CFG樁在鐵路地基處理中的應(yīng)用研究

摘要：我局在2011年施工的吉圖琿高速鐵路工程項(xiàng)目建設(shè)中，遇到了軟土路基，針對(duì)此路基我們采用了CFG樁的處理方式，本文闡述了CFG樁地基加固技術(shù)是如何產(chǎn)生作用的，介紹了CFG樁加固軟土地基施工技術(shù)，同時(shí)細(xì)述了CFG樁長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)施工工藝。

關(guān)鍵詞：鐵路 軟土 CFG樁 加固

1 CFG樁地基施工介紹

水泥和粉煤灰碎石樁，CFG是樁的縮寫，此樁一般有三種施工方法：振動(dòng)沉管灌注樁法，當(dāng)?shù)鼗怯倌唷⒄惩梁推胀ㄌ盍线m用此法；當(dāng)?shù)叵滤灰陨系姆弁痢⒄承酝痢⒅械让軐?shí)以上的砂土、素填土?xí)r適合用長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁法；長(zhǎng)螺旋鉆管內(nèi)泵壓灌注混合料成樁，本法用于粘土、粉砂、砂、以及對(duì)泥漿等污染要求嚴(yán)的施工現(xiàn)場(chǎng)。CFG樁復(fù)合地基通過(guò)改變樁間距，褥墊厚度，樁長(zhǎng)等調(diào)整樁復(fù)合地基的承載能力的提高幅度，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。CFG復(fù)合地基的沉降變形小，地基的施工速度快，節(jié)約了成本，承載力在一個(gè)大的范圍內(nèi)得到提高。吉圖琿高速鐵路工程項(xiàng)目中，在CFG樁的施工中采用長(zhǎng)螺旋鉆成孔的施工方法。

2 CFG樁復(fù)合地基是如何產(chǎn)生作用的

水泥和粉煤灰碎石樁（CFG樁）的樁是由水泥，粉煤灰，碎石，石屑或砂，加水在一起形成的具有一定強(qiáng)度的混合樁。由三部分（樁、樁間土及褥墊層）組成的樁復(fù)合地基。此種地基可以使地基承載能力大幅增加，地面變形小，在砂土、軟土、淤泥、厚黏土等地基施工中適合此法施工， CFG樁基是通過(guò)下述作用發(fā)揮效用的。

2.1 CFG樁樁身的作用：通過(guò)復(fù)合地基附加應(yīng)力，應(yīng)力集中現(xiàn)象會(huì)隨著地基的變形逐漸集中到樁體上時(shí)出現(xiàn)，因?yàn)镃FG樁具有較高的樁體強(qiáng)度和樁體模量引發(fā)了此現(xiàn)象的出現(xiàn)，這是因?yàn)檫@些特點(diǎn)和現(xiàn)象的出現(xiàn)，就會(huì)使CFG樁的壓縮變形遠(yuǎn)比樁間土小的多，由此可看出樁身的作用。

2.2 CFG樁的置換作用：影響復(fù)合地基置換作用大小的主要因素，是用于CFG樁體的組成材料，組成材料的粘結(jié)強(qiáng)度較大時(shí)，CFG樁的置換作用就變得很大，因此想使這種置換作用加大，我們可以通過(guò)加大樁長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.3 CFG樁的擠密作用：對(duì)于砂土這類擠密效果好的土，當(dāng)采用振動(dòng)沉管法施工CFG樁時(shí)，樁間土?xí)艿綌_動(dòng)和擠密，結(jié)果便形成了CFG樁的擠密作用。

2.4 CFG樁的加筋作用：CFG樁相當(dāng)于在地基中加了筋，此種作用使路基穩(wěn)定性增強(qiáng)，因此復(fù)合地基不僅提高地基承載力和增強(qiáng)土體作用，而且同時(shí)增強(qiáng)了土體的抗剪強(qiáng)度，更加間接的增加了地基土坡位置的抗滑能力。

2.5 CFG樁的排水作用：CFG樁樁體滲透性好壞，主要取決用于攪拌的樁體混合料，而其中影響的主要因素是粉煤灰和水泥的用量。樁體的排水能力如何呢？我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)，得出CFG樁體的滲透系數(shù)大大高于樁間土的滲透性，由此可以證明CFG樁體有良好的透水性能和排水性能。

2.6 CFG樁的褥墊層作用：為了當(dāng)CFG樁復(fù)合地基在受到荷載作用時(shí)，CFG樁向上刺入提供條件，級(jí)配碎石、粗砂等散體材料組成的褥墊構(gòu)成了褥墊層，CFG樁間的土一直參與工作，這也是樁和樁間土共同承擔(dān)荷載的保證。CFG樁和樁間土的豎向荷載分擔(dān)比可以通過(guò)變化褥墊層的厚度來(lái)調(diào)整，同時(shí)CFG樁和樁間土的橫向荷載分擔(dān)比也可以通過(guò)褥墊層的厚度來(lái)調(diào)整，褥墊層的設(shè)置也減少了基礎(chǔ)底面發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象的可能。

3 CFG樁地基施工方法

3.1 CFG樁施工中應(yīng)選用何種材料 ①CFG樁施工中，一般是42.5級(jí)硅酸鹽水泥或者普通硅酸鹽水泥，而根據(jù)本工程中相關(guān)地質(zhì)資料分析，本段采用32.5級(jí)的礦渣水泥用于施工。②施工中要求采用級(jí)配良好、干凈的中粗或者粗河砂，并要求砂的含泥量不得大于5%。③0.045mm方孔篩余百分比，要求不得大于45%，這是對(duì)粉煤灰的細(xì)度要求，同時(shí)要求粉煤灰等級(jí)不得低于Ⅲ級(jí)。④滿足級(jí)配要求的碎石或卵石粗骨料，要求它們的最大粒徑不大于25mm，并且松散堆積密度要大于1500Kg/m3。

