高鐵技術(shù)論文(2)
高鐵技術(shù)論文
高鐵技術(shù)論文篇二
京滬高鐵CFG樁復(fù)合地基施工技術(shù)
摘要： CFG樁復(fù)合地基施工技術(shù)在高鐵建設(shè)過程中發(fā)揮著重要的作用，本文通過分析CFG樁復(fù)合地基的含義，研究分析復(fù)合地基受力工作機(jī)理，同時(shí)對(duì)墊層的施工方法進(jìn)行闡述，進(jìn)而為高鐵施工提供參考依據(jù)。
Abstract： The technology construction of CFG pile composite foundation plays an important role in the construction process of high-speed railway. Trough analyzing the meaning of CFG pile composite foundation， this paper studies and analyzes the working mechanism of bearing capacity of composite foundation and interprets the construction methods for cushion， thus providing reference for high-speed railway construction.
關(guān)鍵詞： CFG樁;復(fù)合地基;技術(shù)創(chuàng)新
Key words： CFG pile;composite foundation;technological innovation
中圖分類號(hào)：U415.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311(2014)15-0147-02
1 CFG樁復(fù)合地基定義
客運(yùn)專線路基地基處理一般采用CFG樁+墊層(碎石+中粗砂)+堆載預(yù)壓處理，上述地基處理方案統(tǒng)稱為CFG樁復(fù)合地基處理。路基基底采用CFG樁加固，樁頂設(shè)擴(kuò)大樁帽，樁帽上鋪設(shè)墊層(碎石+中粗砂)，在墊層內(nèi)鋪設(shè)1-2層土工格柵。路基本體填筑完成后在其上按照設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行堆載預(yù)壓，堆載時(shí)間根據(jù)沉降觀測資料和工后沉降推算結(jié)果，最終確定卸載時(shí)間。
2 復(fù)合地基受力工作機(jī)理
通常情況下將CFG樁、樁間土、墊層三者進(jìn)行復(fù)合，進(jìn)而在一定程度上構(gòu)成地基的關(guān)鍵受力部分，這屬于地基范疇。對(duì)于CFG樁復(fù)合地基來說，通常情況下，當(dāng)路基自身和路基以上的垂直荷載作用到地基上時(shí)，進(jìn)而在一定程度上容易導(dǎo)致樁與樁間土發(fā)生變形。在模量方面，由于樁要超過土，所以樁的變形與土相比要小很多，通過將一定厚度的墊層設(shè)置在樁頂，使得樁在一定程度上可以向上刺入，在這一過程中樁間土被墊層材料不斷補(bǔ)充，在任一荷載作用下，樁與樁間土保持共同承擔(dān)荷載。所以CFG樁復(fù)合地基的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)就是設(shè)置墊層。
2.1 墊層在復(fù)合地基的關(guān)鍵作用 墊層主要是由于自身的極限破壞滑動(dòng)性調(diào)節(jié)樁頂樁土應(yīng)力比的發(fā)揮情況。復(fù)合地基中的墊層為樁頂向上刺入提供條件，并通過褥墊層材料的流動(dòng)補(bǔ)償使樁間土與路基本體始終保持接觸，使樁土達(dá)到共同作用的目的，并使得樁間土的壓縮量增大，使樁間土的承載力得以充分發(fā)揮。
