CFG 樁清泥處理時機(jī)選擇研究

楊 帥 鄒艷萍

1 工程概況

某高鐵路基段采用CFG樁地基處理，區(qū)段內(nèi)CFG樁35．6萬延米，其直徑均為40 cm，間距1．6 m，正方形布置;樁尖置于風(fēng)化巖層下0．5 m，設(shè)計單樁承載力為400 kN。樁帽為直徑1．1 m圓形，其高度為0．5 m。

CFG樁通過區(qū)區(qū)間地貌為沖積平原，地形平坦，已辟為耕地。地層表層為黏土、粉質(zhì)黏土和淤泥粉質(zhì)黏土，黃褐色、黑褐色，厚0 m ～4．5 m;其下為中砂，灰白色，密實(shí)，厚0 m ～3．2 m;再下為片麻巖，灰黃色～灰褐色，中細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育，片麻狀結(jié)構(gòu)，全風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化。地下水埋深1．2 m～3．5 m，地下水對混凝土結(jié)構(gòu)不具侵蝕性。

2 管內(nèi)泵壓混合料灌注施工方法

常用的CFG樁施工方法主要有振動沉管法和長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓CFG樁成樁混合材料兩種。由于區(qū)段內(nèi)地質(zhì)條件松軟，地下水位高，沿線城鎮(zhèn)和村莊密集，CFG樁采用噪聲控制較低的長螺旋鉆進(jìn)。

長螺旋鉆管內(nèi)泵壓混合料灌注施工，就是利用長螺旋鉆機(jī)鉆孔到位后停機(jī)，通過混凝土輸送泵將混合料送入長螺旋鉆桿內(nèi)填滿鉆桿，再通過鉆桿不斷提升，將混合料不斷泵入鉆孔中，自動成樁的方法。施工工藝流程:原地面處理→測量放樣→長螺旋鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)至設(shè)計深度→停機(jī)→泵送混合料→均勻拔管至樁頂→鉆機(jī)移位→鉆機(jī)清理。

CFG樁施工過程中質(zhì)量控制關(guān)鍵是樁身完整性控制，禁止斷樁。樁身完整性主要是通過確保灌注連續(xù)性，防堵管，控制拔管速度，選擇合適的鉆泥清理方法和清理時機(jī)，加強(qiáng)施工保護(hù)，禁止大型工程機(jī)械在強(qiáng)度未達(dá)到的CFG樁區(qū)域運(yùn)行使樁被壓斷或把樁頭壓碎等措施來控制。

隨著我國機(jī)械制造技術(shù)的不斷提高和CFG樁施工技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，影響樁身質(zhì)量的關(guān)鍵不僅是CFG樁身成樁過程，而后續(xù)的施工破壞，如成樁后的鉆泥清理方法和清理時機(jī)的選擇是確保樁身完整性的一個主要環(huán)節(jié)。

3 鉆泥清理方法及時機(jī)選擇

CFG樁長螺旋鉆孔灌注法施工屬于排土成樁工藝，在施工過程中，隨著長螺旋鉆桿的鉆進(jìn)，排出的土體在孔口堆積，單樁排出的土量隨著樁長的增加而增加，灌注成樁后這部分堆積棄土中還埋藏有一定的混合料與上部浮漿。鉆孔過程中及時清運(yùn)鉆孔棄土是保證CFG樁正常施工的一個重要環(huán)節(jié)。

3． 1 鉆泥清理方法選擇

CFG樁施工中鉆泥清理方法按施工方法分人工清理和機(jī)械清理兩種，按清理時間分為干法清理和濕法清理兩種。人工清理就是用人工配手推車將鉆泥從一側(cè)向便道一側(cè)逐步清理。機(jī)械清理就是用小型挖掘機(jī)將鉆泥從一側(cè)向便道一側(cè)逐步清理。人工清理不受樁身混凝土凝固時間限制，較機(jī)動靈活，對樁身破壞小，缺點(diǎn)是速度慢，費(fèi)用高;機(jī)械清理受樁身混凝土凝固時間限制，對樁身潛在破壞大，但速度快，費(fèi)用低。干法清理就是在樁身施工完成5 d～7 d后，樁身混合料達(dá)到一定強(qiáng)度后開始清理;濕法清理就是在孔口超灌混合料及浮漿尚處于初凝前以濕漿狀態(tài)對其進(jìn)行挖除。干法清理優(yōu)點(diǎn)是時間上可機(jī)動靈活，缺點(diǎn)是只能用人工清理，速度慢、費(fèi)用高;濕法清理在時間上控制較嚴(yán)，一般要求在初凝之后終凝之前完成，優(yōu)點(diǎn)是可用機(jī)械清理，速度快，造價低。

CFG樁施工前期試驗(yàn)段采用干法清理，樁身施工完成后，圍裹在孔口松散的鉆孔排土中的混合料凝結(jié)后形成形狀不規(guī)則的擴(kuò)大頭，由于樁身已固結(jié)并達(dá)到一定強(qiáng)度，機(jī)械清理很容易挖斷樁身，只能用人工進(jìn)行。本段CFG樁處理，共50 m長，用工20人，清理了近40 d，單位工程鉆泥清理直接費(fèi)用造價達(dá)30元/m3(不含裝運(yùn)至棄土場費(fèi)用);其他段落選用濕法機(jī)械清理，經(jīng)核算單位工程鉆泥清理直接費(fèi)用20元/m3。由此可見，長螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓CFG樁成樁混合材料法施工的孔口鉆泥必須及時清理，這部分被圍裹在孔口松散的鉆孔排土中的混合料若不濕挖去除，凝結(jié)后將會在樁頂形成形狀不規(guī)則的擴(kuò)大頭。可見采用濕法機(jī)械清理既快又經(jīng)濟(jì)，是一種較好的清理方法。

