CFG樁復合地基在高速鐵路路基中的應用

王 七 龍

(中建交通建設集團有限公司，北京 100142)

高速鐵路路基構建是土建的施工過程中的重要環節，路基的地基處理和路堤填筑質量將直接影響高速鐵路線路的穩定性[1,2]。為保證高速鐵路行車安全及乘坐舒適度，路基工程施工后沉降和不均勻沉降都不能超限[3]。因此，路基施工過程中遇淤泥、淤泥質粘土及淤泥質砂層等軟弱土層時，必須采用復合地基處理技術[4]。軟土層具有富水性強、壓縮性高、抗剪強度低、滲透性低等特點[5]，高速鐵路軟土路基地基處理總體上分為置換法、排水固結法、復合地基法、特殊結構法等[6]。近年來，針對我國高速鐵路建設過程中遇到的特殊地質條件，新型復合地基處理方法也得到較大的發展。復合地基剛性樁和柔性結構形成“樁網結構”，具有承載能力高、基底應力分布均勻、抗不均勻沉降能力強、穩定性高等優點，目前廣泛應用于高速鐵路軟土地基處理中。本文針對廈深鐵路Ⅳ標六工區潮汕車站工點路基軟土層多次交替沉積、沉積層序較亂等特點，介紹了CFG樁復合地基加固技術在路基構建中的應用，為類似工程提供參考。

1 工程概況

廈深鐵路(廣東段)Ⅳ標工程六工區為DK205+745.747～DK212+400樁號區間，線路長度6.654 km。該工區潮汕車站全長2.885 km，是廈深線重點工程之一。潮汕站沿線廣泛分布高塑性、低強度的軟土層，屬不良地質條件，為滿足路基工后沉降控制技術要求，施工中應加強地基處理，嚴格控制工后沉降。站場軟基處理作為關鍵工作不僅影響工程施工的進度，同時其施工質量將直接影響到路基的穩定性、整體工程的營運安全及工程的經濟性。為避免地基不均勻沉降，站場范圍內軟基采用CFG樁加固處理。

2 工程地質條件

3 CFG復合地基加固技術

3.1 CFG樁加固原理

CFG(Cement Flyash Gravel)樁即水泥粉煤灰碎石樁，加固處理后，CFG樁體與樁間土協同承載構成復合地基，其承載能力可達到200 kPa以上。CFG樁型復合地基由CFG樁、樁間土和褥墊層三部分組成[7]。在褥墊層作用下，無論樁端是否進入堅硬土層，均可保證樁間土始終發揮承載能力，同時，由于樁體強度與模量均大于樁間土，樁體承受荷載較大，樁體可將荷載向深部土層傳遞，這樣使復合地基承載能力大大提高。CFG樁無需配筋、樁體利用工業廢料粉煤灰作為摻合料，可明顯降低工程造價。

3.2 CFG樁布置

路基下伏軟土層采用CFG樁復合地基加固，CFG樁設計樁長18 m～20 m，樁徑0.5 m，樁距1.2 m，呈梅花形布置，樁頂設置0.5 m厚級配碎石墊層，期間鋪設兩層土工格柵，即褥墊層，站場軟土層加固CFG樁布置圖詳見圖1。樁身采用普通硅酸鹽水泥，粉煤灰與石屑拌和灌注，要求樁體進入持力層深度不小于2.0 m，樁身強度不小于5 MPa。CFG樁、樁間土與上部鋪設碎石夾土工格柵褥墊層構成復合地基。

4 施工工藝及保障措施

4.1 施工準備及試樁

4.2 施工材料及方法

CFG樁混合料由水泥、砂、碎石、粉煤灰及外加劑組成，其配合比由實驗室配方結合現場試樁試驗綜合確定。水泥通常采用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，不得采用PC粉煤灰復合水泥，粉煤灰等級為Ⅱ級，砂需采用干凈粉細砂，不得含泥，添加劑包括三乙醇胺，木質素碳酸鈣等?；旌狭蠈嶒炇遗浞揭话憧刂茷椋? m3混合料加水泥320 kg、碎石1 100 kg、砂730 kg、粉煤灰62 kg，外加劑摻量一般控制為水泥質量的5‰左右。目前，CFG樁施工方法主要包括振動沉管法和長螺旋鉆管內泵壓混合料灌注法兩種?？紤]振動沉管法施工振動可能對周圍樁產生振動和擠壓破壞，本工程采用長螺旋鉆進管內泵壓混合料灌注法施工。

