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XXX标杨家沟隧道出口

中国XXX集团XX中南部铁路通道

某工程钢结构施工组织设计2、洞口段岩土工程特性简述

4、隧道灰土挤密桩设计

5、主要施工方法和施工机械

6.1灰土挤密桩施工工艺及试验

6.2复合地基承载力试验

杨家沟隧道全长6780m。隧道出口位于山西省中阳县暖泉镇,出口洞门里程DK195+395，暗洞进洞里程为DK195+365，设计明洞长30m。隧道出口位于峁梁上，属于浅埋段，埋深8～13m。隧道洞身60m位于Q3eol新黄土上，具有湿陷性，δs=0.015~0.046,黄土场地为Ⅰ级(轻微)～Ⅱ级（中等）非自重湿陷性场地，黄土为第四系上更新统风积层；下部为Q2pl老黄土为第四系中更新统洪积层。

洞内DK195+320~+365长45m及DK195+365～DK195+382明洞段17m（共62米）采用灰土挤密桩加固（挤密桩直径40cm,桩长深入老黄土地层2m，正方形布置，间距1m×1m)。

DK195+195～DK195+365长170m设计为黄土Ⅴ级加强复合式衬砌，施工方法采用三台阶增设临时仰拱，该隧道设计为无砟道床（见杨家沟隧道出口灰土挤密桩纵断面图布置图）。

2、洞口段岩土工程特性简述

隧道出口段表层覆第四系上更新统风积层（Q3eol）新黄土；浅黄色，硬塑，具湿陷性，大孔隙，厚度约10~30m；DK195+365暗洞进洞处仰拱底部开挖线以下新黄土厚约8m,下部为中更新统洪积层（Q2pl）老黄土；黄褐色，坚硬，含钙质结核。新黄土与老黄土交界面以21%纵坡沿线路方向向洞内延深，在DK195+320处老黄土界面全部进入隧道路肩标高处。洞口段施工场地主要为黄土及砂类土，有湿陷性，场地湿陷类别为非自重湿陷，地基湿陷等级为I级（新老黄土界面见DK195+365横断面图）。

3.1、消除地基土的湿陷性；

3.2、提高地基土的承载力，减少地基变形。

4、隧道灰土挤密桩设计

灰土挤密桩：DK195+320～+382段长62m设计采用灰土挤密桩，其中洞内45m，明洞部分17m。设计灰土挤密桩桩径0.4米，桩长深入老黄土地层2m，不宜大于25米，正方形布置，桩距1.0×1.0米。灰土体积配合比3：7，土料选用粉质粘土，石灰采用新鲜消石灰，粒径不大于5毫米，设计桩间土挤密系数不小于0.93，灰土桩压实系数不小于0.97。在柱顶上部铺设50cm厚灰土垫层，上面再铺一层10cm厚C15混凝土垫层并压实。

地基处理工程数量：（按设计桩径加宽10cm计算）

⑴φ40灰土挤密桩：558m3（暗洞45m）+212m3(洞外17m)=770m3；⑵50cm厚灰土垫层：150m3；

⑶10cm厚C15混凝土垫层：65m3；

5、主要施工方法及施工机械

灰土挤密桩采用导杆式柴油打桩机沉管成孔，人工分层回填水泥土，机械夯锤分层夯实。

6.1灰土挤密桩施工工艺及试验

6.1.1施工前应进行地下水位、地基土的含水量、饱合度复核，当处理深度范围内有地下水或地基土的含水量小于12%或大于24%、饱合度大于65%时，应由设计单位确定是否要变更设计。

