隧道灰土挤密桩施工方案.docx
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隧道灰土挤密桩施工方案
山西中南部铁路通道ZNTJ-9标段
小水头2号隧道
灰土挤密桩施工方案
编制单位:
中铁三局集团山西中南部铁路通道ZNTJ-9标
项目经理部一分部
编制时间:
二○一一年四月二十日
目录
一、地基处理原理及目的1
二、编制依据1
三、适用范围1
四、工程地质概况1
五、灰土挤密桩设计参数2
六、灰土挤密桩施工方案2
七、质量检验及标准7
八、质量记录9
九、灰土桩应注意施工问题9
十、易存在质量缺陷及预防措施11
十一、质量控制11
十二、安全与环境管理13
一、地基处理原理及目的
根据小水头2号隧道湿陷性黄土工程的特点,选取石灰土挤密桩加固处理隧底的工程措施。
石灰土挤密桩,是利用重锤自由落体冲击能量,在黄土地基中冲击成孔,然后在孔中分层回填灰土并逐层夯实。
在冲击成孔和回填夯实过程中,桩周土得到挤密加固,进而使桩间土的湿陷性得到消除,桩间土和挤密桩共同形成复合地基,使湿陷性沉降和变形得到控制,使隧底地基土的长期稳定性得到保障。
明确石灰土挤密桩施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准,指导、规范挤密桩作业施工。
二、编制依据
(1)、《铁路路基施工技术规范》
(2)、《铁路工程质量检验评定标准》
(3)中华人民共和国国家标准.湿陷性黄土地区建筑规范(GB50025-2004)
(4)铁道部120号文件要求。
(5)新建山西中南部铁路通道小水头2号隧道设计图纸(隧09-06)
三、适用范围
适用于小水头2号隧道D2K385+285-D2K385+345段隧道基础加固。
四、工程地质概况
新建山西中南部铁路为国家重载Ⅰ级铁路工程,小水头2号隧道位于山西古县并侯村附近,全长610m,为单洞双线隧道。
隧道穿越黄土台垣区,隧道进出口及洞身围岩为第四系中更新统洪积粘质黄土夹砂砾石和三叠系刘家沟砂岩,洞身近沿粘质黄土与砂岩界面及其附近穿越,地层交界处一般地下水易富集,含水率存在变大可能,表层黄土具有湿陷性。
五、灰土挤密桩设计参数
D2K385+285-D2K385+345段隧道基础灰土挤密桩加固,采用梅花形布置,桩间距1.2*1.2m,桩直径0.4m,桩长12m,加固横向宽度11m,桩身采用灰土混合料,当地基天然含水量小于10%时,挤密桩施工前采取人工增湿措施,以到达挤密效果。
竖向加固范围竖向穿透黄土层2.0m,桩顶铺设0.5m三七灰土垫层,压实系数不小于0.95。
如发现与设计地质不符,及时提出设计变更。
六、灰土挤密桩施工方案
1、施工准备
1.1材料准备
(1)、土料:
可采用隧道断面开挖素黄土,土料应过筛,土块粒径不应大于15mm。
(2)、石灰:
选用Ⅲ级以上新鲜快灰,活性Ca+MgO的含量不少于50%,适用前7天消解并过筛,颗粒直径不应大于5mm,不含未熟化生石灰块。
(3)、对选定的石灰和土进行原材料和土工试验,通过击实实验石灰土的最大干密度为1.569g/cm3,最佳含水量为22.5%。
灰土桩的灰土比为3:
7(体积比),配制时确保充分拌合及颜色均匀一致,灰土的夯实最佳含水量宜控制在20.5%~24.5%之间,边拌合边加水,确保灰土的含水量为最佳含水量。