4.3 施工工藝流程

CFG樁施工工藝流程圖詳見圖2，地面平整后依據施工圖紙進行樁位放樣，確定樁位，并檢查施工場地的控制樁點是否會受施工振動的影響。長螺旋鉆進過程中協同進行混合料拌制，待鉆進至設計標高后停止鉆孔，開始灌注混合料，當混合填料充滿鉆桿芯桿后開始提升鉆桿，提鉆速度宜控制在每分鐘1.2 m～1.5 m，成樁宜連續進行，直至樁頂，施工樁頂高程應高于設計樁頂標高0.5 m。完成灌注后，用水泥袋覆蓋樁頭養護，將樁機移位進入下一樁施工。

4.4 施工質量控制

1)灌注混合料是CFG樁施工質量的關鍵，混合料必須按設計要求進行配合比試驗，選定合適的配合比，施工時嚴格按配合比配制混合料[8]。2)為保證有效樁長，長螺旋鉆機成孔，一般先慢后快，成孔深度需確保樁端進入持力層，成孔深度誤差不超過0.1 m。同時鉆孔垂直度偏差小于1%，樁位允許偏差不大于50 mm。3)為保證有效樁徑不小于設計值，成樁過程中嚴格按試樁試驗控制拔管速度等參數，拔管速度一般應控制在1.2 m/min～1.5 m/min，重點層位應將拔管速度放慢，控制在0.6 m/min～0.8 m/min。成孔后應立即向管內投放足夠的混合料，振搗直到混合料與進料口平齊。4)CFG樁28 d養護期間內，任何機械設備不得在樁上行走，28 d后應按要求進行單樁復合地基承載力檢測，檢測合格后方可進行上部路基施工[9]。

5 樁身完整性檢測

完工28 d后，進行樁身的完整性和復合地基承載力檢測。樁身的完整性采用低應變動力試驗檢測，檢測比例10%，結果表明：Ⅰ類樁為926根，占93.5%，Ⅱ類樁為64根，占6.5%。檢測的990根樁均屬于完整樁或基本完整樁，質量符合要求。復合地基承載力采用單樁載荷試驗檢測，靜載試驗得到特征值為800 kN，表明地基承載能力達到設計要求。后期路基施工結束后，經長時間地基變形監測結果為：累計沉降12.69 mm，該段路基設計高度6.5 m，滿足規范要求，表明水泥攪拌樁對軟土層地基加固效果良好，可有效控制路基沉降。

6 結語

高速鐵路路基的地基處理是保證路基穩定和鐵路行車安全的重要工程環節，富水高壓縮性淤泥質軟土層是地基處理的難點。本文介紹了CFG樁在對廈深鐵路Ⅳ標六工區潮汕車站沿線大面積軟土地基加固處理中的成功應用?；贑FG樁、褥墊層、中粗砂墊層、土工柵格等構建的復合地基承載能力高，對路基沉降控制效果較好。CFG樁施工工序單一、工藝可控、機械設備少、工作場地簡單、操作人員少、工作效率高，特別適用于加固鐵路土建中含水量高、孔隙比大、滲透性小、壓縮性高、抗剪強度低等的淤泥、淤泥質粘土等地層。

[1] 王河川.CFG樁復合地基在鐵路客運專線中的應用[J].鐵道工程學報,2009,26(7):29-32.

[2] 張 偉.CFG樁軟基加固技術在高速鐵路路基中的應用[J].路基工程,2008(2):181-182.

[3] 張遠榮.京滬高速鐵路軟土路基允許工后沉降的研究[J].鐵道建筑,2000(9):24-26.

[4] 孫紅林.高速鐵路軟土路基關鍵技術試驗研究[J].鐵道建筑,2009(4):78-82.

[5] 申永江,徐志勝,張華和,等.高速鐵路軟土路基沉降的因素敏感性分析[J].交通科學與工程,2011,27(1):14-19.

[6] 孫紅林.高速鐵路軟土路基地基處理與沉降控制探究[J].鐵道建筑技術,2017(5):1-10.

[7] 高永民.CFG樁復合地基處理技術在鐵路路基工程中的應用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2011,38(6):51-54.

[8] 葛同朝,劉俊飛,唐 如.CFG樁復合地基路基施工中的幾個常見問題危害分析及監理要點[J].鐵道勘察,2009,35(6):88-90.

[9] 閆林棟,魏麗敏,何 群.鐵路客運專線CFG樁復合地基沉降監測與分析[J].鐵道科學與工程學報,2010,7(1):42-46.