CFG樁處理鐵路軟弱地基施工技術分析

張鐵

（中鐵十五局集團，河南 洛陽 471013）

1 概述

大同至西安鐵路客運專線站前工程Ⅴ標段位于晉中市平遙縣、介休市、靈石縣境內(nèi)，線路北起平遙東站，向南跨越在建汾平高速，設介休東站，出站后線路跨越大運高速公路，設靈石東站，進入清阡洼隧道群，標段全長49.582km。路基16.203Km，占線路總長度的32.87%，其中區(qū)間路基11.915km、站場路基4.384km，最大路基填高11.5m，區(qū)間路基土石方718m3，其中挖方630萬m3填方88萬m3，填方為改良土、AB組填料和級配碎石。本段設計為軟土路基，長度405m，采用CFG樁進行加固，樁徑西50m，樁長8.5～17.5m，樁身為C15混凝土，樁尖為C35鋼筋混凝土。

2 CFG 樁的作用機理和特點

CFG樁是水泥、粉煤灰、碎石樁的的簡稱，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏結強度樁，樁和樁間土、褥墊層一起形成復合地基。CFG樁復合地基通過褥墊層與基礎相連，無論樁端落在一般土層，還是堅硬土層，均可保證樁間土始終參與工作。由于樁體的強度和模量比樁間土大，在荷載作用下，樁頂應力比樁問土表面應力大。樁可將承受的荷載向較深的土層傳遞并相應減少了樁間土承擔的荷載。這樣，由于樁的作用使復合地基承載力提高，變形小。CFG樁既不配筋，又利用工業(yè)廢料——粉煤灰，與其他種類的樁比，可降低造價1/4～1/2，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。

3 CFG樁施工

3.1 工作墊層

工作墊層的材料采用C組以上填料，其粒徑不大于30mm，以免在沉樁過程中發(fā)生擠壓造成偏樁或引起管樁斷裂。

3.2 分區(qū)與編號

為使軟基加固施工均衡有序進行，首先應對軟基加固區(qū)進行分區(qū)。并對每一根樁進行編號，以便于施工過程的統(tǒng)一管理。

3.3 橋涵構筑物結合部軟基施工

為避免橋涵基礎施工擾動造成橋涵兩側已施打樁體的傾斜與破壞，在施工順序上應先安排橋涵基礎的施工，待其承臺竣工后方可進行橋涵兩側加固樁的施打。同樣為避免地面隆起引起橋涵基礎的破壞，橋涵側的加固樁應從橋涵由里向外推進施工。

3.4 樁頂標高的確定

樁頂標高由一個區(qū)段的CFG樁全部施工完畢后根據(jù)現(xiàn)有工作墊層的平均標高、橋涵等構筑物重新分批確定，同一批CFG樁的樁頂標高應一致，不宜形成橫坡或縱坡。

3.5 振動沉管樁機施工CFG樁

3.5.1 測量定位

由測量人員用測量儀器在鋪好的工作墊層上放出CFG樁邊線、兩側路肩邊線及線路中線，用石灰打出網(wǎng)格并由專業(yè)技術人員進行復核。

3.5.2 樁機安裝就位

采用YZ160型靜壓振動沉管樁機，在組裝完畢就位后，應使樁機保持水平、穩(wěn)固，調(diào)整沉管與地面垂直，確保垂直偏差不大于1%。

3.5.3 樁尖的預制與埋設

由于樁尖外形特殊，采用鋼模結合地模進行預制。樁尖的錐體部分埋人地模，柱體部分外露采用鋼模，避免樁尖脫膜時地模受到破壞。為提高樁尖預制進度，一般要在樁尖混凝土內(nèi)摻人早強劑。當樁尖達到設計強度后，方可用小型挖掘機配合人工按放樣位置進行埋設。樁尖應埋人地表下300mm左右，平面位置偏差控制在50mm之內(nèi)。

3.5.4 成孔

①啟動馬達靜力沉管，沉管速度先快后慢，到第一持力層當出現(xiàn)靜力“抬架”時，開啟振動錘振動沉管。持力層不到2m，很快穿透，然后關閉振動錘。②再次靜力沉管，當出現(xiàn)“第二次”靜力“抬架”，進人持力層后，啟動振動錘振動沉管，直至“抬架”靜止沒有下沉。③當沉管至設計標高并確保沉管進人持力層不小于2m時，方可終孔，經(jīng)現(xiàn)場測量，比設計深度深6.8m左右(設計深度11.5～12m，實際深度為18.35m)。

