哈大客運專線CFG樁及樁間土防凍脹措施研究

張先軍，李新樂

(1.哈大鐵路客運專線有限公司，沈陽 110002;2.大連民族學院 土木建筑工程學院，遼寧 大連 116600)

哈大客運專線CFG樁及樁間土防凍脹措施研究

張先軍1，李新樂2

(1.哈大鐵路客運專線有限公司，沈陽 110002;2.大連民族學院 土木建筑工程學院，遼寧 大連 116600)

哈爾濱至大連鐵路客運專線采用CFG樁進行地基處理，由于哈大客專地處嚴寒地區，為保證進入冬季之前剛灌注的CFG樁成樁質量，采取冬季施工措施，使CFG樁及樁間土順利過冬期，本文對覆蓋土法、覆蓋保溫材料法進行了對比，推薦使用覆蓋玉米桿保溫法，介紹了該方法的施工工藝及關鍵技術。

CFG樁 樁間土 保溫

1 工程概況

哈大(哈爾濱至大連)客運專線DK883+226.22—DK885+889.53段路基所經過的哈爾濱地區屬中溫帶亞濕潤季風氣侯區，冬季寒冷而漫長，年平均氣溫4.4℃～8.4℃，極端最低氣溫 －39.9℃ ～ －32.8℃，最大積雪厚17～30 cm，最大凍結深度185 cm。

客運專線DK883+226.22—DK885+889.53里程段路基的施工單位2007年8月23日進場，2007年10月10日開始施工，在氣溫低于5℃時采取冬季施工措施以保證混凝土的灌注質量［1］，其中 DK885+450.00—DK885+889.53段 CFG樁于11月20日施工完成，其他區段部分完成，期間已進入冬季施工階段，為保證CFG樁及樁間土加固地基效果，需要對剛施工完成的CFG樁及樁間土采取防凍脹措施。

2 防凍脹措施比較

凍土深度會影響已施工完成的CFG樁和后續工程的開展，為了避免剛施工且未達到強度的CFG樁因低溫影響成樁質量，減少凍土解凍時間，降低凍土影響，保證來年在氣溫回升時各項工程能夠及時地開展，在今年溫度還未降至最低點且地面的土壤受凍不太嚴重的情況下，必須對路基地面采取相應的保溫防凍措施。

土壤的保溫方法有很多種［2-3］，通常情況下有覆蓋土法、覆蓋保溫材料法。結合當地的自然條件和環境，如要做到投資少、方便實用、就地取材等優點，施工單位首選覆蓋保溫材料法，覆蓋材料選用玉米桿。現對覆土法和覆蓋玉米桿法進行比較。

2.1 3種保溫方法比較

為保證CFG樁及樁間土的保溫防凍效果，首先需通過計算確定浮土法和覆蓋玉米桿法的相關參數［4］。

無保溫措施的土壤凍結情況計算，根據未保溫的土壤凍結深度H=kΣ tT，其中，k為系數，一般取0.09～0.12，本文取 0.105［5］，t為土壤凍結的天數;T 為土壤凍結期間每天平均零下氣溫，℃，取正號，根據哈爾濱地區氣溫規律，土壤凍結的天數t取137 d。在這段時期內，每天的平均氣溫約為 －10.5℃，即 T=10.5。因此，H=0.105×137×10.5=151 cm。

考慮下雪后積雪厚度為30 cm，積雪保溫影響厚度為45 cm。累計最大保護深度為199 cm。覆蓋過程中凍土深度按151 cm進行考慮。

覆蓋土(松土、密實土)及玉米桿的厚度計算，為了保證土壤不受凍，在確定所選覆蓋材料后，再確定覆蓋厚度也是至關重要的，覆蓋太薄就不能起到保溫防凍作用，覆蓋太厚則浪費。

土壤的保溫防凍所需的保溫層厚度 h=H/β，H為未保溫的土壤凍結深度，β為各種材料對土壤凍結影響系數，松土可取1.2，密實土取1.0，玉米桿取1.4;則可計算出松土覆蓋厚度h=151/1.2=126 cm;密實土覆蓋厚度h=151/1.0=151 cm;玉米桿覆蓋厚度h=151/1.4=108 cm。

