布袋注浆桩综述

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1、-鉴定技术文件一技术研究综述. z.-目 录1 研究课题的综述11.1 本课题的工程背景1线路概况2工程地质3水文条件3气象资料3线路指标41.2主要技术标准41.3 工程重难点分析52 课题研究的主要内容62.1 布袋注浆桩施工工艺及参数研究62.2布袋注浆桩质量控制和环保文明62.3布袋注浆桩成桩特性研究62.4邻近营业线施工安全措施及应急预案73 主要研究人员74 主要结论与成果84.1 布袋注浆桩施工工艺及参数研究84.2 布布袋注浆桩质量控制和环保文明84.3 布袋注浆桩成桩特性研究94.4邻近营业线施工安全措施及应急预案9. z.-1研究课题的综述1.1 本课题的工程背景软土由于其

2、孔隙比大、含水量高、强度低等特点，是工程建设中的一个难题。软土地基承载力低、易于变形，一般难以满足工程要求，必须对其进行加固处理。目前软土地基处理方法常用的方法有：排水固结法：采用塑料排水板、砂井、排水砂垫层等排水方法，使土体在外荷载作用下排水固结，以此来提高软土地基的地基承载力，包括堆载预压法、超载预压法、真空预压联合堆载预压法等；置换法：将软土地基中的软土清除，使用性质较好的岩土材料进行回填，以提高地基的承载力，包括强夯置换法、挤淤置换法、振冲置换法以及石灰桩法等；加筋法：将强度较高的材料如土工织物等设置于软土地基中来提高地基的承载力，加筋土法、树根桩法是该类方法的典型代表；复合地基法：在

3、软土地基中设置增强体，与周围土体共同承载外荷载，形成复合地基，目前工作中广泛应用的有水泥搅拌桩、旋喷桩、CFG桩等。布袋注浆桩是分层注浆技术和土工织物综合应用形成的软基处理新技术,通过机械成孔并结合压力注浆技术,在土层中形成具有一定承载能力的小直径柱状桩体。与常规的注浆技术相比，布袋注浆桩技术将注浆浆液约束在土工布袋内，既能达到原注浆技术的加固效果，又能防止浆液污染周围土体，土工织物还可在软基中形成排水通道,加速了软土固结，同时浆液硬化后形成的柱状体还能挤压周围土体从而形成复合地基，可以显著提高地基承载能力和稳定性，压密效果更优，并减小地基沉降。布袋注浆桩技术适宜深厚层软土地基加固，对场地受限

4、或含硬夹层软土地基具有明显优势，并具有成本低、桩体质量可控、挤密性可控、可实施性强、环保、施工安全性可靠、施工工期可控等特点。布袋注浆桩成桩原理示意见图1-1，布袋注浆桩实物见图1-2。图1-1 布袋注浆桩加固原理示意图图1-2布袋注浆桩实物本课题研究依托陇海线连云至连云港东段增建第二线工程。工程线路地处江苏省连云港市境内，K10+000-K11+120段地貌单元为海积平原区，地面高程介于6.57.3m之间，相对高差0.8米，全长1120m，沿线分布有010m厚的淤泥夹淤泥质黏性土，地基土相对软弱，属软土，工程地质条件较差，基础工程采取布袋注浆桩加固措施。1.1.1线路概况本工程自连云站西端咽

5、喉（K1+930）引出，于既有线右侧增建第二线，向西双线并行（既有线改建）至K2+650。线路下穿庙岭路立交桥后向西行进，引入墟沟站，出站后于K7+620处换侧，右线接上既有线，左线利用既有客整所联络线至K9+800，至K10+890处再次换侧，左线接回既有线，右线从既有线接上既有墟沟北线，双线并行引入连云港东站，正线全长11.951km。因右线在K10+860至K12+977段占用既有墟沟北线，故于增建第二线右侧K10+860处还建墟沟北线，于K12+114处接入连云港东站9号道岔岔心，与增建第二线线间距为5.3m。1.1.2工程地质K10+000-K11+120段属于海积平原区，地基土相对

