蒙华铁路软土路基试验段施工方案7.13

DK1407+925～DK1408+432软土路基试验段施工方案1、试验段工程概况DK1407+925～DK1408+432段为软土路基，设计采用螺纹桩+多向水泥搅拌桩组合桩加固（先施工螺纹桩，后施工搅拌桩）。路基面中心向两侧18m宽度范围内：螺纹桩加固，桩径0.4m，间距1.8m，正方形布置，桩长加固至（4）-2层不少于2m且桩长不短于15m，桩长15～25m。桩顶设直径1.0m、厚0.4m的圆柱形C25砼桩帽。路基面中心向两侧18m宽度范围外至坡脚（坡脚外设置1排桩）：多向水泥搅拌桩加固，桩径0.5m，间距1.2m，正三角形布置，桩长加固至（2）-1层以下不少于0.5m，桩长12～16.5m。基底设厚0.5m的碎石垫层内夹铺两层抗拉强度不小于110KN/m的双向土工格栅。螺纹桩单桩承载力不小于450KN，复合地基承载力不小于180kpa。多向水泥搅拌桩单桩承载力不小于80KN，复合地基承载力不小于150kpa。路基基床表层填筑A组填料，厚0.6m；基床底层填筑A、B组填料，厚1.9m；基床以下填C组以上填料。2、试验段试验目的和内容2.1试验目的通过试验段施工，监测软土路基变形，比较各种加固措施的加固效果，预测工后沉降，核实修正地基沉降计算方法；根据阶段性试验成果对设计进行优化。2.2试验内容地基土常规试验、固结试验、三轴剪切试验（固结排水）、渗透试验、标准贯入试验、静力触探、路基沉降变形观测等检测试验项目。3施工方案多向水泥搅拌桩、螺纹桩施工前必须进行现场工艺性试验，取得相应的成桩参数和施工工艺及技术参数，并上报监理、设计单位确认后，方可进行大规模施工。施工完成后进行单桩荷载试验、复合地基荷载试验、无侧限抗压强度试验、低应变动力试验，单桩承载力及复合地基承载力检测合格方可进行路基填筑施工。路基基床表层填筑A组填料，厚0.6m；基床底层填筑A、B组填料，厚1.9m；基床以下填C组以上填料。正式施工填筑前，必须选取代表性填料在该段进行现场填筑试验，取得不同填料的单层填筑厚度、压实次数、检测等施工工艺试验参数，并上报监理、设计单位确认后，方可进行大规模施工。对每层填筑路基进行地基系数K30（MPa/m）、孔隙率n（%）、压实系数K、相对密度Dr等压实指标检测，合格后方可进行下一层路基填筑。在施工过程中埋设试验监测所需的各项元器件。4试验、监测方案4.1试验方案通过对试验段软土进行以下各项试验，分析软土地基的物理、力学性质，为优化设计提供基础数据。1、地基土常规试验：主要进行含水率、密度、颗粒密度、颗粒分析、界限含水率等常规试验，确定软土的基本物理性质。2、固结试验：测定软土在侧限与轴向排水条件下的变形和压力的关系，以及孔隙比与压力的关系、变形和时间的关系，用于计算软土的压缩系数、压缩指数、回弹指数、压缩模量、固结系数及原状土的先期固结压力等。3、三轴剪切试验（固结排水）：用于测定软土的总抗剪强度参数和有效抗剪强度参数，求得软土的有效强度指标，从而研究其变形特性。4、渗透试验：采用变水头渗透试验对软土进行渗流分析，测定软土的透水性参数。5、标准贯入试验：通过标准贯入试验锤击数N值，对软土的物理状态、强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力，砂土和粉土的液化，成桩的可能性等作出评价。6、静力触探：根据静力触探资料，利用地区经验，进行力学分层，估算土的塑性状态或密实度、强度、压缩性、地基承载力、单桩承载力、沉桩阻力，进行液化判别等。根据孔压消散曲线可估算土的固结系数和渗透系数。4.2监测方案为确保路堤施工的安全和稳定，控制施工填土速率，修正完善设计，预测沉降趋势及工后沉降量，确定放置时间，提供路基竣工验收依据，对路堤施工过程及工后地基的变形进行水平位移、沉降、土体变形、土压力、孔隙水压力等项目的动态监测。本试验段设计分别在DK1407+970、DK1408+150、DK1408+350布置3个A型监测断面；在DK1408+050、DK1408+250、DK1408+430布置3个B型监测断面。