鐵路工程軟土地基加固CFG樁施工技術

李俊杰

摘 要：文章以新建南京至安慶鐵路項目施工工程為例，基于軟土地基特征，對軟土地基加固施工過程中采用的CFG施工技術進行了分析和探討，取得了良好的施工效果。

關鍵詞：鐵路工程 軟土地基 加固CFG樁

1.工程概況

新建南京至安慶鐵路NASZ-5標第二項目分部施工里程樁號為DK 9 3 + 5 2 0 ～DK 1 13 + 0 0 0，線路全長1 8 . 8 1 km（DK96+630.24=DK97+300，短鏈669.76m）。其中青弋江特大橋（DK87+193.82-DK96+615.86，共281跨），項目部承建的里程樁號為DK93+520～DK96+615.86（1 8 6 #墩- 2 8 1 #臺），長3 0 95. 8 6m；站場及路基樁號為DK96+615.86～DK99+721.1，長2 4 3 5 . 5 m，包括框架涵1 1道、框架橋1座；漳河特大橋（DK99+721.1～DK118+792.77，共568跨），項目部承建的里程樁號為DK99+721.1～DK113+000（0#臺-390#墩），長13278.9m。該工程在施工過程中，軟土地基采用CFG樁進行加固處理。

2.軟土地基特征

一般情況下，軟土主要是指承載能力低、滲透性差、壓縮性高、剪切強度比低且易于液化的軟弱土層，多數含有一定的有機物質。軟土屬于飽和粘性土，滲透率較低，呈現出軟塑性。軟土的流變性和結構性非常突出，例如土層結構變形量較大、壓縮穩定時間較長、橫向變形較明顯等等。軟土地基主要的特征為天然含水率高、孔隙比大、壓縮性大、抗剪強度低、承載能力低等等。

由于軟土地基對建筑工程的危害比較嚴重，通過對地基經過認真分析后發現軟土地基破壞主要表現為以下3種形式：（1）由于軟土地基的力學性能差，抗剪強度低，無法有效承擔列車所施加的靜荷載和動荷載，從而導致剪切破壞和基底隆起；（2）軟土地基的變形量較大，壓縮穩定性差，容易發生不均勻沉降，從而導致軌道結構受到嚴重損壞；軌道結構受應力集中影響可能會發生斷裂，使用性能受到嚴重破壞；（3）軟土地基的含水量和孔隙比較高，在使用過程中也會發生排水固結和不均勻沉降，如果不均勻沉降導致軌道結構破壞，就會嚴重影響其使用性能，危及列車運行安全，為了保證工程的施工質量，需要做好地基的加固處理措施。

3.軟基處理CFG樁加固

CFG樁全稱是水泥粉煤灰碎石樁，主要原材料為砂、石屑、碎石、粉煤灰和水泥等混合料，經拌和、運輸、成孔、灌注后凝結成樁。CFG樁混合料粘結強度比較高，與樁間土、樁和墊層一起構成復合地基。采用CFG樁進行軟土地基加固處理的過程中：（1）可以充分利用四周土體與CFG樁身的側向摩擦力，提高復合地基承載力；（2）如CFG樁端部直接支撐到穩定巖層中，在其自身混凝土強度的作用下，可以充分發揮端承樁巨大的豎向承載力。CFG樁施工完成以后，原有軟土地基的土體結構會因混合料的拌入、氣體和水分排出而得到有效的改善，實現土體結構重新分布，四周土體快速凝結。CFG樁自身承載能力比較強，與四周土體形成新的地基結構對上部荷載進行有效承擔，從而實現加固地基、提高地基承載力的目的。

4.CFG樁施工

該工程在進行施工時，CFG樁的設計樁徑為0.5m，CFG樁的樁間距保持在1.5m左右，按照正方形進行分布，CFG樁的樁長保持在20m以內，如圖1所示。鉆孔主要設備為長螺旋鉆機，混合料采用混凝土罐車連續運輸，采用管內泵壓混合料灌注成樁。

4.1 攪拌混合料

CFG樁混合料必須嚴格按照設計配合比進行拌和，要求計量精準，拌合時間控制在1min以上。嚴格控制拌合料的塌落度和流動性，確保拌合料的可泵送性。施工過程中，要協調好混合料的拌和、和運輸時間，確保CFG樁施工的連續性。

