淺談張呼客運專線CFG樁施工

潘磊

摘 要：本文結合張（家口）呼（和浩特）客運專線路基施工實踐，就我國華北北部地區客運專線CFG樁施工關鍵工序和技術控制進行簡要闡述。

關鍵詞：客運專線；路基處理；CFG樁施工；技術控制

呼和浩特至張家口客運專線位于我國華北北部，呈東西走向。線路設計正線全長286.044km，其中，河北省境內75.714km，內蒙古自治區境內210.330km，為雙線電氣化鐵路。

中鐵十九局集團第六工程有限公司施工的張呼鐵路工程4標2分部共有3段路基全長3.536km。設計路基結構層由上至下分別為基床表層（級配碎石）、基床底層（A、B組填料）、路堤本體（AB組填料及滲水土）。地基處理形式有： CFG樁加固、水泥攪拌樁加固和沖擊碾壓等。本文就CFG樁加固施工的關鍵工序及技術控制進行介紹。

CFG樁是英文Cement Fly-ash Gravel Pile的縮寫，意為水泥粉煤灰碎石樁，由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，用各種成樁機械制成的可變強度樁。通過調整水泥摻量及配比，其強度等級在C15-C25之間變化，是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型。

1.施工工藝

CFG樁施工工藝流程：配合比試驗→拌和混合填料試樁→施工放線→樁機就位→調平機身→鉆孔至設計標高→泵壓混合填料→均勻拔管至樁頂→移機至下（抽取混合填料樣品制作試塊）一樁位

2.施工方法

2.1施工準備：施工前應制定CFG樁布樁圖，圖中注明樁位編號。測量放線，準確確定樁位，檢查施工場地的控制樁點是否會受施工振動的影響。按設計要求由進行配合比試驗，選定合適的配合比，施工時嚴格按配合比配制混合料。

2.2試樁：開工前進行成樁工藝試樁，每個工點試樁不少于2根。根據試樁確定合理的施工工藝，并對按設計要求（樁徑、樁長、樁距）制成的樁進行單樁承載力、復合地基承載力、復合地基模量試驗，根據試驗結果，復核、修正設計，并與設計單位進行溝通。

2.3測量放樣：用全站儀先放樣出控制樁位，根據控制樁位及樁位布置圖采用鋼尺確定出每根CFG的樁位，用木樁標示。然后復核CFG樁的軸線定位點等。

2.4鉆機就位：操作鉆機就位并對準樁位，然后調整沉管垂直度，垂直度偏差不大于1%。

2.5鉆進成孔：鉆孔開始時，關閉鉆頭閥門，向下移動鉆桿至鉆頭觸及地面時，啟動電機，將鉆桿旋轉下沉至設計標高，關閉電機，清理鉆孔周圍土。鉆進時應先慢后快，這樣能避免鉆桿搖晃，也能及時檢查并糾正鉆桿偏位的差值，在成孔過程中，如發現鉆桿搖晃或難鉆時，應放慢進尺。

2.6混合料攪拌：按設計配比配制混合料，混合料坍落度宜為160mm～200mm，攪拌時間不得少于1min。

2.7灌注及拔管：CFG樁成孔到設計標高后，停止鉆進，開始泵送混合料，當鉆桿芯管充滿混合料后開始拔管，嚴禁先拔管后泵料。拔管速率應按試樁確定參數進行控制，成樁的提拔速度宜控制在2m/min～3m/min，成樁過程宜連續進行，應避免供料出現問題導致停機待料。施工樁頂標高宜高于設計標高50cm。

2.8移機：移機前對下一根樁的樁位進行清理辨識，確保樁位的準確性。必要時，移機后清洗鉆桿和鉆頭。

3.質量控制要點

3.1原材料質量控制：所用的水泥、粉煤灰和粗骨料品種、規格及質量必須進行檢驗，確保符合設計要求。

3.2進行成樁工藝性試驗：正式施工前，進行成樁工藝試驗，驗證設備性能、混合料坍落度，以及拔管速度等關鍵工藝參數。

3.3混合料強度控制：嚴格按照配合比拌制混合料，每班抽樣檢查3次混合料坍落度，并制作1組試件，檢測28d強度。

3.4每根樁的投料數量控制：每根樁投料時數量不少于設計灌注量。

3.5樁身質量、完整性控制：采用低應變檢測樁身質量及完整性，確保符合設計要求。

3.6樁頭質量控制：在灌注時樁頂高度要考慮鑿除浮漿后滿足設計要求，鑿除樁頭時要露出新鮮的混凝土。一般施工樁頂標高宜高出設計樁頂標高不少于0.5m。CFG樁截斷樁頭采用在同一水平面按同一角度對稱放置2個或4個鋼釬，用大錘同時擊打將樁頭截斷。最好采用截樁機截樁。樁頭截斷后，用鋼釬、手錘將樁頂從四周向中間修平至樁頂設計標高，樁頂允許偏差0～+20mm。

