保定东站路基碎石褥垫层施工工艺及质量控制

史海红

摘要：CFG桩复合地基在客运专线路基地基处理中普便应用，褥垫层在复合地基整体受力的作用非常明显，褥垫层施工质量直接影响地基的承载力，对线路运营安全起着关键作用。本文通过对褥垫层的作用机理、施工工艺参数、施工质量控制措施、施工过程中改进措施方面进行阐述和分析，总结出褥垫层施工的工艺参数、机械配置和过程中技术质量的要求。

关键词：褥垫层 作用机理 质量控制

0 引言

CFG桩复合地基是由CFG桩、桩间土和褥垫层构成。在外部荷载的作用下，它们之间相互协调、共同工作；在桩复合地基的三项组成要素中，褥垫层施工技术是一项核心技术，桩复合地基的许多特性都与它相关，故褥垫层施工质量的好坏会直接影响到复合地基的承载力。

1 褥垫层的作用机理

CFG复合地基在荷载的作用下，桩和桩间土都要发生沉降变形，由于桩的弹性模量远大于土体的变形模量，因而桩比土体的变形小，由于褥垫层的作用使桩向上刺入，伴随一系列变化过程，垫层材料就会不断补充到桩间土，即使桩端落在好的土层上，也能保证一部分荷载通过褥垫层作用在桩间土上，在任意荷载作用下桩和桩间土始终参与工作；所以褥垫层对复合地基的最终沉降、减少基础底面的应力集中有着非常重要的作用，通过褥垫层的厚度调整桩土的垂直应力比和水平应力比，通常褥垫越薄桩承担的垂直和水平荷载占总荷载的百分比越高，桩间土承担的垂直和水平荷载占总荷载的比例越小。

2 工程概况

保定东站地基处理设计为CFG桩、桩顶碎石垫层内夹铺两层土工格栅进行复合地基处理。褥垫层为50cm厚碎石垫层，夹铺两层100KN/m的土工格栅。单桩承载力设计为800kN，复合地基承载力设计均为250KPa。

京石客专筹工程[2009]36号函明确褥垫层的压实标准为k≥0.95，Evd≥40MPa。

3 施工工艺

褥垫层在CFG桩检测（低应变、单桩、复合）完毕后将场地清理平整，用LD-25B小型振动压路机及电动夯将桩间土夯密实，碾压采用进退式反复进行，先静压后再振动，地面不平之处采用人工进行补料。经过项目部中心试验室和监理部试验室商定，检测压实指标为：k≥0.90。

铺设0.1m后的碎石垫层，碾压密实后铺设一层土工格栅，再铺设0.2m厚碎石垫层，碾压密实经检测合格后铺设上层土工格栅，填筑其上碎石，要求宽度大于路基填筑宽度0.5m。填料采用全幅，纵向水平分层方法摊铺，推土机粗平、平地机精平的方法整平，压实顺序现场按先两侧后中间，采用 26T振动压路机静压碾压方法施工。

3.1 碎石垫层施工工艺

3.1.1 放出20m线路中线及边线，为保证路基边缘的压实要求，边线比设计线每边宽出50cm；测量人员在20m范围内测定4个控制点，记录每层的压实前后高程测量，用于检测每层松铺、压实厚度。

3.1.2 根据计算20m长度范围填筑总面积S=20×34=680m2，每车装料20m3。厚度按经验暂取松铺1.2，按照层厚计算需要碎石料车数和卸料间距。

3.1.3 填料上足后，采用推土机粗平，人工配合机械对局部进行找平和补料。为保证每层的平整度及厚度均匀，摊平过程中按照花杆标定尺寸不断检查施工标高。

3.1.4 待粗平完成后，采用平地机精平作业。由于场地限制，路基边沿平地机无法进行平整，采用人工进行找平。

3.1.5 精平完成后，现场技术人员按照设立高程测量点实测松铺高程及平整度后才能进行碾压，压路机现场行驶速度≤4km/h，碾压轮迹搭接不小于40cm。

3.1.6 土工格栅沿线路横向进行铺设，两端预留2m的回折段，每卷土工格栅纵向搭接长度在10～15cm，搭接采用U型钉（φ10）固定或绑丝进行绑扎。

3.2 碎石垫层施工试验

3.2.1 第一层

采用大型直卸车运料，自一端向另一端上料，第一层上料横断面每20m设一道上料通道（5m宽0.5m厚），纵向铺设至另一端头，然后用小型推土机将上料通道上的料均匀摊开，严禁装载机在已摊开面上工作，最后用平地机精平。26T压路机静压2遍碾压后，检测松铺系数平均为1.2（1.19～1.21）；压实系数K平均值为0.98（K值为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），压实系数满足设计要求，但表面有轮迹，呈松散状态，采用LD-25B小型振动压路机静压3遍后，表面平整、密实。