每个断面埋设相应的单点沉降计、分层沉降计、测斜导管、柔性位移计、桩身应变计、孔隙水压力计、土压力盒、沉降板、边桩等元器件。其中：A型断面在路基面设置3个观测点进行路基面沉降监测；分别于路基中心、两侧路肩各设一个监测桩（包桩），路基成型后设置；两侧坡脚外2.0m、10m处设位移观测桩。B型断面在路基填筑前，于路堤中心基底地面预埋沉降板进行基底沉降监测；在路基面设置2个观测点进行路基面沉降监测；分别于路基两侧路肩各设一个监测桩（包桩），路基成型后设置；两侧坡脚外2.0m、10m处设位移观测桩。监测断面布置图具体见下图。4.2.1监测流程4.2.2监测项目、目的及方法（1）、监测项目、目的监测项目包括路堤基底沉降监测、路基面沉降监测、路堤填筑过程中变形监测等内容。填筑期间和填筑完成后对路基沉降变形（含地基和本体）进行连续监测，并保证荷载稳定条件下观测6个月以后，根据监测结果，分析评价地基的最终沉降量完成时间，及时调整优化设计措施使地基达到预定的变形控制要求，以确定轨道结构施工和铺轨时间，同时作为竣工验交时控制工后沉降量的依据。观测结果处理及分析观测结果的综合分析地层结构安全动态及现状分析说明、提交修正设计、施工建议反馈设计、施工是否改变设计、施工方法新的设计、施工方法地层结构安全稳定性判断理论分析业主、规范要求经验类比报送设计、监理单位观测布点监控测量现场施工监测项目仪具名称监测目的地表沉降量沉降板用于沉降管理。根据测定数据调整填土速率，预测沉降趋势，确定预压卸载时间和结构物及路面施工时间，提供施工期间沉降土方量的计算依据。地表水平位移量及隆起量位移观测边桩用于稳定管理。观测地表水平位移及隆起情况，以确保路堤施工安全和稳定。地下土体分层水平位移量测斜管用于稳定管理与研究。用作掌握分层位移量，推定土体剪切破坏的位置。路基沉降变形沉降观测桩、分层沉降计、单点沉降计路基填筑完成后路基面沉降量、土体分层沉降量、在路堤荷载作用下路基沉降变形。分析、评估、预测路基工后沉降。（2）、监测方法①建立专业监测小组，小组由具备有丰富施工经验、监测经验及分析能力的工程技术人员组成。②沉降观测以获得定量数据的专门仪器或专用测试元件观测为主，以现场目测为辅。③除及时收集、整理各项监测资料外，还对这些资料进行计算、分析、对比。（3）、监测仪器及施测方法①路基的沉降采用精密水准仪施测；②土体变形采用测斜管、测斜仪进行观测；③边桩的水平位移全站仪进行观测；④桩头及桩间土体压力采用土压力盒进行施测；⑤孔隙水压力采用孔隙水压力计施测；⑥土体分层沉降采用分层沉降仪观测；⑦桩身应力应变及压缩采用桩身应变计、柔性位移计观测。元器件明细表序号种类单位数量1单点沉降仪台12分层沉降仪台13测斜仪台14水位计读数仪台15频率温度电感综合读数仪台16振弦检测仪台17全站仪台18水准仪台19观测桩个6310沉降标支811真空表支812出膜装置套613无纺布m25014边桩个4215沉降板个2116单点沉降计个2117分层沉降计个25018分层沉降计测管米52519测斜导管个/m42/126020柔性位移计个3021桩身应变计个3622土压力盒个7823孔隙水压力计个10524水位观测管米21025观测房或集装箱座21元器件明细表序号种类单位数量26水工电缆米850027管材接口个3754.2.3现场施工监测作业计划流程测量原始数据沉降、水平位移、土压力、水位、桩身应力应变等观测点布设软基处理继续填筑重复进行观测不符合要求第一层土方填筑开始进行土体下沉、孔隙水压力、土体侧向变形、土压力、边桩位移、桩身应力应变等内容的观测。至少每天观测一次。下一层土方填筑符合要求停止加载、卸载、重新观测符合要求4.3测点埋设方法与要求各观测点的标示、标志应按设计要求采用。(1)位移观测桩位移观测边桩埋设在路堤两侧坡脚外2.0m、10m处，同一观测断面的边桩应埋在同一横断面上。