6、软弱，沿线分布有010m厚的淤泥夹淤泥质黏性土，属软土，工程地质条件较差。1杂填土（Q4m1）：杂色，松散，稍湿，级。2填筑土（Q4m1）：褐黄色，灰色，以黏性土为主，级。1黏土（Q4m）：灰黄色，软硬塑，0=140kPa，级。2淤泥（Q4m）：灰黑色，流塑，0=60kPa，级。1粉质黏土（Q3m）：灰黄褐黄色，硬塑，0=180kPa，级。2粉质黏土（Q3m）：灰黄褐黄色，软硬塑，0=150kPa，级。1.1.3水文条件 沿线所经地区为海积平原区，地下水主要为孔隙潜水和基岩裂隙水。地下水主要为赋存与杂填土层中，主要受大气降水补给，水位变化因气候、季节而异，以垂直蒸发和地下迳流为主要排泄方式。地

7、下水、地表水对混凝土和钢筋混凝土二氧化碳侵蚀环境作用等级为H2，氯盐侵蚀环境作用等级为无。1.1.4气象资料连云港市属东亚季风气候，处于温暖带和北亚热带的过渡段地带，具有海洋性气候和大陆性气候双重特点，四季分明，温度适宜，光照充足，雨量适中。年平均气温为14.2,一般最冷在一月份,极端最低气温-1.9,最高气温在八月份极端最高气温38.5,最大冻结深度0.3m，相对湿度70%。历年平均降水量852.8mm，无霜期平均为215天，年主导风向东南风，年平均风速3.4秒/s。1.1.5线路指标铁路等级：级；正线数目：双线；限制坡度：4，局部维持既有；设计行车速度：80km/h，最小曲线半径：400m

8、；牵引种类：电力；机车类型：H*D；牵引质量：5000t，到发线长度：1050m；闭塞类型：自动闭塞。1.2主要技术标准中铁上海设计院设计的连云至连云港东增建二线工程路基设计图纸；相关铁路营业线施工安全管理规定：中国铁路总公司铁路技术管理规程；中国铁路总公司铁路建设项目安全生产管理办法的通知（铁总建设2014168号）；中国铁路总公司铁路营业线施工安全管理办法补充规定的通知（铁运2014180号）；铁道部关于印发电气化铁路有关人员电气安全规则的通知（铁运201360号）；铁运2014272号铁路工务安全规则；铁运2006146号铁路线路修理规则；上海铁路局关于重新公布行车设备检查（施工）登记簿

9、使用管理办法的通知（上铁运发【2015】263号）；上海铁路局关于印发的通知上铁职教2015697号；上海铁路局路基大维修管理办法上铁工发2014527号文；关于深化全局安全风险管理的实施意见（上铁安发2012629号）；关于公布上海铁路局铁路线路防护栅栏管理办法的通知（上海工发201536号）；铁道部关于印发的通知（铁运2012280号）；上海铁路局营业线施工安全管理实施细则的通知（上铁运发2012586号）；上海铁路局关于进一步加强邻近营业线安全施工管理的通知（上铁安发2015224号）；上海铁路局关于公布上海铁路局工务安全管理办法的通知2015648号；上海铁路局关于公布上海铁路局营业线

10、施工、检修作业驻站安全防护办法的通知（上铁师【2014】299号）；陇海线连云至连云港东增建第二线指导性施工组织设计施工规范及标准：铁路路基工程施工安全技术规程（TB10302-2009）铁路工程基桩检测技术规程（TB10218-2008）铁路工程地基处理技术规程（TB10106-2007）铁路工程测量规范（TB10101-2009）铁路路基工程施工质量验收标准（TB10414-2003）铁路工程环境保护设计规范TB10501-98施工临时用电规范JGJ46-2012施工现场勘察资料和现场环境条件。设计图中明确的有关规定和标准及相关配套标准图。1.3工程重难点分析本工程段具有以下重点及难点：浆