3． 2 濕法機(jī)械清理鉆泥時機(jī)選擇

在與鐵路工程相關(guān)的CFG樁施工技術(shù)規(guī)范對長螺旋鉆CFG樁施工的鉆泥清理方法及時機(jī)選擇問題上并未作詳細(xì)說明，僅在CFG樁施工通用圖中提出，樁身施工完畢在其混合料初凝后進(jìn)行打樁棄土清運(yùn)。在相關(guān)文章中，也有對鉆泥清理時間提出在混合料初凝以后，終凝以前進(jìn)行。

通過對京滬高鐵CFG樁鉆泥清理施工實(shí)踐總結(jié)，機(jī)械法鉆泥清理時機(jī)選擇主要考慮混合料凝結(jié)時間、施工方法、施工組織三個因素。即在混合料初凝以后開始，結(jié)束時間要根據(jù)混合料的強(qiáng)度來控制，一般在終凝之前為最佳時間。

由于CFG樁施工的特點(diǎn)，每臺鉆每天可鉆進(jìn)500 m～800 m，按京滬高鐵三標(biāo)段本區(qū)段內(nèi)CFG樁設(shè)計情況，即可鉆3排～5排，為此1臺鉆機(jī)配備1臺小型挖機(jī)清理，設(shè)備閑置時間較長。施工現(xiàn)場一般安排4臺～5臺鉆機(jī)配1臺小型挖機(jī)清理鉆泥，因此就會出現(xiàn)個別處樁身混合料已過終凝時間。對此，施工實(shí)踐中采取挖掘機(jī)直接在樁身處垂直挖樁身至原設(shè)計地面以上10 cm處，然后再前后撥松浮土。此法也存在個別樁發(fā)生淺層斷樁，但實(shí)踐證明，由此法施工的CFG樁樁身完整性檢測結(jié)果良好，淺層斷樁深度不超過30 cm，斷樁率不超過3%。此法施工只可在混合料終凝以后，強(qiáng)度不超過50%的情況下進(jìn)行，強(qiáng)度超過50%后，只可用人工清理。

如上所述，混合料終凝以后清理鉆泥，仍然存在個別樁發(fā)生淺層斷樁，實(shí)踐中為確保不斷樁，經(jīng)過現(xiàn)場的不斷研究和試驗(yàn)，采取了在混合料初凝以后，終凝之前先用小型挖掘機(jī)(0．6 m3)將浮土和樁身超澆部分撥松，即破壞原地面以上樁身超灌混合料，使其與樁身分離，可確保在1臺設(shè)備的情況下，4臺～5臺鉆機(jī)的鉆泥清理全部在混合料初凝以后、終凝以前完成。

4 清理鉆泥注意事項(xiàng)

采用濕法機(jī)械清理CFG樁長螺旋鉆孔灌注法施工過程中的鉆泥需要注意的事項(xiàng)主要有以下5個方面:1)鉆泥在鉆孔過程中必須隨時清除，即鉆機(jī)移位后把剩余的鉆泥立即清除。2)清理機(jī)械需采用小型挖掘機(jī)，除清理用的小型挖機(jī)外，其他任何機(jī)械設(shè)備不得進(jìn)入CFG樁鉆孔灌注場地。3)清土需從一側(cè)向施工便道一側(cè)進(jìn)行，挖土?xí)r不得擾動設(shè)計原始地面以下的樁間原土;清土外運(yùn)裝土只可用液壓挖掘機(jī)械，不可用裝載機(jī)裝土。裝土?xí)r應(yīng)安排專人指揮。4)不得挖動已經(jīng)灌注的CFG樁，使樁頭破壞。5)CFG樁都埋在地面以下，無需專門養(yǎng)護(hù)，樁灌注完成后強(qiáng)度達(dá)到80%方可進(jìn)行下一步工序，養(yǎng)護(hù)期間必須保護(hù)鉆孔灌注現(xiàn)場，任何機(jī)械不得進(jìn)入鉆孔灌注區(qū)。

5 結(jié)語

CFG樁鉆泥清理看似簡單，但對CFG樁符合地基處理全過程影響極大，其不僅影響整個CFG樁施工進(jìn)度，而且對CFG樁樁身質(zhì)量控制至關(guān)重要。施工中及時清運(yùn)鉆孔棄土還會對施工帶來如下好處:1)保持施工場地的平整，便于鉆機(jī)的移機(jī)和定位。2)避免因形成樁頂蘑菇頭，從而降低保護(hù)土層清運(yùn)工作的難度和鑿樁頭的工作量。3)避免和減輕鉆孔排出的泥漿滲水使場地及其周圍樁間土層含水量增高。避免給鉆機(jī)的穩(wěn)定和周邊場地的施工帶來不利影響。

［1］ 洪學(xué)英．客運(yùn)專線鐵路工程施工技術(shù)指南使用手冊［M］．北京:中國鐵道出版社，2007．

［2］ 鐵道部鐵建設(shè)［2005］160號文，客運(yùn)專線鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)［S］．

［3］ 習(xí)先萍．淺談CFG樁復(fù)合地基的設(shè)計與施工［J］．山西建筑，2010，36(2):153-154．