié)合緊密，有較高的結(jié)構(gòu)強度；工效高，施工速度快、較換土回填和樁基縮短工期一半；無需加固原材料，施工費用低，節(jié)省投資；適用范圍廣泛，不但能在陸地上施工，而且可在水下進行。強夯法的缺點：施工場地不易太小，否則施工機具無法施工；施工時產(chǎn)生較大的噪聲和振動，因而不宜在人口密集的城鎮(zhèn)村落及結(jié)構(gòu)物較多的區(qū)

3、域內(nèi)使用。3、強夯在新建向莆鐵路路基填筑中的應用3.1 工程概況新建向莆鐵路是一條客貨共線一級鐵路，位于贛東南、閩西北和閩中地區(qū)，西起江西省南昌市向塘鎮(zhèn)，經(jīng)撫州市、福建三明，東至福建中部沿海地區(qū)的福州市和莆田市。線路西接杭長和京九通道，中連鷹廈鐵路，東接沿海通道，是兩省聯(lián)系的重要通道，也是中國中西部地區(qū)通往福建省的快速鐵路通道，鐵路正線全長約603.623公里。向莆線DK161+818.24DK188+25娘屬A、B組填料缺乏地區(qū)，原設計路基就近采用白堊系紅層風化巖類C組填料填筑，在填筑過程發(fā)現(xiàn)該種填料極易風化，遇水即崩解，而開挖前巖體堅硬需爆破施工，填筑時巖體又未完全風化，雖經(jīng)解小、攤平、碾

4、壓，土體仍多為角礫狀，盡管K3R孔隙率、Evd、密實度等常規(guī)路基填筑的檢驗指標均滿足驗標要求，但由于填筑體的孔隙率較大，短時間內(nèi)沉降無法穩(wěn)定，線路運營后產(chǎn)生沉降變形的可能較大，后經(jīng)中鐵第四勘察設計院進行研究論證，決定對DK161+818.24DK188+250段已填筑路基進行強夯補強加固。3.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況、氣候特點填方地基巖性：谷地表積Q4al+pl淺灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，流塑軟塑，厚06.5米，谷地多辟為水田，零星分布有水塘；水文地質(zhì)條件：谷地弱發(fā)育土壤孔隙潛水，埋深0-1.5米；氣候特點：屬于中亞熱帶季風性濕潤氣候，境內(nèi)氣候溫和、四季分明、雨量充沛、光照充足，年平均氣溫17.8

5、攝氏度，年降水量約1650毫米。填料類型：泥巖夾砂巖、泥質(zhì)砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥砂巖。3.3 強夯補強施工技術要求根據(jù)中鐵四院在我單位進行強夯試驗段成果，確定了DK161+818.24DK188+25眼已填筑路基進行強夯補強加固的相關技術參數(shù)。3.3.1 夯擊能：第一遍強夯夯擊能采用30004000KN.m,具體施工時，根據(jù)實測夯錘重量確定每遍強夯時的落距，最后一遍滿夯夯擊能為1250KN.m。3.3.2 夯點布置、夯距及夯擊方式：夯擊點按梅花形布置，第一遍夯點間距5m正方形四個點位，第二遍夯點間距5m正方形中心點位，第三遍滿夯，滿夯時夯點間相互搭接夯錘直徑的1/3。3.3.3 單個夯點的夯擊次

6、數(shù)：第1遍和第2遍均不少于5擊，且應同時滿足下列條件：(1) 最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm。(2) 夯坑周圍地面不應發(fā)生過大的隆起。(3) 不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。3.3.4 夯擊順序：以路基中心為軸線方向從中間向兩邊對稱交替進行強夯。3.4 強夯施工工藝3.4.1 強夯施工設備通過經(jīng)濟比選，決定采用撫順40T履帶吊強夯機。技術參數(shù)：最大起重量X幅度45tx3.7m；基本臂時自重40t;臂長度2137m；卷筒主起開120m/min（卷筒第四層）；速度變幅60m/min（卷筒第四層）；夯錘特性：17.8t,高0.85m,直徑2m；22t,高1m,直徑2.2m；其它輔助設備：T140推土

