碎石桩成桩工艺总结报告

新建呼和浩特至准格尔铁路工程

HZSG-4标段

路基地基加固处理

碎石桩试桩工艺总结报告

 

编制：              

复核：              

审核：              

中铁二十一局集团有限公司呼准鄂铁路项目经理部

二〇一三年十二月

1 编制依据、原则及范围

 编制目的

根据碎石桩试桩，总结碎石桩地基处理的施工流程、操作要点、工艺参数等数据，完成碎石桩施工指导性技术方案，为碎石桩地基处理全面开工做准备。为碎石桩地基处理架子队组织机构，协调机械、材料、人员等资源配置提供依据。

 编制依据

（1）相关法律、法规和交通部规章制度。

（2）现行的国家和铁道部有关规定、验标及施工技术指南:

《客货共线铁路路基工程施工技术指南》TZ202—2008

《铁路路基工程施工质量验收标准》TB10414—2003

《铁路工程地基处理技术规程》TB10106—2010

《铁路路基土工合成材料应用设计规范》TB10118—2006

《铁路路基工程施工安全技术规程》TB10302—2009

《铁路工程测量规范》TB10101—2009

（3）铁道第三勘察设计院集团有限公司编制的施工图设计文件。

（4）目前同等级铁路建设的技术水平、管理水平和施工装备水平。

    （5）呼准鄂铁路有限责任公司关于新建呼和浩特至准格尔铁路               指导性施工组织设计。

（6）现场勘察及调查的资料及单位施工类似工程的施工经验。

（7）我单位为完成本工程拟投入的专业技术人员、机械设备等资源。

 编制原则

（1）满足建设工期和工程质量安全标准要求，严格按招标文件要求的工期、质量安全、验收速度等目标编制。

（2）科学、经济、合理的原则：统筹分配各专业工程的工期，搞好专业衔接；合理安排施工顺序，组织均衡、连续生产；以关键线路为主线，进行工期、资源优化；管理目标明确，指标量化、措施具体、针对性强。

（3）确保工期、质量和安全目标、遵循设计文件的原则。

（4）突出重点、兼顾一般、统筹安排、周密制定施工方案，采用先进技术及切实可行的施工方法、工艺，科学合理组织施工。

（5）配备先进实用的机械设备，提高机械化作业程度，积极采用四新技术。

（6）施工生产与环境保护同步规划，同步建设，同步发展。确保质量、安全、环境三体系在本工程施工中自始至终得到有效运行。

 编制范围（选择施工段落）

根据设计规范要求，结合现场情况，选择DK30++段路基碎石桩作为碎石桩地基处理试验段。

2 工程概况

 工程地质、水文及气象

 工程地质

本工点位于南斗林盖大桥大里程端与跨呼大高速公路特大桥小里程端，线路以填方通过，山前冲洪积平原区，地形平坦开阔。路堤边坡最大填高。

地层：粉土（Q4al+pl），褐黄色，稍密，可见黑色碳化斑点，厚0～，稍湿，σ0=130kPa。粉质黏土（Q4al+pl）：褐黄色，深灰色，软塑，厚～，软塑，σ0=140kPa。粉土（Q4al+pl）：褐黄色，稍密-密实，潮湿，可见黑色碳化斑点，厚0～，σ0=160kPa。粉质黏土（Q4al+pl）：褐灰色，硬塑，可见黑色碳化斑点，厚～，σ0=160kPa。粉土（Q4al+pl）：灰褐色，密实，潮湿，局部夹粉质黏土，厚～,σ0=160kPa。粉质黏土（Q4al+pl）：灰褐色，硬塑，可见黑色碳化斑点，厚0～，σ0=160kPa。

水文地质

勘察期间地下水埋深～，变幅～，地下水对混凝土结构具氯盐侵蚀性，环境作用等级L2；具硫酸盐侵蚀性，环境作用等级H1。

土壤最大冻结深度：

地震动峰值加速度：。

 主要工程内容及数量

HZSG-4标DK30++段，碎石桩处理地基222.3m，处理碎石桩总长63975延米，根数5816根，碎石桩桩径0.5m，桩长11m，桩间距1.3m，成等边三角形布置。

 检测方法

本标段碎石桩需要检测三种指标。

①采用重型动力触探方法检验碎石桩桩身密实度，检验数量应不小于桩孔总量的2%，且每批次不少于3根，自桩顶以下2.0m开始记数，要求每贯入10cm的锤击＞10击，即桩体密实度要达到中密以上。施工后应间隔一定时间方可进行质量检验，对饱和粘性土应待孔隙水压力基本消散后进行，间隔时间不宜少于28天，对其它土不宜少于15天。本工点检验数量约116根。