(4)、石灰土拌制根据回填需求随用随拌,已拌成的灰土不得超过24小时隔夜使用。
被水浸湿、浸泡的石灰土严禁使用。
1.2机械准备
1.2.1 成孔设备
0.6t或1.2t柴油打桩机。
1.2.2 夯实设备
卷扬机、提升式夯机及梨形锤。
1.2.3 主要工具
铁锹、量斗、水桶、胶管、喷壶、铁筛、手推胶轮车等
1.3作业准备
(1)仰拱开挖,根据铁道部120文件要求,黄土软弱围岩仰拱距上台阶步距不得大于35m,仰拱每次开挖不得大于3米。
仰拱开挖时应避免坑底土层受扰动,桩顶标高以上应预留约500mm厚的土层,待地基处理完后再挖至设计仰拱底标高,整平隧底,进行仰拱施工。
(2)、轴线控制桩及水准点桩已经设置并编号(见灰土桩平面布置图)。
经复核,桩孔位置已经放线并钉标桩定位。
(3)、已进行成孔、夯填工艺和挤密效果试验,确定有关施工工艺参数(分层填料厚度、夯击次数和夯实后的干密度、打桩次序),并对桩进行了测试,承载力及挤密效果等应符合设计要求。
(4)、对含水率较大的(如大于塑限含水率)应特别关注缩孔问题,因缩孔影响桩长和桩径时,应及时与设计单位协商予以解决。
试桩数量应符合设计要求且不得少于2个施工单元(按三角形布置每个施工单元7根桩)。
1.4作业人员准备
(1)、主要作业人员:
打桩工。
(2)、施工机具应由专人负责使用和维护,大、中型机械机具需执证上岗,操作者须经培训后,方可操作。
主要作业人员已经过安全培训,并接受了施工技术交底。
2、施工工序
(1)现场施工按以下工序进行(见表一)
表一挤密桩施工工序图
(2)放线定位及测量高程
施工前,根据基础平面布置图及桩位图,通过坐标控制点,准确定出每个施工桩位点,并做好标识(小石灰柱),经检验无误后,再
进行施工,并做好记录。
桩孔中心点的偏差不超过16cm。
具体见下图。
(3)成孔
成孔采用柴油锤锤击,沉管法成孔,其施工要求是:
A、桩机安装就位后,使其平整稳固,然后吊起桩管,对准桩位,并在桩管与桩锤间垫好缓冲材料,缓缓放下,使桩管、桩尖、桩锤于同一锤线上,借锤击力及桩管自重,将桩管压入土中。
B、桩尖开始入土时,先低锤轻击(或低提重打),待沉入土中1—2m各方面正常后,再用预定的速度、落距、锤击沉管至设计深度。
C、夯击沉管时,当桩的倾斜度超过1.5%,应拔管填孔重打,若出现桩孔斜移,桩靴损坏等情况,应及时回填挤密重打,每次成孔拔管后应及时检查桩尖。
D、用柴油锤沉桩至设计深度后,应立即关闭油门,及时均速(≤1m/min,软弱层及软硬交界处0.8m/min)拔管,有困难时可采用旋活桩管后起拔,拔出桩管后立即测量桩孔直径和深度。
桩孔直径允许偏差不超过设计值-20mm,桩长允许偏差+0.5m。
(4)灰土拌和
灰土要求采用厂拌,首先对土和消解后的石灰分别过筛,灰土桩石灰剂量为30%(体积比)与土进行配料拌和,灰土拌和料外观颜色均一。
采用运输车覆盖运输。
灰土拌制根据回填要求随拌随用,已拌成灰土不得超过6小时或隔夜使用,被雨水淋湿、浸泡灰土严禁使用按作废处理。
下雨期间不进行灰土拌制。
(5)成桩
桩孔填料夯实机采用偏心轮夹杆式夯实机、人工填料、应分层回填夯实即可。
填夯成桩施工应符合下列技术要求:
A、夯锤形状采用下端呈抛物线锤体形的梨形锤,锤重150Kg,夯锤直径300mm;
