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前言向莆鐵路是以客運為主兼顧貨運的國家一級高速鐵路干線，主要承擔福建省大部分地區與內地中西部地區的旅客、貨物和雙層集裝箱交流以及省內城際客流運輸，是福建省通往內地最快捷的進出省通道，也是福建沿海港口通達內陸腹地的港口后方通道，是名副其實的國民經濟大動脈。向莆鐵路沿線為典型的軟土地區。同時，由于部分向莆鐵路線界不夠，頻臨地方及鐵路構筑物，路基施工面臨很大的難度和風險。為了減少拆除既有建筑物，保證路基的施工寬度，鐵道部和鐵道第四勘察設計院決定在向莆鐵路中首次采用軟土地區包裹式加筋土擋墻作路基支擋及加固。福州閩龍鐵路工程有限公司在福州站改工程新建向莆聯絡線F5、DK544+227FDK544+727段路基南側施工中, 首次采用包裹式加筋土擋墻施工技術, 該項技術具有占地少、拆遷少、減少路基填方量、外形美觀、施工工藝單一、質量可靠等優點, 其社會效益尤為顯著。本工法根據設計要求在施工中借鑒和總結現有的軟土地基處理方法和加筋擋土墻技術，總結形成軟土地區包裹式加筋土擋墻施工工法。2 工法特點2.1 包裹式加筋土擋墻屬于柔性支擋結構，具有很好的自身穩定和整體性能，能很好地適應軟弱地基和地基的不均勻沉降。2.2 施工簡便，施工機具簡單。除拉筋鋪設、包裹體堆壘等需少量人工外，只需配備一般路基填筑所用機械。2.3 工藝流程清晰, 能形成程序化、標準化作業, 操作者6、和管理者易于掌握, 質量容易控制。2.4 工序緊湊, 施工速度快, 工效高, 工期短。2.5 開挖工程量小, 自重小, 構件預制方便, 節省工程造價, 經濟效益顯著。3 適用范圍本工法適用于公路、鐵路路基及橋臺護岸工程等支擋和加固防護工程。擋墻單級使用高度為310米，超過10米的要做特殊設計。4 工藝原理軟土地區包裹式加筋土擋墻是將軟基處理和包裹式加筋土擋墻相結合的施工工藝先采用高壓旋噴樁加固軟基，然后以高壓旋噴樁為承重基礎，施工包裹式加筋土擋土墻。高壓旋噴樁是利用工程鉆機鉆孔至要求深度后（或引孔旋噴一體機），利用高壓旋噴臺車把安有水平噴嘴的注漿管下到設計標高，利用高壓設備使噴嘴以一定的壓力把7、漿液噴射出去，高壓射流沖擊切割土體，使一定范圍內的土體結構破壞，漿液與土體攪拌混合固化，隨著注漿管的旋轉和提升而形成圓柱形樁體，凝固后便在土體中形成圓柱形狀、有一定強度、相鄰樁體相互咬合成一體的固結體，起到止水與土體加固的作用。加筋土擋墻是利用加筋土技術修建的一種支擋構筑物。加筋土是在填土中加入拉筋的復合土, 它利用拉筋與土之間的摩擦作用及面板、土體、拉筋間的互相制約作用, 改善土體的變形條件和提高土體的工程性能, 從而達到穩定土體、平衡擋土墻結構內力的目的, 保持路基穩定、耐久。在加筋土擋墻中，墻體由于受土體的推力產生破壞時(暫將加筋土體看成無筋土體)，依據朗金理論，沿主動破裂面BC將墻體分8、為主動區和穩定區，見圖l。下滑土棱體ABC自重產生的水平推力對每一層拉筋形成拉力，欲將拉筋從土中拔出，而穩定區土體與筋帶的摩擦阻力阻止拉筋被拔出。如果每一層拉筋與土體的摩擦阻力均能抵抗相應的土推力，則整個墻體就不會出現BC滑動面，加筋土體的內部穩定就有保證。