7、機，EX220挖土機，柳工ZL50G裝載機、25T寶馬壓路機，24T吊車。3.4.2 強夯測量監(jiān)控設備全戰(zhàn)儀leikaTC802,精度1；水平儀博飛DS3-1,精度三等；索佳C32II,精度三等；鑒定合格的50米鋼卷尺、5米鋼卷尺。3.4.3 強夯施工工藝流程強夯施工工序流程：清理平整場地-標出第一遍夯點位置（測量場地高程）一起重機就位（夯錘對準夯點位置）7測量夯前錘頂高程一將夯錘吊到預定高度脫鉤自由下落進行夯擊，測量錘頂高程一往復夯擊，按規(guī)定夯擊次數(shù)及控制標準，完成一個夯點的夯擊一重復以上工序，完成第一遍全部夯點的夯擊一用推土機將夯坑填平（必要時進行填土整平，測量場地高程，第一遍）一在一定間

8、隔時間后，按上述程序逐次完成中間全部夯點的夯擊(第二遍)一用低能量滿夯一遍，將場地表層土夯實(測量夯后場地高程)。3.4.4 強夯施工步驟及控制重點(1) 場地平整：推土機將場地整平后采用壓路機碾壓，使表面不留虛土、浮土，以免夯擊時夯錘偏斜影響夯擊質(zhì)量。(2) 夯點布置：在整平的路基面上，用全站儀放出路基的中線，水準儀測出待夯路基面高程，然后按試驗段得出的經(jīng)驗參數(shù)進行第一遍夯點布置，并釘木樁或灑白灰點標識明確，為保證施工安全，夯點不宜靠邊坡太近，以不小于2m為準。(3) 夯機就位對點及錘頂高程初測：移動夯機使夯錘對準夯點位置，在距離夯點50m之外的路基坡腳外穩(wěn)固地點架設好水平儀進行夯前高程測量

9、。(4) 起吊夯錘夯擊：按試驗段確定的最佳夯擊能計算起吊高度，并將夯錘起吊到既定高度，待夯錘脫鉤自由下落后，測量錘頂高程，若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘傾斜時，及時將坑底整平。(5) 單點往復夯擊：重復上述步驟(4)，直至最后兩擊的夯沉量差小于5cmb沉降量和小于10cm,完成一個夯點的夯擊，并做好每個夯點的夯擊次數(shù)和每擊沉降量的記錄，同時檢查夯點周邊隆起高度是否過大，以小于1/4的夯沉量為宜，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計和質(zhì)量控制標準得出該點夯擊次數(shù)是否合理，然后調(diào)整相應的夯擊次數(shù)。(6)換夯點作業(yè)：重復上述步驟(3)(5),同時做好數(shù)據(jù)收集和統(tǒng)計，適時調(diào)整夯擊次數(shù)，直到完成第一遍全部夯點的夯擊。(7) 第二遍

10、強夯：用推土機將第一遍夯坑全部推平后進行碾壓，然后按第二遍強夯要求對夯點重新放樣布置，測量第2遍夯擊前夯點地面高程，重復上述步驟(3)(5),做好數(shù)據(jù)收集和統(tǒng)計，夯擊結(jié)束后進行整平壓實。(8) 滿夯：夯點搭接長度1/3D(D為夯錘直徑)，夯擊能為1250KN.m根據(jù)夯擊能調(diào)整好落距進行滿夯作業(yè)。(9) 夯后路基面整平及高程測量：滿夯完成后，對路基面進行整平壓實，進行夯后高程測量。3.4.5 強夯施工中的質(zhì)量控制和檢驗(1) 夯擊前必須對夯錘重量及錘底面積進行嚴格測量鑒定，施工期間，若發(fā)現(xiàn)夯錘嚴重變形或掉塊剝落，必須進行更換或重量重新測定，以保證夯擊能滿足要求。(2) 夯擊前必須檢查場地平整情況