11、液配比选用问题不同配比浆液直接影响布袋桩成桩效果、补浆量、结石率及原材料用量，因此选择成桩效果好、结石率高、补浆量少，同时又节约原材料的配比至关重要。注浆速度问题本工程采用注浆管插到底直接注浆的方法，对注浆速度及压力要求较高，不当时极易产生窜孔、成桩不完整、成桩部均匀等病害，影响工程质量。对营业线影响问题K10+000-K11+120段加固边线距既有营业线线路中心距离为4.0-6.96m，对营业线的影响主要有：近营业线地基加固布袋桩施工时，大型机械设备倾覆有可能损坏行车设备，影响行车安全；布袋注浆桩施工压力过大可能导致对营业线造成轨道隆起、路基偏移，对营业线有安全隐患。因此本工程应对安全及质量

12、进行严格控制。2课题研究的主要内容本课题依托陇海线连云至连云港东段增建第二线工程，结合邻近营业线K10+000-K11+120段软土地基布袋注浆桩加固处理，研究了布袋注浆桩的成桩特性、施工工艺流程、相关施工参数，进而分析评价了布袋注浆桩复合地基加固效果，在这个基础上，又对其质量控制措施、成桩效果检测方法等方面进行了研究。具体研究内容如下。2.1布袋注浆桩施工工艺及参数研究工程概况组织机构、劳动力组织及主要机械设备原材料及浆液配合比布袋注浆桩施工工艺及参数2.2布袋注浆桩质量控制和环保文明布袋注浆桩质量控制文明施工环境保护措施2.3布袋注浆桩成桩特性研究布袋注浆桩检测方法研究布袋注浆桩成桩检测布

13、袋注浆桩加固效果检测2.4邻近营业线施工安全措施及应急预案邻近营业线工程概况施工安全措施应急预案3主要研究人员研究小组成员如下表3-1：表3-1主要研究人员情况表年龄职称职务从事专业工作单位研究任务与分工蔡铁俊38工程师路基、桥梁工程江苏公司总策划陈艳德36高工路基、桥梁工程江苏公司技术指导、方案审核常文虎36工程师桥梁工程江苏公司科研进度安排、内外部联系、总协调刘龙富56技师桥梁工程江苏公司蒋永祥32工程师路基、桥梁工程江苏公司桩基试桩方案、地基加固施工方案的制订；技术经济分析比较等 磊30工程师路基、桥梁工程江苏公司张旭东36工程师物资管理江苏公司物资及设备供应；物资成本控制等陈晓东30工

14、程师桥梁工程江苏公司现场技术、施工及安全质量检查督促 坤30助理工程师桥梁工程江苏公司现场施工及安全质量检查督促李华健30助理工程师安全工程江苏公司现场安全质量检查督促郎达正30助理工程师检测试验江苏公司桩的质量检测、试验、取芯等彭江山28助理工程师测量工程江苏公司测量放样，及工后沉降观测等王立强28工程师轨道工程江苏公司现场技术交底、技术管理等吕 研25助理工程师轨道工程江苏公司图片资料、影象资料、技术资料的收集整理4主要结论与成果本课题结合陇海线连云至连云港东段增建第二线工程，采用布袋注浆桩软土加固技术处理邻近营业线K10+000-K11+120段软土地基，针对其施工工艺流程、相关施工参数

15、、质量控制措施、成桩特性等方面进行了研究。得出的主要结论如下。4.1布袋注浆桩施工工艺及参数研究施工工艺流程大致分为：施工准备、钻孔、浆液拌合、压力注浆、布袋膨胀成桩等环节。钻孔机械采用MGJ-50型钻机（与地质取样钻机类似），动力主要靠柴油发动机带动钻杆旋转成孔。钻孔过程中为了防止塌孔，采用孔内原土造浆。根据试桩检测结果，确定选用配合比为水：水泥：粉煤灰=1：0.8：0.65。注浆压力控制在0.20.6MPa之间，注浆时根据现场流量计读数，注浆流量控制在120160L/min。采用牛筋扣或22*铅丝绑扎布袋，下部需翻卷30cm，上部需超出设计桩顶50cm，每隔50cm绑扎一道，保证桩的完整性