②检验桩身的同时采用标准贯入试验对桩间土进行检验，地面1.0m以下应满足非液化土层的判定标准。沿线路纵向每100m抽样检验5处。不足100m时不少于3处，且不少于桩孔总数的2%。检测位置应设置在等边三角形中心。本工点检验数量9处。

③成桩28天后，用静载荷试验检测复合地基承载力，检验数量不少于总桩数的2‰，且每批次不少于3根，复合地基承载力不小于150Kpa。本工点检验数量12根。

3 碎石桩试验段概况

 碎石桩地基处理主要技术要求

DK30++范围内碎石桩设计技术标准如下：

（1）桩径全部为，桩间距，等边三角形布置。

（2）处理范围：路基坡脚外扩大1排桩。

（3）施工前清除地表厚种植土，回填合格土至原地面并碾压密实平整。

（4）桩顶设厚碎石垫层，中铺一层土工格栅。垫层用碎石应由未风化的干净砾石或轧制碎石而成，粒径宜为20～50mm，含泥量不大于5% 。土工格栅采用聚丙烯双向一次拉伸土工格栅（TGSG5050）。

（5）碎石桩施工前进行现场成桩试验，确定施工的各项技术参数和实际成桩效果。（如成桩质量不满足设计要求时，应在调整施工有关参数后重新进行试验，试桩3根）

（6）成桩工艺：振动沉管法。

（7）检验项目：

重型动力触探方法检验碎石桩桩身密实度。

标准贯入试验对桩间土进行检验。

③成桩28天后，用静载荷试验检测复合地基承载力。

 试验段选择及依据

（1）根据设计及施工规范要求，碎石桩施工前进行现场成桩试验，确定施工的各项技术参数和实际成桩的效果，当成桩质量不能满足设计要求时，在调整施工有关参数后重新进行试验，当工点或地层变化较大时，增加试桩3根。

（2）本段地势平坦开阔，临近南斗林盖中桥和周围县道，交通便利，易于先期开工，机械进场便利，受干扰小，能在短期内完成试验；并且本段路基设计桩长和地质岩性具有代表性，故拟定DK30++DK30+段路基作为碎石桩地基处理试验段，在此试验段内进行碎石桩试桩和工艺性试验，总结施工工艺和参数对后续碎石桩大面积施工做好指导作用。

试验段工程量

施工段:DK30++段软土地基处理（碎石桩），试桩8根，设计桩长11m,桩径,桩顶标高,桩底标高 m，桩间距,等边三角型布置。

试桩8根，具体见附图1(碎石桩试桩布置示意图)。

4 建设条件及资源配置

 交通运输条件

本段临近呼大高速公路，由呼和浩特至托县的县道X41+500处（云中现代农业科技园区）引入既有砼道路进入新建线路DK28+231处，再由主线DK28+231右侧便道至试验段。便道宽5m，路面采用20cm水稳层，表层铺设50cmA组填料。

材料供应

本段所有原材料碎石由内蒙古呼和浩特市大青山采石场采购，原材料碎石已进行见证取样并自检合格，并报监理工程师审批同意（报告编号：HZSG4-ZT21J0-CGL--01，代表方量1000m3）。碎石桩所用碎石为未风化的干净砾石或轧制碎石，粒径:20～40mm，碎石含泥量%（＜5%）。

5 施工组织机构及机械配置

建立精干高效的现场管理机构，抽调整体素质高、施工能力强、有突出业绩的专业队伍担负工程的施工任务。

主要施工人员配置表

序号	姓名	职务	职称	备注
1	杨保宇	安全总监	高工
2	柯  瑟	工程部	工程师
3	俞刚辉	总工程师	高工
4	贾冠军	安质员	工程师
5	辛云波	作业队队长	助理工程师
6	张振雄	作业队技术主管	助理工程师
7	马慧鹏	测量队长	助理工程师
8	张振明	试验员	助理工程师
9	张	技术员	助理工程师

试验段施工主要机械配置表

序号	施工装备名称	单位	规格型号	数量
1	振动打桩机	台	DJ-90KS	1
2	装载机	台	ZLM30-5	1
3	自卸汽车	辆	ND3253B38	3
4	振动压路机	台	YZ20	1
5	全站仪	台	徕卡S602	1
6	洒水车	台	CA142	1
7	水准仪	台	AL12A-32	1

