软土地基强夯碎石墩施工方案及定额测定.docx

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1、软土地基强夯碎石墩施工方案及定额测定在铁路建设过程中，合理确定软土地基处理措施及其投资定额是铁路设计与施工者需要考虑的重要问题。本文以新建玉溪至磨憨铁路普洱车站强夯碎石墩处理软土地基施工为样本，在研究确定其施工参数、工艺流程及技术要求等问题的基础上，按照写实统计法和现场测定法，统计工料机消耗，分析测定强夯碎石墩定额，为弥补现行定额缺失和完善同类工程的概预算编制体系奠定基础。软土地基在我国分布十分广泛，其承载力低、强度增长缓慢、加荷后宜变形且不均匀的特点，往往造成路堤沉陷、塌方等病害，因此，合理确定软土地基处理措施是铁路设计与施工的重要环节。碎石墩法是以块石、碎石或砂砾为主要材料，制成复合地基的

2、柱状砂石墩，对软土起到置换、挤密和促进排水固结的作用。广泛应用于软基地基的处理工程中。然而，在铁路现行路基工程的预算定额中，并没有碎石墩的定额。投资计算中往往只能采用碎石桩的定额编制费用，未考虑两者工法、工艺等因素区别，造成实际施工成本与预算费用差异较大。本文以新建玉磨铁路普洱车站地基处理工程施工为依托，分析碎石墩与碎石桩的差异，结合具体施工实际，研究施工技术，对该工点强夯碎石墩工料机消耗进行测定，补充相应定额，为完善同类工程的概预算编制定额体系奠定基础。1项目概况新建玉溪至磨憨铁路普洱车站DK269+630DK269+975范围内原为水库，该工点基底软土分布较厚，主要为淤泥质土、淤泥、软粉质

3、粘土和软塑状粉质粘土等，厚度最大达12mo设计采用直径15m的强夯碎石墩加固，正三角形布置，墩间距2.830m,加固宽度为路堤坡脚外30m1。施工完毕后，在顶面铺设0.6m厚碎石垫层夹两层80kN/m双向土工格栅，再施工路堤本体填筑。2碎石墩与碎石桩的差异分析本文首先研究碎石墩与碎石桩的施工工艺及施工要点，然后对两者的差异进行分析，以期找到两者的共同点与不同点。2.1碎石桩施工工艺和技术要求2.1.1碎石桩的施工工艺碎石桩成桩可采用振冲法或沉管法，桩径通常有0.3m、0.5m、和0.8m等规格，沉管法包括振动沉管成桩法和锤击沉管成桩法。用于消除地基砂土及粉土液化时，宜采用振动沉管成桩法。处理不

4、排水抗剪强度小于20kPa的饱和黏性土地基时，应在施工前通过现场试验确定其适用性。(D振冲碎石桩施工流程：平整场地一布置桩位一机具就位一启动供水泵和振冲器一造孔至设计深度一清孔一加料振密制桩一逐段成桩至桩顶一关闭振冲器和水泵一机具移至下一桩位。(2)振动沉管碎石桩施工流程：平整场地一布置桩位一机具就位一振动沉管至设计深度一加料一拔管，反插，停拔振动后再拔管，重复循环施工至桩顶一加压成桩一机具移至下一桩位。(3)锤击沉管碎石桩施工流程：平整场地一布置桩位一机具就位一投石制塞一内击沉管至设计深度一分段填冲(拔管、加料、冲夯，循环往复至成桩)一机具移至下一桩位。2.1.2碎石桩的施工技术要求(D碎石

5、桩施工顺序对砂土和粉土地基中以挤密为主的碎石桩宜从外围或两侧向中间进行，中间的桩间隔(跳打)施工；对黏性土地基中以置换为主的碎石桩宜从中间向外围或隔排施工，同一排中也宜间隔施工；邻近既有建(构)筑物施工时，应背离建(构)筑物方向进行。(2)振冲碎石桩施工技术要求首先，根据设计荷载、原土强度、设计桩长等条件选用不同功率的振冲器。升降振冲器的机械可用起重机、自行井架式施工平车或其他合适的设备。施工设备应配有电流、电压和留振时间自动信号仪表。其次，施工现场应事先开设泥水排放系统，或组织好运浆车辆将泥浆运至预先安排的存放地点，宜设置沉淀池重复使用上部清水。最后，制桩过程中，各段桩体最终电流值、填料量和