11、，以免夯擊時夯機支架或夯錘偏斜發(fā)生意外，影響強夯質(zhì)量。(3) 夯擊全過程必須要有專人進行詳細的施工記錄及測量記錄，以保證取得不同填筑高度不同填料的最佳夯擊能量及夯擊遍數(shù)，以指導現(xiàn)場施工。(4) 控制每遍的夯擊時間間隔：強夯間隔是根據(jù)填料的透水性能即孔隙水壓力完全消散的時間來確定的，孔隙水壓力消散時間的長短與填料本身性質(zhì)有關，本工程填料大多是風化巖，填料顆粒較大，透水性強，孔隙壓力水消散快，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，確定間隔時間為2天。(5) 強夯范圍確定：由于需強夯補強的路基段已施工完成的結(jié)構(gòu)物較多，為避免強夯產(chǎn)生的巨大震動對結(jié)構(gòu)物造成破壞，所以在強夯前必須認真確定構(gòu)筑物所在位置，強夯點起止位置必須保

12、證在結(jié)構(gòu)物10m以外。(6) 強夯質(zhì)量試驗檢測：強夯后的路基土體強度隨夯擊后的間歇時間增加而增在，一般在強夯后14周，對路基進行靜力觸探、動力觸探檢測，以確定強夯對路基的影響深度，同時測定不同填料不同填筑高度下后夯沉量，以檢驗強夯效果。(7) 特殊天氣條件施工：強夯施工應盡量避開雨季，條件不允許時，必須密切關注天氣，在雨前及時平整壓實已夯實段落，以免積水浸泡路基；旱季施工時，為保證強夯效果，改善作業(yè)條件，必須及時灑水增濕降塵。3.4.6 強夯施工安全控制重點(1) 在施工過程中注意收集氣象資料，雨天、霧天或六級以上大風天不安排強夯施工，以確保機械、人員的安全和施工質(zhì)量。(2) 加強機具設備的維

13、修保養(yǎng)，杜絕違章作業(yè)，保證機械設備性能處于良好狀態(tài)，不帶故障作業(yè),嚴禁非駕駛?cè)藛T操作機械設備。(3) 嚴格現(xiàn)場管理，非施工人員不得進入現(xiàn)場，起重機臂下、夯錘下嚴禁站人，強夯作業(yè)時，周邊不得有閑雜人員，防止飛石傷人。4、不同填料強夯補強取得的經(jīng)驗參數(shù)4.1 泥巖夾砂巖：4.2 泥質(zhì)砂巖：4.3 泥砂巖：4.4 粉砂質(zhì)泥巖：5、施工操作要點5.1 合理布置夯點夯擊點位置布置是否合理直接影響夯實效果和施工費用，夯擊點位置可根據(jù)路基面有效寬度進行布置，宜采用正方形布點，路基風化巖填料填筑高度在3-12范圍時采用夯點間距5m正方形布點通過本工程驗證是非常經(jīng)濟合理的。5.2 夯擊能量適中單位夯擊能的大小與填料類別和加固深度有關，在相同條件下細顆粒土的單位夯擊能要比粗顆粒適當大些。根據(jù)我國建筑地基基礎工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范，風化巖類土屬粗顆粒土中的碎石土類型，采用夯擊能在3000-4500kN.m之間通過施工驗證完全滿足要求。5.3 夯擊順序合理強夯施工一般從路基中心由里到外向四周擴散，夯擊能變化時平順過渡，夯擊能不一致時,要先大后小。5.4 相同填料不同填筑高度下的最佳夯擊能量、夯擊次數(shù)與夯沉量關系對于軟巖類填料，隨著路基填筑高度的增加，需要的夯擊能及單點夯擊次數(shù)相應增大，沉降量增大，施工費用相應增加，工效降低，而夯實效果有所下降，因此，當填筑高度超