客運(yùn)專線軟基處理CFG樁施工技術(shù)

任世杰

(中鐵九局集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽 110013)

1 國內(nèi)軟基處理概況及本工程概況

1.1 我國軟基處理概況

我國軟土分布相當(dāng)廣泛，在建的幾條高速鐵路中，有很大部分位于具有壓縮性的軟土地區(qū)。在軟土地基上修建高速鐵路，存在穩(wěn)定與變形問題，需要對地基進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸毯吞幚?。目前，國?nèi)鐵路路基工程中常用的軟基處理辦法主要有:換填法、強(qiáng)夯法、排水固結(jié)法、復(fù)合地基法。

1.2 本工程地形地貌及不良地質(zhì)構(gòu)造

杭長鐵路客專工程浙江段HCZJ－6標(biāo)段DK220+450～DK220+600軟基處理路段為高階地，地勢稍有起伏，地面高程為54 m～60 m，相對高差約6 m，本段跨越一處魚塘，兩處水田。地表水發(fā)育，補(bǔ)給來源為大氣降水。全段為松軟土地基，地震峰值加速度為0.05g，本段淤泥深度過厚，最厚處可達(dá)5.6 m，再用通常的清淤換填，處理效果不盡如人意。加之新建杭長鐵路客專設(shè)計(jì)時(shí)速為350 km/h，對路基穩(wěn)定性要求較高，為保證列車在高速運(yùn)行中的行車平穩(wěn)、安全，故采用CFG樁進(jìn)行軟土地基處理。

2 工藝流程

進(jìn)行CFG樁施工之前需要通過成樁工藝試驗(yàn)復(fù)核地質(zhì)資料以及設(shè)備、工藝，施工順序是否適宜，確定混合料配合比、坍落度、攪拌時(shí)間、拔管速度、每延米混合料用量、充盈系數(shù)等各項(xiàng)工藝參數(shù)。其中通過對試樁試件28 d抗壓強(qiáng)度平均值、復(fù)合地基承載力、單樁豎向承載力的檢測，如達(dá)到設(shè)計(jì)要求，將試樁總結(jié)報(bào)監(jiān)理單位確認(rèn)。工藝流程見圖1。

圖1 CFG樁工藝流程

3 具體施工方法

CFG樁施打方法:一般應(yīng)進(jìn)行跳樁法施工，避免造成相鄰樁斷樁，同時(shí)避免串孔現(xiàn)象出現(xiàn)。

1)布置樁點(diǎn):場地清理整平，并按照樁點(diǎn)的設(shè)計(jì)布置圖布置樁點(diǎn)。

2)鉆機(jī)就位:首先移動鉆機(jī)進(jìn)行粗調(diào)整，然后利用塔機(jī)塔身的前后、左右的垂直標(biāo)桿檢查塔身導(dǎo)桿，進(jìn)行鉆機(jī)位置的細(xì)調(diào)整，使鉆桿垂直并對準(zhǔn)樁位中心。

3)攪拌混合料:混合料的配制依據(jù)試驗(yàn)配合比，配合及攪拌方法為:先裝填碎石或卵石，再添加水泥、粉煤灰及外加劑，最后加砂并放入攪拌桶攪勻。每盤攪拌時(shí)間60 s～120 s，成樁后樁頂浮漿厚度不宜超過200 mm，混合料的坍落度應(yīng)控制在160 mm～200 mm范圍內(nèi)。泵送前在攪拌機(jī)攪拌桶、混凝土泵料斗內(nèi)備好熟料。

4)鉆進(jìn)成孔:首先關(guān)閉鉆頭閥門，再將鉆頭移至觸及地面;確保機(jī)械安全穩(wěn)定后，啟動馬達(dá)，以先慢后快的方式鉆進(jìn);鉆進(jìn)過程中控制鉆桿的搖晃并檢查鉆孔偏差，如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或鉆進(jìn)困難時(shí)，可放慢鉆進(jìn)速度，避免樁孔偏斜、移位，甚至鉆桿、鉆具損壞。

