高速鐵路軟土地基處理工程中CFG 樁的應用

蘇曉亮

（中鐵建貴州建設有限公司，貴陽 550000）

1 工程概況

哈齊鐵路客運專線HQTJ-5 標段（泰康至齊齊哈爾間段），里程 DK218+000 ～DK282+737.1，正線長度64.67km。沿線地質條件特殊，以軟土、松軟土等居多。合理做好地基的處理工作可有效避免路基工后沉降，也是后續各環節順利推進的必要前提【1】。鑒于軟土、松軟土的特殊性，以現行的施工規范為指導，按照施工工藝標準正確施工。根據現場地質勘察資料，經分析后最終選擇的是長螺旋鉆管內泵壓混合料的方式。

2 CFG 樁施工工藝流程

2.1 工藝流程

長螺旋鉆管內泵壓，在其支持下完成混合料的灌注作業，形成完整的CFG 樁，如圖1 所示。

2.2 施工方法

2.2.1 測量放線

圖1 長螺旋鉆管內泵壓混合料成樁工藝

安排施工人員完成清槽作業，應利用全站儀等高精度儀器設備測放清土標高及邊線。選擇基坑邊線和內部2 個區域，以5～10m 為間隔依次在指定位置打入規格為φ6mm、長30cm的鋼筋，2 根鋼筋之間拉小線，確保清土標高和邊線標高的合理性。

2.2.2 鉆機就位

根據施工要求將鉆機置于指定位置，檢驗鉆桿塔身的垂直標桿，以此為依據判斷鉆機是否垂直，若不垂直則進行適當的調整，確保鉆桿與樁位中心線盡可能地重合，可允許的垂直偏差為1%以內。

2.2.3 混合料攪拌

混合料應根據合理的配合比進行充分攪拌，并確保各成分計量準確，要求28d 齡期的混凝土強度不應低于設計要求的強度。混合料坍落度可控制在160～200mm，混合料的運輸需要通過專門的攪拌運輸車完成。

2.2.4 鉆進成孔

鉆進作業前需要先將鉆頭閥門關閉，然后逐漸向下移動鉆桿直到觸碰到地面，然后再開啟馬達實施作業。鉆進時通常按照先慢后快的原則，能夠保證鉆桿的穩定性，還有利于及時發現鉆孔的偏差并進行調整糾正。在鉆進作業時，對于鉆桿出現大幅度搖晃的現象，應在原基礎上降低鉆進速度，從而避免樁孔偏斜等問題。鉆進深度的控制通常與設計樁長有密切關聯，伴隨鉆進作業的持續推進，當鉆頭達到設計樁長對應的標高處后，應及時在鉆機塔身處標記，用于輔助判斷樁長。鉆進過程中檢查動力頭的位置情況，若該裝置的底部到達標記處，則表明滿足設計樁長要求。

2.2.5 灌注及拔管

鉆進至設計標高后便要暫停鉆進，適當向上垂直提升鉆頭，使其與孔底間距保持為10cm，以便設置在鉆頭底部的閥門可有效打開，再通過輸送泵運送混合料，在鉆桿芯充滿混合料之后開始逐漸向上拔管，該過程應嚴格遵守操作規程，嚴禁先拔管后送料的行為，混合料的輸送量應當與拔管的速度保持協調。拔管的速度應控制在2.0～4.0m/min。樁身混合料的泵送壓裝置應不間斷作業，確保均勻提升，并保證鉆頭可以一直埋入混凝土1m 左右的深度，同時，還應防止因混合料的供應不足而引發的停機待料現象。

2.2.6 移機

結束一根樁的鉆進作業后，若各項指標都滿足要求，則將鉆機移至下一根樁。由于CFG 樁施工量較大，因此將排出大量渣土，易出現堆積在臨近樁位的情況，或在支撐腳作用下發生樁位偏移現象。對此，在移動鉆機之前必須復核樁位【2】。

