CFG樁在鄭西客運(yùn)專線地基處理中的應(yīng)用

　　摘要：本文通過(guò)介紹CFG樁在鄭西客運(yùn)專線12標(biāo)段地基處理中的應(yīng)用，闡述了該種復(fù)合地基在高速鐵路施工中的工藝流程和效果，并針對(duì)施工過(guò)程中常出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題提出了控制措施，保證了施工質(zhì)量，為類似工程的施工提供借鑒。
　　關(guān)鍵詞：CFG樁 施工工藝 質(zhì)量控制 檢測(cè)
　　中圖分類號(hào):U71文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3791(2011)02(a)-0000-00
　　
　　CFG 樁復(fù)合地基是水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基的簡(jiǎn)稱，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。由于利用工業(yè)廢料(粉煤灰代替部分水泥) ，大大地降低了工程造價(jià)，又增加了樁身后期強(qiáng)度。通過(guò)柔性褥墊層的設(shè)置，使CFG 樁復(fù)合地基得到均勻沉降和較高的承載力，是最經(jīng)濟(jì)、適用、快速、可靠的一種新型灌注樁。
　　該技術(shù)在多層、高層和超高層建筑、工業(yè)廠房地基處理工程中得以廣泛使用，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。目前，已經(jīng)應(yīng)用到高速鐵路工程的建設(shè)當(dāng)中，并具有極好的應(yīng)用前景。
　　
　　1 工程地質(zhì)概況
　　鄭西鐵路客運(yùn)專線12標(biāo)段路基全長(zhǎng)2.713公里。工程位于渭河北側(cè)，所處的地貌單元為渭河一級(jí)階地，地形平坦。其地質(zhì)結(jié)構(gòu)為：第四系全新統(tǒng)人工填土，第四系全新統(tǒng)沖積粘質(zhì)黃土，粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂、中砂、粗砂、礫砂、細(xì)圓礫土，天然地基承載力在120～150Kkpa范圍。地下水為第四系松散層孔隙潛水，賦存于砂土層中，上部局部賦存于粘質(zhì)黃土中，水量豐富，地下水位變化較大，地下水位在6～10m之間。
　　
　　2 施工工藝的選擇及工藝流程
　　鄭西客運(yùn)專線設(shè)計(jì)對(duì)地基的沉降要求近乎零沉降，為了達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)，施工工藝的選擇及施工的質(zhì)量控制尤為重要。
　　CFG樁施工可以采用長(zhǎng)螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁及振動(dòng)沉管灌注成樁等施工工藝。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙與地質(zhì)資料，大部分地段在原地面以下10m為砂層，而振動(dòng)沉管樁機(jī)在砂層無(wú)法施工，滿足不了有效的設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，所以本標(biāo)段大范圍的施工采用長(zhǎng)螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料成樁的方法施工。樁徑為0.4m，樁間距為1.8m或2m，呈正三角形或正方形布置，樁長(zhǎng)11m或13m。
　　CFG樁的長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)施工主要包括鉆機(jī)就位、混合料攪拌、鉆進(jìn)成孔、灌注及拔管、成樁養(yǎng)護(hù)、移機(jī)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)幾個(gè)部分。