2.2 墊層材料的選擇 根據(jù)墊層材料的流動(dòng)補(bǔ)償作用，為了更加有效調(diào)節(jié)樁體及地基土的應(yīng)力及協(xié)調(diào)變形，墊層材料選用碎石散體料，選用未風(fēng)化的級(jí)配良好的干凈碎石，最大粒徑小于50mm，含泥量不超過5%，且不含草根垃圾等雜物。經(jīng)試驗(yàn)選定用5-16mm、16-31.5mm、0.075～5mm的集料按照一定比例(30%：40%：30%)進(jìn)行級(jí)配，經(jīng)篩分試驗(yàn)級(jí)配良好。
2.3 褥墊層模量對(duì)褥墊作用的影響 樁土應(yīng)力受褥墊層模量的變化的影響比較大，樁土應(yīng)力比隨著墊層模量的增加而增加。這是因?yàn)?，?dāng)墊層的模量較低時(shí)，墊層的流動(dòng)性很好。在這種情況下，流動(dòng)通過墊層可以進(jìn)行很好地補(bǔ)償。在上部荷載的作用下，樁的上刺作用刺入量大，樁土應(yīng)力比很小，進(jìn)而在一定程度上使得更多的墊層材料演變成一部分樁間土，樁與樁間土之間的負(fù)摩阻力在外部荷載的作用下逐漸增大，對(duì)于中性點(diǎn)的位置來說，逐漸向下移動(dòng)。墊層的流動(dòng)性隨著墊層模量的增加越來越差，進(jìn)一步降低了變形協(xié)調(diào)能力，同時(shí)降低了流動(dòng)補(bǔ)償作用，進(jìn)而在一定程度上增加了樁頂應(yīng)力。樁頂刺入量的減少，樁土應(yīng)力比增大，相應(yīng)的負(fù)摩阻力減少，樁體的有效樁長增加，墊層模量增大，樁體的最大正應(yīng)力逐漸增大。
根據(jù)上述工作機(jī)理，墊層模量大小直接影響整體受力，為保證樁與樁間土合理受力，墊層的厚度一定要按照設(shè)計(jì)厚度進(jìn)行施工，墊層密實(shí)后既要保證墊層具要一定的流動(dòng)性、保證基礎(chǔ)和樁間土始終接觸受力，又要有一定的密實(shí)度，防止松散材料過大的沉降量。
3 墊層施工方法
3.1 設(shè)計(jì)概況 一般的碎石墊層構(gòu)造組成由二種情況，第一種為墊層內(nèi)設(shè)二層土工格柵，結(jié)構(gòu)組成為(15cm碎石+5cm中粗砂+土工格柵+5cm中粗砂+10cm碎石+5cm中粗砂+土工格柵+5cm中粗砂+15cm碎石)，第二種為墊層內(nèi)設(shè)一層土工格柵，結(jié)構(gòu)組成為(15cm碎石+5cm中粗砂+土工格柵+5cm中粗砂+35cm碎石)，結(jié)構(gòu)共計(jì)厚度60cm。見圖1。
3.2 墊層施工方法
3.2.1 下層碎石(15cm)施工
?、偎槭臄備?、整形。對(duì)于混合料來說，通常情況下借助推土機(jī)進(jìn)行攤開，然后配合人工對(duì)集料窩進(jìn)行查找，同時(shí)按照松鋪厚度，利用平地機(jī)將混合料攤平，在一定程度上確保了表面的平整性。
混合料通過平地機(jī)進(jìn)行初平處理后，通常情況下需要壓路機(jī)在初平路段實(shí)施碾壓，碾壓遍數(shù)控制在一遍，進(jìn)而在一定程度上將潛在的不平整位置暴露，對(duì)于不平整的位置然后通過平地機(jī)對(duì)進(jìn)行細(xì)平處理。在刮平的過程中，配合人工消除混合料中不均勻的顆粒，以及混合料中局部過分潮濕或過分干燥的部分。然后再次通過平地機(jī)對(duì)混合料進(jìn)行精平處理，縱向在一定程度上確保順延，同時(shí)橫向路拱符合設(shè)計(jì)要求，對(duì)混合料進(jìn)行仔細(xì)的精平，必須刮平局部高出部分，同時(shí)清出路外。 ?、趬簩?shí)。對(duì)混合料進(jìn)行整形后，其斷面和坡度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，在混合料中，當(dāng)含水量達(dá)到最佳水平量時(shí)，在路基全寬內(nèi)通過壓路機(jī)立進(jìn)行碾壓，壓路機(jī)在碾壓過程中，通常情況下由兩側(cè)路肩逐漸向路中心靜壓。