6、留振时间等均应符合试桩要求。(3)沉管碎石桩施工技术要求首先，选用能顺利出料和有效挤压桩孔内填料的桩尖结构。当采用活瓣桩靴时，对砂土和粉土地基宜选用尖锥型，对黏性土地基宜选用平底型。一次性桩尖可采用混凝土锥形桩尖。其次，振动沉管法制桩过程中应严格控制拔管高度、拔管速度、压管次数和时间、填砂石量、电机工作电流，保证桩体连续、均匀、密实。再次，锤击沉管法制桩过程中应根据冲击锤的能量控制拔管高度、分段填砂石量、贯入度保证桩体质量。除此以外，当实际灌碎石量没有达到试桩要求时，应在原位将桩管打入，补充碎石后复打一次，或在旁边补桩。最后，施工中桩位水平偏差不大于0.3倍套管外径，套管垂直度偏差不大于1%,

7、桩体有效直径振动沉管法允许偏差20mo(4)桩体施工完毕后，应将地表以下的松散土层挖除或夯压密实，再铺设垫层。2.2碎石墩施工工艺和技术要求2.2.1碎石墩的施工工艺碎石墩强夯单击采用6000kN/m的单夯能，碎石墩完成后所需满夯的夯击能500kNm,块石垫层厚度60cm,局部软弱地段适当加厚。落距由5m逐渐提升至6000kN/m能级高度，过程中提升均匀，提升速度不超过10minm,当夯坑超过2m深或提锤困难时及时填料，采用装载机利用夯锤挂钩及提升至高于地面3m时间进行填料。收桩最后两次夯沉量不得大于5cm,一遍和二遍夯击间隔时间23d。低能满夯夯印彼此搭接面积不小于锤底加固面积的1/4,强夯

8、碎石墩施工工艺流程如图1所示。具体步骤如下：(1)清理并平整施工场地，标出夯点位置。施工前应先做好该施工区内的临时截排水设施，避免雨水浸泡。(2)施工前，应在施工现场有代表性的场地上选取一个试验区，进行工艺试验，以中定强夯的单击夯击能量、夯完后检查夯坑位置，发现偏差和漏夯应及时纠正；按设计要求检查每个夯点的夯击次数和夯沉量。(3)强夯碎石墩特指单夯工序的工程，夯点施工前，应检查夯锤重和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求；在每遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差和漏夯应及时纠正。(4)按由内而外，隔行跳打原则完成单夯施工。(5)碎石墩强夯完成后，推平场地，用低能量满夯，

9、将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。(6)地表铺设0.6m厚中粗砂夹两层土工格栅，并分层碾压密实，完成全部填筑工作。2.2.2碎石墩的施工技术要求碎石墩施工技术要求如下：(D开夯前应检查夯锤重和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求。(2)夯锤底面宜采用圆形，夯锤底静接地压力值可取100120kPa。(3)强夯碎石墩施打顺序宜由内向外，隔孔分序跳打，逐一完成全部墩位的前工。(4)强夯碎石墩施工允许偏差控制：高程允许偏差50m,墩间距允许偏差0.1D(D为夯锤直径)，墩直径不小于设计值。(5)满夯时搭接面积不小于加固面积的1/4。(6)每个夯点的夯击次数、每击的夯沉量、夯击间隔时间及施工步骤应

