鐵路工程中軟土地基加固CFG樁的施工技術

摘要：隨著我國經濟水平的不斷提高，現代化進程加快，高速鐵路的建設也在快速發展。在鐵路的施工過程中，工作人員會遇到大量的軟土路基，它承載力小、沉降量大、固結完成時間長并且受多種不穩定因素的影響，給施工過程帶來了不小的難題。如何處理好軟土路基在高速鐵路的建設成為鐵路工作者面臨的重要研究課題。CFG樁作為鐵路軟土路基加固的重要措施，承載力高、施工簡單、成本的，近些年來在鐵路工程中的應用越來越廣泛。

關鍵詞：鐵路工程；軟土地基；加固CFG樁；施工

1、概述

新建蘭渝鐵路工程設計時速200km/h，我部施工蘭渝線廣元站雨棚、天橋地道工程，本工程施工里程范圍D2K579+690.181～D2K580+130.181地基基礎設計等級丙級，雨棚柱及天橋柱基礎采用CFG樁復合地基，進行地基加固處理。基礎底面應進入（1-1）土層至少100mm，CFG樁的樁長待定，當持力層為（7-3）層時為粉質黏土，樁端持力層應不少于3米，當持力層為（7-8）層時為粗圓礫土，樁端持力層應不少于1米。按照基礎結構圖CFG樁樁頂標高-4.7米或-6.2米，樁長平均在11米左右，按照設計孔樁布置圖，CFG樁數量1267根。

2、CFG樁的工作原理

首先，CFG樁是又稱水泥粉煤灰碎石樁。它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結強度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復合地基。CFG樁復合地基通過褥墊層與基礎連接，無論樁端落在一般土層還是堅硬土層，均可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應力比樁間土表面應力大。

其次，CFG樁中的細骨料粉煤灰可增加樁體的黏結強度，增強負荷地基的置換作用。CFG樁的置換作樁一般按C10～C20混凝土強度等級設計，其樁身壓縮性能明顯比周圍土體要小，并且樁體和樁間土的材料性質也比原天然土層的更加優良，極大地提高了符合地基的承載能力。

最后，CFG樁有強大的擠密作用。CFG樁屬于高黏結強度樁。其復合地基的擠密作用在一般軟弱土層中表現遠不如散體樁和一般黏結強度樁。但在擠密效果良好的土層中成樁，可以增強樁間土的擠密效果。

3、CFG樁的應用設計

3.1 CFG樁施工材料的應用設計

施工材料的優良是提高工程質量的重要保證。CFG樁復合地基是由樁身、樁間土和褥墊層共同組成。因此，CFG樁的應用設計要確定這三者的材料，并主要確定樁長、樁徑、樁間距、樁體強度處理范圍等。

3.2 CFG樁施工現場的應用設計

在施工前，施工人員要對施工現場的相關數據進行勘察測量。勘察地質、土壤環境、地下結構等等，保證鋪墊層的合理性。在測量完成以后，工作人員應該及時將相關數據移交給施工部門，供其審核設計，完成CFG樁施工圖，進而開始施工。

4、CFG樁在鐵路軟土路基加固中的施工工藝

4.1在施工前，首先要做好準備工作。清理好施工地面，保證地面的平整性和施工過程中的安全。確保機械設備，比如攪拌機、打樁機的完整無缺損。并且要確定好樁長、樁徑、樁間距、樁體強度處理范圍、沉管入土深度、機架高度等。還要用進尺在打樁機的表面進行標注。

4.2施工設備準備好后，施工人員要在樁位所在地對混凝土的樁尖進行預埋，采用樁尖將底口對樁尖凸頭卡住。調整打樁機的位置，使其保持與地面的垂直狀態。

4.3在沉管的過程中，施工人員啟動振動器，使沉管在震動的狀態下向設計標高位置下沉，隨后停機。在此期間，工作人員要依據施工中的素混凝土對CFG樁的安裝情況進行判斷。及時調整CFG樁基礎的位置，避免出現傾斜現象。同時，工作人員還要做好電流變化的記錄，電流的增加說明沉管遇到了持力層，并且明確土層的改變情況。

