浅谈铁路既有基床的加固
引言
某标段线路全长28.5km,由于既有线改造利用的部分区段的基床表层地基系数K30小于1.5Mpa/em,不能满足列车200km/h的运行要求,所以须进行基床表层加固处理。
一、基床加固方案
为减少对既有线的行车干扰,设计采用水泥稳定土挤密桩进行基床表层加同处理。本标段挤密桩设置在两根轨枕间的枕盒内,每个枕木盒内布置6根挤密桩,间距为0.6m,纵向间距为0.543m;设计有效桩长1m(即由路基面往下1.0m;挤密桩施工长度为自道碴顶面至桩底的长度),桩径为0.24m,填料夯击后桩径扩大为0.3m;桩体填料为水泥稳定土,由水泥、砂、土和水四种材料组成。由于本标段既有线挤密桩加固地段均需降坡落道,故要求先扣轨落道、后进行挤密桩施工。
二、施工工艺
1.定孔住。分段跳槽扣轨落道结束后,根据线路控制桩测设线路中线(在设计上不需要拨道的就使用轨枕中心或将线路中线标志点标在轨枕上),每20m测放一个线路中桩;再依据线路中桩,按设计桩间距,在每个枕木盒内对称测设挤密桩桩位,并用小竹片桩定位。同时,在垂直线路中线方向的两侧路肩上用小木桩测设挤密桩桩位引桩。作为桩位复核之用,确保施工桩位准确。
2.机具就位。接到允许施工的调度命令后,由现场施工指挥人员发布施工命令,施工人员、机具才能上道作业。挤密桩施工机具均较小巧,就位和撤离均采用人工搬运。机具上道作业,严禁搁置在钢轨上和两线间;暂时不用的机具,必须随时搬离轨道,放置在行车限界以外的外侧路肩上。拌料钢板可放置在路肩上,但必须确保不侵限,扩堑地段路肩狭窄,拌料盘应利用堑坡搭台设置。
3.成孔。挤密桩成孔分两部分进行:(1)道碴层部分:采用导管跟进成孔。先围着桩位小竹片将枕盒内的顶部道碴扒出约10cm深(最多掏至轨枕底平,严禁超过轨枕底,施工时不得松动钢轨下轨枕底的道碴)的小圆坑,再利用路肩上的桩位引桩(小木桩)重新打设桩位小竹片桩,然后1人将导管(内径为士26cm的钢管)下口中心对准桩位(小竹片桩),桩位中心允许偏差为±20mm,并调正导管,使导管的垂直度控制在1%以内,另1人用扒出的道碴回填导管四周,并击实。导管埋设好后,用彩条布套人导管,盖住导管四周道床面,防止污染道床,再轮流用特制抓铲或长柄夹钳或掏勺从导管内掏出道碴,并边掏碴边用铁锤锤击导管(导管上口垫小方木)沉人至道床中,直至路基基床面。每桩孔导管必须在所给的点内(施工要点时间内)沉人道床道碴中,导管顶部不得高出钢轨顶面,防止侵限。如点内导管不能沉人至轨顶面以下,必须在列车通过前10分钟从道床中拔出,并回填夯实好道床,待列车通过后重新开孔施工。(2)基床部分:采用侧板螺旋钻、北京铲施工或钢管筒螺旋钻,必要时采用三翼钻头扩孔(不能用钻头扩孔代替夯实挤密扩孔,否则挤密桩起不到挤密的作用而只能起到置换作用)。
导管下至路基基床面后,采用钢钎插捣基床土,使之松酥,再用北京铲掏挖成孔;或用侧板螺旋钻钻进成孔,每次可钻进20cm。钻挖孔时,掏挖出的土必须用料桶装盛,及时堆放在路基以外,防止污染道床。经检验掏挖出的基床土如可利用作桩体填料土,则必须过4mm孔筛后方可利用,否则必须远弃。
当桩孔挖至基床面下1m后,停止钻挖孔作业,由现场质量监控员量测孔深、孔径、孔位,满足设计要求后,即可填充水泥稳定土拌合料进行夯击成桩。如孔径不足,应采用三翼钻头进行扩孔处理,使孔径满足设计要求。