圖1 加筋土擋墻受力分析圖5 施工工藝流程及操作要點5.1 施工工藝流程土工格柵檢查驗收土工格柵下料高壓旋噴樁施工混凝土基礎施工鋪設土工格柵包裹體施工預埋面板連接件填料鋪攤壓實墻體施工完畢沉降穩定地基沉降觀測澆筑墻面板固定土工格柵施工帽石附屬工程竣工驗收圖2 包裹式加筋土擋墻施工流程圖5.2 操作要點5.2.1 高壓旋噴樁施工1 大面積施工9、前，先對高壓旋噴樁進行工藝試驗。1）組織機構試樁過程由項目經理部負責實施，安質部、試驗室監督配合；試樁方案上報監理單位審核后，組織實施試樁，并請監理、設計、業主等單位全程監督和指導；試樁過程數據記錄和收集工作由經理部現場技術人員負責，工程部匯總分析后編制試樁報告。2）資源配置施工機具的選用及技術參數：名稱型號技術參數鉆機XP-200提升速度515cm/min空氣壓縮機XPB-90D壓力0.8Mpa,排風量2m3/min單管50，噴嘴2.4mm灰漿泵Y100-4泵壓0.51.5Mpa,流量6080L/min人員：現場技術員2人、現場施工管理人員2人、現場試樁員1人、操作手4人。材料：水泥采用紅獅10、牌P.0 42.5普通硅酸鹽水泥，注漿用水采用經過水質分析化驗合格的地表水。3）試樁工藝要求設計試樁水灰配合比1：0.51，高壓旋噴樁試樁水灰比采用：1：0.7、1：0.8：1：1 共三種配合比，每種配合比做3根試樁，旋噴樁樁徑0.5m，樁間距為1.2m，樁長8m。下鉆轉速：120-140轉/min下鉆速度： 1.5m-1.6 m /min 送水壓力：12-14Mpa 鉆頭提升轉速：17-19轉/min 鉆頭提升速度：18-21cm/min漿液流量：6080L/min送漿壓力：22-24Mpa噴嘴直徑 ：2.4mm注漿管直徑：50mm鉆頭直徑75mm4）施工工藝高壓旋噴樁施工工藝流程框圖高臺噴11、車對位調平制 漿下噴射管至孔底空壓機送氣灰漿泵送漿旋轉噴射提升至設計高度停供漿、氣提噴射管出孔口清洗泵及噴射管移至下一孔位5）安全及環保措施禁止非專業人員作業，作業前進行相關安全培訓及技術交底，使作業工人了解安全知識；嚴格執行安全用電制度，所有線路規范架設，做到一機一閘，按要求安裝漏電保護裝置；現場杜絕閑散人員進入，限制工人作業的范圍；施工前進行設備安全性能檢查，確保安全后方可開展施工；人員進入現場必須按要求佩帶安全防護用具；6）環保措施現場設置沉淀池，所有廢液必須進行處理后排放；采取降塵措施，防止水泥揚塵；現場垃圾集中于垃圾收集器具，完工后及時回收處理；加強排水工作，防止水土流失。7）成樁效12、果質量檢驗成樁后7天齡期內，采用輕型動力觸探（N10）檢查樁頭和樁身的均勻性和強度。成樁28d 后在樁體上部(樁頂以下1. 5m ) 取原狀加固土土樣進行無側限抗壓強度試驗。根據規范有關條款確定無側限抗壓強度不小于1.6MPa, 滿足設計要求。復合地基荷載試驗。為檢驗施工質量, 成樁28d 后, 按設計要求進行復合地基荷載試驗。采用慢速維持荷載法進行, 分10 級加載, 最大荷載為300kN , 承壓板面積為1. 0m2。根據試驗繪制P- S 曲線圖。根據規范有關條款確定復合地基承載力不小于160kPa, 滿足設計要求。8）試樁總結試樁完成以后確定相關技術參數及時進行試樁總結的編制，并報監理單13、位，以提供相關技術參數，同時指導現場后續大面積施工。高壓旋噴樁施工主要參數表項目技術參數壓縮空氣氣壓（MPa）0.5-0.7氣量（m3/min）0.5-2.0水壓力（MPa）12-14流量（L/min）80-120噴嘴直徑mm2.4水泥漿壓力（MPa）22-24流量（L/min）60-80水灰比1:1提升速度（cm/min）17-19旋轉速度（r/min）18-212 在對高壓旋噴樁進行工藝試驗確定施工參數后，開始進行大面積施工。