鐵路路基工程中的CFG樁軟基加固施工技術

苗青山

（中鐵十二局集團第一工程有限公司，西安 710038）

1 工程概況

新建鐵路湖州—杭州西—杭黃鐵路連接線，本分部線路起訖里程DK99+482.125～DK111+275，正線全長11.569 km。施工現場分布有軟基地質，其加固施工采用的是CFG 樁，樁徑0.5 m，樁長4～15 m，樁間距1.6～1.8 m，呈正方形布置。樁體施工中，于樁頂鋪設厚度為0.6 m 的墊層，在該結構層中鋪設雙向土工格柵。樁頂采用擴大樁頭，該部分高度0.6 m，頂寬1.0 m。

2 CFG樁施工的準備工作

1）現場處理。根據要求，準確界定施工范圍，對該區域做整平處理，提高平整性與密實性。經調查后，確定臨近的高壓電纜、通信電線等既有管線設施，加強防護，以免其在施工期間受損。

2）混凝土是重要的施工材料，包含水泥、粉煤灰、碎石、外加劑等，材料進場時加強檢驗，確定各類材料的質量，確保投入使用的材料均滿足質量要求。

3）各類原材料的質量要求。水泥：42.5 級普通硅酸鹽水泥。卵石或碎石粗骨料：嚴格控制級配，松散堆積密度應＞1 500 kg/m3，最大粒徑＜25 mm。砂：中粗砂，要求其具有潔凈的特點，含泥量＜5%，否則易由于含沙量過多而影響施工效果。粉煤灰：細度不超過45%，等級達到Ⅲ級及以上水平。石屑：此類材料的關鍵控制指標在于石屑率，將該值穩定在0.25～0.33。泵送劑：此類材料的作用在于優化混凝土泵送施工條件，具體根據實際情況而定，例如，混合料泵送性能達標時，不摻泵送劑；施工現場的氣溫偏高或是水泥摻量較低時，根據具體條件選擇適量的泵送劑。

4）按規范組織室內配合比試驗，目的在于確定合適的配合比。水泥∶粉煤灰∶細骨料∶粗骨料∶外加劑∶水=1∶0.43∶2.69∶3.87∶0.014∶0.57。按照該要求選取適量的原材料，拌和時間控制在90～120 s，得到均勻性較好的混合料。

5）其他方面。在本工程的CFG 樁施工中，強度以及可泵性均要滿足要求，坍落度穩定在160～200 mm，在該條件下可順暢灌注施工，避免堵管問題。根據工藝性試驗結果可以得知，鉆桿芯管充滿混合料后可拔管，速度全程穩定在2.5 m/min。

根據前述的基本要求，按特定的流程施工。CFG 樁施工流程見圖1。

圖1 CFG樁施工流程

3 CFG樁施工技術的應用要點

3.1 樁位放樣

由專員用全站儀測放路基縱向控制樁，嚴格按照設計圖中的布孔圖紙確定樁點位置，作為施工的控制依據；嚴格以樁位布置圖為參照，精準放出樁位，并在各處用石灰做標記，控制樁體偏差，確保樁體偏差不超出允許范圍。經樁位放樣后，從位置、數量幾個方面做詳細的檢查，確保其能夠滿足要求。最后再根據確定的樁點位置編制鉆機工作路線，防止因為重復移動而對樁點精度產生不利影響，提高施工效率。

3.2 鉆機就位

鉆機就位前，先對樁點做十字定位處理，并在施工現場設定樁位，以便后續及時檢查，明確孔位偏差的具體情況。以設計樁長為準，確定機架的合適高度；鉆機就位后，使鉆頭位置準確對準樁中心，兩者形成的誤差以100 mm 以內為宜。借助設置在鉆機塔身周邊的垂直標桿，對塔身導桿的位置情況做詳細的檢查，并根據實測結果予以校正，直至鉆桿垂直對準樁位中心處為止。