3.7泵壓混合料灌注施工控制：

鉆進過程中，如發現鉆桿搖晃或難鉆時，應放慢進尺。

混合料應按設計配比經攪拌機拌和均勻， 坍落度、拌和時間應按工藝性試驗確定的參數進行控制，且拌和時間不得少于1min，攪拌的混合料必須保證混合料圓柱體能順利通過剛性管、高強柔性管、彎管和變徑管而到達鉆桿芯管內。以避免出現混合料配比不合理、混合料攪拌質量存在缺陷而造成混合料和易性不好、塌落度太大產生泌水及離析現象、塌落度太小而流動性差等，從而引起堵管現象發生。一般將粉煤灰摻量控制在70kg/m3～90kg/m3的范圍內，坍落度應控制在160mm～200mm之間。

鉆孔進入土層預定標高后，開始泵送混合料，管內空氣從排氣閥排出，待鉆桿內管及輸送軟、硬管內混合料連續時提鉆。若提鉆時間較晚，在泵送壓力下鉆頭處的水泥漿液被擠出，容易造成管路堵塞。

冬期施工時，混合料輸送管及彎頭均需做防凍保護，防凍措施不力，常常造成輸送管或彎頭處混合料的凍結，造成堵管。冬施時，有時會采用加熱水的辦法提高混合料的出口溫度，但要控制好水的溫度，水溫最好不要超過60℃，否則會造成混合料的早凝，產生堵管，影響混合料的強度。

杜絕竄孔現象。由于竄孔對成樁質量的影響，施工中采取有效的預控措施：I.采取隔樁、隔排跳打方法；II.設計人員根據工程實際情況，采用樁距較大的設計方案，避免打樁的剪切擾動；III.減少在竄孔區域的打樁推進排數，減少對已打樁擾動能量的積累；IV.合理提高鉆頭鉆進速度。

施工中應保證排氣閥正常工作，要求每工作班經常檢查排氣閥，防止排氣閥被水泥漿堵塞，造成管內空氣不能順利排除，導致樁體存在氣囊，形成樁體空芯的質量缺陷。

CFG樁成孔到設計標高后，停止鉆進，開始泵送混合料，當鉆桿芯管充滿混合料后立即開始拔管，嚴禁先提管后泵料而造成樁端不飽滿，影響CFG樁的樁端承載力。

鉆桿應采用靜止提拔，施工中嚴格按工藝性試驗確定并經監理工程師批準的參數控制鉆桿提拔速度和混合料的泵送量，并保證連續提拔，施工中嚴禁出現超速提拔而造成縮徑斷樁現象。

樁機移機至下一樁位施工時，根據軸線或周圍樁的位置對需施工的樁位進行復核，保證樁位準確。

4.CFG樁頂帽CFG樁樁帽

4.1施工工藝流程：樁頭整平→樁周基底處理→加工、綁扎鋼筋→模板安裝→鋼筋及模板檢驗→混凝土澆注→混凝土養護→拆模

4.2施工方法

a.施工前整平、壓實碎石墊層，于碎石墊層上鋪設0.1m厚C20素混凝土作為工作面，C30鋼筋混凝土板現場澆筑。混凝土強度未達到1.2Mpa以前，不得在其表面來往行走。每塊板之間設0.02～0.03m寬伸縮縫，縫內填塞瀝青木板，塞入深度不小于0.2m。

b.底層鋼筋保護墊層采用與混凝土同等級的水泥砂漿墊塊，其墊塊位置相互錯開形成梅花形以保證底層鋼筋保護層厚度。

c.模板采用鋼模板。

d.混凝土由就近拌和站拌和，混凝土罐車運輸，汽車泵泵入模內，插入式振搗棒振搗。混凝土施工完后要做好養護。

e.混凝土強度達到設計強度的70%以上時才允許進行下道工序施工。

4.3施工注意事項：

a、冬期施工時混合料入孔溫度不得低于5℃，對樁頭和樁間土應采取保溫措施。

b、施工垂直度偏差不應大于1%；對滿堂布樁基礎，樁位偏差不應大于0.4倍樁徑；對條形基礎，樁位偏差不應大于0.25倍樁徑，對單排布樁樁位偏差不應大于60mm。

5.結語

通過對以上關鍵工序進行了嚴格控制，中鐵十九局集團第六工程有限公司施工的張呼鐵路CFG樁施工合格率100%，完全滿足設計要求。