16、和均匀性。注浆过程中，现场采用注浆管直接插到底一次注浆，桩顶达到设计桩顶标高后停止注浆，立即一次性拔管，剩余一根注浆管，等待补浆。根据试桩情况，补浆时机宜在注浆完成后1h左右，补浆次数一般为13次，采用的水胶比越小，补浆量和补浆次数越少。4.2布袋注浆桩质量控制和环保文明 布袋注浆桩质量控制包括施工前质量控制、施工过程质量控制和施工后质量检验可控制三个阶段。施工前质量控制含计量器具、原材料、搅拌几个方面，控制内容主要为计量器具管理使用、原材料质量、浆液配比、浆液性能等；施工过程质量控制包括钻孔、注浆两个方面，控制内容主要为桩位、桩体垂直度和有效直径等；施工后质量检验控制包括均匀性强度检验、承载

17、力检验等。 根据施工工艺总结有冒浆、窜孔、钻机垂直度偏差过大、钻头卡住等质量通病，在施工过程终应根据其原因严格控制质量。 文明施工保证包括组织机构建立、管理制度确立、施工现场管理、管线迁移保护、资料整理等方面。 从排污、施工噪音、歧途、地下障碍物、扬尘等方面重手，在施工中始终坚持环境保护的原则。4.3布袋注浆桩成桩特性研究布袋注浆桩的成桩检测采用以下方法：取芯法检测，均匀性强度检测和承载力检测，承载力检测采用单桩静载试验和复合地基荷载试验。成桩7天后应进行取芯检验，在桩径的1/4处采用取样机在桩长范围内取芯，检验桩体完整性和均匀性，7天无侧限抗压强度2MPa。取芯后的空洞应采用水泥砂浆灌注孔壁

18、。成桩28d后，任意抽取2根进行单桩荷载试验，另任意抽取2根进行复合地基承载力检测，复合地基承载力不小于237KPa、单桩承载力不得小于166KN。布袋注浆桩桩成桩后经钻探取芯试验和荷载试验对桩身强度和桩身完整性有怀疑的时候，可选定一定数量的桩体采用开挖观察桩体成型情况和搅拌均匀程度，并可检验桩身外观质量、搭接质量和整体性。试验和应用情况表明，所施工的布袋注装桩桩径达到设计要求，成桩完整性良好，单桩竖向抗压承载力及芯样无侧限抗压强度均达到设计要求，说明所采用的施工工艺和质量控制措施是可行的。通过对路基中心、路肩的沉降量观测，最大沉降发生于路基中心，截止到2016年12月17日最大累计沉降131

19、mm；路肩观测数据截止到2017年4月20日，最大累计沉降167mm。填土加荷阶段，断面沉降发生了较大增长，该阶段地基沉降速率最大为9mm/d，路基填土加荷的速率应保证路基的沉降速率小于10mm/d，该施工段满足路基稳定性要求。沉降板测试沉降量结果表示，填土加荷过程中，布袋注浆桩地基较快完成固结，其原因可能是，布袋桩在地基中形成了竖向排水通道，施工期间加快了固结排水速率，缩短了固结沉降历时，固结沉降较快完成，布袋注浆桩复合地基进入预压期后沉降便趋于稳定。4.4邻近营业线施工安全措施及应急预案以邻近营业线布袋注浆桩施工经验为基础，严格坚持“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，分别提出了邻近营业线施工安全措施及应急救援措施，包括人员安全、工程安全、营业线安全等保障措施以及对应应急预案，为本工程的顺利实施提供了可靠保证，并可作为今后类似工程施工经验，具有一定的参考价值和指导意义。. z.