哈佳客運專線長螺旋CFG樁施工技術

孫 源

（中鐵二十二局第一工程有限公司，黑龍江哈爾濱 150000）

1 工程概況

哈佳客運專線HJZQSG-2標段賓西東至賓縣路基段施工起點里程DK43+008，終點里程DK62+820，全長19.8 km，線路在哈同高速公路兩側，設計行車速度200 km/h。CFG樁基礎是路基施工的主要形式，樁徑為φ0.5 m，混凝土等級設置C20，合計達到23.5 萬m2。

線路主要位于平原地區，常見地質災害包括松軟地基、雪災、季節性凍害以及水源地等。處理客運專線地基使用的方法較多，常見的有CFG樁、沖擊碾壓、灰土擠密樁等。處理該路段軟弱地基時，使用的主要加固措施為CFG樁，哈佳客運專線路基的施工質量受CFG樁施工質量和施工技術的影響非常明顯。

2 CFG樁加固原理

CFG樁屬于高黏結強度樁，主要由砂、石屑、碎石、粉煤灰和水泥加水攪拌而成，與樁間土共同構成復合地基。使用筏板將CFG樁復合地基與路基連接在一起，樁端坐落于堅硬土層或位于一般土層中，均能與樁間土保持互相作用狀態。樁體強度大于樁間土強度，受荷載的作用，樁間土表面應力小于樁頂應力。樁基將自身承受的荷載轉移至土層深處，使樁間土承擔的荷載逐漸減小，受外荷載的影響，樁身不會出現鼓脹情況。

《建筑地基處理技術規范》（JGJ 79—2012）是我國唯一正式頒布的關于CFG樁復合地基處理的規范，在開展初步設計工作時，依據以下公式完成CFG樁復合地基承載力特征值的計算：

式中：fspk——復合地基承載力；m——面積置換率；Ra——單樁豎向承載力特征值；Ap——樁的截面積；β——樁間土承載力特征值；fsk——處理后樁間土承載力特征值。

3 選擇施工技術與施工流程

3.1 選擇CFG樁施工技術

CFG樁施工法主要包括兩種形式，分別為振動沉管法和螺旋鉆孔泵壓法。使用振動沉管法施工時，借助大功率振動器的擊振作用，使樁管下沉到指定位置。樁靴和活瓣樁是樁管下端的主要形式，將填料注入管內，振動密實樁體，使其構成一個密實的樁體。振動施工會給樁體四周的土體造成一定影響，使相鄰樁體出現折斷或位移情況。使用長螺旋鉆進施工技術時，長螺旋鉆桿的長度應大于設計樁長，旋轉鉆進施工的過程中，四周的土體被及時旋出，在提拔鉆桿或反轉退出鉆桿時，鉆桿中的空管借助泵壓的作用，使混合料實現成樁施工。該施工技術具有施工進度快、施工效率較高、新打樁施工給四周造成的影響較小以及成孔制樁不會出現振動情況等優勢。綜合分析哈佳客運專線施工區域的具體情況，決定使用長螺旋鉆孔泵壓法。

3.2 長螺旋鉆孔泵壓灌注樁施工流程

長螺旋鉆孔泵壓灌注CFG樁施工流程如圖1所示。

圖1 長螺旋鉆孔泵壓灌注CFG樁施工流程

4 施工流程控制要點

4.1 施工準備

在工程項目建設施工前，將場地中的垃圾、種植土等雜物清理干凈。人工與機械設備配合分段完成場地清理任務，平整后的原地面比設計樁頂高程高出50 cm，碾壓結實。將地表做成橫坡形式，方便排出積水，在兩側挖掘出臨時排水溝，保證施工場地干凈、無積水。在繪制樁位布置圖和編號時，以設計要求為基礎，高效完成現場測量放樣工作，確定各樁的中心平面位置，將竹片樁和木樁打入樁位中心處，使用白灰做好標記。

4.2 施工配合比

使用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥制作哈佳客運專線的CFG樁，以樁體強度為基礎，結合不同料源和材料的具體情況，交叉完成配合比的試驗工作。生產混合料時，必須達到配合比要求。在拌和混合料時，以配合比的標準為基礎，試驗人員應不定期檢查混合料的配比情況。

4.3 長螺旋鉆孔泵壓灌注CFG樁施工

（1）鉆機就位后，確保其穩固、平整，防止施工過程中出現移動或傾斜情況。將垂球掛在鉆架上，檢測鉆桿垂直度是否滿足設計標準，檢查塔身導桿時，使用鉆機塔身四周的垂直標桿完成檢驗工作，確保樁位中心與鉆桿保持垂直的狀態。將控制深度的標尺刻畫在樁架上，準確掌控鉆進深度，為后續的施工提供便利。

（2）在攪拌混合料的過程中，嚴格按照配料比例添加配料，精準計量，拌和時間保持在1 min以上，將混凝土提前放置在泵料斗中，快速泵送至指定位置。

（3）在鉆孔施工前，認真核查長螺旋鉆機的刻度和標尺，消除誤差。在鉆機就位前，再次核對導向架垂直度，使樁身始終保持垂直狀態。在鉆孔施工以前，使用泵送水泥砂漿的方式對芯管頂部氣眼的通暢情況進行檢查，確保混凝土輸送軟管的接頭保持良好狀態，防止出現扭曲或彎折情況。以鉆機塔身進尺標記為依據，成孔達到設計高程后，立即停止施工。

