高速鐵路軟基處理中的CFG 樁施工技術

林世虎

（中鐵十九局集團第三工程有限公司，遼寧沈陽 110136）

1 工程概況

工程段為新建銀川至西安鐵路甘寧段YX-SG-ZQ-3 標段一工區(qū)管段路基，里程范圍為DK215+263.86～DK228+419.34，路基長度為10 076.74 正線公里。工區(qū)管段路基3 段，總長度10 076.44 m，里程為DK216+396.14～DK218+783.04；DK219+497.5～DK220+609.34；DK221+666.66～DK228+244.66。項目所在區(qū)域為軟基地形，挖方量17×104m3，結合現(xiàn)場地質條件，設計采用CFG（Cement Flyash Gravel，水泥粉煤灰碎石樁）樁施工工藝。

2 高速鐵路軟基處理中CFG 樁施工要點

（1）前期準備工作，主要涉及到場地整平、精確測量放線等。

（2）試樁，基于此方式確定適用于本工程的工藝參數(shù)[1]。

（3）鉆進與灌注，持續(xù)鉆進并到達指定深度后停止，便可使用符合工程質量要求的混合料展開灌注施工，通過試驗的方式檢驗樁體質量。

（4）設置樁頂墊層，結束此工作后即可展開后續(xù)CFG 樁施工作業(yè)。

大量工程經(jīng)驗表明，CFG 樁雖然在軟土地基中具有適用性，但易出現(xiàn)斷樁等問題[2]。基于此，針對其展開探討，分析引發(fā)質量問題的原因：①堵管主要受到了混合料質量的影響，諸如配比不合理，此外還與輸送管道運行有關。需要確定合適的混合料配比，運輸與灌注等環(huán)節(jié)嚴格遵循既定規(guī)范展開，針對輸送管展開泌水性試驗，有效清理管道；②斷樁主要與應力分布不合理有關，同時與鉆進也存在一定關聯(lián)，上述均會導致斷樁現(xiàn)象。施工過程中針對不同的斷樁形式采取針對性處理措施，淺層斷樁以接樁為主，若遇到深層斷樁，則需要通過補樁的方式提升其完整性；③樁頭空芯主要與排氣閥運行性能欠佳有關，伴隨混合料泵送的持續(xù)推進，管道內氣體逐漸增多。工作人員有必要定期檢查排氣閥，若出現(xiàn)堵塞需隨即清理。

3 CFG 樁

根據(jù)工區(qū)需求，CFG 樁共計140 205 m。

3.1 施工工藝

以長螺旋鉆機為主，實行管內泵壓混合料灌注的方式。CFG樁施工流程如圖1 所示。

3.2 施工方法

（1）測量放樣。基于全站儀精確放樣出樁控制位，綜合考慮樁位布置圖，得到精確的CFG 樁位并加以標記，隨即復核CFG樁軸線定位點。

（2）鉆機就位。啟動鉆機設備并對準樁位，合理調節(jié)鉆桿位置，最終垂直度偏差需控制在1%內。

（3）鉆進成孔。剛開始鉆孔時，要求鉆頭閥門處于關閉狀態(tài)，持續(xù)施工且鉆頭與地面接觸后，需運行鉆桿，持續(xù)下沉并達到指定標高處，隨即關閉電機，將鉆孔殘留渣土清理干凈。鉆進遵循先慢后快原則，此過程中鉆桿不可大幅度搖晃，及時分析鉆桿位置[3]。

（4）混合料攪拌。嚴格遵循試驗配比配制混合料，要求坍落度控制在160～200 mm，至少經(jīng)過1 min 攪拌。

（5）灌注及拔管。待成孔且滿足既定標高要求后便可暫停鉆進施工，啟動設備泵送混合料，若鉆桿芯管達到完全充滿狀態(tài)便可拔管，不可出現(xiàn)先拔管后泵料的行為。以試樁所得結果為準，合理控制拔管速度，通常需在1.2～1.5 m/min 范圍內，部分工程環(huán)境特殊，在遇到淤泥質土時有必要放慢拔管速度，工程施工需持續(xù)進行，非特殊情況下不可中途暫停施工作業(yè)。

（6）移機。分析下一根樁的位置情況，在樁位足夠精確的前提下移機，在條件允許時可清洗鉆頭與鉆桿。

圖1 CFG 樁施工工藝流程

（7）樁基檢測。將樁周邊的土層挖除干凈，有效處理樁頭，需通過低應變檢測的方式分析樁身質量，經(jīng)由復合地基載荷試驗分析樁結構的承載力，要求各項參數(shù)都滿足工程要求。

