保定東站路基碎石褥墊層施工工藝及質量控制

史海紅

摘要：CFG樁復合地基在客運專線路基地基處理中普便應用，褥墊層在復合地基整體受力的作用非常明顯，褥墊層施工質量直接影響地基的承載力，對線路運營安全起著關鍵作用。本文通過對褥墊層的作用機理、施工工藝參數、施工質量控制措施、施工過程中改進措施方面進行闡述和分析，總結出褥墊層施工的工藝參數、機械配置和過程中技術質量的要求。

關鍵詞：褥墊層 作用機理 質量控制

0 引言

CFG樁復合地基是由CFG樁、樁間土和褥墊層構成。在外部荷載的作用下，它們之間相互協調、共同工作；在樁復合地基的三項組成要素中，褥墊層施工技術是一項核心技術，樁復合地基的許多特性都與它相關，故褥墊層施工質量的好壞會直接影響到復合地基的承載力。

1 褥墊層的作用機理

CFG復合地基在荷載的作用下，樁和樁間土都要發生沉降變形，由于樁的彈性模量遠大于土體的變形模量，因而樁比土體的變形小，由于褥墊層的作用使樁向上刺入，伴隨一系列變化過程，墊層材料就會不斷補充到樁間土，即使樁端落在好的土層上，也能保證一部分荷載通過褥墊層作用在樁間土上，在任意荷載作用下樁和樁間土始終參與工作；所以褥墊層對復合地基的最終沉降、減少基礎底面的應力集中有著非常重要的作用，通過褥墊層的厚度調整樁土的垂直應力比和水平應力比，通常褥墊越薄樁承擔的垂直和水平荷載占總荷載的百分比越高，樁間土承擔的垂直和水平荷載占總荷載的比例越小。

2 工程概況

保定東站地基處理設計為CFG樁、樁頂碎石墊層內夾鋪兩層土工格柵進行復合地基處理。褥墊層為50cm厚碎石墊層，夾鋪兩層100KN/m的土工格柵。單樁承載力設計為800kN，復合地基承載力設計均為250KPa。

京石客專籌工程[2009]36號函明確褥墊層的壓實標準為k≥0.95，Evd≥40MPa。

3 施工工藝

褥墊層在CFG樁檢測（低應變、單樁、復合）完畢后將場地清理平整，用LD-25B小型振動壓路機及電動夯將樁間土夯密實，碾壓采用進退式反復進行，先靜壓后再振動，地面不平之處采用人工進行補料。經過項目部中心試驗室和監理部試驗室商定，檢測壓實指標為：k≥0.90。

鋪設0.1m后的碎石墊層，碾壓密實后鋪設一層土工格柵，再鋪設0.2m厚碎石墊層，碾壓密實經檢測合格后鋪設上層土工格柵，填筑其上碎石，要求寬度大于路基填筑寬度0.5m。填料采用全幅，縱向水平分層方法攤鋪，推土機粗平、平地機精平的方法整平，壓實順序現場按先兩側后中間，采用 26T振動壓路機靜壓碾壓方法施工。

3.1 碎石墊層施工工藝

3.1.1 放出20m線路中線及邊線，為保證路基邊緣的壓實要求，邊線比設計線每邊寬出50cm；測量人員在20m范圍內測定4個控制點，記錄每層的壓實前后高程測量，用于檢測每層松鋪、壓實厚度。

3.1.2 根據計算20m長度范圍填筑總面積S=20×34=680m2，每車裝料20m3。厚度按經驗暫取松鋪1.2，按照層厚計算需要碎石料車數和卸料間距。

3.1.3 填料上足后，采用推土機粗平，人工配合機械對局部進行找平和補料。為保證每層的平整度及厚度均勻，攤平過程中按照花桿標定尺寸不斷檢查施工標高。

3.1.4 待粗平完成后，采用平地機精平作業。由于場地限制，路基邊沿平地機無法進行平整，采用人工進行找平。

3.1.5 精平完成后，現場技術人員按照設立高程測量點實測松鋪高程及平整度后才能進行碾壓，壓路機現場行駛速度≤4km/h，碾壓輪跡搭接不小于40cm。

3.1.6 土工格柵沿線路橫向進行鋪設，兩端預留2m的回折段，每卷土工格柵縱向搭接長度在10～15cm，搭接采用U型釘（φ10）固定或綁絲進行綁扎。

3.2 碎石墊層施工試驗

3.2.1 第一層

采用大型直卸車運料，自一端向另一端上料，第一層上料橫斷面每20m設一道上料通道（5m寬0.5m厚），縱向鋪設至另一端頭，然后用小型推土機將上料通道上的料均勻攤開，嚴禁裝載機在已攤開面上工作，最后用平地機精平。26T壓路機靜壓2遍碾壓后，檢測松鋪系數平均為1.2（1.19～1.21）；壓實系數K平均值為0.98（K值為0.97、0.97、0.99、0.97、0.98、0.98、0.98、0.97、0.97、0.97、0.98、0.98、0.99、0.98、0.99、0.98、0.98、0.97），壓實系數滿足設計要求，但表面有輪跡，呈松散狀態，采用LD-25B小型振動壓路機靜壓3遍后，表面平整、密實。