4.2 鉆孔

（1）CFG樁施工順序：在進行CFG樁施工時，橫向施工從線路中心向兩側開始施工；縱向施工沿著線路方向根據具體的施工安排進行施工。

（2）鉆孔施工。在進行鉆孔施工前首先要做好檢查、準備工作：①對芯管頂端的氣眼進行仔細檢查，混凝土輸送軟管一定要保持暢通，不能出現扭曲、堵管現象；②要將鉆頭閥門關閉，鉆桿準確定位；③鉆桿不斷向下移動，使鉆頭與地面相接觸，開啟馬達開始施工；④鉆孔操作要先慢后快，可以有效控制鉆桿搖晃，減少鉆孔偏差。

（3）成孔施工。在進行成孔施工時，一旦發現鉆桿出現異常情況，必須立即放慢進尺速度，否則在進行成孔期間容易出現樁孔偏斜的情況，甚至會損壞鉆具和鉆桿；在鉆頭達到設計樁長預定值以后，在與動力頭下面停留位置相對應的鉆機塔身位置進行標記，并將該標記作為參考標準，以此標記來作為控制孔深的標準。

4.3 灌注、拔管

CFG樁成孔達到設計的標高以后，要立即停止鉆進施工，混合料使用混凝土輸送泵進行泵送，混合料充滿鉆桿管心以后，再將管緩慢的拔出，不可以先拔管后送料。成樁期間，要將提拔速度需要保持在3m/ min左右，確保成樁可以連續施工，不可以出現后臺供料慢致使停機待料的情況發生。CFG樁超灌量需要保持在30cm左右，受混凝土坍落度較大的影響，使得有些樁頭會發生“下座”的現象，要及時采取補漿措施。成樁灌注完成以后，使用濕黏土對樁頂進行密封，做好防護工作，施工已經完成的位置嚴禁車輛碾壓，防止出現斷樁的情況。

4.4 移機

在一根CFG樁施工完成以后，移位鉆機進行下一根樁施工。考慮到CFG樁鉆孔出土比較多，周圍樁位會被覆蓋，支撐鉆機的支撐腳也可能壓住原來做好的樁位標記，所以在下一根樁進行施工時，需要對樁位進行復核，從而保證樁位的準確性。

4.5 樁頭處理與樁基檢測

CFG樁施工結束一周以后，可以清理鉆孔出土并開始樁頭鑿除工作，使用小型機械設備與人工配合進行挖掘，防止對地基造成擾動或者造成斷樁。在進行清土作業時，需要預留20cm的位置進行人工找平清理。清槽施工結束以后，利用人工進行截樁，使用3根鋼釬進行施工，鋼釬之間的間隔間距保持在12cm左右。將鋼釬順著徑向插入到樁體側，使上部樁體出現斷開的情況，使用小釬將樁頂進行整平。樁頂有斷裂或者是開裂的情況，需要按照樁基混凝土的施工標準，在斷面鑿毛以后，涂刷高一級混凝土進行修整，并做好檢測工作。

4.6 處理棄土

CFG樁施工完成后，棄土主要包括成孔過程中的棄土和表層棄土兩種。表層棄土的清理工作要在鉆孔開始前完成，使現場施工具備開工條件。表層土可以直接運輸到指定位置，不可以隨意亂放亂堆。成孔棄土的清理需要在灌注施工完成的3h以后，樁體混合料終凝后才能將樁體四周的棄土進行清理，清理過程中要嚴禁對樁體產生擾動，防止對樁體混凝料的凝結質量造成影響。

5.檢測成樁質量

CFG樁基檢測內容包括以下3項：樁身完整性檢測、樁基承載力檢測、復合地基承載力檢測。在進行檢測時使用低應變法對CFG樁樁身的完整性進行檢測，采用高應變法或者荷載試驗對單樁承載力進行檢測，用荷載試驗檢測復合地基承載力。進行測試的4根樁基全部位于相同的地質環境中，樁身混凝土的規格、樁徑和樁長都相同，因此只對其中的一根樁基進行檢測即可。在對單樁承載力進行檢測時，選取的試驗段為10-5#樁，具體檢測結果詳見圖2。

6.結束語

綜上所述，本工程采用CFG樁對軟土地基進行加固后取得了良好的軟基處理效果，不僅顯著改善了軟土路基的承載能力，還節省了后續的維護費用和維修費用，值得類似工程參考。

參考文獻：

[1]趙佳權.淺談混凝土管樁在濱海軟土地基加固中的應用[J].中國新技術新產品，2013（08）： 94-96.