B、向孔内填料前应测量孔深是否达到设计要求,填料前应夯实孔底,然后控制灰土含水量到接近最优含水量状态下分层回填夯实,填料时每填30cm夯击8次,及填8锹土夯击8次;
C、夯击时夯锤落距600—700mm,每分钟夯击25—30次。
填料、夯击交替进行时,必须做到均匀下料,均匀夯击。
D、灰土桩夯实按照试验确定的工艺参数连续施工,分层夯实至设计标高,不得间隔停顿或隔日施工以免降低桩的承载力。
(6)、垫层施工
灰土挤密桩施工完成后应挖除桩顶松动层后开始施工灰土垫层。
七、质量检验及标准
1、质量检验
a、石灰桩施工检测宜在施工7-10d后进行;竣工验收检测宜在28d后进行。
b、施工检测可采用静力触探、动力触探或标准贯入试验。
检测部位为桩中心及桩间土,每2点为一组,检测组数不少于总桩数的1%。
c、石灰桩地基竣工验收时,承载力检验应采用复合地基荷载试验。
d、荷载试验数量宜为地基处理面积每200m2左右布置一点,且每一单体工程不应少于3点。
e、土和灰土挤密桩地基质量检验标准应符合下表规定。
土和灰土挤密桩地基质量检验标准
项目
序号
检查项目
允许偏差或允许值
检查方法
单位
数值
主控项目
1
桩长
mm
±50
测桩管长度或重球测孔深
2
地基承载力
设计要求
按规范方法
3
桩体及桩间土干密度
设计要求
现场取样检查
4
桩径
mm
-20
用钢尺量
一般项目
1
土料有机质含量
%
≤5
试验室焙烧法
2
石灰粒径
mm
≤5
筛分法
3
桩位偏差
≤0.4d
用钢尺量
4
垂直度
%
<1.5
用经纬仪测桩管
5
桩径
mm
-20
用钢尺量
注:
桩径允许偏差是指个别断面
2、特殊工艺关键控制点控制
特殊工艺关键控制点控制表
序号
关键控制点
控制措施
1
施工顺序
分段施工
2
灰土拌制
土料、石灰过筛、计量、拌制均匀
3
桩孔夯填
石灰桩应打一孔填一孔,若土质较差,夯填速度较慢,宜采用间隔打法,以免因振动、挤压,造成相邻桩孔出现径缩或塌孔
4
管理
施工中应加强管理,进行认真的技术交底和检查,桩孔要防止漏钻或漏填;灰土计量要拌匀;干湿要适度,厚度和落锤高度、锤击数要按规定,以免桩出现漏填灰、夹层、松散等情况,造成严重质量事故。
八、质量记录
1、着重对石灰的材质现场检测记录(现场工程师对材料进场检测记录)。
2、单层填筑层厚进行控制记录(根据桩径计算方量,如用铁锹一般几次可达到要求,通过试验桩确定)。
3、每次测量孔深计算扩孔系数记录准确单桩的层厚、击实高度、次数、扩孔系数、完成时间、石灰用量等原始记录。
九、灰土桩应注意施工问题
1、沉管桩成孔及注意事项
(1)、钻机要求准确平稳,在施工过程中机架不应发生位移或倾斜,不得
(2)、桩管上设置醒目牢固的尺度标志,沉管过程中注意桩管的垂直度和贯入速度,发现反常现象及时分析原因并进行处理。
(3)、桩管沉入设计深度后应及时拔出,不宜在土中搁置较长时间,以免摩阻力增大后拔管困难。
(4)、拔管成孔后,由专人检查桩孔的质量,观测孔径的质量,观测孔径、深度是否符合要求,如发现缩颈、回淤等情况,可用洛阳铲扩桩至设计值,如情况严重甚至无法成孔时在局部地段可采用桩管内灌入沙砾的方法成孔。
2、夯击注意事项
夯击就位要保持平稳、沉管垂直,夯锤对准桩中心,确保夯锤能自由落入孔底,夯击时要注意隧道上台阶围岩变化情况,如出现裂纹,及时停止施工,待围岩稳定后再继续施工。
