褥墊層施工技術在地基處理中的應用

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（中鐵三局集團，河北 燕郊 065201）

近年來隨著高速鐵路的建設，軟土地基處理的施工工藝得到較好的發展，處理技術日趨成熟，新建鐵路哈爾濱至大連鐵路客運專線中CFG樁與褥墊層的結合共同構成復合地基，就很好地解決了軟土地基的處理問題。

1 工程概況

新建哈爾濱至大連客運專線縱貫東北三省，線路全長904.266km，工程總投資概算980億元。D1K458+997.38～D1K460+700段路基位于西孤家子特大橋與新鐵嶺車站之間，地形平坦，地勢開闊。本段路基普遍分布第四系統粉質黏性土，淤泥質粉質黏土、細砂、中砂、礫砂、細園礫土，由于黏性土的空隙比較大且呈軟塑狀態，粉土呈松散、飽和狀態，基本承載力小于150 kPa，為松軟地基。松軟地基一般分布在地表以下15 m之內，局部地段較深，地表多為水稻田。本段路基長1702.62 m，采用CFG樁進行地基處理，在CFG樁上填筑厚度為0.8 m的褥墊層，與CFG樁共同構成復合地基。

2 施工步驟及施工方法

2.1 施工準備

施工前，采用小型挖機清除CFG樁樁間土，并且CFG樁頭已鑿平并至設計標高，CFG樁經小應變檢測合格后即開始進行褥墊層的施工。

2.1.1 材料要求

砂、碎石運至現場指定地點，砂墊層采用級配良好的中、粗砂，不含草根、垃圾等雜質，其含泥量不得大于5%。碎石墊層采用未風化的干凈礫石或碎石，其最大粒徑不得大于50 mm，含泥量不得超過5%。碎石墊層顆粒級配應采用5 mm～31.5 mm的連續級配碎石。

土工格柵規格及性能符合設計要求，運至工地后應分批整齊堆放在料棚內，防止日曬雨淋，并保持料棚通風干燥，并不得長時間受陽光直接曝曬。

2.1.2 褥墊層示圖

褥墊層示圖解析見圖1。

在CFG樁頂設計標高以上填筑級配碎石下承層，碎石墊層施工采用自卸汽車運至現場指定地點，裝載機、平地機整平，壓路機碾壓，壓實厚度為20 cm，碎石以上鋪設雙層土工格柵，土工格柵不得直接接觸碎石墊層，應在土工格柵上下及兩層土工格柵之間鋪設10 cm厚的中粗砂保護層，且中粗砂保護層采用壓路機靜壓壓實，中粗砂保護層以上填筑30 cm（壓實厚度）厚碎石墊層。

圖1 褥墊層示圖

2.1.3 測量放線

測量依據線路中心線、地面高程、路基橫斷面每50 m進行線路兩側及中線放樣，并用白灰撒出褥墊層鋪墊的范圍。測量誤差必須符合客專施工測量的有關規定，測量工作必須執行復合制。

2.2 攤鋪整平第一層碎石墊層

根據每車碎石的方量，采用劃格布料，掛線定高方法進行，由專人指揮卸料，使每車對應一個方格。填料攤鋪使用裝載機初平，要保證每一車料及時攤平，再用平地機進行終平，攤平厚度采用掛線控制，虛鋪厚度為24 cm～25 cm。保證攤鋪面在縱向和橫向平順均勻。

根據分成作業要求，選擇壓路機進行碾壓，確保壓實達到設計的要求。壓實順序應先兩側后中間，先慢后快，先靜壓后弱振的操作程序進行碾壓，不得強振以免破壞CFG樁頭。采用半輪碾壓法，壓路機的速度不超過4 km/h，一般情況下碾壓6遍應可滿足要求。

2.3 攤鋪整平第一層砂墊層

碎石墊層檢驗合格后，開始鋪設第一層砂。卸料之前要計算每一車砂的方量，采用畫格布料，掛線定高的施工方法，由專人指揮卸料，使每一車對應1個方格。填料攤鋪平整使用裝載機進行初平，并保證每車料及時攤平，再用平地機終平，采用掛線的方法控制攤平厚度，虛鋪厚度控制在13 cm。保證攤鋪面在縱向和橫向平順均勻。

根據作業要求，選擇壓路機進行碾壓，確保壓實達到設計的要求。砂墊層在13 cm厚度時壓路機很難走行，可采用18t壓路機進行靜壓，壓實遍數為1遍。然后人工用自制工具對部分拱起部分進行刮平。

2.4 鋪設第一層土工格柵

土工格柵垂直線路方向展開鋪設，攤鋪時拉直平順，緊貼保護層，不得扭曲、褐皺等，在受力方向聯接處的強度不低于材料設計抗拉強度，且搭接長度不小于30 cm；土工格柵布設時，用綁扎帶將相鄰兩層土工格柵固定，鋪設土工格柵的砂層表面平整，不得有堅硬的凸出物。土工格柵鋪好后，不得移動。嚴禁重型機械直接在土工格柵上行走和作業。

2.5 攤鋪整平第二層砂墊層

第二層砂攤鋪時禁止料車直接在土工格柵上行走，要先在接頭處用裝載機和人工鋪設砂子，以起到保護土工格柵的作用。填料攤鋪平整使用裝載機進行初平，再用平地機進行終平，攤鋪厚度采用掛線控制，虛鋪厚度為13 cm。保證攤鋪面在縱向和橫向平順均勻。