3.2.2 第二层

采用大型直卸车运料，自一端向另一端上料，横断面每20m设一道上料通道（10m宽0.4m厚），纵向铺设至另一端头，然后用小型推土机将上料通道上的料均匀摊开，确保1%的横破，最后用平地机精平，26T压路机静压第一遍后根据料体含水率确定是否需要补水，达到最佳含水率（4%）后26T压路机静压3遍，实测压实系数平均为1.2（1.19～1.21），压实系数K平均值为0.98（K值为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），压实系数满足设计要求，但表面仍有轮迹，呈松散状态。

经过现场分析原因：碾压组合方式存在问题

选取DK143+000～DK143+100段（右半幅）进行第4遍静后，且局部出现翻浆，说明此碾压方式不能采用。仍采用LD-25B小型振动压路机静压2遍后，但考虑到该小型机械的碾压效率，难以进行大面积施工，选取DK143+000～DK143+100段（左半幅）采用12T双钢轮压路机静压1遍后，表面平整、密实。

3.2.3 第三层

第三层碎石垫层松铺系数按照1.2进行控制。采用大型直卸车运料，自一端向另一端上料，然后用小型推土机将上料通道上的料均匀摊开，确保1%的横破，最后用平地机精平。补水方式同上。26T压路机静压1遍后，洒水车进行洒水2遍闷料3～5个小时后，再静压3遍，压实后表面平整、密实。实测压实系数为平均为1.2（1.19～1.21），压实系数K平均值为0.97（K值为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），动态变形模量Evd实测值为：

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，平均值为45.3MPa≥40MPa，满足设计要求。

4 质量保证措施

4.1 桩头截除时，严格控制高程（0±2cm），且确保桩身的完整性。

4.2 桩间土的含水率控制在12～16%时开始碾压，如含水率太大，则应翻晒；含水率太小，则应洒水。

4.3 在摊铺及整平过程中，容易出现粗骨料集窝现象，现场应采用人工进行现场补料。

4.4 土工格栅纵向搭接宽度不小于30cm，横向搭接宽度不小于10cm，拉紧绷直后采用U型卡固定。

4.5 预留纵向搭接平台，一般在2～3m。

4.6 碎石垫层填筑宽度应大于设计50cm，确保路基有效碾压宽度。

4.7 碎石垫层施工完毕后，应禁止车辆和其他大型设备进入。

4.8 由于含水量较大，碾压轮迹难以消除，待含水量较小时，应利用小型压路机进行静压消除轮迹，确保表面平整。

4.9 填料选择及处理

填料采用级配良好且未风化的砾石（轧制），其最大粒径不大于50mm，含泥量不大于5%，粒径小于2mm的部分不应超过总重的45%。现场在河床开挖后，经过加工设备进行水洗和筛分，粒径较大的砾石采用机械进行破碎，采用汽车运输到东站碎石加工场，加35%石屑进行参合搅拌均匀检测合格后运至施工现场。

5 总结

5.1 原状桩间土压实采用LD-25B小型振动压路机，碾压遍数为4遍，CFG桩周围无法碾压的地方采用小型冲击夯进行夯实，其压实系数能够满足规定要求≥0.90。

5.2 碎石垫层填料的选取、加工和含泥量控制满足设计要求，能够大量用于褥垫层施工。

5.3 碎石垫层的松铺系数经过实测，平均值为1.2。

5.4 施工过程中，应保证填料的含水量饱和，达到4%左右，碾压时呈泛浆密实状态，填料在碾压过程中无滑移现象。

5.5 施工机械：装载机，推土机，平地机，26T压路机，LD-25B小型振动压路机，12T双钢轮压路机。

5.6 施工人员：现场领工员2名，测量员2名，试验员2名，装载机司机2名，压路机司机1名，小工6名，合计15人。

5.7 施工功效：由于本段填料长度为214m，每层碎石填料方量都在2000m3以上，两天完成1层。

5.8 经过试验，最佳的碾压和洒水组合方式方式如下：

第一层：静压一遍（YZ26E）→洒水→静压一遍（YZ26E）→收面一遍（T12）

第二层：静压一遍（YZ26E）→洒水→静压二遍（YZ26E）→收面一遍（T12）

第三层：静压一遍（YZ26E）→洒水→静压三遍（YZ26E）

该碾压组合方式可以使机械的利用率达到最佳的组合状态，避免机械闲置，给项目可以节约成本。

参考文献：

[1]马东方，杨小平，梁伟刚.CFG桩褥垫层的作用机理浅析[J].山西建筑，2006（11）.

[2]龚晓南.复合地基理论及工程应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[3]杨丽君.CFG桩复合地基中褥垫层的作用研究[J].四川建筑，2005（4）.