CFG樁加固軟土地基施工組織設計

楊 東 蔡俊輝 蔡俊坡

軟土在我國濱海平原、河口三角洲、湖盆地周圍及山澗谷地均有廣泛分布。在軟土地基上修筑高速公路和鐵路時,若處治不當,往往會導致路基失穩或沉降達不到預期目的,造成公路不能正常運營以及后期維護費用高等問題。因此,根據軟土地基的實際性能指標和所處的工程部位,合理地選用軟土地基加固處理形式,將直接決定工程項目交付使用后的內在質量和外觀效果。

CFG樁與樁間土以及與基礎地面間的褥墊層共同組成復合地基,具有承載力高、沉降小、變形穩定快、施工方便、易于控制施工質量、工程造價低的特點。CFG樁在處理深厚、含水量大的不良軟弱地基時,具有施工進度快、施工過程中穩定性好、處理效果理想、投資較小的優點,目前已成為應用最普遍的地基處理技術之一。

1 工程概況

由中鐵十一局集團公司承建的溫福鐵路福建段連江車站,起止里程為DK275+400～DK277+550,長2050m,為海積平原及低丘,地下水豐富,其中DK275+400～DK277+362.5,長1962.5 m;CFG樁加固區段長1350m。

2 CFG樁設計參數

DK274+800～DK275+000軟土地基采用 CFG樁加固,樁間距:路肩范圍內1.6m、邊坡范圍內1.8 m,樁長3.5 m～24.0m,呈正方形布置,樁底嵌入硬底深度:黏土層不小于3.5 m、基巖全風化不小于3.0m、黏土層不小于6.0m、碎石土、卵石土層不小于0.5 m。在樁基施工前于基底范圍內鋪設1.0m厚碎石工作墊層,施工完成后于樁頂設置0.6m碎石墊層,并于其間鋪設單層包裹式雙向土工格柵,雙向土工格柵兩端各回折2.0m,設計抗拉強度不小于80 kN/m,延伸率不大于15%。

3 CFG樁施工方案

3.1 施工準備

1)清除表層雜草等使場地平整,在基底范圍內墊1.0m厚碎石工作墊層;2)施工前按設計要求由試驗室進行配合比試驗,施工時按配合比配制混合料。振動沉管灌注成樁施工的坍落度為6cm～8cm,振動沉管灌注成樁后樁頂浮漿厚度不超過20cm;施工前進行成樁工藝試驗,以檢驗設備、工藝、技術參數是否滿足設計要求;3)材料準備。水泥:采用強度等級32.5及以上的硅酸鹽水泥,水泥進場時應有出廠合格證,并有現場復驗報告。粉煤灰:采用細度不大于45%的Ⅱ級或Ⅱ級以上的粉煤灰;粉煤灰進場時應有出廠合格證,并有現場復驗報告。石子:采用粒徑為20mm～50mm的堅硬碎石或卵石,含泥量不大于3%且應符合國家現行標準JGJ 53普通混凝土用碎石或卵石質量標準及檢驗方法的規定。石屑:采用粒徑為2.5cm～5cm,含泥量不大于3%,質量符合設計要求。砂:采用中砂或細砂,含泥量不大于5%。外加劑:根據施工需要通過試驗確定。

3.2 CFG樁施工工藝流程

CFG樁施工工藝流程見圖1。

3.3 樁位放線

根據樁位平面圖及現場樁位基準點,用激光測距儀坐標放點,并打孔30cm深,灌入白灰做標記,放線后經專人檢驗,并派人看護。樁機進場就位,根據樁的數量劃分區域,正式施工前先進行試樁,以掌握施工參數及驗證單樁承載力,試樁數量不少于2根。

3.4 振動沉管

樁機就位,安裝樁尖,樁尖采用C35鋼筋混凝土預制,根據樁位放樣,打樁機對準樁位后,緩緩下沉樁管,速度應小于2.0m/min,打至設計標高。鉆孔至設計標高確保進入硬層1 m后,停止鉆進,開始混合料灌注,每根樁的投料量應不少于設計灌注量。鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管,施工樁頂高程宜高出設計高程50cm,灌注成樁完成后,樁頂蓋土封頂予以保護。在灌注混合料時,對于混合料的控制采用記錄泵壓次數的辦法,對于同一種型號的輸送泵每次輸送量基本上是一個固定值,根據泵壓次數來計量混合料的投料量。灌注時采用靜止提拔鉆桿,拔管速度按勻速控制,拔管速度應控制在1.2 m/min～1.5 m/min左右,如遇淤泥或淤泥質土,拔管速度應放慢到0.8 m/min～1.0m/min。為防止在施工中樁與樁及移機等對樁身的影響(斷樁或縮徑),跳樁跳排施工,各樁頭離地面下50cm(防止移機時斷樁),待所有樁身施工完畢(不再移機),在樁身處按擴大頭要求接樁至地面。施工完成后,樁頂鋪60cm碎石墊層,墊層內鋪設一層土工格柵。雙向土工格柵設計抗拉強度不小于80 kN/m。

