鐵路軟土地基加固CFG 樁設計與施工技術

徐松謙

（中鐵二十二局集團第二工程有限公司，北京 100041）

我國幅員遼闊地形多樣，在鐵路工程建設過程中，不可避免地會遇到溶洞、軟土等復雜的地質環境，這給鐵路工程施工造成了嚴重的影響。對此，在處理鐵路工程軟土地基時，通常會使用到的加固技術為復合地基加固CFG 樁技術，其借助圍土與CFG樁之間的摩擦力，極大地提高了路基結構承載力，并使結構上部的荷載得以被有效分散。概言之，CFG 樁技術可以積極改善軟土地基結構，從而有效地排除土體中的水分和氣體，以進一步快速地固結土體結構。

1 工程簡介

該工程位于滇、黔交界處，地貌的主要特點為云貴高原侵蝕性低山，地形比較寬闊，基巖裸露情況較少，有粉質黏土覆蓋在地層表面上，地表存在堰塘水及引水溝渠，線路附近村舍稀疏。地方政府在修建城市快速通道時，將渣土棄放在線路左側，而線路右側棄渣很少，致使線路偏載情況非常嚴重。在清理線路左側棄渣時，發生了地表不均勻沉降，給后續路基施工造成了嚴重的損害。

2 CFG 樁施工技術要求

（1）依據地質情況合理設置樁長，樁徑均為0.5m，樁間距保持在2～6m 之間，CFG 樁布置形狀為正方形。在處理樁頂Ⅰ段至Ⅱ段間時，需要鋪設土工格柵、中粗砂和碎石，而Ⅲ段則需要鋪設水泥和碎石混合料[1]。

（2）樁體按照C20 混凝土的配合比，結合現場用料經試驗后確定水泥、粉煤灰、石屑和碎石摻量，長螺旋取土技術是此次施工的核心施工技術。

（3）在檢測試塊抗壓強度的時候，嚴格按照檢測標準執行，7d抗壓強度需要保持在14MPa 以上。

3 CFG 樁施工技術管理

3.1 前期準備

（1）平整場地。清理路基四周的垃圾和雜質，同時標記好地面結構物和地下管線的位置。將池塘段的淤泥和水清理干凈，再填入素土后夯實處理，每層夯實的厚度需要保持在20cm 以上。

（2）事先將混凝土運輸通道平整好，通道的寬度需要保持在7m 以上。

（3）在CFG 樁施工以前，技術人員需要做好測量放線工作，樁位復核無誤后，才能開鉆施工。

（4）混合料拌和。依據工程的實際施工情況，使用自拌型混凝土完成整個工程的施工作業。

3.2 測量放線

測量員在對樁位測量放線時，需要高效的利用施工平面的控制點和控制網：①測量員應全面而細致的分析設計圖紙，依據圖紙中的信息科學合理的運算放樣數據；②在控制點上架設全站儀，準確調試零度線；③放樣完成以后，將護樁設置在抗滑樁中心線上，使用白灰標記好樁徑的位置，使中定位得以快速實現。

3.3 鉆孔施工

在CFG 樁施工的過程中，橫向施工的順序為從中間到兩邊；縱向施工需要順著線路方向依據工程的實際情況來調整施工順序。在鉆孔施工以前，需要將前期準備工作落實好：①仔細核查芯管頂部的氣眼，確保混凝土輸送軟管暢通無阻，不可以出現打結、纏繞的情況；②關閉鉆頭閥門，精準定位鉆桿；③慢慢移動鉆桿，當鉆頭與地面保持緊密接觸后才能施工；④鉆孔施工需要遵循先慢后快的程序，同時采取積極的措施控制鉆桿的晃動情況，確保鉆孔整齊。

在成孔施工的過程中，當鉆桿出現異常情況時，需重新調整進尺速度，否則可能會使樁孔出現偏移。而當鉆頭進尺達到樁長度設計值時，在需在鉆機與動力頭下面停留位置對應的地方標記清楚，并以此信息為孔深的參考標準[2]。

3.4 混合料攪拌

在泵送混合料施工前，需事先準備好熟料，混合料的配合比必須滿足設計要求，正常攪拌時間需要保持在1min 以上。在確定混合料的坍落度和用水量時，需事先做好試驗工作，坍落度需要控制在17cm 以上、20cm 以內。

3.5 長螺旋鉆孔

準備好混合料后，將鉆機運送到指定位置，并精準調試鉆機，以確保塔身與導桿保持平衡，技術交底中的樁位位置需要與鉆桿保持垂直。使用垂球核查垂直度和樁偏差值，CFG 樁的垂直度偏差需要限制在1%之內，CFG 樁與樁位的偏差需要控制在5cm以內。