6.1.2灰土挤密桩所用的石灰质量应符合要求。设计无要求时，石灰中活性CaO、MgO含量不应低于50%（按干重计）,粒径小于5mm，夹石量不大于5%。

6.1.3灰土挤密桩所用土的质量应符合设计要求，且有机质含量不应大于5%。

6.1.4灰土挤密桩的数量、布桩形式、填料的配合比、最优含水率应符合设计。孔内填料应分层回填夯实，其压实系数不应小于0.97（轻型击实）。

6.1.5桩间土处理效果应符合设计要求，灰土挤密桩处理后的复合地基承载力应满足设计要求。

6.1.6灰土挤密桩成桩后要求桩身平均压实系数λc≥0．97，桩间土平均挤密系数ηc≥0．93，最小挤密系数ηc>0．88。

6.1.7按照设计和验收标准的要求进行灰土挤密桩的试桩，拟定了3种试验方案，并在正式施工前在路堤坡脚外进行了小面积群桩试验。

根据地质情况，地基处理深度范围内的湿陷性黄土较松散，直接沉管成孔较为容易，采用直径φ50cm的沉管成孔，按表2所示工艺参数进行前2种拟定试验方案的试桩：

表2灰土挤密桩试桩方案

0.981~1.006

0.855~0.899

试桩后进行桩身和桩间土的取样检测，根据检测结果，方案1桩体密实度均能满足要求，但是成桩桩径不易控制，为设计桩径的1.5倍，超过设计桩径，填料量超出设计44％左右；方案2桩体直径能达到设计要求，但桩体密实度未能达到0．97的要求，且分层厚度小，夯填速度慢。根据上述检测结果，修改方案1工艺参数，采用直径φ377mm的沉管成孔，按表3所示参数进行工艺试验：

表3灰土挤密桩试桩方案

3.5m以下2次，3.5m以上3次

按方案3试桩后进行桩身和桩间土的取样检测，桩体压实系数能够达到要求，且桩径扩大后合理，能够满足设计要求。对桩间土取样检测，平均挤密系数为0．962，最小挤密系数0．920，分别满足0．93和0．88的要求。

6．2复合地基承载力的荷载试验

地基处理28d后，进行隧道底板面复合地基承载力的荷载试验，以确定复合地基承载力特征值，计算地基变形模量。载荷试验应严格按载荷试验的有关规定进行，并绘制荷载与沉降关系曲线。

6.3.1灰土挤密桩施工按照表3中方案3进行施工，桩身压实系数能够达到设计要求，桩径扩大附合要求，桩间土平均挤密系数为0．962，最小挤密系数0．920，分别满足0．93和0．88的要求，方案3可作为施工参数控制施工。根据《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》铁建设〔2005〕160号第41页表4.13.12灰土挤密桩施工的允许偏差符合要求。见下表：

土料：采用粉质粘土。不得含有松软杂质，不得用地表耕植土、冻土或含有冻块的杂质土；不应含有大于15mm的土块，可优先采用基槽中挖出的土。

石灰：采用新鲜的消石灰粉，粒径不大于5mm，含水量应符合要求，达到松散而不滑腻。

（1）施工工序：现场施工按以下工序进行

基坑开挖时应避免坑底土层受扰动，桩顶标高以上应预留约500mm厚的土层，待地基处理完后再挖至设计标高，整平场地。

（3）放线定位及测量高程

施工前，根据基础平面布置图及桩位图，通过坐标控制点，准确定出每个施工桩位点，并做好标识（小石灰柱），经检验无误后，再进行施工，并做好记录。桩孔中心点的偏差不超过16cm。

成孔采用柴油锤锤击，沉管法成孔，其施工要求是：

A、桩机安装就位后，使其平整稳固，然后吊起桩管，对准桩位，并在桩管与桩锤间垫好缓冲材料，缓缓放下，使桩管、桩尖、桩锤于同一锤线上，借锤击力及桩管自重，将桩管压入土中。

B、桩尖开始入土时，先低锤轻击（或低提重打），待沉入土中1～2m各方面正常后，再用预定的速度、落距、锤击沉管至设计深度。

C、夯击沉管时，当桩的倾斜度超过1.5%，应拔管填孔重打，若出现桩孔斜移，桩靴损坏等情况，应及时回填挤密重打，每次成孔拔管后应及时检查桩尖。

桩孔填料夯实机采用偏心轮夹杆式夯实机、人工填料、应分层回填夯实即可。填夯成桩施工应符合下列技术要求：

A、夯锤形状采用下端呈抛物线锤体形的梨形锤，锤重150Kg，夯锤直径300mm；

B、向孔内填料前应测量孔深是否达到设计要求，填料前应夯实孔底，然后控制灰土含水量到接近最优含水量状态下分层回填夯实，填料时每填30cm夯击8次，及填8锹土夯击8次；