6 碎石桩地基处理施工工艺

施工准备

（1）技术准备是施工准备的核心（任何技术的差错或隐患都可能引起人身安全和质量事故，造成人、财、物的损失），因此必须认真细致地做好技术准备工作，具体有以下内容：

①施工图纸会审

由工程组织技术人员认真学习设计施工图，掌握施工图纸的全部内容，熟悉设计目的、设计意图、领会设计效果，提出合理化建议。对设计文件中存在的疑问及时、主动的与设计单位联系，求得明确答复，以便更好的指导施工。

②复核测量数据、路基中心线和标高

根据各方签认的交桩资料和经过审批的复测报告，明确试验段工点使用控制点、水准点。对现场路基中心线、原地面标高等进行放线复核，确认现场情况是否与实际相符，如有不符及时找出问题原因并解决。

③技术交底

在工程开工前，工程组织各施工人员，结合具体工程内容、施工现场、关键工序和施工难点的质量要求、操作要点及注意事项以及验收标准等进行交底。技术交底采取“双层三级制”，交底后施工人员认真反复学习并贯彻执行。

（2）现场准备:

试验段相应人员组织安排均已到位、试验段的协调工作已做好。

试验段施工机械配备已到位。

劳动组织：

装载机、自卸车、振动压路机每台配备1名司机，共3人。

每台振动沉管桩机配备4人（不含机修工电工）组成： 

班长：1名，负责桩机施工指挥，协调各工序间的操作联系；

机长：1名。按照班长发出的信号，正确指挥桩机的下沉、提升、投料等；观察和检查桩机运转情况，做好维修保养工作；

记录：1名，依据设计要求，测定碎石桩每延米的碎石投料量；记录沉桩深度；同时记录施工中的各种数据，复查桩位等。

普工：1名，配合机械送料等辅助工作。

另外每套桩机应配备一名机修工和一名电工，保证整套机械和现场施工的正常进行。

 成桩施工方案及工艺

施工方法选择

根据设计要求，HZSG-4标段路基地基处理碎石桩成桩全部采用振动沉管法。振动沉管成桩施工应根据沉管和挤密情况，控制填碎石量、提升高度和速度、挤压次数和时间、电机工作电流等，以保证挤密均匀和桩身的连续性。

碎石桩试桩施工工序

（1）人工配合装载机清理整平施工现场，清除地表约。测量人员放出中心线及边线控制桩，并做好控制桩（木桩）保护（用宽2cm*20cm的红布条），打桩后怎样确定桩中心的位置便于检测，根据按等边三角形的桩间距布置桩位，布设8根试桩，测量放样表报请监理工程师审批通过。

（2）施工机具就位，打桩前校正桩管长度及投料口位置，使之符合设计桩长，在桩位处铺设少量碎石，根据桩机走形钢管标出的桩位标记，移动桩机使桩机对准打桩点位，启动卷扬机按照下横梁上标出的桩位标记移动导向架，使沉管垂直对准桩位点，并将卷扬机离合器刹紧，松动卷扬机离合器，人工合拢活瓣式桩尖对准地面标定的桩位，桩机对准后报请监理工程师检查合格后进入下道工序。

（3）振动成孔，启动桩锤电机，利用锤重及沉管自重徐徐静压1m后开动锤振下沉，每下沉，留振5s，直至11m的设计深度。

（4）石料投放，当沉管至11m的深度后，进行碎石桩灌注作业，用装载机将碎石由加料口注入桩管内，灌入量按桩身理论方量值与充盈系数计算，现场上料用标定后的装载机料斗，每斗做好现场原始记录。避免前期大后期小的不良现象，以增加桩的均匀性，如果桩管一次容纳不可应灌入的全部碎石，剩余的碎石待桩管提升下料振动挤密5分钟后再补充装入。同时严格按照监理下发的表格记录成桩时间，实际填料量，反插次数等。

（5）桩身拔管，打至设计桩底标高且管内灌入碎石高度需大于，方可开始拔管，现场专人记录碎石灌入量、拔管速度及电流值等参数，基本控制在每根桩5斗为准，确保不小于设计灌入量，拔管时控制在先振10秒后开始拔管，边振边拔，反插，振动成孔后，停振灌料至满，先振动再开始拔管，边振边拔，每次拔管高度～，反插深度～0.5m，并停拔振动5～10s。如此反复直至全管拔出，拔管速度控制均匀。