3.5 施工要點

1)CFG樁采用振動沉管成樁機成樁,樁機號選擇應根據地質條件及設計加固深度要求確定。2)樁體材料:樁體原材料采用碎石、石屑、粉煤灰、水泥配合而成,材料按C15混凝土配比。混合料28 d強度不小于15MPa。3)為確保樁體不因土體隆起而拉斷,配置4根直徑10mm、長4.0m的少量構造配筋。4)采用水泥粉煤灰碎石(CFG)樁加固地基,樁直徑500mm,正方形布置。樁頂鋪填0.4 m～0.6m碎石墊層,墊層內鋪設1層～2層雙向土工格柵,設計抗拉強度不小于80 kN/m;或鋪一層抗拉強度為 180 kPa,厚0.1 m的土工格柵。樁長原則上必須穿透軟土至硬底,嵌入深度應滿足設計要求,樁間距應根據穩定和承載力計算確定。5)施工前應進行成樁工藝試驗,檢驗設備、工藝是否適宜,確定選用的技術參數是否滿足設計要求。6)施工質量檢驗。施工過程中,抽樣做混合料試塊,一般一個臺班做一組(3塊),試塊尺寸為15cm×15cm×15cm,并測定28 d抗壓強度。施工結束28 d后進行單樁復合地基載荷試驗,抽檢率5‰,且每個單體工程不應少于3點,并采用低應變動力試驗,檢測樁身完整性,低應變檢測數量占樁數10%。7)地基沉降觀測:CFG樁加固地段路堤視地形地貌,坡腳兩側或一側坡腳外2 m,10m(滑弧影響范圍確定)各設一排地表水平位移樁(邊樁),縱向間距50m～100m。在路堤中心設沉降板進行沉降觀測,一般地段間距100m～500m,在橋涵過渡段必須設置。路基中心沉降每日不得大于10mm,邊樁水平位移不超過5mm。

4 施工注意事項

1)平整場地后鋪設1.0m的工作墊層,為防止在施工中樁與樁及移機等對樁身的影響(斷樁或縮徑),要求跳樁跳排施工,橋涵地段應從橋(涵)路分界向路基方向施工,減少施工對橋涵基礎的影響。樁頭離地面下60cm停機(防止移機時斷樁),待所有樁身施工完畢(不再移機),在樁頂處按擴大頭要求接樁至地面。

2)拔管速度應均勻控制,淤泥及淤泥質土拔管速度0.8 m/min～1.0m/min,其他地層1.2 m/min～1.5 m/min,混合料坍落度6cm～8cm,并采取措施防止混合料泌水離析,保證成樁均勻。在鉆進過程中必須加強地質的復核工作,出現不良地質情況,在混凝土灌注過程中必須減緩提鉆速度,以保證成樁質量。

3)注意觀測施工對尚未硬結相鄰樁體的影響。如樁頂標高,平面位置變化,應及時處理。

4)CFG樁尚未硬結前禁止大型機械進入場地,橋頭路堤在準備上架橋機前,應采用輕型機車試壓,以確保架橋施工的安全。

5 結語

1)通過CFG樁在連江車站實際施工中的應用情況,認為該樁在處理深厚、含水量大的不良軟弱地基時,具有施工進度快、施工過程中穩定性好、處理效果理想、投資較小的優點,值得大力推廣。2)通過CFG樁在該鐵路上的施工經驗總結,認為在一般施工時,施工成樁控制標準為路基中心沉降每日不得大于10mm,邊樁水平位移不超過5mm。

[1]鐵建設[2005]160號,客運專線鐵路路基工程施工質量驗收暫行標準[S].

[2]TZ 212-2005,客運專線鐵路路基工程施工技術指南[S].

[3]王 震.CFG樁在軟土建筑地基中的應用[J].山西建筑,2009,35(3):140-141.