保定東站路基碎石褥墊層施工工藝及質(zhì)量控制

史海紅

摘要：CFG樁復(fù)合地基在客運(yùn)專線路基地基處理中普便應(yīng)用，褥墊層在復(fù)合地基整體受力的作用非常明顯，褥墊層施工質(zhì)量直接影響地基的承載力，對線路運(yùn)營安全起著關(guān)鍵作用。本文通過對褥墊層的作用機(jī)理、施工工藝參數(shù)、施工質(zhì)量控制措施、施工過程中改進(jìn)措施方面進(jìn)行闡述和分析，總結(jié)出褥墊層施工的工藝參數(shù)、機(jī)械配置和過程中技術(shù)質(zhì)量的要求。

關(guān)鍵詞：褥墊層 作用機(jī)理 質(zhì)量控制

0 引言

CFG樁復(fù)合地基是由CFG樁、樁間土和褥墊層構(gòu)成。在外部荷載的作用下，它們之間相互協(xié)調(diào)、共同工作；在樁復(fù)合地基的三項(xiàng)組成要素中，褥墊層施工技術(shù)是一項(xiàng)核心技術(shù)，樁復(fù)合地基的許多特性都與它相關(guān)，故褥墊層施工質(zhì)量的好壞會直接影響到復(fù)合地基的承載力。

1 褥墊層的作用機(jī)理

CFG復(fù)合地基在荷載的作用下，樁和樁間土都要發(fā)生沉降變形，由于樁的彈性模量遠(yuǎn)大于土體的變形模量，因而樁比土體的變形小，由于褥墊層的作用使樁向上刺入，伴隨一系列變化過程，墊層材料就會不斷補(bǔ)充到樁間土，即使樁端落在好的土層上，也能保證一部分荷載通過褥墊層作用在樁間土上，在任意荷載作用下樁和樁間土始終參與工作；所以褥墊層對復(fù)合地基的最終沉降、減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中有著非常重要的作用，通過褥墊層的厚度調(diào)整樁土的垂直應(yīng)力比和水平應(yīng)力比，通常褥墊越薄樁承擔(dān)的垂直和水平荷載占總荷載的百分比越高，樁間土承擔(dān)的垂直和水平荷載占總荷載的比例越小。

2 工程概況

保定東站地基處理設(shè)計(jì)為CFG樁、樁頂碎石墊層內(nèi)夾鋪兩層土工格柵進(jìn)行復(fù)合地基處理。褥墊層為50cm厚碎石墊層，夾鋪兩層100KN/m的土工格柵。單樁承載力設(shè)計(jì)為800kN，復(fù)合地基承載力設(shè)計(jì)均為250KPa。

京石客?；I工程[2009]36號函明確褥墊層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)為k≥0.95，Evd≥40MPa。

3 施工工藝

褥墊層在CFG樁檢測（低應(yīng)變、單樁、復(fù)合）完畢后將場地清理平整，用LD-25B小型振動壓路機(jī)及電動夯將樁間土夯密實(shí)，碾壓采用進(jìn)退式反復(fù)進(jìn)行，先靜壓后再振動，地面不平之處采用人工進(jìn)行補(bǔ)料。經(jīng)過項(xiàng)目部中心試驗(yàn)室和監(jiān)理部試驗(yàn)室商定，檢測壓實(shí)指標(biāo)為：k≥0.90。

鋪設(shè)0.1m后的碎石墊層，碾壓密實(shí)后鋪設(shè)一層土工格柵，再鋪設(shè)0.2m厚碎石墊層，碾壓密實(shí)經(jīng)檢測合格后鋪設(shè)上層土工格柵，填筑其上碎石，要求寬度大于路基填筑寬度0.5m。填料采用全幅，縱向水平分層方法攤鋪，推土機(jī)粗平、平地機(jī)精平的方法整平，壓實(shí)順序現(xiàn)場按先兩側(cè)后中間，采用 26T振動壓路機(jī)靜壓碾壓方法施工。

3.1 碎石墊層施工工藝

3.1.1 放出20m線路中線及邊線，為保證路基邊緣的壓實(shí)要求，邊線比設(shè)計(jì)線每邊寬出50cm；測量人員在20m范圍內(nèi)測定4個控制點(diǎn)，記錄每層的壓實(shí)前后高程測量，用于檢測每層松鋪、壓實(shí)厚度。