（6）加压成桩,待一根桩施工完毕后，进行下一根桩的施工。

（7）工艺流程图

碎石桩施工工艺框图

碎石桩质量控制及检验

质量控制

（1）碎石桩的施工顺序以路基边坡向中心进行，成孔采用隔列跳打的方式，如先打第1列和第3列，再在中间打第2列。经设计、监理、施工单位共同研究决定跳列成桩。

（2）碎石桩所用碎石为未风化的轧制碎石，粒径为20～40mm，碎石含泥量小于5%。

（3）若实际灌碎石量未达到设计用量时，在原位将桩管打入，补充灌碎石后复打一次（或在旁边补桩一根）。桩体在施工中保持连续密实。

（4）碎石桩施工时保证导向架的垂直度，碎石桩的垂直偏差不超过%。桩机操作者与碎石投料施工员保持密切联系，保证碎石桩机填充碎石连续供料。

碎石桩的质量检验

碎石桩施工允许偏差应符合下表：

检查项目	质量标准和允许偏差	检查方法
桩身垂直	≤1/100L(L为桩长)	现场外观检查观测桩架和桩管垂直度
桩位	≤（D为桩径）	查测X、Y轴二方向最大值
灌碎石量	满足每米灌碎石量	检查施工记录曲线或钻孔检查
桩深	≤100mm	检查施工记录曲线或钻孔检查
桩径	-20mm	尺量检查

（1）采用重型动力触探方法检验碎石桩桩身密实度，检验数量应不小于桩孔总量的2%，且每批次不少于3根，自桩顶以下2.0m开始记数，要求每贯入10cm的锤击＞10击，即桩体密实度要达到中密以上。施工后应间隔一定时间方可进行质量检验，对饱和粘性土应待孔隙水压力基本消散后进行，间隔时间不宜少于28天，对其它土不宜少于15天。

（2）检验桩身的同时采用标准贯入试验对桩间土进行检验，地面1.0m以下应满足非液化土层的判定标准。沿线路纵向每100m抽样检验5处。不足100m时不少于3处，且不少于桩孔总数的2%。检测位置应设置在等边三角形中心。

（3）成桩28天后，用静载荷试验检测复合地基承载力，检验数量不少于总桩数的2‰，且每批次不少于3根，复合地基承载力不小于150Kpa。

碎石桩施工注意事项

（1）应保证起重设备平稳，导向架与地面垂直，施工所用机械，电气设备必须达到安全防护标准，施工人员必须经安全培训后持证上岗。桩机周围以内应无高压线路，作业区设明显的标识或围栏。施工中应经常检查钢丝绳的磨损情况、卡扣的紧固程度以及转向装置的灵活性，防止发生事故。

（2）碎石灌入量不得小于设计要求，振动成桩至地面时应向下复振1m，确保不产生凹桩。严格按试桩结果控制电流和振冲器的留振时间，分批加入碎石，注意振密挤实效果，防止发生断桩或缩颈桩。桩位偏差不大于5cm,桩径偏差2cm,桩长偏差10cm。

（3）提升和反插速度必须均匀，反插深度由深到浅，每根桩在保证桩长与灌入量的前提下，总反插次数不宜少于21次。

（4）保证施工场地通畅，成孔后及时回填，以免缩孔和雨水进入孔内。碎石桩施工完成28天内不得有任何机械在上面行走。

（5）打桩弃土清运不可对设计桩顶标高以下的桩身造成损害；不扰动桩间土；不破坏工作面未施工的桩位。施工时严格控制标高，不超挖。

（6）碎石桩施工前须确认地下电缆或管网已拆除或改移，当紧邻既有铁路运营线施工时，应采取安全防护措施，同时加强对既有铁路的监测，确保行车安全。

7 试桩时间及参与人员

试桩时间：2013年11月5日。

参与人员：现场监理：刘树林，项目部总工：俞刚辉，工程：柯瑟，作业队技术负责人：张振雄，作业队技术员：张，作业队长：辛云波。

8 施工过程控制

（1）测量放线

现场机械整平至设计桩顶标高后，测量人员放出中心桩及边桩，依据布桩图用钢尺布桩。

（2）桩机就位

打桩前应现场测量打桩机管长使之符合设计桩长。根据桩机行走轨迹标出桩位置，移动桩机，使打桩机对准打桩线，启动卷扬机，移动导向架，使桩管对准桩位。

（3）振动沉管

启动桩锤电机使桩锤振动，桩管沿桩位下沉，振动成孔，利用锤重及沉管自重徐徐静压1m后开动锤振下沉，每下沉，留振5s，直至设计深度。

（4）成孔灌碎石

当沉管到设计桩长的11m时，进行碎石的灌注作业，将碎石由加料斗注入桩管内，每次灌入约，现场上料用标定后的小铲车斗，每满斗，如果桩管一次容纳不了应灌入的碎石，剩余的碎石待管桩提升下料振动挤密一段时间后，再填料，同时做好沉管速度记录。