　　鉆機(jī)就位：CFG樁鉆機(jī)就位后，應(yīng)用鉆機(jī)塔身的前后和左右的垂直標(biāo)桿檢查塔身導(dǎo)桿，校正位置，使鉆桿垂直對(duì)準(zhǔn)樁位中心，確保CFG樁垂直度容許偏差不大于1%。
　　混合料攪拌：混合料攪拌按配合比進(jìn)行配料，計(jì)量準(zhǔn)確，拌合時(shí)間不少于1min?；旌狭咸涠瓤刂圃?6~20 cm之間；在泵送前混凝土泵料斗應(yīng)備好熟料。
　　鉆進(jìn)成孔：鉆孔開始時(shí)，關(guān)閉鉆頭閥門，向下移動(dòng)鉆桿至鉆頭觸及地面時(shí)，啟動(dòng)馬達(dá)鉆進(jìn)。一般應(yīng)先慢后快，這樣既能減少鉆桿搖晃，又容易檢查鉆孔的偏差，以便及時(shí)糾正。
　　灌注及拔管：CFG樁成孔到設(shè)計(jì)標(biāo)高并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理確認(rèn)后，停止鉆進(jìn)，開始泵送混合料，當(dāng)鉆桿心充滿混合料后開始拔管，嚴(yán)禁先提管后泵料。成樁的提拔速度宜控制在2~3m/min。
　　成樁養(yǎng)護(hù)：樁體砼澆筑完畢后，立即對(duì)樁頂覆蓋70厘米濕黏土或覆蓋草簾、薄膜進(jìn)行保護(hù)，養(yǎng)護(hù)期間樁頂不得過(guò)施工車輛及堆放材料。防止破壞樁身或樁頂。
　　移機(jī)：當(dāng)上一根樁施工完畢后，鉆機(jī)進(jìn)行移位，進(jìn)行下一根樁的施工。
　　現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)：對(duì)于每盤混合料，試驗(yàn)人員都要進(jìn)行坍落度的檢測(cè)，合格后方可進(jìn)行混合料的投料，在成樁過(guò)程中抽樣做混合料試塊，每臺(tái)班做1組試塊，測(cè)定其28天抗壓強(qiáng)度。
　　CFG樁的長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)施工工藝流程圖
　　
　　3 施工質(zhì)量問(wèn)題和控制措施
　　螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料灌注成樁施工中經(jīng)常會(huì)遇到堵管、竄孔、樁頭空芯及樁端不飽滿問(wèn)題。
　　(1)堵管。產(chǎn)生堵管的原因有以下幾點(diǎn)：
　　a. 混合料配合比不合理。當(dāng)混合料中的細(xì)骨料和粉煤灰用量較少時(shí)，混合料和易性不好，常發(fā)生堵管。因此，要注意混合料的配合比，尤其要注意將含砂量控制在不小于40%的范圍內(nèi)，坍落度應(yīng)控制在160 mm～200 mm 之間。b. 混合料攪拌質(zhì)量有缺陷。在CFG樁施工中，混合料由混凝土泵通過(guò)剛性管、高強(qiáng)柔性管、彎頭最后到達(dá)鉆桿芯管內(nèi)?；旌狭显诠芫€內(nèi)借助水和水泥砂漿潤(rùn)滑層與管壁分離后通過(guò)管線。坍落度太大的混合料，易產(chǎn)生泌水、離析，泵壓作用下，骨料與砂漿分離，摩擦力加劇，導(dǎo)致堵管。坍落度太小，混合料在輸送管路內(nèi)流動(dòng)性差，也容易造成堵管。c. 施工操作不當(dāng)。鉆孔進(jìn)入土層預(yù)定標(biāo)高后，開始泵送混合料，管內(nèi)空氣從排氣閥排出，待鉆桿內(nèi)管及輸送軟、硬管內(nèi)混合料連續(xù)時(shí)提鉆。若提鉆時(shí)間較晚，在泵送壓力下鉆頭處的水泥漿液被擠出，容易造成管路堵塞。d. 設(shè)備缺陷。彎頭曲率半徑不合理也能造成堵管。彎頭與鉆桿不能垂直連接，否則也會(huì)造成堵管。混合料輸送管要定期清洗，否則管路內(nèi)有混合料時(shí)會(huì)結(jié)硬塊，還會(huì)造成管路的堵塞。e、當(dāng)氣溫高于30 ℃時(shí)，宜在輸送泵管上覆蓋隔熱材料如麻袋、草袋，每隔一段時(shí)間灑水濕潤(rùn)，以防管內(nèi)混凝土失水離析，造成堵塞泵管。
