CFG樁在低溫環境中的施工技術

閆偉，尹自強

（中交天津港灣工程研究院有限公司，港口巖土工程技術交通行業重點實驗室，天津市港口巖土工程技術重點實驗室，天津 300222）

0 引言

高速鐵路線路長、零沉降的特點對軟土地基加固提出了很高的要求。因此大部分的高鐵線路均采用剛性較大的橋梁結構，只在車站及其附近線路采用路基結構。目前在高鐵路基的地基處理中采用CFG樁加固方法的較多。CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏結強度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復合地基[1]。

本文通過哈大高速鐵路新扶余車站路基工程，重點介紹了CFG樁在東北季節性凍土地區冬季施工的質量控制要點及效果。

1 工程簡介

新扶余車站路基施工是哈大客運專線沈陽至哈爾濱段的重要組成部分，施工段里程為DK832+748.59～DK834+518.9，共計1 770.31 m。本標段正線軟基處理設計采用CFG樁復合地基，是該標段的施工重點。

由于本標段地處東北季節性凍土地區，冬季持續時間較長，有效的施工作業時間短，對施工進度和工期影響較大，而且較低的溫度對混凝土的坍落度等指標影響較大；直接影響了CFG樁成樁的完整性和承載力，因此如何有效地解決冬季低溫下的施工問題成為施工的關鍵。

2 技術控制要點

當地進入冬季施工時間早，持續時間長，平均溫度低，溫差較大，冬季凍土深度約為2 m，為了避免混凝土在初凝前遭到凍結，保證成樁后的質量，施工中采取了以下措施：

1）施工用水根據室外溫度的變化進行控制，采用蒸汽加熱鍋爐加熱至60～80℃；對細骨料采用熱風機進行加熱；攪拌時間延長至120～150 s。

2）攪拌時先裝碎石、砂和熱水，再投入水泥和粉煤灰，這樣有利于骨料的保溫，使得拌合更加充分均勻。

3）增加混合料的粉煤灰含量，延長混合料的初凝時間，這樣可以保證在現場施工產生問題時混合料的質量不受等待時間的影響。

4）運輸車的罐體用棉制品包裹保溫，同時放慢混凝土運輸車的攪拌速度，降低混合料的熱量損失。

5）剛性管多采用保溫材料覆蓋進行保溫，現場采用多層草袋包扎；彎頭處采用巖棉管或棉制品再用塑料布外裹包扎進行保溫。

6）由于設計樁長留有50 cm的保護樁體，因此在混合料灌注完成后，采用填土覆蓋1.5 m養護，不小于當地最大凍土深度。

7）CFG樁施工完畢，保護土層和樁頭清除至樁頂標高后，對CFG樁采用塑料制品或編織袋覆蓋，再進行堆土覆蓋保護，堆土厚度不得小于2.0 m，防止樁間土的凍脹而造成樁體拉斷。

3 效果檢驗

在對工藝改進前后，分別對現場進行多次跟蹤檢驗，結果如表1所示。

表1 工藝改進前后混合料質量對照表

經過工藝和方案的調整后，混合料的溫度和坍落度完全符合設計要求，這也為成樁質量提供了重要保障。

4 成樁檢測

CFG樁齡期達到28 d后，即進行檢測。為了檢驗樁身完整性和復合地基承載力，在現場分別進行了低應變和靜載荷試驗。

4.1 技術要求

新扶余站CFG樁設計參數詳見表2。

表2 哈大客專新扶余站正線CFG樁設計參數表

4.2 檢測過程及結果分析

為更準確了解加固效果，施工后對地基進行樁身低應變和靜載荷試驗檢測。

4.2.1 樁身低應變

低應變是用反射波法檢測樁身完整性的檢測手段。本次共抽檢3 928根CFG樁進行低應變檢測，其中Ⅰ類樁3 827根，Ⅱ類樁65根，Ⅲ類樁36根。Ⅲ類樁基本位于DK832+850～DK832+900里程段內，主要是該區域開挖地表覆蓋土和樁間土時挖掘機和翻斗車等設備碾壓導致樁體表層0.5～1 m的淺層位置發生開裂。截去淺層明顯缺陷段，經低應變檢測均為Ⅰ類樁。澆筑混凝土至設計標高，重新進行樁身完整性檢測，判定樁身結構完整，為Ⅰ類樁[2]。典型檢測圖形如圖1所示。

圖1 樁身低應變檢測圖形

4.2.2 靜載荷試驗

靜載荷試驗用于確定地基承載力和變形模量。CFG樁齡期達到28 d后進行靜載荷試驗，最大加荷量均不小于設計復合地基承載力特征值的2倍。靜載荷試驗均在地表進行，共計86組，檢測比例為0.36%[3]。典型的試驗結果見圖2。

圖2 p-s曲線圖

該試驗點位于DK833+500～DK834+350里程段內。由p-s曲線可看出，加載至最大荷載796 kPa時，總沉降量為11.71 mm，卸載后殘余沉降6.37 mm，回彈率45.6%。p-s曲線顯示在796 kPa荷載下未達到極限狀態，所以參照TB10018-2003《鐵路工程地質原位測試規程》、《哈大鐵路客運專線試驗與檢測工作質量控制手冊》的有關規定，可判定極限承載力不低于796 kPa，基本承載力不低于398 kPa，變形模量為77.3 MPa，符合設計要求。

5 結語

哈大高速鐵路是在東北季節性凍土地區修建的第一條客運專線。新扶余車站路基軟基采用CFG樁復合地基進行加固，經過保溫工藝改進后施工質量符合設計要求，延長了有效施工時間，達到了預期的目的，為以后的高速鐵路地基處理，尤其是在東北季節性凍土地區的地基處理，提供了很重要的參考依據。

[1]閻明禮，張東剛.CFG樁復合地基技術及工程實踐[M].北京：中國水利水電出版社，2001.

[2]新建鐵路哈爾濱至大連客運專線新扶余車站CFG樁低應變檢測報告[R].天津：天津港灣工程質量檢測中心有限公司，2009.

[3]新建鐵路哈爾濱至大連客運專線新扶余車站平板載荷試驗報告[R].天津：天津港灣工程質量檢測中心有限公司，2009.