施工準備工作：首先，對進場材料水泥進行原材料檢測，對進場機械檢測、人員報驗。在材料、機械、人員檢驗合格后，才能進行下一道工序。機械使用前先進行調試，堅立鉆機，安裝灰漿14、壓漿管路，安裝“旋噴樁漿量監測記錄儀器”（即漿量自動記錄儀）并請記錄儀廠家和鉆機班組共同安裝試轉，調試漿量達到規定的水泥漿量在樁身中均勻分布。旋噴樁施工工序：定位：鉆機就位時先使鉆頭對準樁位標志中心，然后進行鉆桿的雙向調平，之后，再次調整對中，最后再精確調平。垂直度誤差不超過1.5%，對中誤差小于2cm。鉆進操作：由于在樁身不同深處采用了不同的泵壓、上升和下鉆速度，所以操作人員應熟悉操作工藝，嚴格按深度記錄儀上顯示的深度采用不同的參數進行控制。送漿與鉆進配合：司泵與司鉆密切配合，并建立合理的聯絡信號，司鉆與司泵均要求熟知施工工序及參數（嚴格按照試樁選定參數施工），要求鉆進與送水（灰漿）同步，15、前后協同動作，一氣呵成。司泵隨時注意泵壓的調整和異常情況，送水與送灰漿切換迅速，保持送液的連續，司鉆注意鉆進時的冒漿情況，一旦發現異常，立即采取有效措施，這是成樁質量控制的關鍵，應予以特別注意和加強管理?；覞{的制作：選用紅獅牌P O42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比1：1，根據每根樁的灰漿用量，提前制作，并經充分攪拌，攪拌時間少于15分鐘的不得使用，超過初凝時間的漿液也不得使用；灰漿經過兩道過濾網的過濾，以防噴嘴發生堵塞；抽入儲漿桶內的灰漿要不 停地攪拌。在灰漿制作過程中，施工人員通過泥漿比重計嚴格控制灰漿的比重。移機對位，重復以上步驟，繼續施工，直至完成。5.2.2 面板基礎施工先對加筋土擋墻進16、行詳細測量定位, 標出基槽開挖線和開挖深度, 當縱坡變化時沿縱向基礎做成臺階形。人工配合機械將基槽開挖至設計基底標高, 對基礎底面高壓旋噴樁進行取芯和單樁承載力試驗, 承載力滿足設計要求后, 換填50cm碎石至設計標高。在已換填好的50cm碎石上立模澆筑C20基礎混凝土, 基礎每隔4m設置一道伸縮縫, 縫寬2cm, 伸縮縫必須做成垂直通縫, 并用瀝青麻絲填塞密實。基礎澆筑時, 要控制好基礎頂面的標高, 基頂高程誤差不大于10mm。5.2.3 鋪設土工格柵土工格柵材料采用高密度聚乙烯土工格柵，其受力方向延垂直線路方向鋪設，抗拉強度不小于120kN/m。土工格柵長5m,豎向間距Sy=0.3m；土工17、格柵回折長不小于1.5m(頂部二層2.5m，不含包裹體)，幅間搭接0.1m。各層加筋鋪設前，應先填土碾壓至加筋所在標高，鋪設土工格柵加筋帶時應展平、伸直，縱肋方向（受力方向）垂直于墻前沿線,且自面板向后逐漸升高，使筋帶尾部比前端高0.1m左右。填土前應設法張拉，并使拉筋產生一定的伸長量,然后用騎馬釘釘進填土內定位。騎馬釘呈正方形布置，間距以不大于1.0m為宜。拉筋應完整連續，無破損和接頭。加筋帶下料：下料長度為2倍設計長度，另加300500的富余。加筋帶鋪設應垂直于墻面，成扇形輻射狀鋪設在壓實整平的填料上，不得重疊，不得卷曲或折曲。不得與硬質棱角填料直接接觸。當擋墻沿縱向在平面上形成折線或曲線18、時，在轉角處設置的加強筋與設計的筋帶不能直接接觸，須在設計的筋帶鋪設好后，攤鋪大于50厚的填料，再在其上鋪設加強筋。