在鉆孔施工開始前，需關閉鉆頭閥，將鉆桿慢慢下移。當鉆頭與地面密切接觸后，才能開始鉆孔施工，鉆孔速度需要從慢速逐漸的調整為快速，邊鉆進施工，邊及時調整鉆孔偏差。

在鉆孔施工的過程中，一旦發現問題，需立即調慢鉆進速度，以確保樁孔偏斜的問題得到有效預防，從而防止鉆具受到損傷。依據事先標記好的進尺標識來確定鉆孔施工的停止時間，當鉆進深度達到標記位置，表明鉆孔施工已經達到了設計標準，預示著鉆孔施工即將完成。

在鉆孔施工完成后，可開始混凝土灌注施工，并使用混凝土將泵送管充滿。施工過程一定要先泵料再提管，且當泵送混凝土鉆機內壓力達到2MPa 以上時，才可以拔管施工。

在鉆機停運的情況下實施提管作業時，需要科學地控制泵送混凝土量和拔管速度，提拔作業必須要確保連續，不可出現任何違反操作標準的現象，以確保所有施工程序全部滿足設計要求[3]。

3.6 棄土處理

CFG 樁施工結束后，當CFG 樁身強度達到設計值70%以上時，清理干凈樁基之間的雜質。棄土主要有兩種類型，分別是表層棄土和成孔施工棄土。在鉆孔施工以前，需將表層棄土全部清理干凈，確保施工現場干凈整潔，清理掉的表層棄土一定要運送到指定的位置處理，不可以隨意堆放。灌注施工完成3h 后，需及時清理掉成孔棄土，待樁體四周的混合料凝固后，方可清理樁體四周的棄土。

在清理棄土的過程中，不可對樁身造成任何的影響，以防止樁體混凝土凝結質量達不到設計標準。使用小型機械設備清理棄土時，需在樁四周預留20cm 的安全距離，而該安全距離內的棄土需要采取人工清理的辦法處理干凈。另外，樁頭裸露在外面的部分需要使用機具將其鑿平，使其滿足設計標準[4]。

3.7 CFG 樁斷樁處理

在CFG 樁進行打樁以及開挖工作中，由于相關機械擠壓作用會對土層產生一定的側向壓力，CFG 樁本身為脆性樁，在上述的側向壓力的作用下出現斷樁的情況是屬于正常現象，而斷裂的CFG 樁則會形成淺層斷樁。處理CFG 樁的斷樁時，有以下幾點措施：

（1）逐根處理斷樁，將斷樁進行清除，一般斷樁深度為0.4m左右，將樁四周500mm 進行擴展開挖；斷樁深度為1m 左右時，將樁四周800mm 進行擴展開挖。

（2）采用人工開挖的方式來開挖斷面，挖至斷面下200m 左右。將斷面鑿平并清理干凈，將接觸面涂以比樁體強度高一等級的水泥漿，使用鐵皮做套筒，鐵皮厚度應該不少于3mm，且做直徑為600mm；各個邊安放套筒，使每個邊增加100mm 后，妥善固定套筒，并使用C25 混凝土進行澆筑，直至其達到設計標高。

（3）嚴密振搗處理。四周的填充材料應使用與樁周一致的材料，并在完成混凝土澆筑作業后，對其進行拆模處理；同時，用塑料薄膜覆于拆模處來養護處理，養護時間應在一周以上。

3.8 質量檢測

完成Ⅰ～Ⅲ段CFG 樁地基加固工程后，將檢測工具埋于地下，以檢測其沉降數據，具體埋設位置為褥墊層上0.1m 位置處，填充材料為中、粗砂。經過檢測后（如表1 所示）可以看出，在前期觀測該段沉降過程中，其沉降幅度較大，主要是因為填充路基的材料在本身載荷作用下沉降的結果；后期地基的沉降幅度相對較小，并且逐步趨于穩定，是因為距離完成施工已有一段時間，且填料已經完成壓縮固結。根據路基加固后觀察，未見明顯沉降變形，6 個月后累計最大沉降值為4.12mm，說明CFG 樁對鐵路的軟土地基具有顯著的加固效果。

表1 路基沉降觀測明細

4 結語

綜上所述，本文以具體工程為研究案例，分析CFG 樁施工技術在鐵路軟土地基處理過程中的應用，輔以后期沉降觀測數據表明，CFG 樁能夠有效改善軟土地基的承載力，使基礎更加穩固，防止線路出現不均勻沉降，保障路基沉降系數符合鐵路沉降設計標準，最終確保鐵路運營的安全與平穩。實際使用CFG 樁加固軟土地基時，要科學設定CFG 樁的各項參數，同時要嚴格執行相關規范、標準，以確保施工質量。