C、夯击时夯锤落距600～700mm，每分钟夯击25～30次。填料、夯击交替进行时，必须做到均匀下料，均匀夯击。

8．1水泥土挤密桩检测项目

(1)、检测全部处理深度内桩体平均压实系数入；

(2)、桩体的压缩模量；

(3)、抽取不少于总桩数2％的桩进行桩身密度检验，抽取不少于总桩数的2．0％o的桩进行单桩复合地基载荷板试验。

8．2桩间土消除湿陷性效果检测

地基处理后桩间土湿陷性的消除效果进行两方面的试验检测，一是对桩间土取原状土样进行室内土工试验，主要包括以下试验内容：湿陷系数、压缩试验和挤密系数；二是采用原位的测试手段对桩间土进行检测并与取样试验结果进行对比，间接的评价桩间土湿陷性消除效果，主要三种方法：静力触探试验、地质雷达试验和面波试验。

8．3复合地基处理后的荷载试验

地基处理28d后，进行复合地基承载力的荷载试验，以确定复合地基承载力特征值，计算地基变形模量。载荷试验应严格按载荷试验的有关规定进行，并绘制荷载与沉降关系曲线。

9．1.1项目部人员安排

项目经理1人技术负责1人

施工副经理1人安全员1人

9.1．2施工作业人力组织

按每日每机2个台班（8小时）制进行人员组织，计34人。

桩机成孔组：分2个机组，每个机组（每组每班含机长1人，桩机操作手1人，起重工3人，记录员1人，计6人），合计12人。

拌料组：分2个组，每组2人，共4人。

填料组：分7个组（每组每班2人），共14人。

测量组：2组（每组每班2人），共4人。

拟投入本工程的主要施工机具

灰土挤密桩：洞外17m已于4月20日前完成；洞内45m按隧道施工进度安排，计划2011年5月20日～6月30日。每次仰拱开挖3m后及时测土体含水量，根据检测情况，需变更设计及时变更，洞内45m段灰土挤密桩深度2～10m，随仰拱施工进行。

10．1质量方针、目标

质量方针：精心施工、质量第一、优质服务、用户至上

质量目标：满足设计要求

10．3．1施工中除了保证桩长、桩径、桩位，按设计要求做外，还必须保证桩身质量。保证桩身质量必须做到以下要求：施工前进行击实试验，求出最优含水量及最大干密度，确保桩身压实系数达到设计要求，控制灰土施工含水量在Wop±2%范围内。

10．3．2成孔时，地基土宜接近最优（或塑限）含水量，当土的含水量低于12%时，应对处理范围内的土层进行增湿。

10．3．3施工过程中，应有专人监理成孔及回填夯实质量，并做好施工记录，进行严格检查。

10．3．4施工中如发现地基土质与勘察资料不符，应立即停止施工，待查明情况或采取措施处理后方可继续施工。

10．3．5灰土桩用石灰或土料，土料使用本场区纯净黄土，土料过筛不含土块，且有机质含量不超过5%，石灰使用生石灰消解（闷透）后过筛的消石灰粉，粒径不大于5mm。

10．3．6当桩孔出现缩孔时（底端），可用石灰块或砂（3：7）混合料砸填夯实。

10．3．7施工中要认真记录，及时抽查检验，把好技术关。

10．3．8施工前做好图纸会审工作、技术交底工作以及采用的施工工艺。

10．4．质检员按下表进行检查施工项目

测桩管长度或垂球测孔深

11．1遇下雨天应采取防雨措施，现场准备棚布，对施工场地和回填材料盖严，防止土料和灰土受雨水淋湿；

11．2当天完成的桩孔必须及时回填夯实；下雨天、大风天禁止施工；

11．3做好周围的防水排洪措施，基坑四周作围堰；备置数台工程抽水泵，以防雨大基坑积水时，应及时排除坑内积水；

11．4对施工道路土质松软部位做好处理DL／T 1395-2014标准下载，保证道路畅通，人车安全；

11．5电气设备应有防雨遮挡设置，接地并安装漏电保护器。

12．1严格遵照施工安全规程施工；

12．2现场施工人员配戴安全帽；

12．3施工现场作好安全标识，特殊要求的地方作好警告牌示（发电机工作时）；

12．4成孔后，桩机应撤离一定距离，并及时夯填桩孔；

12．5对油料停放场地要严禁烟火，由专人管理，配备必须的灭火设施；

12．6安全检查员每天对现场驻地的安全设施进行严格检查T／CECS776-2020 水泥土筒桩技术规程及条文说明.pdf，对现场施工人员定期进行安全教育，加强安全意识。