3、桩缩孔或塌孔,挤密效果差等现象
(1)、地基土的含水量在达到或接近最佳含水量时,挤密效果最好。
当含水量过大时,必须采用套管成孔。
成孔后如发现桩孔缩颈比较严重,可在孔内填入干散沙土、生石灰块或砖渣,稍停一段时间后再将桩管沉入土中,重新成孔。
如含水量过小,应预先浸湿加固范围的土层,使之达到或接近最佳含水量。
(2)、必须遵守成孔挤密的顺序,采用隔排跳打的方式成孔,应打一孔成一孔,应防止受浸湿且必须当天回填夯实。
为避免夯打造成缩颈堵塞,可隔几个桩位跳打夯实。
4、桩身回填夯实不密实,疏松、断裂
(1)、成孔深度应符合设计规定,桩孔填料前,应先夯击孔底不少于8锤。
根据试验测定的密实度要求,随填随夯,对持力层范围内(约5-10倍桩径的深度范围)的夯实质量应严格控制。
若锤击数不够,可适当增加击数。
(2)、每个桩孔回填用料应与计算用量基本相符。
(3)、夯锤重不宜小于100kg,采用的锤型有利于将边缘土夯实(如梨形锤和枣核型锤等),不宜采用平头夯锤。
十、易存在质量缺陷及预防措施
质量缺陷:
桩位回填不均匀,夯击不密实。
时密时松,桩身疏松甚至断裂。
原因分析:
没有进行规定操作,回填速度太快,夯击次数减少。
回填料拌和不均匀,含水量过大或过小。
施工灰土实际用量未达到成孔体积的计算容量。
锤重、锤型和落距选择不当。
预防措施:
1、成孔深度应符合设计规定,根据成桩试验测定的密度要求,随填随夯,对持力层范围内(约5-10倍桩径的深度范围)的夯实质量应严格控制。
若锤击数不够,可适当增加击数。
2、回填料应拌和均匀,且适当控制其含水量,一般可按经验在现场直接判断。
3、每个桩孔回填用料应与计算用量基本相符。
4、夯锤重不宜小于100kg,采用的锤型应有利于将边缘土夯实(如梨形锤和枣核型锤等),不宜采用平头锤,落距一般应大于2m。
5、如地下水位很高时,可用人工降水后,再回填夯实。
十一、质量控制
1、施工前应先进行工艺试验性施工,确定施工控制参数,同时要严格操作工艺,确保灰土在初凝时间内完成拌和及回填。
严禁使用过时、过夜灰土,对已成好的孔要及时回填夯实,不得长时间空孔放置。
2、施工过程中,设专人监理成孔及回填夯实的质量。
如发现地基土质与勘查资料不符,应立即停止施工,并详细记录锤击次数和振动沉入时间、出现问题和处理方法。
3、在成桩过程中,随时观察地面升降和桩顶上升,桩顶上升过大就意味着断桩,要调整成桩施工工艺。
4、雨季或低温季节施工,应采取防雨或防东措施,防止灰土和土料淋湿后冻结。
5、灰土挤密桩施工属隐蔽工程,施工完毕报监理签认后方可进行下一道工序施工。
十二、安全与环境管理
施工过程危害及控制措施
施工过程危害及控制措施
序号
作业活动
危险源
控制措施
1
振动或锤击沉桩机、冲击机操作
倾倒或锤头突然下落、造成人员伤亡或设备损坏
振动或锤击沉桩机安放平稳,经常检查设备情况
2
现场施工
人员或物件掉入孔内
应加盖板
3
施工用电
触点
电器设备应设接地,接零。
并由持证人员安全操作。
电缆、电线应架空。
环境因素辨识及控制措施
环境因素辨识及控制措施
序号
作业活动
环境因素
控制措施
1
土方出场
扬尘
道路经常洒水
2
机械使用
废油
施工现场使用或维修机械时,应有防地漏措施。
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