5)灌注與拔管:對拌和料進(jìn)行檢查是灌注前的必要環(huán)節(jié)。檢查內(nèi)容包括坍落度檢測以及制作150 mm×150 mm×150 mm規(guī)格28 d抗壓強(qiáng)度試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試等。成孔到達(dá)設(shè)計(jì)樁底(穿透無壓縮層以下0.5 m)停止鉆進(jìn)，當(dāng)鉆頭進(jìn)入硬層時(shí)，鉆頭搖晃相對較大，同時(shí)鉆機(jī)設(shè)備的電流值達(dá)到145 A左右。該種情況下持續(xù)鉆進(jìn)50 cm以上并達(dá)到設(shè)計(jì)底標(biāo)高，可以認(rèn)為達(dá)到設(shè)計(jì)要求。如不能滿足上述要求，可以持續(xù)鉆進(jìn)直到滿足設(shè)計(jì)要求，并報(bào)監(jiān)理工程師和設(shè)計(jì)部門確認(rèn)。取土樣確認(rèn)地質(zhì)情況，首批和有代表性的樁設(shè)計(jì)應(yīng)到現(xiàn)場確認(rèn)。泵送混合料，確保混合料充滿鉆桿芯后開始拔管，注意不可先拔管再泵料。工藝關(guān)鍵是混合料的泵送量與拔管速度要相匹配，拔管速度一般控制在每分鐘2 m～3 m。為保證CFG樁成樁質(zhì)量，成樁過程必須是連續(xù)的，如果在施工中遇到不可抗拒的因素導(dǎo)致不能連續(xù)灌注，須避免在飽和砂土和粉土層停止。灌注后成樁樁頂標(biāo)高宜高于設(shè)計(jì)標(biāo)高50 cm～70 cm。確保樁長能實(shí)現(xiàn)有效樁體達(dá)到施工圖標(biāo)示高程，另外保護(hù)樁體。灌注成樁后，為保護(hù)樁頭，用水泥袋蓋好樁頭。

6)移機(jī):一根樁施工完畢后，鉆機(jī)移位，進(jìn)行下一根樁施工。

7)棄土處理:CFG樁施工時(shí)，必須進(jìn)行清表，表土直接運(yùn)往棄土場。樁體施工完成2 h～3 h后，挖除打樁棄土，運(yùn)往棄土場棄置。

4 施工質(zhì)量要求

1)混合料灌注過程中應(yīng)保持混合料面始終高于鉆頭面，鉆頭低于混合料面15 cm～25 cm。2)鑿樁頭施工方法:首先用水準(zhǔn)儀將設(shè)計(jì)樁頭標(biāo)高打在樁身上，然后在標(biāo)高水平面將4個(gè)鋼釬按照同一角度對稱放置，并用大錘同時(shí)擊打鋼釬將樁頭截?cái)唷?/p>

5 施工注意事項(xiàng)

1)混合料攪拌要均勻，攪拌時(shí)間不得低于60 s。2)施工過程中須保證排氣閥正常工作，為防止排氣閥被水泥漿堵塞，要求每工班在施工中經(jīng)常檢查排氣閥。3)移動樁機(jī)至下一樁位時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸線或周圍樁的位置對將要施工的樁位進(jìn)行復(fù)核，保證樁位準(zhǔn)確。4)每根樁的投料量不得少于設(shè)計(jì)灌注量。5)應(yīng)靜止提拔鉆桿，嚴(yán)格遵照工藝性試驗(yàn)確定，并由監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的參數(shù)控制拔管速度以及混凝土泵的泵送量，且保證連續(xù)提拔，施工中嚴(yán)禁出現(xiàn)超速提拔。6)成樁施工至設(shè)計(jì)埋深后，應(yīng)準(zhǔn)確控制拔管時(shí)間，混合料泵送量應(yīng)確保與拔管速度匹配，以保證管內(nèi)有一定高度的混合料，且不得在飽和粉土或飽和砂土層停泵待料。7)樁頂標(biāo)高應(yīng)高出設(shè)計(jì)標(biāo)高50 cm～70 cm，高出長度根據(jù)樁距、布樁形式、成樁順序、現(xiàn)場地質(zhì)條件等因素綜合確定。

6 質(zhì)量缺陷控制

6.1 導(dǎo)管堵塞

導(dǎo)管堵塞的成因有:1)由于混凝土配合比或坍落度不符合要求;2)導(dǎo)管過于彎折或者前后臺配合不夠緊密。

控制措施:

1)保證粗骨料的粒徑、混合料的配合比以及混合料坍落度符合要求;2)每次拆卸導(dǎo)管都必須將導(dǎo)管清洗干凈，并須避免灌注管路過大變徑和彎折;3)保證前后臺配合緊密，加強(qiáng)施工管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題。

6.2 偏樁

偏樁一般有樁體平移偏差和垂直度超標(biāo)偏差兩種形式。多由于場地條件、樁機(jī)對位不仔細(xì)等原因使鉆孔跑偏。

控制措施:

1)防鉆機(jī)偏斜:施工前檢查地下條件并清理場地，平整壓實(shí);2)仔細(xì)調(diào)整樁位，嚴(yán)控誤差;3)鉆前與鉆進(jìn)過程中檢核樁機(jī)的垂直度和水平度。

6.3 斷樁、夾層

斷樁、夾層主要是提鉆太快致使混合料泵送跟不上提鉆速度或是相鄰樁太近串孔引起的。

控制措施:

1)采用量大的混合料泵、預(yù)備儲料罐等確?；旌狭瞎嘧⒌倪B續(xù)性;

2)嚴(yán)控提鉆速度，保證鉆桿中心有0.1 m3以上的混合料，在灌注過程中，如果因意外原因?qū)е鹿嘧⑼r(shí)間超過混合料初凝時(shí)間，需重新成孔灌樁。

6.4 樁身混合料強(qiáng)度不足

壓灌樁受混合料泵送技術(shù)限制，要求其和易性好，坍落度一般不得小于16 cm～20 cm。由于添加了粉煤灰，以及骨料本身粒徑較小，控制不好用水量容易導(dǎo)致強(qiáng)度較低。

控制措施:

1)優(yōu)化骨料級配:宜采用0.5 cm～1.5 cm粒徑的石子。另外，考慮樁徑以及地下水的實(shí)際情況，可酌情加入一定量的2 cm～4 cm石子，但盡可能不要提高砂率;2)合理選擇添加劑:盡可能采用早強(qiáng)型減水劑而替代普通泵送劑;3)粉煤灰選用Ⅰ級灰，其摻量由配比試驗(yàn)確定。

6.5 樁身回縮

樁身回縮的現(xiàn)象較為普遍，解決方法為超灌或添加外加劑，保證施工中充盈系數(shù)達(dá)到試樁確定值(充盈系數(shù)＞1)。

控制措施:

1)樁頂超過標(biāo)高不得少于0.5 m，并防止樁口出土混入;2)選擇性能較優(yōu)的減水劑。

6.6 樁頭質(zhì)量問題

樁頭質(zhì)量問題多為氣泡、夾泥、浮漿過厚、混凝土不足等，都由操作不當(dāng)引起。

控制措施:

1)及時(shí)清理或外運(yùn)樁口出土;2)鉆桿頂端氣閥保持開啟以避免混凝土中積氣引起的樁頂混凝土含氣泡;3)超灌排除浮漿以防止樁頂浮漿過多。

7 樁基檢測

根據(jù)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求，CFG樁采用低應(yīng)變檢測樁身質(zhì)量和完整性，檢測數(shù)量為樁總數(shù)的10%。成樁28 d后及時(shí)進(jìn)行低應(yīng)變對樁身質(zhì)量檢測，檢測前，應(yīng)做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，從而保證檢測工作有序、及時(shí)的進(jìn)行。

1)受檢樁頭處理。鑿去樁頭浮漿至新鮮混凝土面，樁頭大致平整，樁頭混凝土無破碎，樁頭干燥。2)處理每個(gè)樁頭平面上，應(yīng)在距樁心2/3樁半徑處磨平兩個(gè)傳感器安裝點(diǎn)，同時(shí)磨平樁心位置的激振點(diǎn)。3)排除基坑內(nèi)積水。4)保證檢測儀器用電(交流電220 V)。5)其他配合工作。

8 結(jié)語

CFG樁有許多不可替代的優(yōu)點(diǎn)，如施工方法簡單、施工無污染、成樁速度快、樁身質(zhì)量好、單樁承載力高，以及復(fù)合地基承載力提高幅度大、沉降量小、變形穩(wěn)定快、加固效果明顯等。因此CFG樁在杭長客專施工中取得了廣泛的應(yīng)用。

[1] 客運(yùn)專線鐵路路基工程施工技術(shù)指南[M].北京:中國鐵道出版社，2007.