5.2.4 包裹體施工5m土工格柵鋪攤后，將包裹體沿土工格柵外側堆壘（面板一側），回折拉筋，用專用塑料縫合棒固定拉筋，使土工格柵與包裹體形成一個受力整體。包裹體采用塑料編織袋填充裝砂加礫石而成，寬0.6m，高0.3m。5.2.5 固定土工格柵土工格柵回折后，用騎馬釘將其固定在填土上。騎馬釘呈正方形布置，間距1.0m。5.2.6 泄水孔與錨桿預埋墻面板于墻前地面以上每隔2.0m上、下、左、右交錯設置泄水孔一個，泄水孔采用直徑5cmPVC管。PVC管泄水孔在分層填筑時予埋，伸入墻面板19、內0.6m(包裹體直徑)、伸入面板以內的PVC管表面應打梅花形孔并包裹滲水土工布。墻面板于墻前地面以上每隔1.0m上、下、左、右預埋錨桿一個。錨桿鋼筋安裝前應先刷二遍防銹漆，一遍熱瀝青汁后用瀝青麻筋(麻袋布浸瀝青)纏裹一層防腐，伸入墻面板部分不做防腐處理。5.2.7 填料的攤鋪壓實墻體填料采用A組填料-石粉夾碎石（不應含有粒徑大于10cm及帶有尖銳棱角的碎塊石，保證土工格柵有足夠的抗拔力)。每層壓實厚度30cm，松鋪35cm左右 。攤鋪填料時,卸料機具與面板距離不應小于1.0m,機具不得在未覆蓋填料的筋帶上行駛，嚴禁直接碾壓土工格柵,嚴禁沿拉筋鋪設（受力）方向推土；施工機械在拉筋上行走或碾壓填20、土時,筋上填土厚不應小于0.2m。按設計橫斷面全寬、整幅填筑，并采用先加筋土填筑后普通土填筑的順序施工。每填筑層均應做4%的雙線排水橫坡。鋪攤整平：先用推土機攤鋪初整平，再用平地機進行終平，表面無顯著的局部凹陷，用水平儀控制每層的虛鋪厚度。填料含水量以控制在12.8%左右為宜，含水量過高時應將土翻曬至要求的含水量再碾壓，含水量過低時應先均勻灑水后再碾壓。碾壓夯實：以先靜壓兩遍，弱振一遍，強振三遍，最后靜壓兩遍為一個碾壓組，碾壓速度為2km/h。碾壓機械距塑料編織袋裝砂加礫石壓載體的距離不小于1.0m，此1.0m范圍內用小型機械壓實或人力夯填達到設計要求的密實度。禁止使用羊足碾。碾壓順序為：拉筋21、中部-尾部-前部。填筑完成后，做地基系數和空隙率試驗，嚴格按雙控指標控制每一填筑層的壓實質量。 填料壓實 K30試驗5.2.8 沉降觀測在施工期間嚴格對填筑路基進行沉降和穩定的跟蹤觀測。觀測樁布置如下：在線路中心每100m埋設沉降觀測樁，沉降板由沉降板底座、測桿級保護測桿的PVC管組成。沉降樁每節長度1m，填土增高，測桿與套管相應加高，接高后的測桿頂面高于填土10-15cm，便于觀測。沉降觀測樁周圍堆壘石塊，做防護。填筑邊坡2m、10m處設位移觀測樁。每填筑一層觀測一次，兩次填筑時間間隔較長時，保證2-3天觀測一次。將每次觀測數據整理，填入觀測記錄表，做成果分析。5.2.9 墻面板及帽石施工加22、筋坡面設C20鋼筋混凝土板，頂寬0.20m，內掛鋼筋網(0.2*0.2m)，采用10mm鋼筋，鋼筋網用20mm錨桿掛上（施工時預埋）。C20鋼筋混凝土板沿線路方向1015m間距設一道伸縮縫（面板伸縮縫與基礎伸縮縫應對齊），內塞瀝青麻筋，地形起伏地段基礎措臺設置。為使面板與墻體構成一個整體，在澆注面板時，內側不設模板。帽石采用C15混凝土現場灌注，每節長3m，寬0.6m，高0.5m，面板嵌入帽石內0.2m。帽石內予埋U型螺栓用于安裝防護欄桿。