3.3 混合料攪拌

以預先確定的配合比為準，選取適量質量達標的材料，于3#拌和站生產，得到均勻性較好的混合料。每盤攪拌時間以120 s 為宜，具體根據實際攪拌施工情況而定。遵循隨拌隨用的原則，及時使用產出的混合料，以免因中途間隔時間過長而出現材料性能退化的情況[1]。

3.4 鉆進成孔

鉆孔時關閉閥門，向下移動鉆桿直至其所處位置到達地面為止，在此前提下啟動馬達，開始鉆進施工。鉆孔施工條件錯綜復雜，初期慢速，鉆進一定距離并且無異常狀況后，開始加快速度，按照正常速度鉆進施工，此方式可減少鉆桿搖晃量，也有利于及時發現偏差并予以糾正。成孔施工階段，若鉆桿搖晃或是難以繼續向下鉆進（在相對較長的時間內無明顯的進尺量），則放慢進尺，否則成型的孔位易偏斜，甚至有鉆進作業工具受損的情況。在鉆孔深度達到設計值后，操作人員應確保動力底面停留位置與鉆機塔身一一對應，同時做好標記，以便為后期的樁長確定提供參考。

3.5 灌注混凝土及拔管

隨CFG 樁成孔施工進程的推進，待其達到設計標高后，暫停鉆進施工，進入混合料的泵送環節，其間加強對鉆桿芯內部情況的檢查，若該部分充滿混合料，則反向旋轉提升鉆桿。此時嚴格控制提升和旋轉兩項操作的速度，形成相適配的關系。通常，成樁的提拔速度為1～2 m/min，成樁作業進程連續推進，以免因材料供應不足或是其他因素而停機等料。若有某些特殊原因而無法實現連續灌注，則綜合考慮勘察報告以及現場的土質條件，合理規劃停機位置，不可在飽和沙土以及粉土層中停機。灌注施工結束后，用水泥袋蓋好樁頭，起到防護的作用。施工成型后，樁頂高程超過設計樁頂50 cm，用濕挖法挖除樁頭，再向該部分覆蓋薄膜。

3.6 整機移位

上一根樁施工成型后，按照計劃將鉆機移動至下一施工點位，開始后續的施工。CFG 樁的土較多，施工時容易由于控制不當等原因而將臨近的樁位覆蓋，部分情況下會使原標定的樁位發生改變。針對此類問題，在下一根樁施工前，應復核樁位，切實提高樁位的準確性。單根樁灌注至控制標高后，進入下一根樁的施工環節，全過程中均應采用連續法，將樁位偏差控制在10 cm 以內。

3.7 混凝土工程性能的現場試驗

混合料的工程性能將直接對CFG 樁的施工效果帶來影響，因此，試驗人員需安排坍落度測試，明確每車混合料的實際質量，若達標則用于灌注施工。成樁時，抽樣制作混凝土試塊，每組數量分別為3 塊，每塊均為邊長150 mm 的立方體，檢測后確定該材料的28 d 抗壓強度。

4 CFG樁施工中的注意事項

4.1 CFG樁成孔

1）向下移動鉆桿，直至鉆頭與地面保持接觸為止，此時啟動馬達鉆機，進入正式鉆進施工環節。

2）鉆機施工人員與讀尺人員密切溝通，聯合作業。每鉆進1 m 后，均及時通知樁機操作手，若實測結果表明電流存在變化，則及時與現場讀尺人員溝通，準確掌握實際的鉆機進尺以及土層特性，并完整記錄數據。根據電流顯示結果判斷施工情況，若鉆進位置已經到達硬土層，則加大對進尺的控制力度，提高進尺作業的精細化水平，使每次進尺量均得到有效的控制，以免嵌入深度不達標。鉆孔至持力層后，檢查地質條件并記錄信息。