（5）桩身拔管

管内灌入碎石高度需大于方可开始拔管。现场要有专人记录灌入碎石量，拔管速度及电流值等技术参数。基本控制在每根桩5斗料（³）为准，确保不少于设计灌入量³，拔管时控制在先振10s后开始拔管，边振边拔，每拔1m，反插深度，停拔振动10s，如此反复直至全管拔出，拔管速度控制均匀，单根桩反插次数22次～26次，平均23次，施工单根桩时间22分钟～29分钟，平均时间24分钟；

（6）桩成型、桩机移位

待一根桩施工完毕后，进行下一根桩的施工，碎石桩施工顺序由两边向中间进行，采用隔列跳打方式。

（7）质量检测

①采用重型动力触探方法检验碎石桩桩身密实度，共检验3根。

②检验桩身的同时采用标准贯入试验对桩间土进行检验，共检验2处。

③成桩28天后，用静载荷试验检测复合地基承载力，共检验1根。

第三方检测试验报告附后。

碎石桩质量检测标准

序号	检测项目	规定值或允许偏差	检测数量
1	桩距	+150	8
2	桩径	不小于设计值	8
3	桩长	不小于设计值	8
4	垂直度（%）		8
5	灌碎石量	不小于设计值	8

9 试桩结论总结

在碎石桩施工前，编制切实可行的碎石桩施工方案，上报监理审批通过，根据施工方案组织专项技术交底和安全交底并上报碎石桩开工报告报监理审批通过。施工中按施工规范要求严格施工，施工完毕后及时收集数据进行整理和分析。并形成书面的碎石桩施工工艺总结报告并报监理审批。在今后的碎石桩施工中将以此结果指导后续碎石桩大面积施工，并根据实际的地质情况进行相应的调整。

本次试桩单桩复合地基载荷试验、桩间土液化检测满足设计要求，但桩身动力触探检测未满足设计要求，为保证各项指标均能达到设计要求，我部将局部调整施工参数，严格控制提升速度、反插次数和振动频次。待进一步改进施工方法，确定最终工艺参数后，进行大面积施工。

（1）单桩试桩时间：最短22分钟，最长29分钟，平均试桩时间为24分钟。

单桩试桩时间

桩号	开始时间	结束时间	打桩时间（min）
196-25	10:10	10:32	22
196-23	10:37	11:02	25
194-25	11:04	11:28	24
194-23	11:33	11:56	23
195-24	11:59	12:22	23
196-24	12:26	12:55	29
194-24	13:03	13:28	25
195-23	13:37	13:59	22
平均值			24

（2）提升速度在min～ m/min，平均提升速度 m/min ；反插次数在22次～26次，平均反插次数23次。

桩号	提升速度（m/min）	反插次数（次）	备注
196-25		23
196-23		26
194-25		22
194-23		25
195-24		23
196-24		23
194-24		22
195-23		25
平均值		23

（3）电流值，由碎石桩现场原始记录分析可以看出，碎石挤密桩软基地质施工电流值为 30-40A，地质较硬的地段需加大到80A。

（4）充盈系数，由下表可以看出，桩长11m的碎石桩平均实灌碎石方量为，根据表中数据，可以计算出平均充盈系数为（实灌碎石量/设计碎石量）。

桩长为11m的碎石桩充盈系数

桩号	实际灌入量(m3)	设计灌入量(m3)	充盈系数
196-25
196-23
194-25
194-23
195-24
196-24
194-24
195-23
平均值

 

10 总结

在碎石桩施工之前，项目部编制了碎石桩施工方案并上报现场专业监理工程师和监理部审批通过，在施工前，根据施工方案下发了施工技术交底和安全技术交底。

施工中严格按照施工方案指导现场施工，施工完毕后，及时对现场收集的数据进行整理和分析，并形成书面的碎石桩试桩工艺总结报告，上报监理审批。在今后的施工中，将以试桩结果指导后续碎石桩的大面积施工，并根据实际的地质情况进行相应的调整。

11 附表附图

1、碎石桩试桩布置示意图

2、碎石桩检测报告

3、后附现场施工原始记录表

4、碎石桩技术交底

5、现场施工照片

附图1:碎石桩试桩布置示意图