6 材料與機具設備6.1 材料要求表6.1 材料表 序號名稱規格技術指標1水泥P42.52墊層碎石粒徑不大于3cm3高密度聚乙希土工格柵抗拉強度不小于12023、kN/m4錨桿直徑20mm5塑料編制帶30*50cm6.2 設備要求表6.2 施工機械設備配備表序號設備名稱規格型號單位數量狀態備注1高壓旋噴樁機SJB-III臺2良好2挖機卡特320臺2良好3鏟車廈工50臺1良好4推土機小松D60P臺1良好5壓路機三明YZ20臺1良好6振動沖擊夯HCD80臺2良好7混凝土振搗器ZDN50 臺2良好7 質量控制7.1 施工時應認真執行以下規范、標準：7.1.1客運專線鐵路路基工程施工質量驗收暫行標準（鐵建設2005160號）7.1.2鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準（鐵建設2005160號）7.1.3客運專線鐵路路基工程施工技術指南（TZ212）7.1.4鐵24、路混凝土工程施工技術指南（TZ210）7.1.5普通混凝土用碎石或卵石質量標準檢驗方法（JGJ53）7.2 高壓旋噴樁質量標準7.2.1施工前應檢查水泥及外摻劑的質量、樁位、攪拌機工作性能各種計量設備完好程度(主要是水泥漿流量計及其他計量裝置)。7.2.2施工中應檢查機頭提升速度、水泥漿或水泥注入量、旋噴樁的長度及標高。7.2.3施工結束后，應檢查樁體強度、樁體直徑及地基承載力。7.2.4進行強度檢驗時，對旋噴樁應取28d后的試件。7.2.5旋噴樁地基質量檢驗標準應符合表4.5的規定。旋噴樁樁地基質量檢驗標準 項目序號檢查項目允許偏差或允許值檢查方法單位數值主控項目1水泥質量P.O 42.5查25、產品合格證，復試報告2水泥摻入比15%以單根樁總量3樁體強度1.6Mpa鉆孔取芯28天無側限抗壓強度4地基承載力160Kpa復合地基承載力試驗般項目1機頭提升速度m/min0.180.21量機頭上升距離及時間2樁底標高mm200測機頭深度3樁頂標高mm+10050用水準儀測量4樁位偏差mm20用鋼尺量5樁徑mm不小于設計值用鋼尺檢查鉆頭6垂直度0.5全站儀7注漿壓力Mpa20查看壓力表7.3 土工格柵原材料質量控制：加筋材料選用強度高、拉伸應變小、抗腐蝕性、抗老化性能好、蠕變變形小的高密度聚乙烯土工格柵。一般應采用抗拉強度不小于120kN/m的產品，即受力方向不應不小于120kN/m，碳黑含量26、2%，峰值應變10%。7.4 拉筋鋪設嚴格按設計說明施工，質檢員對施工操作質量進行巡視檢查，現場施工人員對施工全過程跟蹤檢查，當各項工序均達到設計要求后，方填土壓實。7.5 填筑完成后，做地基系數和空隙率試驗，嚴格按雙控指標控制每一填筑層的壓實質量。8 安全措施8.1 在施工過程中應嚴格遵循鐵路工程施工安全技術規程（TB10401.1、TB10401.2）。8.2 施工現場的所有電源、電路、電器的設置、安裝必須遵守施工現場臨時用電安全技術規范（JGJ46）的規定。8.3 本著“安全第一、預防為主”這一原則，提高安全意識，健全施工現場意外傷害應急預案，認真學習崗位安全職責和安全操作規程，提高業務27、水平和勞動技能，樹立安全生產、規范操作的思想，以防患于未然。8.4 確保機械設備安全使用，機械設備操作人員必須遵循設備的操作規程，機械操作人員和機動車駕駛人員必須有相應的特殊工種上崗證書，嚴禁無證上崗，嚴禁機械、設備帶病和違章作業。9 環保措施9.1 高壓旋噴樁施工過程中應做好以下環保措施：9.1.1在本工程施工過程中和完工后，將對施工現場嚴格按設設計文件要求及時整治，防止水土流失和適時進行線路兩側的植被恢復。