4填料。(1)配料:根据每根桩的填料用量,按试验确定的水泥稳定土配合比,采用磅称准确计量各种材料,并将计量好的干料事先备放在拌料盘上。配料前,粘土必须用4mm的孔筛进行筛选,砂采用粒径小于5mm级配良好的河砂。并严禁用过期、结块、受潮的水泥。(2)拌料:在基床部分成孔的同时即可进行。先用铁锹人工将干料在钢钣上翻拌三遍,再按配比慢慢加水拌和,直至各种材料混合均匀。采用搅拌筒集中搅拌的方式,将填料水泥、土、砂按比例备好装入上料斗内,由上料斗将料装入滚筒内,启动滚筒搅拌,边搅拌边均匀加水,搅拌好后出料,由人工张开编制袋接料,每袋装料量为成桩1根重量的1/3。(3)填料:成孔经检查各项指标均符合设计要求后,将下料斗插人导管,用料桶装混合料提至成孔旁,再用北京铲或掏勺将混合料送人料斗下料。填料分三次装入,每次装入混合料的松散厚度约为65cm。每次装入混合料后,必须夯击密实,方可进行二次填料。
备料按成桩后的体积(不是成孔后的体积,考虑扩孔、欠超挖)计算,每颗桩分三次平均装袋,每袋分二次平均填料夯实。
5.夯击成桩。成孔中每次装入填料后,必须采用橄榄锤夯击密实。橄榄锤下落高度不小于60cm,每层填料夯击不小于20次,作到既使填料密实,又将基床沿水平和垂直方向挤密。当夯击听到“喈喈”的脆声后,并夯击次数、夯击实厚度与需铺厚度之比(压实系数)达到试验桩施工确定的施工参数后,即表明填料已夯击密实。填料采用橄榄锤夯击密实后,顶面必须采用平底锤夯击,以保证挤密桩的顶面与基床表面平齐。
6.拔管填碴。夯平挤密桩顶后,逐渐向导管内填人道碴,边填道碴边用钢钎插捣边向上拔管,直至将导管全部拔出,并将孔口用道碴填平捣实。
7机具移位。拔管填碴完成后,将机具移至下一孔位施工;并及时清理成桩位处的施工垃圾,清除侵限物,检查线路状况、进行必要的养护,确保行车安全。
三、水泥稳定挤密桩施工质量检测及标准
1.水泥稳定挤密桩施工质量检测要求。(1)用挤密桩加固基床表层是按复合地基的原理进行设计计算的,应采用载荷试验确定加固后的复合地基的允许承载力,载荷试验按多桩复合地基载荷试验的要求进行。(2)通过载荷试验建立压锥仪测值与桩孔内填料夯实质量间的关系,并以此作为标准,对施工进行抽样检测。抽检桩数应不小于桩孔总数的2%。(3)检测应随着施工开展而进行。及时监控挤密桩的施工质量。
成桩的干密度现场按3%。检测;试块每50m3稳定土取一组,不足50m3按50m3计,且每一次封锁点至少取一组,作破损试验,检测28天的龄期强度;桩长、桩径施工单位按100%进行检查。
2.水泥稳定挤密桩施工质量标准
四、注意事项
严把进料关,桩体填料需经试验合格后方可使用,水泥稳定土按照“现拌现用、用多少拌多少”的原则拌制。
取出的土要集中处理,防止污染道床和环境。严格按工艺参数(填料量、填料次数、夯击次数、落锤高度、压实系数)施工。夯平挤密桩顶后,逐渐向导管内填人道碴,边填道碴边用钢钎插捣并向上拔管,直至将导管全部拔出,并将孔口用道碴填平捣实,补充捣实钢轨下轨枕底的道碴,以保证道床质量符合行车要求。
采用水泥稳定土挤密桩加固基床,能满足高速路基的技术要求,工程质量可靠,在整治既有线基床病害等工程中具有广泛的应用价值。
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