（4）仔細檢查鉆孔的垂直度和深度，詳細填寫隱蔽記錄，簽字確認。

（5）鉆孔施工達到設計高程后，停止鉆進施工。混合料的坍落度滿足設計標準后，進行混合料的泵送施工，每根樁的投料量應比設計灌注量略高一些。鉆桿的芯管中充滿混合料后拔管，堅決不允許先提管，后泵送混合料，提拔速度不可以超出試樁時確定的參數范圍。在拔管時，應連續、勻速拔出。

（6）地基的處理效果受CFG樁間距、布置形式和數量的直接影響。在鉆機移位的過程中，以四周樁基和軸線的位置為依據，認真核查樁位的相關信息，使樁位與設計的標準相一致，防止支撐鉆機時，支撐腳擠壓樁位給原標定樁位造成影響。

（7）樁體施工結束后，在初凝前使用小型挖掘機將打樁產生的棄土全部清理干凈，小型運輸車將這些棄土運送至指定位置存放。清理棄土時，不能給樁頂高程以下的樁身造成任何損傷。

（8）在樁身施工過程中，其最終高度比設計高度略高一些，使用濕性黏土保護樁頂。在挖槽施工時，樁體的強度應滿足設計要求，挖槽施工不能給樁頭造成任何不良影響。不能使用重物或重錘對樁體進行敲擊，科學安排施工工序，防止后續樁基施工給已經施工結束的樁身造成損壞。

（9）在樁頂高程以上預留保護土層，厚度約為40 cm，將樁間地基的擾動控制在最小范圍內。將碎石墊層鋪設在鉆機下面，防止下雨時地基受侵蝕。

（10）CFG樁施工完成兩周后，放置好樁頂高程控制線，使用小型挖掘機將樁間土清理干凈，挖掘機挖斗的寬度應比樁間凈距離略小一些。挖掘機施工時使用的主要施工方法為倒退挖掘施工法，確保挖掘機一直在棄土上完成相關施工任務，挖掘機施工過程中不能給樁身造成任何損傷。在清理基地虛土時，使用人工清理的方式處理場地內的雜物，場地內不能出現積水。

（11）將樁間棄土全部清理干凈后，將樁頂高出設計標準的樁頭去除掉，去除多余樁頭時，先將樁頂高程測量準確，標記高程水平位置，使用電鋸切割法或鋼釬打錘法將多余的樁頭清理干凈。使用鋼釬打錘法施工時，在同一水平面的同一角度上放置兩個或四個鋼釬，呈對稱布置形式，使用大錘同時敲擊鋼釬去除多余樁頭。使用電鋸切割法施工時，使用的機械設備為截樁機，沿著高程線上2 cm位置使用切割機切割出約10 cm的縫隙，CFG樁順著切割線位置出現預裂面，將鋼釬放入切割縫中，敲擊鋼釬慢慢地去除多余樁頭。鋼釬打錘法易出現樁頭破損情況。該工程項目施工前，建設單位深刻分析了鋼釬打錘法的缺點，使用電鋸切割法切除多余的樁頭。在截樁施工的過程中，不能使用蠻力截斷樁頭，防止給樁身造成意外的傷害。

5 施工質量管理

5.1 CFG樁工藝性試驗

在施工前，做好成樁工藝性試驗檢測工作，準確獲取使各項施工參數。復合地基承載力和單樁豎向承載力檢測全部達到合格標準時，開始編制試驗樁成果報告單，監理單位審核通過后，開始大面積施工。

5.2 質量檢測

在CFG樁施工的過程中，事先開展為期四周的試件檢驗工作。成樁后，及時開展復合地基承載力和單樁承載力試驗，確保變形模量和承載力滿足設計的標準。

（1）以《高速鐵路路基工程施工質量驗收標準》（TB 10751—2018）為標準開展相關檢驗工作。

（2）在樁身檢測的過程中，Ⅲ類和Ⅳ類CFG樁被認定為不合格。

（3）逐一檢測樁基施工機組的第一批CFG樁和特殊部位CFG樁；認真檢測施工單位第一批樁基中的前80根CFG樁的質量；涵洞位置的CFG樁也應全部檢測。

5.3 分析工程效果

管理哈佳客運全線CFG樁施工技術的過程中，采取切實可行的措施嚴格管理施工質量，使CFG樁施工技術逐漸步向正軌，對排水不暢、樁頂高不一致、縮頸、樁頭破損以及樁間距不達標等問題進行高效管理，顯著提升整個工程的施工質量。全標段進行抽樣檢測，發現抽檢部位的樁長、間距和CFG樁數量全部達到設計標準，樁身完整性檢測的合格率達到97%。

6 結語

在哈佳客運專線施工過程中，使用的主要施工技術為長螺旋泵壓方法，筏板與CFG樁相結合的復合地基具有較強的優勢，其施工技術較簡便、地基沉降變形非常小、合格率較高。本文詳細分析CFG樁關鍵性施工技術后，深刻總結長螺旋成孔泵送混合料施工CFG樁質量管理的重點內容和核心施工技術，CFG樁施工技術可以使客運專線的軟弱地基達到零沉降標準，在處理軟弱地基時具有較強的優勢，值得大范圍推廣。