10、符合工艺试验成果。(7)夯击施工中，因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时平整坑底。当夯坑过深而发生起锤困难时应停夯，向坑内填料直至坑顶平齐。(8)在施工过程中对各项参数和施工情况进行详细记录。(9)强夯碎石墩加固地基承载力和加固有效深度及置换深度应满足设计要求。2. 3差异分析(1)从施工工艺来看，碎石桩施工方式较多，设备选择灵活，施工效率较高，适用性较强，但从原理来看，与碎石墩基本一致，均采用冲击的方式形成工程实体。但在成桩规格方面，两者存在较大区别，碎石墩通常尺寸较大，直径基本在1om以上，而碎石桩直径一般在1Om以内。因规格不同，为满足冲击力要求，冲击机械也相应发生变化。强夯碎石墩与碎石桩

11、设备对比如表1所示。表I强夯碎石墩与砰石板设备对比表序号疑夯碎石城碎石桩设备名修规格型号设备名称规格型号I强夯机(芾门架)QVY80B电动振动沉坡桩IiZ6OY2装我机Z1SO振动沉号班架DJ40J3花掘机CAT24O笠或机ZISO4渔土车红岩金刚发电机u5全站仪蒙卡TSO6全触仪策卡N)66水准仪自动安平水准仪自动安平(2)从适用条件来看，碎石墩主要用于处理高饱和度黏性土地基，而碎石桩可用于处理松散砂土、粉土、粉质粘土、素填土、杂填土、松软土等地基以及可液化地基。(3)从技术要求来看，碎石墩较碎石桩技术要求更复杂，技术难度更大，在夯锤底静接地压力、允许偏差、搭接面积、夯击工序等方面均有具体要

12、求。这导致两者的工效差异也较大，碎石墩每台班施工约3. 5根/35m,碎石桩每台班施工约80根/400m,即碎石墩人工、机械消耗量均较碎石桩大。现行路基定额按国家铁路局发布的铁建设(2017)33号“关于公布铁路工程基本定额等十四项铁路工程造价标准的公告”的路基定额执行,其中“1Y-358碎石桩80cm”的定额基价为43.7元/m,其带结尾的综合单价约为97.5元m受软土、淤泥厚度及饱和度的影响，碎石消耗量往往与定额考虑的桩径的1.333系数存在一定差别，因此，本次测定不含碎石消耗的定额情况，“1Y-358碎石桩80cm”碎石桩不含碎石消耗的定额基价为20.4元/m,带结尾的综合单价约为32.

13、6元/m。3定额测定数据测算与处理3. 1定额测定方法以现行路基定额为研究基础，建立施工组织模型，采用写实统计法和现场测定法，现场收集测定强夯碎石墩施工数据，对不同工序人工、材料、机械消耗进行写实统计，并与碎石桩定额消耗进行对比，形成最终定额研究成果2O3. 2工料机配置情况(1)人员配置情况：除机上司机和其他操作人员外，还需要立尺、设备挂钩2人，读仪器、填写施工记录2人，现场带班、指挥2人，共计6人。(2)材料消耗情况：主要为一些零星材料使用，无主要材料消耗。(3)机械使用情况：机械主要包括到强夯机6000kN/m和轮胎式装载机W2m3,挖掘机和渣土车等配合作业机械可不考虑。3. 3数据写实

14、测定情况严格按照定额测定方法，对现场施工情况进行记录，部分数据采集情况如表2所示。表2写实能工记录表序号12345678平均值时长I/h11.631.251.331.251.331.421.33一班长IAn65.287.79.487.58.3-时长2/b0.951.132.252.831.251.831.421.25一K2m5.55.588.39.587.58.2一时长3/b1.371.32.252.671.672.171.252.085.55.288.89.587.77.8-时长4/b1.731.5821.551.081.831.471.75-桩长4n5.54.688.887.57.78.2-时长5/b1.232.031.451.331.421.831.421.08-ttKS/m5.8588.887.57.78.9-时代6/h1.522.111.281.331.171.171.421一tfK6m5.64.88987.57.79.2一时长7/b31.421.831.331.671.51.67-ttK7m5.43.589.187.57.79.6-时长8/b一1.421.781.51.331.671.67-一fiK8n-4.689.287.57.7-