3.2 CFG樁復(fù)合地基的施工前應(yīng)做的準(zhǔn)備工作 施工前應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)資料及設(shè)計(jì)參數(shù)核查地質(zhì)情況，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)情況，選擇適宜的機(jī)械進(jìn)場(chǎng)，然后將長(zhǎng)螺旋鉆的鉆機(jī)進(jìn)行組合安裝。滿足CFG樁的設(shè)計(jì)強(qiáng)度的配合比試驗(yàn)，確定CFG樁的各種材料的比例，設(shè)置樁施工的混凝土攪拌站，混凝土攪拌站要掌握需要樁料的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并檢查攪拌站設(shè)施的情況和材料情況，以及通往攪拌站的道路條件，其目的是確保符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。提前審核圖紙，復(fù)核控制點(diǎn)位及水準(zhǔn)點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)，提前放樣，并對(duì)具體作業(yè)人員做好交底工作。妥善處理和保護(hù)地下管線、地下管道，壓實(shí)清除表面種植土和垃圾土的地面，壓實(shí)整理好后的高程應(yīng)高出設(shè)計(jì)樁頂上頂面30cm。

4 CFG樁長(zhǎng)螺旋法的施工工藝

4.1 施工簡(jiǎn)述 首先進(jìn)行原地面處理，處理好原地面并達(dá)到要求后，進(jìn)行測(cè)量放樣，經(jīng)過(guò)放樣，復(fù)核正確后，將鉆機(jī)移到孔位就位，開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)開(kāi)始鉆孔，當(dāng)鉆機(jī)鉆到設(shè)計(jì)深度時(shí)停止鉆動(dòng)，開(kāi)始泵送攪拌好的混合料，然后是邊泵送混合料，邊勻速的拔管直至樁頂，完成一根樁的施工后，將鉆機(jī)移位進(jìn)行下一根樁的施工。

4.2 長(zhǎng)螺旋鉆孔和混合灌注 ①攪拌混合料：在泵送混合料之前，設(shè)備內(nèi)應(yīng)事先備好熟料。混合料的配合比和測(cè)量工作都要求準(zhǔn)確，符合設(shè)計(jì)及施工規(guī)定，攪拌時(shí)間不得少于一分鐘。混合料用水量和混合料的坍落度應(yīng)根據(jù)所采用的具體施工方案及方法經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后確定，選用此法進(jìn)行施工時(shí)，一般坍落度應(yīng)控制在16cm到20cm之間。②準(zhǔn)備好混合料后使鉆機(jī)就位，鉆機(jī)移到放樣好的位置，調(diào)整鉆機(jī)的調(diào)平裝置和儀器，以保證塔身導(dǎo)桿平穩(wěn)。然后將鉆桿垂直對(duì)齊技術(shù)交底中的樁位點(diǎn)。樁偏差和垂直度的檢查可用垂球來(lái)檢查，當(dāng)CFG樁大于1％的垂直度偏差或者樁位大于5cm的偏差時(shí)，應(yīng)重新調(diào)整，直到檢查的偏差在規(guī)定范圍內(nèi)。③鉆孔剛開(kāi)始時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉鉆頭閥，慢慢的向下移動(dòng)鉆桿，當(dāng)鉆頭接觸到地面時(shí)，開(kāi)始啟動(dòng)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)的速度應(yīng)采用先慢速再快速的方式，鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)檢查正在鉆孔的偏差，如發(fā)現(xiàn)偏差超規(guī)，應(yīng)及時(shí)糾正。鉆桿晃動(dòng)或鉆孔過(guò)程中發(fā)生異常時(shí)應(yīng)馬上放慢鉆進(jìn)的速度，以防止樁孔偏斜，發(fā)生位移，嚴(yán)重者可能會(huì)損鉆具。何時(shí)停止鉆孔，要通過(guò)觀察事先標(biāo)記在塔身上的進(jìn)尺標(biāo)記。達(dá)到標(biāo)記時(shí)說(shuō)明已鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高，便可停止鉆孔工作。④成孔后便可進(jìn)行灌注混凝土，先把泵送管路用混凝土充滿，施工中要杜絕先將管提起，再進(jìn)行泵料，何時(shí)可以開(kāi)始向上拔管，須測(cè)得泵送混凝土鉆機(jī)內(nèi)壓力，當(dāng)此壓力值達(dá)到2Mpa時(shí)才可以拔管。提拔管時(shí)，鉆機(jī)應(yīng)保持停鉆靜止?fàn)顟B(tài)，并控制提拔管的速度以及混凝土的泵送量，并應(yīng)保證提拔工作能夠連續(xù)進(jìn)行，超速提拔等操作都是違規(guī)的。

接下來(lái)便是將鉆機(jī)移動(dòng)到下一個(gè)鉆孔的孔位處，并對(duì)樁頭以及混凝土泵料斗處取的試件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作。在28天的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后及時(shí)做強(qiáng)度試驗(yàn)。

5 CFG樁的樁頭處理

先將CFG樁頭的保護(hù)土層清除，然后用截樁機(jī)械水平的從三面開(kāi)始截割樁頂，等截?cái)鄻额^后可人工用手錘、鋼釬等工具將樁頂修平至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，修平的順序是從四周向中間，修整后的樁頂面應(yīng)達(dá)到平整沒(méi)有斜面的標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)我局所施工的吉圖琿高速鐵路工程項(xiàng)目中CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)CFG樁復(fù)合地基可以使地基承載力得到很大的提高，完工后地基變形小。簡(jiǎn)單的施工方法也使施工質(zhì)量能夠得到保障，可在類似的軟土地基中將其推廣使用。