3.2.2 第二層

采用大型直卸車運料，自一端向另一端上料，橫斷面每20m設一道上料通道（10m寬0.4m厚），縱向鋪設至另一端頭，然后用小型推土機將上料通道上的料均勻攤開，確保1%的橫破，最后用平地機精平，26T壓路機靜壓第一遍后根據料體含水率確定是否需要補水，達到最佳含水率（4%）后26T壓路機靜壓3遍，實測壓實系數平均為1.2（1.19～1.21），壓實系數K平均值為0.98（K值為0.98、0.97、0.99、0.99、0.98、0.97、0.98、0.97、0.98、0.99、0.98、0.97、0.96、0.98、0.99、0.98、0.99），壓實系數滿足設計要求，但表面仍有輪跡，呈松散狀態。

經過現場分析原因：碾壓組合方式存在問題

選取DK143+000～DK143+100段（右半幅）進行第4遍靜后，且局部出現翻漿，說明此碾壓方式不能采用。仍采用LD-25B小型振動壓路機靜壓2遍后，但考慮到該小型機械的碾壓效率，難以進行大面積施工，選取DK143+000～DK143+100段（左半幅）采用12T雙鋼輪壓路機靜壓1遍后，表面平整、密實。

3.2.3 第三層

第三層碎石墊層松鋪系數按照1.2進行控制。采用大型直卸車運料，自一端向另一端上料，然后用小型推土機將上料通道上的料均勻攤開，確保1%的橫破，最后用平地機精平。補水方式同上。26T壓路機靜壓1遍后，灑水車進行灑水2遍悶料3～5個小時后，再靜壓3遍，壓實后表面平整、密實。實測壓實系數為平均為1.2（1.19～1.21），壓實系數K平均值為0.97（K值為0.99、0.97、0.98、0.97、0.97、0.98、0.98、0.97、0.97、0.96、0.98、1.00、0.96、0.99、0.97、0.98、0.97、0.97），動態變形模量Evd實測值為：

45.4MPa、50.8Pa、45.4MPa、41.9MPa、54.3MPa、41.1

MPa、46.8MPa、40.7MPa、41.7MPa、47.4MPa、43.8MPa、

43.9MPa，平均值為45.3MPa≥40MPa，滿足設計要求。

4 質量保證措施

4.1 樁頭截除時，嚴格控制高程（0±2cm），且確保樁身的完整性。

4.2 樁間土的含水率控制在12～16%時開始碾壓，如含水率太大，則應翻曬；含水率太小，則應灑水。

4.3 在攤鋪及整平過程中，容易出現粗骨料集窩現象，現場應采用人工進行現場補料。

4.4 土工格柵縱向搭接寬度不小于30cm，橫向搭接寬度不小于10cm，拉緊繃直后采用U型卡固定。

4.5 預留縱向搭接平臺，一般在2～3m。

4.6 碎石墊層填筑寬度應大于設計50cm，確保路基有效碾壓寬度。

4.7 碎石墊層施工完畢后，應禁止車輛和其他大型設備進入。

4.8 由于含水量較大，碾壓輪跡難以消除，待含水量較小時，應利用小型壓路機進行靜壓消除輪跡，確保表面平整。

4.9 填料選擇及處理

填料采用級配良好且未風化的礫石（軋制），其最大粒徑不大于50mm，含泥量不大于5%，粒徑小于2mm的部分不應超過總重的45%。現場在河床開挖后，經過加工設備進行水洗和篩分，粒徑較大的礫石采用機械進行破碎，采用汽車運輸到東站碎石加工場，加35%石屑進行參合攪拌均勻檢測合格后運至施工現場。

5 總結

5.1 原狀樁間土壓實采用LD-25B小型振動壓路機，碾壓遍數為4遍，CFG樁周圍無法碾壓的地方采用小型沖擊夯進行夯實，其壓實系數能夠滿足規定要求≥0.90。

5.2 碎石墊層填料的選取、加工和含泥量控制滿足設計要求，能夠大量用于褥墊層施工。

5.3 碎石墊層的松鋪系數經過實測，平均值為1.2。

5.4 施工過程中，應保證填料的含水量飽和，達到4%左右，碾壓時呈泛漿密實狀態，填料在碾壓過程中無滑移現象。

5.5 施工機械：裝載機，推土機，平地機，26T壓路機，LD-25B小型振動壓路機，12T雙鋼輪壓路機。

5.6 施工人員：現場領工員2名，測量員2名，試驗員2名，裝載機司機2名，壓路機司機1名，小工6名，合計15人。

5.7 施工功效：由于本段填料長度為214m，每層碎石填料方量都在2000m3以上，兩天完成1層。

5.8 經過試驗，最佳的碾壓和灑水組合方式方式如下：

第一層：靜壓一遍（YZ26E）→灑水→靜壓一遍（YZ26E）→收面一遍（T12）

第二層：靜壓一遍（YZ26E）→灑水→靜壓二遍（YZ26E）→收面一遍（T12）

第三層：靜壓一遍（YZ26E）→灑水→靜壓三遍（YZ26E）

該碾壓組合方式可以使機械的利用率達到最佳的組合狀態，避免機械閑置，給項目可以節約成本。

參考文獻：

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