使用壓路機進行碾壓，確保壓實達到設計的要求。采用18t壓路機進行靜壓，壓實遍數為1遍。然后人工用自制工具刮平拱起部分，進行下道工序施工。

2.6 鋪設第二層土工格柵

土工格柵垂直于線路方向展開鋪設，鋪設時拉直平順，緊貼砂層，不得扭曲、褶皺等，搭接長度不小于30 cm；上下層土工格柵接縫應交替錯開，錯開距離不宜小于0.5 m。用綁扎帶將相鄰搭接的土工格柵固定，鋪設土工格柵的砂層表面平整，不得有堅硬的凸出物。土工格柵鋪設完成后嚴禁重型機械直接在土工格柵上行走和作業。

2.7 攤鋪整平第三層砂墊層

第三層砂攤鋪時禁止料車直接在土工格柵上行走，先在接頭處用裝載機配合人工鋪設砂子，以起到保護土工格柵的作用。填料攤鋪平整使用裝載機進行初平，再用平地機進行終平，攤鋪厚度采用掛線控制，虛鋪厚度為13 cm。保證攤鋪面在縱向和橫向平順均勻。采用18 t壓路機靜壓1遍，人工對局部不平整地段采用自制工具刮平。

2.8 攤鋪整平第二層碎石墊層

填筑第二層碎石的時候，同樣需要先用裝載機先鋪設一條具有一定厚度的進料口，并保證每車料及時攤平，下一車沿著前一車鋪設的路進入場地卸料。使用推土機初平，再使用平地機進行終平，攤鋪厚度使用掛線進行控制，虛鋪厚度控制在35cm～36cm，并保證攤鋪面在縱向和橫向平順均勻。

根據分成作業要求，選擇壓路機進行碾壓，確保壓實達到設計的要求。壓實順序應先兩側后中間，先慢后快，先靜壓后弱振的程序進行碾壓。采用半輪碾壓法，并且壓路機的速度不超過4 km/h，由于砂墊層很難壓實，所以第二層碎石墊層需要碾壓的遍數要多一些，可以根據相鄰兩遍碾壓的高差判斷，當高差很小時可以自檢。一般情況下，碾壓6遍應可以滿足要求。

3 褥墊層的作用

3.1 確保樁、土共同作用

若路基基底下面不設褥墊層，路基直接與樁和土接觸，在垂直荷載作用下，樁承受較多的荷載，隨著時間的增加，樁發生一定的沉降，荷載逐漸向軟土轉移，樁承擔的荷載隨時間增加逐漸減少。

對CFG樁復合地基，當基礎承受垂直荷載時，樁和樁間土都要發生變形，樁的模量遠比土大，樁比土的變形小，由于在基礎下設置0.8 m厚度的褥墊層，樁可以向上刺入，伴隨這一變化過程，褥墊層的材料不斷補充到樁間土上，借助褥墊層的調整作用，在垂直荷載作用下樁與土共同承擔。

3.2 有效調整樁、土應力比

由于CFG樁的樁身模量遠大于樁間土，一般樁土應力比較大，但是通過褥墊層的作用，可以有效減小應力比，這樣充分發揮CFG樁的作用，隨著褥墊層厚度增大，樁、土的應力比減小，最后趨向于一定值，較好地發揮樁和土的承載力達到降低工程造價的目的。

3.3 改善路基基底的受力狀態

由于CFG樁屬于半剛性、剛性樁，當不設計褥墊層時，樁對基礎的應力集中很明顯，這時就要考慮樁對路基基礎的沖切破壞，當褥墊層厚度在0.8 m左右時，樁對路基基礎的應力集中明顯減小，確保樁與樁間土共同受力。

3.4 調整地基變形

褥墊層厚度的調節可以影響樁土荷載的分配，根據這一原理，在CFG樁復合地基的應用中，可以通過調整褥墊層的厚度來消除地基的不均勻性，使樁與樁間土協調變形。褥墊層的存在可有效減少樁體中的應力，這對低強度CFG樁有很重大的意義，因為低強度樁在荷載的作用下，樁體剪切往往發生在淺部，它減少了樁體破壞的可能性，使復合地基能夠充分地發揮承載能力。

4 褥墊層施工中應注意的問題

褥墊層鋪設應在CFG樁體施工完成后，清除樁間土和樁頭截至樁頂設計標高，CFG樁靜載荷試驗和低應變檢測完成且滿足設計要求后再進行，施工時嚴禁將樁頭埋入褥墊層內。

褥墊層材料一般為粗砂、中砂，碎石，但是不宜選用卵石，卵石的咬合力弱，施工擾動容易使褥墊層厚度不均勻，虛鋪完成后的褥墊層根據厚度及分布面積采用靜力壓實至設計厚度，機械碾壓施工中應注意防止出現“橡膠土”或“翻漿”現象，若出現應將褥墊層及受擾動的土層挖掉，重新處理。

5 結束語

通過以上的分析及工程實踐可知，在CFG樁復合地基中通過褥墊層技術使樁和樁間土的應力分別達到調節和協調，減少了路基基礎的應力集中和減少了樁頂應力集中的作用，而且褥墊層的設置使復合地基中樁與樁間土共同作用，并充分發揮了復合地基中樁間土的作用，降低了工程造價。