客運專線軟基處理CFG樁施工技術

任世杰

(中鐵九局集團有限公司，遼寧 沈陽 110013)

1 國內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。在軟土地基上修建高速鐵路，存在穩定與變形問題，需要對地基進行適當的加固和處理。目前，國內鐵路路基工程中常用的軟基處理辦法主要有:換填法、強夯法、排水固結法、復合地基法。

1.2 本工程地形地貌及不良地質構造

杭長鐵路客專工程浙江段HCZJ－6標段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。地表水發育，補給來源為大氣降水。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計時速為350 km/h，對路基穩定性要求較高，為保證列車在高速運行中的行車平穩、安全，故采用CFG樁進行軟土地基處理。

2 工藝流程

進行CFG樁施工之前需要通過成樁工藝試驗復核地質資料以及設備、工藝，施工順序是否適宜，確定混合料配合比、坍落度、攪拌時間、拔管速度、每延米混合料用量、充盈系數等各項工藝參數。其中通過對試樁試件28 d抗壓強度平均值、復合地基承載力、單樁豎向承載力的檢測，如達到設計要求，將試樁總結報監理單位確認。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:一般應進行跳樁法施工，避免造成相鄰樁斷樁，同時避免串孔現象出現。

1)布置樁點:場地清理整平，并按照樁點的設計布置圖布置樁點。

2)鉆機就位:首先移動鉆機進行粗調整，然后利用塔機塔身的前后、左右的垂直標桿檢查塔身導桿，進行鉆機位置的細調整，使鉆桿垂直并對準樁位中心。

3)攪拌混合料:混合料的配制依據試驗配合比，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，混合料的坍落度應控制在160 mm～200 mm范圍內。泵送前在攪拌機攪拌桶、混凝土泵料斗內備好熟料。

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

5)灌注與拔管:對拌和料進行檢查是灌注前的必要環節。檢查內容包括坍落度檢測以及制作150 mm×150 mm×150 mm規格28 d抗壓強度試塊進行抗壓強度測試等。成孔到達設計樁底(穿透無壓縮層以下0.5 m)停止鉆進，當鉆頭進入硬層時，鉆頭搖晃相對較大，同時鉆機設備的電流值達到145 A左右。該種情況下持續鉆進50 cm以上并達到設計底標高，可以認為達到設計要求。如不能滿足上述要求，可以持續鉆進直到滿足設計要求，并報監理工程師和設計部門確認。取土樣確認地質情況，首批和有代表性的樁設計應到現場確認。泵送混合料，確?；旌狭铣錆M鉆桿芯后開始拔管，注意不可先拔管再泵料。工藝關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樁成樁質量，成樁過程必須是連續的，如果在施工中遇到不可抗拒的因素導致不能連續灌注，須避免在飽和砂土和粉土層停止。灌注后成樁樁頂標高宜高于設計標高50 cm～70 cm。確保樁長能實現有效樁體達到施工圖標示高程，另外保護樁體。灌注成樁后，為保護樁頭，用水泥袋蓋好樁頭。

6)移機:一根樁施工完畢后，鉆機移位，進行下一根樁施工。

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

4 施工質量要求

1)混合料灌注過程中應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:首先用水準儀將設計樁頭標高打在樁身上，然后在標高水平面將4個鋼釬按照同一角度對稱放置，并用大錘同時擊打鋼釬將樁頭截斷。

5 施工注意事項

1)混合料攪拌要均勻，攪拌時間不得低于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常檢查排氣閥。3)移動樁機至下一樁位時，應根據軸線或周圍樁的位置對將要施工的樁位進行復核，保證樁位準確。4)每根樁的投料量不得少于設計灌注量。5)應靜止提拔鉆桿，嚴格遵照工藝性試驗確定，并由監理工程師批準的參數控制拔管速度以及混凝土泵的泵送量，且保證連續提拔，施工中嚴禁出現超速提拔。6)成樁施工至設計埋深后，應準確控制拔管時間，混合料泵送量應確保與拔管速度匹配，以保證管內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)樁頂標高應高出設計標高50 cm～70 cm，高出長度根據樁距、布樁形式、成樁順序、現場地質條件等因素綜合確定。

6 質量缺陷控制

6.1 導管堵塞

導管堵塞的成因有: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)每次拆卸導管都必須將導管清洗干凈，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，加強施工管理，及時發現和解決問題。

6.2 偏樁

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

控制措施:

1)防鉆機偏斜:施工前檢查地下條件并清理場地，平整壓實;2)仔細調整樁位，嚴控誤差;3)鉆前與鉆進過程中檢核樁機的垂直度和水平度。

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、預備儲料罐等確?；旌狭瞎嘧⒌倪B續性;

2)嚴控提鉆速度，保證鉆桿中心有0.1 m3以上的混合料，在灌注過程中，如果因意外原因導致灌注停滯時間超過混合料初凝時間，需重新成孔灌樁。

6.4 樁身混合料強度不足

壓灌樁受混合料泵送技術限制，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致強度較低。

控制措施:

1)優化骨料級配: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，其摻量由配比試驗確定。

6.5 樁身回縮

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

控制措施:

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

6.6 樁頭質量問題

樁頭質量問題多為氣泡、夾泥、浮漿過厚、混凝土不足等，都由操作不當引起。

控制措施:

1)及時清理或外運樁口出土;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

根據驗收標準要求，CFG樁采用低應變檢測樁身質量和完整性，檢測數量為樁總數的10%。成樁28 d后及時進行低應變對樁身質量檢測，檢測前，應做好各項準備工作，從而保證檢測工作有序、及時的進行。

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)處理每個樁頭平面上，應在距樁心2/3樁半徑處磨平兩個傳感器安裝點，同時磨平樁心位置的激振點。3)排除基坑內積水。4)保證檢測儀器用電(交流電220 V)。5)其他配合工作。

8 結語

CFG樁有許多不可替代的優點，如施工方法簡單、施工無污染、成樁速度快、樁身質量好、單樁承載力高，以及復合地基承載力提高幅度大、沉降量小、變形穩定快、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用。

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