3.1.2 根據(jù)計(jì)算20m長度范圍填筑總面積S=20×34=680m2，每車裝料20m3。厚度按經(jīng)驗(yàn)暫取松鋪1.2，按照層厚計(jì)算需要碎石料車數(shù)和卸料間距。

3.1.3 填料上足后，采用推土機(jī)粗平，人工配合機(jī)械對局部進(jìn)行找平和補(bǔ)料。為保證每層的平整度及厚度均勻，攤平過程中按照花桿標(biāo)定尺寸不斷檢查施工標(biāo)高。

3.1.4 待粗平完成后，采用平地機(jī)精平作業(yè)。由于場地限制，路基邊沿平地機(jī)無法進(jìn)行平整，采用人工進(jìn)行找平。

3.1.5 精平完成后，現(xiàn)場技術(shù)人員按照設(shè)立高程測量點(diǎn)實(shí)測松鋪高程及平整度后才能進(jìn)行碾壓，壓路機(jī)現(xiàn)場行駛速度≤4km/h，碾壓輪跡搭接不小于40cm。

3.1.6 土工格柵沿線路橫向進(jìn)行鋪設(shè)，兩端預(yù)留2m的回折段，每卷土工格柵縱向搭接長度在10～15cm，搭接采用U型釘（φ10）固定或綁絲進(jìn)行綁扎。

3.2 碎石墊層施工試驗(yàn)

3.2.1 第一層

采用大型直卸車運(yùn)料，自一端向另一端上料，第一層上料橫斷面每20m設(shè)一道上料通道（5m寬0.5m厚），縱向鋪設(shè)至另一端頭，然后用小型推土機(jī)將上料通道上的料均勻攤開，嚴(yán)禁裝載機(jī)在已攤開面上工作，最后用平地機(jī)精平。26T壓路機(jī)靜壓2遍碾壓后，檢測松鋪系數(shù)平均為1.2（1.19～1.21）；壓實(shí)系數(shù)K平均值為0.98（K值為0.97、0.97、0.99、0.97、0.98、0.98、0.98、0.97、0.97、0.97、0.98、0.98、0.99、0.98、0.99、0.98、0.98、0.97），壓實(shí)系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求，但表面有輪跡，呈松散狀態(tài)，采用LD-25B小型振動壓路機(jī)靜壓3遍后，表面平整、密實(shí)。

3.2.2 第二層

采用大型直卸車運(yùn)料，自一端向另一端上料，橫斷面每20m設(shè)一道上料通道（10m寬0.4m厚），縱向鋪設(shè)至另一端頭，然后用小型推土機(jī)將上料通道上的料均勻攤開，確保1%的橫破，最后用平地機(jī)精平，26T壓路機(jī)靜壓第一遍后根據(jù)料體含水率確定是否需要補(bǔ)水，達(dá)到最佳含水率（4%）后26T壓路機(jī)靜壓3遍，實(shí)測壓實(shí)系數(shù)平均為1.2（1.19～1.21），壓實(shí)系數(shù)K平均值為0.98（K值為0.98、0.97、0.99、0.99、0.98、0.97、0.98、0.97、0.98、0.99、0.98、0.97、0.96、0.98、0.99、0.98、0.99），壓實(shí)系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求，但表面仍有輪跡，呈松散狀態(tài)。

經(jīng)過現(xiàn)場分析原因：碾壓組合方式存在問題

選取DK143+000～DK143+100段（右半幅）進(jìn)行第4遍靜后，且局部出現(xiàn)翻漿，說明此碾壓方式不能采用。仍采用LD-25B小型振動壓路機(jī)靜壓2遍后，但考慮到該小型機(jī)械的碾壓效率，難以進(jìn)行大面積施工，選取DK143+000～DK143+100段（左半幅）采用12T雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1遍后，表面平整、密實(shí)。

3.2.3 第三層

第三層碎石墊層松鋪系數(shù)按照1.2進(jìn)行控制。采用大型直卸車運(yùn)料，自一端向另一端上料，然后用小型推土機(jī)將上料通道上的料均勻攤開，確保1%的橫破，最后用平地機(jī)精平。補(bǔ)水方式同上。26T壓路機(jī)靜壓1遍后，灑水車進(jìn)行灑水2遍悶料3～5個小時后，再靜壓3遍，壓實(shí)后表面平整、密實(shí)。實(shí)測壓實(shí)系數(shù)為平均為1.2（1.19～1.21），壓實(shí)系數(shù)K平均值為0.97（K值為0.99、0.97、0.98、0.97、0.97、0.98、0.98、0.97、0.97、0.96、0.98、1.00、0.96、0.99、0.97、0.98、0.97、0.97），動態(tài)變形模量Evd實(shí)測值為：