（8）樁帽施工。通過檢驗后綁扎鋼筋，結束立模后便可施工樁帽。

3.3 質量控制要點

（1）原材料控制。本工程使用到水泥、粗骨料等重要原材料，各材料的種類、性能等都要得到檢驗。

（2）展開成樁工藝性試驗。為給后續(xù)施工提供指導，成樁工藝試驗必不可少，分析設備性能，確定合適的工藝參數(shù)。

（3）混合料強度控制。遵循既定的配合比有效拌制混合料，要求每班抽檢3 次，重點分析混合料坍落度，同時形成1 組試件，對其展開28 d 強度檢測。

（4）單根樁所需混合料用量。以設計方案中的灌注混合料為基準，不可低于該值。

（5）樁身整體質量控制。基于低應變檢測的方式分析樁身質量，必須滿足工程要求。

（6）樁頭質量控制。相較于設計樁頂標高而言，經(jīng)施工后所得CFG 樁的樁頂標高應比設計值略高出0.5 m 或更多，以便經(jīng)截樁處理后樁頭的完整性。

（7）長螺旋鉆管混合料控制。①分析鉆進狀態(tài)，若鉆桿穩(wěn)定性欠佳，要求放慢進尺；②以設計配比為指導展開混合料的配制作業(yè)，使用攪拌機提升材料均勻性，通過工藝試驗合理控制坍落度等指標，要求拌和時間至少1 min。嚴格控制混合料配比至關重要，將直接影響到混合料坍落度等指標，是有效避免泌水、離析問題的重要前提。本工程使用到粉煤灰原料，其用量以70～90 kg/m3為宜，經(jīng)拌制后所得混合料坍落度需穩(wěn)定在160～200 mm；③經(jīng)一段時間的鉆孔作業(yè)并達到既定深度后，便可進入混凝土泵送施工環(huán)節(jié)，在此之前要利用排氣閥去除殘留于管內的空氣，確保提鉆時間的精確性，若超出合理時間點，在泵送壓力的影響下水泥漿液被持續(xù)擠出，進而引發(fā)管路堵塞；④避免竄孔問題。一旦發(fā)生竄孔，將直接影響到成樁質量，需采取可靠的預控措施：較為可行的有隔樁、隔排跳打的方法；立足于工程實況，適當加大樁距，以免在打樁過程中發(fā)生剪切擾動；注重對竄孔區(qū)域的處理，需適當減少打樁推進排數(shù)，緩解能量堆積問題；還可提升鉆進速度；⑤施工過程中，需確保排氣閥處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，每次開班都要檢查排氣閥，消除水泥漿堵塞，否則將制約空氣排出效率，在樁體內形成氣囊；⑥待CFG 樁成孔后，便完成了鉆進施工，此時進入到泵送混凝土環(huán)節(jié)，重點分析鉆桿芯管填充狀態(tài)，在達到設計要求后開始拔管；⑦采用靜止提拔方式，施工人員需展開工藝性試驗，且要嚴格遵循監(jiān)理工程師許可的各項參數(shù)展開作業(yè)，將鉆桿提拔速度控制在合理范圍內，達到持續(xù)且勻速提拔的效果。不可超速提拔，否則將會引發(fā)縮徑斷樁現(xiàn)象；⑧將樁機移動至后續(xù)施工樁位，以軸線為基準對樁位加以復核，全面提升樁位的準確性。

3.4 施工質量檢測

（1）低應變動力試驗。控制檢測樁數(shù)量，為全面分析CFG 樁的整體質量，要達到總量的10%以上，分析CFG 樁的完整程度。

（2）取芯檢驗。成樁28 d 后，安排工程人員使用雙管單動取樣器取樣，此環(huán)節(jié)檢驗數(shù)量需達到總量的0.2%，同時滿足不低于3 根的要求。結束取芯作業(yè)后，需使用水泥砂漿灌注的方式在第一時間處理好孔洞。

（3）靜載荷試驗。待滿足成樁28 d 條件后，展開單樁復合地基載荷試驗，此環(huán)節(jié)所檢測數(shù)量應為總量的2‰，且單個工程項目中檢測數(shù)量至少為3 個。分析復合地基承載力，不可小于工程提出的承載力要求。

（4）開挖檢測。將由上述提及的方式檢驗CFG 樁質量，針對有疑問之處可以對樁體做進一步開挖處理，主要分析加固柱體的搭接質量以及完整性。

4 結束語

高速鐵路工程常遇到軟土地基環(huán)境，基于CFG 樁的方式可有效解決軟土地基施工中的固有問題，地基的加固質量大幅提升。本文針對CFG 樁的應用展開探討，提出一些可行的應用要點，同時針對成樁后的質量驗證工藝做出分析，給出多種試驗檢測方法，在有效控制軟土地基質量、推動鐵路工程的發(fā)展上具有積極意義。