2.2 結果分析

通過上述計算，選用覆蓋玉米桿保溫所需的厚度是最小的。覆蓋玉米桿除了需要的數量少外，相比覆蓋土具有如下優點：①價格便宜，能夠就地取材，哈爾濱地區主要的農作物為玉米，因此玉米桿的數量完全可以滿足保溫需要，且價格便宜，可以直接從田地中就近運到路基上，運距短且方便。如果用土則需要從取土場遠運至路基，價格高且數量不一定能滿足要求。②覆蓋、清理方便，由于玉米桿質量小，覆蓋時只需要人工搬運即可，也可進行第二次利用。如果覆蓋土則需要挖掘機、推土機及運輸車配合施工，同時來年施工時，在清理覆蓋土時也需要相應的機械配合。③利于環境保護，玉米桿在清理后只需要稍加清掃就可以進行下步施工，不會造成環境污染，而覆蓋土則是作為棄土處理，如果不加以處理就很容易破壞當地環境。

因此，冬期對地面進行保溫防凍時，覆蓋玉米桿是很好的選擇。

3 覆蓋玉米桿保溫法的施工方法及工藝流程

選定了所覆蓋的材料后，馬上進行現場施工。具體施工過程見圖1。

1)場地清理。將施工現場清理平整、干凈。現場的機械設備要撤出覆蓋區域或集中擺放到指定的區域，以免給施工帶來不便。

2)測量定位。在現場清理完成后，安排測量人員定出CFG樁邊樁位置，用白石灰做標記。

3)鋪設第一層塑料薄膜。按照所做的標記開始鋪設塑料薄膜(俗稱“藍膜”)，鋪設時在橫向和縱向兩側各增加2 m，保證覆蓋到位。如需要搭接時，搭接的寬度不少于50 cm，搭接處用土壓實。

4)鋪設玉米桿。塑料薄膜鋪設完成后，就開始鋪設玉米桿。玉米桿鋪設時不能隨意丟撒，要按照順序一層層擺好，保證玉米桿銜接好。

5)鋪設第二層塑料薄膜。玉米桿鋪設完后，在其上鋪設第二層塑料薄膜，必須要保證第二層和第一層之間要互相搭接，再用土壓緊，形成一個封閉式整體，利于保溫。

6)覆蓋土層。該土層是用來壓住第二層塑料薄膜，防止因風力或其他因素導致薄膜被吹走或破壞，降低了保溫效果。施工工藝示意圖見圖2。

7)溫度測量。在整個工序完成后，為了檢測該項保溫措施是否能夠起到實質性的作用，可在玉米桿覆蓋段中每50 m安放一溫度計，每天早、中、晚分三次記錄外界和保溫層內的溫度，以便及時對保溫措施加以改進。

4 結語

通過2008年4月初揭開玉米稈保溫層后對已施工的CFG樁進行檢測，發現所有已經施工的 CFG樁都有效地避免了因凍結引起的強度降低和耐久性指標降低的現象，經按0.5%取樁頭2 m進行強度及電通量檢驗，全部指標能夠滿足設計要求。

圖1 覆蓋玉米桿保溫法施工工藝流程

圖2 CFG樁及樁間土防凍工藝示意

采用玉米稈保溫法能避免剛施工且未達到強度的CFG樁因凍結影響混凝土的強度和耐久性，同時避免了覆土法在來年春天必須挖除近2 m的凍結土層的缺點，保證來年在氣溫回升時CFG樁后序工作能夠順利銜接，確保了哈大客運專線工期。

［1］客運專線鐵路路基工程編寫組.客運專線鐵路路基工程施工技術指南使用手冊［M］.北京：中國鐵道出版社，2007.

［2］哈大客專質量控制手冊編寫組.哈大客專路基工程施工質量控制手冊［R］.沈陽：哈大客運專線有限公司，2007.

［3］閆明禮，陳東剛.CFG樁復合地基技術及工程實踐［M］.北京：中國水利水電出版社，2006.

［4］江正榮.建筑施工計算手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，2001.

［5］王連俊，姜龍，丁桂伶，等.高速鐵路 CFG樁施工工藝及質量控制研究［J］.鐵道建筑，2009(7)：88-92.

TU472.3+2

B

1003-1995(2011)03-0083-02

2010-10-20;

2010-12-20

張先軍(1971— )，男，山西晉城人，高級工程師，博士。

(責任審編 王 紅)