9.1.2加強施工機械維修保養，防止跑油、漏油現象發生。9.1.3各種施工廢棄物集中存放，能回收利用的交物資回收部門，其它不可回收的廢棄物采取深埋或按要求采取其它方法處理。9.1.4生活28、垃圾做到先裝袋密封，再入箱。生活污水設封閉沉淀池。9.1.5防止噪聲污染、光污染、粉塵污染。9.2 在干燥季節，土石方運輸及填筑施工時，要配備灑水車對施工便道、路基作業區進行灑水固塵。在土石方運輸過程中，要跨越地方瀝青（混凝土）路面時的，對運輸車輛的車斗加設擋土板，并用彩條布等遮蓋，以防落土揚塵；運輸車輛必須限速行車；對車輛碾壓的污跡及由車上散落路面的土石，要派人及時清除。9.3 取土場開挖完畢，宜恢復為農田，不能恢復的則應整平，并設有向外的排水坡，在其上種植草皮、樹木等加以綠化，以防造成水土流失。9.4 棄土場選位時必須慎重，要綜合考慮對農田、水利、河道、交通的影響。棄土場在封閉前要做適當處29、理，比如整平綠化等。10 效益分析10.1 經濟效益：通過精心組織，合理協調各工種，本工程提前15天完成施工任務，每天用工人20人，共計節約300個工日，取得直接經濟效益1520100=30000元；節約機械臺班5小時/日，共計節約75小時，取得直接經濟效益155280=21000元；機械、人工共計節約51000元。10.2 技術效益：通過對加筋擋土墻施工工藝的研究和質量控制，不僅提升了一批技術人員的技術能力，并且取得了加筋擋土墻施工質量控制的經驗，為日后施工類是工程提供技術數據。10.3 社會效益： 加筋擋土墻施工質量經過驗收達到了設計要求，工程質量得到了業主、監理及質量監督站的一致好評，滿30、足業主提出的工期要求，為下步轉線施工打下了堅實基礎。11 工程實例本工法綜合總結了軟土地區包裹式加筋土擋墻施工經驗，已成功應用于福州站改擴建工程向莆聯絡線路基工程等施工中，工程質量滿足預定要求?，F以福州站改擴建工程為實例。福州站改擴建工程向莆線的該段路基工程中地基為典型的軟土地基，需進行高壓旋噴樁加固，FDK544+227FDK544+727右側路基受福州站客整所圍墻及所內建筑物限制設包裹式加筋擋土墻收坡,擋墻高度25米。 按設計要求，先對軟土地基采用高壓旋噴樁加固處理，旋噴樁完工達到相應的齡期后，做取芯試驗和地基試驗，試驗合格，即開始施工包裹式加筋土擋墻。先開挖面板基礎，鋪設50cm碎石，安31、裝模板，澆筑C20混凝土基礎。接著進行土工格柵、包裹體、錨桿和泄水孔施工。土工格柵、包裹體、錨桿和泄水孔是一個受力整體，需同時施工。質檢員對施工操作質量進行巡視檢查，現場施工人員對施工全過程跟蹤檢查，當各項工序均達到設計要求后，方填土壓實。填土時，由于加筋土與路基土屬于在不同種類填料，故采用先加筋土填料填筑后普通土填筑的順序施工。在每層填土壓實后，做地基系數和空隙率試驗，嚴格按雙控指標控制每一填筑層的壓實質量。在加筋土施工中和施工后進行沉降和穩定觀測中心設置沉降樁、兩邊設置位移樁。加筋土沉降穩定后，開始安裝面板及帽石模板及制作鋼筋網，澆筑C25混凝土。為使面板與墻體構成一個整體，在澆注面板時，內側不設模板。到2011年12月為止, 經過幾個月的運營，并經歷來2011年的雨季后，除個別因沉降縫埋設不當，導致面板出現小裂縫外，包裹加筋土擋墻沒有出現下沉、變形問題，的施工獲得了成功。加筋擋土墻施工在我公司是首次施工，填補了公司在這方面施工技術領域的空白，在支擋防護的施工中有廣泛的推廣應用價值。