边桩采用直径不小于0.1m、长不小于1.0m的不易开裂圆木制作，桩顶露出地面0.1m。采用洛阳铲打入设计深度，将边桩放入孔内，周围以C15砼现浇固定，确保边桩埋置稳定。（2）沉降板沉降板由沉降板、底座、测杆（φ=20mm钢管）和保护测杆的φ=50mmPVC塑料管组成。随着填土的增高，测杆和套管亦相应接高，每节长度不超过100cm，接高时其垂直偏差率不大于1.5%，接高后测杆及套管封盖的高度不超出土面50cm。接高后的测杆顶面应略高于套管，套管上口应加盖封住管口，以避免填料落入管内影响测杆的下沉自由度，在填土施工中采取措施保护测沉设施。测杆要垂直，用水准仪观测。底板采用30cm×30cm×8mm钢板，与测杆双面电弧焊连接。安装前先将地面整平，可铺设10cm厚中粗砂，注意保持底板的水平及垂直度。(3）分层沉降计分层沉降标采用钻孔埋设法埋设，钻孔垂直偏差率不大于1.5%，埋入淤泥下卧层不小于1米。埋设后波纹管露出地面15～20cm，并用水泥混凝土固定，导管外露30～50cm，并随填土增高，接出导管并外加保护管。观测时用分层沉降监测仪监测地基在加固期内不同深度的竖向位移，从而确定分层沉降特性。(4)土压力盒土压力盒埋设于桩头及桩间土土压力变化的部位即压力曲线变化处。土压力计的受压面须紧贴欲测量的土体；埋设时,承受土压力计的土面须严格整平。回填的土料应与周围土料相同(去除石料)小心用人工分层夯实，土压力计及其他电缆上压实的填土超过1m以上方可用重型碾压机施工。现场需要接长电缆时应注意接头处的防水密封要可靠。(5)土体侧向变形测斜管测斜管采用直径为7cm的PVC塑料管，测斜管采用钻孔埋设，埋设时管内的十字槽必须对准路基的纵横方向。管底应进入软基持力层1～3米。测斜管埋设在路堤两侧趾部，同一观测断面的边桩应埋高在同一横断面上。测斜管的上下管间应对接良好，无缝隙，接头外牢固固定、密封。进行钻孔和测斜管之间的回填，填料宜用中粗砂缓慢进行。观测原理：测斜装置由测斜仪、测斜管、数字式测读仪组成，观测时，将连接为导线的测斜仪探头轻轻滑入预埋的测斜管底部，自下而上每隔50cm向上拉导线读数，测定测斜仪与垂直线之间的倾角变化瞬时反映在测读仪上，即可得出不同深度部位的水平位移。(6)孔隙水压力计孔隙水压力计采用钻孔埋设法,埋置深度为自桩底埋置至碎石垫层的底部，每隔2m埋设一个，埋设后将电缆线引至观测箱中，并注意保存好。钻孔应垂直，孔径宜为11～13cm，下套管护孔，保证孔垂直、无沉淤和稠浆。安放前必须排除孔隙水压力计内及管路中的空气。孔隙水压力计周围必须回填透水填料，选用干净的中粗砂，高度0.6～1.0m。隔水填料分隔选用直径2cm左右的风干粘土球作填料，在投放粘土球时应缓慢均衡投入确保隔水效果。测试孔口应用隔水填料填实封严防止地表水渗入测试孔口部，设置有效的防护装置并设立明显的标志。孔隙水压力计导线应有防潮防水措施。（7）单点沉降计采用钻孔埋设方式，钻孔深度达持力层，并将锚头注浆锚固，沉降盘直径为300mm，不锈钢测杆直径为16/20mm，通过加长测杆连接精密磁通调频智能位移传感器，将沉降盘安装在路基原位或路堤顶端并与位移传感器的另一端连接，保证测量值与土体沉降变形值相一致。（8）桩身应变计桩身应变计主要用来测试桩身在路堤荷载施加过程中的应力、位移变化及分布情况，在螺纹桩及多向水泥搅拌桩桩身钻孔埋设。（9）柔性位移计在双向土工格栅碎石垫层填筑完成后挖沟埋设柔性位移计。各测点埋设两天后测定初始读数。各观测仪器的套管和测杆均高出填土面30cm，并且随着填土的增高，套管和测杆都相应接高。对观测仪器露出地面的部分设置保护装置。填方施工期间采取严格的保护措施，一旦发现破坏，立即修复，保证观测数据的连续性。4.4监测项目的监测精度、频率和报警值4.4.1监测精度测量精度达到二级水准测量标准，地面沉降量精度要求准确到±1mm。4.4.2监测频率在路堤填筑期间，每天观测一次，在沉降速率较大的情况下还应加密观测。各种原因暂时停工期间，前2天每天观测一次，以后每3天测试一次。施工完