通過靜壓對(duì)混合料進(jìn)行處理后，接著用重型振動(dòng)壓路機(jī)碾壓，碾壓方式為靜壓，碾壓5遍。壓路機(jī)縱向重疊碾壓通常情況下控制在0.4m。對(duì)于已完成的或正在進(jìn)行碾壓的路段，為了確保表層不受破壞，通常情況下嚴(yán)禁壓路機(jī) “調(diào)頭”或者“急剎車”等。
3.2.2 下砂墊層(5cm)施工 通常情況下，中粗砂通過自卸汽車進(jìn)行運(yùn)輸，通過平地機(jī)進(jìn)行攤鋪處理。對(duì)于中粗砂的數(shù)量在攪拌站進(jìn)行過稱，路基橫斷面間用料的車數(shù)，以及卸車距離等作進(jìn)一步的計(jì)算，在卸車過程中，自卸車通常采取單車多點(diǎn)均勻方式進(jìn)行卸料，并且在一定程度上將松鋪厚度標(biāo)識(shí)在標(biāo)示樁上，用推土機(jī)攤開混合料，按松鋪厚度用平地機(jī)攤平混合料，確保表面的平整性?；旌狭蠑備伜?，用平地機(jī)立即進(jìn)行初步整平和整型處理。在刮平的過程中，局部凸凹低洼處配合人工方式消除，通過補(bǔ)充中粗砂的方式進(jìn)行找平整形。
3.2.3 土工格柵施工 采用雙向土工格柵(抗拉強(qiáng)度不小于100KN/m，延伸率小于10%)。
鋪設(shè)土工格柵應(yīng)注意一下幾點(diǎn)：
?、偻凉ず铣刹牧系南鲁袑颖砻鎽?yīng)平整、壓實(shí)、并清除表面堅(jiān)硬突出物。
?、谕凉じ駯挪牧线M(jìn)場后應(yīng)妥善保管，防止損壞;嚴(yán)禁在陽光下暴曬。
?、弁凉じ駯配佋O(shè)后，嚴(yán)禁重型機(jī)械在土工格柵上行走，以免破壞降低其力學(xué)性能。
?、茕佋O(shè)土工格柵后，及時(shí)填上層砂墊層。
?、輽M向鋪設(shè)土工格柵，搭接不小于10cm，兩端回折不小于3m，通過中粗砂對(duì)墊層回折部分進(jìn)行處理。
3.2.4 上砂墊層(5cm)施工 對(duì)于上砂墊層的施工，施工方法與下砂墊層施工方法相同，但不得用推土機(jī)攤平，而是通過用人工配合平地機(jī)的方式進(jìn)行攤平，施工中，在土工格柵上嚴(yán)禁車輛“調(diào)頭”或“急剎車”，在已鋪完的砂層上，運(yùn)料車要控制速度。
3.2.5 上層碎石(35cm)施工 同下層碎石施工方法。
4 壓實(shí)檢測
各項(xiàng)檢測指標(biāo)合格后方可進(jìn)入下一道施工工序。
5 參數(shù)總結(jié)
?、偎槭瘔|層采用虛鋪厚度控制采用“掛線法”兩側(cè)均加寬50cm。標(biāo)高按路基每個(gè)斷面控制。
?、谒槭瘔|層壓實(shí)遍數(shù)通常情況下控制在5遍，采用靜壓方式壓實(shí)。
?、蹖?duì)于土工格柵的搭接寬度控制在10cm，同時(shí)進(jìn)行牢固綁扎。
?、懿捎萌斯備?、平整的方法對(duì)砂墊層進(jìn)行施工。
?、莓?dāng)?shù)讓幼詈笠粚愉佋O(shè)完成之后，進(jìn)行孔隙率、EV2、K30土工試驗(yàn)。
參考文獻(xiàn)：
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