4.4沉管工作完成后便要進行投料。混凝土的質量是保證工程完成的基礎，水灰比對凝土質量具有直接影響。

4.5以上工作完成后便要進行拔管操作。施工人員拔管的過程應該控制好拔管的速度，堅持先慢后快的原則，采取邊振邊拔的方式，保證混凝土的漿液能夠徹底灌滿。在拔管過程中，工作人員應該嚴格施工，避免反插現象出現，然后對樁頂進行連續拔管。

4.6移機。當一根樁施工完畢后，鉆機移位，進行下一根樁的施工。由于該種施工方法旋轉排出的淤泥質土較多，經常將臨近的樁位覆蓋，有時還會因鉆機支撐時支撐腳壓在樁位旁使原標定的樁位發生移動。

4.7棄土清運。在施工中及時清運打樁棄土是保證正常施工的一個重要環節，既減少了施工中找樁位和設備就位的時間，提高工作效率，而且在場地內廢棄的混合料強度較低時清運，亦可減輕清運難度。施工中棄土的清運采用人工配合機械進行。為了避免損壞樁頭，要求將混合料的停灰面控制在地面以下50cm。

4.8褥墊層施工褥墊層材料多為粗砂、中砂或碎石，碎石的粒徑為8mm～20mm，但不宜選用卵石，卵石的咬合力弱，施工擾動容易使褥墊層厚度不均勻褥墊層虛鋪完成后采用靜力壓實至設計厚度。施工現場多采用平板振搗器，對較干的砂石料虛鋪后適當灑水再行碾壓或夯實。

5、CFG樁在施工過程中遇到的問題以及應對策略

首先，在施工過程中常有堵管現象的發生，主要因為混凝土坍落度偏小或者石子粒徑偏大。并且混凝土等待時間過長或混凝土配合比不當使混凝土發生離析也可導致堵管現象的發生。為了解決這一問題，施工人員要合理調整施工混凝土配和比坍落度，對施工材料進行嚴格把關，控制石子粒徑的大小。

其次，CFG樁在鐵路軟土路基加固中經常出現斷樁現象。主要因為鉆頭鉆進過程中遇到粒徑稍大的石子，堵塞閥門。施工人員要提前了解土層地質情況，相應調整鉆頭閥門類型。另外，鉆頭封閉不嚴使有水或泥土進入鉆桿造成鉆頭堵塞也能導致斷樁。

再次，CFG樁會出現成樁體縮徑，這一問題產生的原因是施工人員進行拔管操作時拔管提升速度過快或不勻速。為了解決這一問題，施工人員可以通過試樁深入了解地質情況，制定合理的施工方案。嚴格控制拔管速率，并且避免反插現象來保護樁體。

最后，樁頂標高過高導致造成混凝土樁頭剔鑿困難和混凝土材料浪費，主要原因是施工人員沒有認真控制和考慮混凝土樁體體積。在鉆孔過程中鉆出了多余的土，改變了原場地標高，給確定樁體標高帶來了一定的困難。

6、結語

綜上所述，CFG樁在鐵路軟土路基加固中起著重要作用。它的設計理念完善，施工工藝先進，能充分提高軟土路基的承載能力，有利于我國鐵路建設的發展。但是現階段，CFG樁在施工工藝上還存在許多問題，需要相關單位和施工人員做更進一步的研究和探討，提高CFG樁的施工質量和施工效率。

參考文獻：

[1]王劍，劉仲武，邱冠漢.CFG樁在鐵路軟土路基加固中的應用[J].現代城市軌道交通，2017，（6）：49.

作者簡介：

趙斯迪（1981-），男，遼寧省鐵嶺市人，本科，工程師職稱，主要從事于鐵路、房屋建筑等施工方面工作。