45.4MPa、50.8Pa、45.4MPa、41.9MPa、54.3MPa、41.1

MPa、46.8MPa、40.7MPa、41.7MPa、47.4MPa、43.8MPa、

43.9MPa，平均值為45.3MPa≥40MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

4 質(zhì)量保證措施

4.1 樁頭截除時，嚴(yán)格控制高程（0±2cm），且確保樁身的完整性。

4.2 樁間土的含水率控制在12～16%時開始碾壓，如含水率太大，則應(yīng)翻曬；含水率太小，則應(yīng)灑水。

4.3 在攤鋪及整平過程中，容易出現(xiàn)粗骨料集窩現(xiàn)象，現(xiàn)場應(yīng)采用人工進(jìn)行現(xiàn)場補(bǔ)料。

4.4 土工格柵縱向搭接寬度不小于30cm，橫向搭接寬度不小于10cm，拉緊繃直后采用U型卡固定。

4.5 預(yù)留縱向搭接平臺，一般在2～3m。

4.6 碎石墊層填筑寬度應(yīng)大于設(shè)計(jì)50cm，確保路基有效碾壓寬度。

4.7 碎石墊層施工完畢后，應(yīng)禁止車輛和其他大型設(shè)備進(jìn)入。

4.8 由于含水量較大，碾壓輪跡難以消除，待含水量較小時，應(yīng)利用小型壓路機(jī)進(jìn)行靜壓消除輪跡，確保表面平整。

4.9 填料選擇及處理

填料采用級配良好且未風(fēng)化的礫石（軋制），其最大粒徑不大于50mm，含泥量不大于5%，粒徑小于2mm的部分不應(yīng)超過總重的45%?，F(xiàn)場在河床開挖后，經(jīng)過加工設(shè)備進(jìn)行水洗和篩分，粒徑較大的礫石采用機(jī)械進(jìn)行破碎，采用汽車運(yùn)輸?shù)綎|站碎石加工場，加35%石屑進(jìn)行參合攪拌均勻檢測合格后運(yùn)至施工現(xiàn)場。

5 總結(jié)

5.1 原狀樁間土壓實(shí)采用LD-25B小型振動壓路機(jī)，碾壓遍數(shù)為4遍，CFG樁周圍無法碾壓的地方采用小型沖擊夯進(jìn)行夯實(shí)，其壓實(shí)系數(shù)能夠滿足規(guī)定要求≥0.90。

5.2 碎石墊層填料的選取、加工和含泥量控制滿足設(shè)計(jì)要求，能夠大量用于褥墊層施工。

5.3 碎石墊層的松鋪系數(shù)經(jīng)過實(shí)測，平均值為1.2。

5.4 施工過程中，應(yīng)保證填料的含水量飽和，達(dá)到4%左右，碾壓時呈泛漿密實(shí)狀態(tài)，填料在碾壓過程中無滑移現(xiàn)象。

5.5 施工機(jī)械：裝載機(jī)，推土機(jī)，平地機(jī)，26T壓路機(jī)，LD-25B小型振動壓路機(jī)，12T雙鋼輪壓路機(jī)。

5.6 施工人員：現(xiàn)場領(lǐng)工員2名，測量員2名，試驗(yàn)員2名，裝載機(jī)司機(jī)2名，壓路機(jī)司機(jī)1名，小工6名，合計(jì)15人。

5.7 施工功效：由于本段填料長度為214m，每層碎石填料方量都在2000m3以上，兩天完成1層。

5.8 經(jīng)過試驗(yàn)，最佳的碾壓和灑水組合方式方式如下：

第一層：靜壓一遍（YZ26E）→灑水→靜壓一遍（YZ26E）→收面一遍（T12）

第二層：靜壓一遍（YZ26E）→灑水→靜壓二遍（YZ26E）→收面一遍（T12）

第三層：靜壓一遍（YZ26E）→灑水→靜壓三遍（YZ26E）

該碾壓組合方式可以使機(jī)械的利用率達(dá)到最佳的組合狀態(tài)，避免機(jī)械閑置，給項(xiàng)目可以節(jié)約成本。

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