2.3 成樁檢驗

完成CFG 樁施工后，做好成樁檢驗工作，具體檢驗項目、操作方法以及誤差控制標準見表1。

CFG 樁施工中，每臺班都應當對配合的混合料做全面的檢查，除了28d 強度外，還要注重對單樁和復合地基各自承載力的檢驗。

2.4 施工控制要點

1）合理調整鉆進速度，始終保持勻速工作，防止出現螺旋孔。進行鉆孔時需注意緩慢提速，以便實時觀察、糾正孔位，使其在誤差允許范圍內。

表1 CFG 樁的成樁檢驗要點

2）要想對樁長與垂直度進行更好的控制，則需通過計算地面標高與樁底標高之間的差值，并找出相應位置進行標示，便于觀測樁長變化，從而使得CFG 樁自身有效長度達到設計標準。此外，當進行施工時還需保持鉆桿的垂直。

3）在預制混合料時應嚴格參照配合比選擇各配料成分，攪拌時間應控制在1.5～2min，最終坍落度應保持在16～20cm。

4）待鉆桿芯內充滿混合料后，才能開始進行拔桿。同時，在拔管工作中由于樁頂混合料密實度較差，所以，對于樁頂往下的2.5m 之間部分借助插入式振搗棒開展工作更為合適。

5）要想將預留的樁頭全部鑿除需待整個樁體強度達到設計標準，且所有樁體需鑿除的部位都應借助水準儀進行測量與標注，鑿除時應由施工人員持鋼釬從外至內插入樁體內，待上部樁體被切斷后，使用小釬從頂部開始修剪。

6）由于原樁位往往會受鉆機側壓影響發生位移，因此，當后續對下根樁進行施工時，需再次進行定位，避免樁體位置偏離值在誤差允許范圍外。

3 常見質量問題及控制措施

CFG 樁施工期間易出現堵管、串孔、斷樁等問題，可采取以下措施預防解決。

3.1 堵管

長螺旋鉆機運行中易發生堵管現象，要根據具體原因采取針對性處理措施：

1）配比不當。應當全面考慮各種影響因素以及輸送泵的性能，可視實際情況靈活增加適量的細骨料和粉煤灰，以達到改善混合料和易性的效果。

2）攪拌效果差。做好攪拌之前的準備工作，即測試骨料的含水率，以此為依據調整配合比，選擇配備自動計量系統的攪拌機，持續攪拌時間至少達到90s。

3）設備問題。接管時應盡可能避免使用彎管、軟管等，減小泵送過程所受到的阻力；泵送作業時，應根據施工的具體條件確定科學合理的工作參數，避免因壓力過低引起堵管；在輸送結束后也應當及時將泵清洗干凈。

3.2 竄孔

由于CFG 樁間距較小的特點，在遇到飽和粉土、細砂層時易發生竄孔現象。對此，必須靈活調整打樁順序，遵循隔樁跳打的原則，在已打樁混凝土完全達到固結狀態后方可補打。

3.3 斷樁

斷樁包含2 類：

一是淺部斷樁，發生于樁頂下0.8～1.5m 范圍內，產生的原因一般是清理樁間土和破除樁頭時未采取有效的保護措施，該種情況可以通過人工破除代替機械作業的方式進行避免。

二是深處斷樁，主要與成樁作業時鉆桿提速過快有關，此時易發生坑壁塌陷現象，加上泵料輸送與拔管速度不協調導致的。針對該情況，在樁身較長、孔壁易塌陷的條件下作業時，應當合理控制拔管速度，不能過快，更不能進行停泵送料的操作。

3.4 樁身縮徑

樁身縮徑產生的原因，一方面是鉆頭磨損較為嚴重未及時更換，在鉆孔作業前應當嚴格檢測鉆頭的直徑，確保鉆頭磨損程度符合施工要求；另一方面是由于拔管速度過快，混凝土受到坑壁的擠壓后產生縮徑，因此在施工過程中應合理控制泵送量與設計量，并根據實際情況不斷調整拔管速度，嚴格控制好每根樁的投料量，至少要與設計灌注量保持一致。

3.5 樁頭或樁身空芯

該問題通常是拔管時排氣閥異常運行所致。由于排氣閥無法正常使用，導致管內空氣難以快速排出，樁體內夾雜空氣，形成空芯。對此，應當定期檢查排氣閥的有效性，防止排氣閥出現堵塞。

4 結語

由論文探討結果可見，要確保整個高速鐵路的施工質量，關鍵是要注重提升優化軟土地基處理技術，而本文通過在項目下添加CFG 樁，在很大程度上降低了軟土地基的處理難度，并使地基得到了更好的加固，該研究可為類似工程提供借鑒。