3）鉆孔深度范圍內的地質類型豐富，在鉆進時注重對實際地質條件的分析，若與設計要求不符，則及時通知設計單位，深入現場做詳細的檢查，予以確認，進而安排后續工作。

4）鉆孔時，若鉆桿有搖晃或是鉆進難度偏大的情況，適當放慢進尺，否則容易產生較明顯的樁孔偏差，甚至出現位移以及鉆具受損等異常狀況。鉆進至持力層后，開始靜止提拔。

4.2 樁頭的處理

緩慢地將鉆具提離孔口，施工人員沿地面標高清理樁間土，直至露出樁頭為止（此項操作的時間較為關鍵，應當在混凝土初凝前完成）；對樁頭1 m 高度內的混凝土做振搗處理，切實提高樁頭部位的施工質量；人工清理樁頭50 cm 高度內的混凝土，對該部分做收面抹平處理，用塑料薄膜覆蓋樁頭，使混凝土在得到有效防護的前提下成型，進而構成結構完整、受力穩定可靠的CFG 樁。當CFG 樁達到設計強度時，應清理多余混凝土，以人工開挖為主，輔助小型機械運輸的方式對樁頭進行清理，在此過程中必須確保樁身強度達到設計要求，并且要保證樁身的連續性，避免引發斷樁問題或對周圍地基產生干擾。清土處理完畢后，采用人工截樁的方式，配合使用鋼釬楔入CFG 樁，順利完成截樁作業。在截樁過程中，若CFG樁頂遇到裂縫缺陷，施工人員要對斷面進行鑿毛處理，再涂刷素水泥漿，最好再采用高一級混凝土對裂縫進行填補處理，保證樁身的完整性與施工質量。

4.3 技術控制要求

l）在運用CFG 樁對路基軟基進行處理施工過程中的每一個環節，都要嚴格按照設計方案中的要求以及相應的規程和規范進行質量檢測和管理控制。

2）在施工前期的準備階段，要加強對混合原材料的質量監控，做好施工原材料的管理，開展不同種類的原材料質量檢測工作。同時，還要嚴格按照配合比的規定進行材料的稱量和匹配[2]。

3）嚴格執行混合料配比方案，控制混凝土坍落度，確保其不超出100 mm 的控制范圍。結合鐵路路基施工實際，調整檢測頻率與次數，同時還應預留混凝土檢測樣品，以備在30 d 后開展混凝土抗壓性能試驗檢測。

4）強化施工現場的監督觀測工作。施工前后都要測量場地的標高，以便及時掌握和發現是否有斷樁情況的出現。

5）對于塑性指數較高的飽和軟土，需要采用靜壓振拔的成樁技術進行處理。簡單說，完全依靠樁機自身的重力將套管沉降至預定的標高處，填上混合料后再啟動電動機，通過振動拔出套管[3]。

6）在施工過程中，要嚴格檢測和控制鉆桿和鉆孔的垂直度，分別在施工現場的2 個不同方向架設監測儀器，專門對鉆桿和鉆孔的垂直度是否達到標準進行監督和觀測。

7）CFG 樁施工過程中，技術人員可以針對每臺班制作檢查試件進行為期28 d 的無側限抗壓強度檢測。成樁28 d 后應及時進行單樁承載力試驗或復合地基承載力試驗，檢驗其承載力和變形模量是否符合設計方案中的基本要求。

8）雨季和冬季施工一定要嚴格按照雨季和冬季的施工要求開展，并嚴格按相關規范中軟基處理工序進行施工，避免因操作不規范對CFG 樁產生不利影響。

5 結語

綜上所述，CFG 樁地基加固是改善路基失穩狀態的重要方法，常見于鐵路路基施工中。但CFG 樁施工技術的應用要點較多，工程人員應高度重視原材料準備、樁位放樣、鉆進成孔、混凝土灌注施工等內容，全面保證CFG 樁的施工質量。本文通過對CFG 樁施工技術的分析，提出一些關鍵的應用要點，希望可以作為類似工程的參考。