3.5.5 混凝土的材料、配比要求

①水泥采用32.5級的普通硅酸鹽水泥，水泥進場時應有出廠合格證并有現(xiàn)場見證抽驗報告。②采用細度不大于25%的Ⅱ級或Ⅱ級以上的粉煤灰，必須有合格證并有現(xiàn)場見證試驗報告。粉煤灰應具有一定的抗腐蝕能力。③碎石粒徑采用20～40mm級配，含泥量不大于3%且符合國家現(xiàn)行標準JGJ53(普通混凝土用碎石或卵石質量標準檢驗方法》的規(guī)定。④石屑粒徑2.5～20mm，含泥量不大于5% ，細度模數(shù)符合中砂要求。當石屑缺少時，可采用中砂或粗砂代替。⑤為控制成樁后樁頂浮漿厚度不超過200mm，混凝土的坍落度應控制在30～50m之內(nèi)。⑥混凝土配合比(質量比，kg/m)為水泥：石屑：碎石：粉煤灰：水：260：540：1200：120：190。

3.5.6 投料

在沉管到持力層“抬架”靜止后，為防止回彈，盡快用料斗進行空中投料，混凝土必須連續(xù)灌注，直到管內(nèi)混合料面與鋼管口平齊。如上料量不夠，須在拔管過程中補充投料，以保證成樁樁頂標高滿足設計要求。

根據(jù)設計長度計算出每根樁的灌注數(shù)量，保證其充盈系數(shù)為1.2。

3.5.7 拔管

樁機留振10s后邊振動邊拔管，在拔管過程中勻速提升，提升速度控制在0.8～1.0 m/min。在拔管過程中不允許反插，補充混凝土通過沉管進行灌注，以保證成樁質量和樁長，投料后留振8s。

3.5.8 成樁

沉管拔離地面50cm后(防止移動樁機時碰斷樁)，浮漿頂面應高出地面60mm，測量上浮漿厚度，清除上浮漿，測量樁徑。成樁后為防止斷樁，在樁頂插入10鋼筋，全部沒人樁內(nèi)，間距、數(shù)量和長度按照設計要求設置。

3.5.9 保護樁長

保護樁長是指成樁時預先設定加長的一段樁(一般取50～70mm)，擴大樁頭施工時將其剔掉，以確保頂部樁體質量。

3.6 施工中常見問題、原因及預防措施

3.6.1 工作墊層與軟土的軟硬交接處發(fā)生淺層斷樁

①原因：1)工作墊層擠土效應；2)地面隆起；3)拔管速度過快。②預防措施：1)采取連打跳排的施打順序，施打新樁與已打且已硬結的鄰樁的間隔時間不小于7d，必要時可加人早強劑；2)避免施工擾動和擠壓造成的斷樁；3)采取從中間向四周推進的施打順序；4)拔管速度控制在0.8～1.0m/min。

3.6.2 混凝土離析

①原因：1)混合料攪拌時間不夠；2)投料不連續(xù)，間隔時間長。②預防措施：1)每盤混合料的攪拌時間應不小于1min；2)在沉管至設計標高后應盡快連續(xù)投料，直至滿足樁頂預定標高。

3.6.3 樁頂下3.5m范圍產(chǎn)生樁體縮徑原因：1)混凝土自身壓力不足；2)混凝土下坐引起；3)連續(xù)施打造成的擠壓縮頸。

3.6.4 樁頭松散

①原因：投料不足。②預防措施：根據(jù)充盈系數(shù)進行投料控制，如上料量不夠，須在拔管過程中進行空中補充投料。

4 結束語

①通過以上的施工工藝和過程控制，經(jīng)過自檢和第三方的檢測結果顯示，CFG樁小應變和單樁承載力均滿足設計圖紙和驗收標準的要求。

②由于CFG樁樁體材料摻人工業(yè)廢料粉煤灰、不配筋以及充分發(fā)揮樁間土的承載能力，其受力和變形類似于素混凝土樁，具有地基承載力高、變形小、穩(wěn)定快、施工簡單易行、工程質量易保證等優(yōu)點，經(jīng)濟效益和社會效益非常顯著，可廣泛應用于軟基的處理。

[1]中國交通建設監(jiān)理協(xié)會.交通建設監(jiān)理法律法規(guī)文件匯編[M].北京：人民交通出版社，2005.

[2]公路工程質量檢驗評定標準.JTG F80／l-2004.