　　(2)竄孔。發(fā)現(xiàn)竄孔的條件有如下三條:a. 被加固土層中有松散飽和粉土、粉細(xì)砂; b. 鉆桿鉆進(jìn)過(guò)程中葉片剪切作用對(duì)土體產(chǎn)生擾動(dòng);c. 土體受剪切擾動(dòng)能量的積累，足以使土體發(fā)生液化。由于竄孔對(duì)成樁質(zhì)量的影響，施工中采取的預(yù)控措施:a. 取隔樁、隔排跳打方法;b. 減少在竄孔區(qū)域的打樁推進(jìn)排數(shù)，減少對(duì)已打樁擾動(dòng)能量的積累;c. 合理提高鉆頭鉆進(jìn)速度。
　　(3)樁頭空芯。為避免樁頭空芯，施工中應(yīng)經(jīng)常檢查排氣閥的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)堵塞及時(shí)清洗。
　　(4)樁端不飽滿。為杜絕這種情況，施工中前、后臺(tái)工人應(yīng)密切配合，保證提鉆和泵料的一致性。
　　(5)冬季施工。冬季施工時(shí)，原材料要入棚保溫。輸送管和彎頭做防凍保護(hù)，混合料入孔溫度不低于5 ℃。成孔后要對(duì)樁頭進(jìn)行覆蓋，避免樁頭部分受凍。
　　
　　4 樁間保護(hù)土的清運(yùn)
　　樁間保護(hù)土層的清運(yùn)，應(yīng)在CFG樁施工結(jié)束28 d 后進(jìn)行，根據(jù)樁間距情況，采用小型機(jī)械開挖清運(yùn)。開挖、清運(yùn)過(guò)程中，應(yīng)合理安排施工順序，避免擾動(dòng)基底土層。嚴(yán)禁機(jī)械碰撞樁頭，避免造成淺部斷樁。
　　
　　5 鑿樁頭
　　保護(hù)土層清除后方可進(jìn)行樁頭處理。將樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上樁頭截?cái)?，鑿樁頭采用人工截樁方法。先用無(wú)齒鋸在有效樁頂標(biāo)高處切深5cm左右的圓環(huán)，再用兩根鋼釬相對(duì)同時(shí)敲擊斷樁。有效樁頂標(biāo)高以上所剩余的部分，應(yīng)用人工剔鑿平整至樁頂標(biāo)高?？宠徍蟮臉额^應(yīng)斷面平直，防止有大的掉角現(xiàn)象。
　　
　　6 樁基檢測(cè)
　　現(xiàn)場(chǎng)施工完畢后，委托陜西省建設(shè)工程人工地基工程質(zhì)量檢測(cè)站采用低應(yīng)變檢測(cè)、單樁復(fù)合地基承載力檢測(cè)及單樁豎向承載力靜載荷試驗(yàn)對(duì)成樁結(jié)果進(jìn)行了檢測(cè)。
　　6.1 低應(yīng)變檢測(cè)
　　根據(jù)所測(cè)波形及波速等特性，結(jié)合樁的混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求，樁身結(jié)構(gòu)的完整性劃分為4類：一類樁為樁身完整、基本完整；二類樁為樁身存在輕微缺陷；三類樁為樁身存在明顯缺陷；四類樁為樁身存在嚴(yán)重缺陷或斷樁。本次共檢測(cè)了1123根樁，其中一類樁1054根，占總樁數(shù)的93.9％，二類樁69根，占總樁數(shù)的6.1％。樁身質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。
　　6.2 單樁復(fù)合地基承載力檢測(cè)
　　依據(jù)設(shè)計(jì)文件規(guī)定，處理后的重型碾壓＋CFG樁復(fù)合地基承載力特征值不得小于235kPa。本次進(jìn)行了17根單樁復(fù)合地基承載力靜載荷試驗(yàn)，最大加載值為1318kPa，在最終荷載作用下，沉降量無(wú)明顯增大，試驗(yàn)結(jié)果表明滿足設(shè)計(jì)要求。
　　6.3 單樁豎向承載力靜載荷試驗(yàn)結(jié)果
　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，單樁豎向抗壓承載力特征值不得小于419KN。本次同樣進(jìn)行了5根單樁豎向承載力靜載荷試驗(yàn)，可用Q-S曲線表示，CFG樁單樁豎向抗壓承載力特征值不小于419KN，符合設(shè)計(jì)要求。
　　檢測(cè)結(jié)果表明本工程采取的施工工藝和技術(shù)措施是可行的。
　　
　　7 結(jié)論
　　CFG樁復(fù)合地基在該工程中應(yīng)用是成功的，通過(guò)該工程的應(yīng)用，我們得出如下結(jié)論：
　?。?）CFG樁處理后復(fù)合地基承載力與原地基承載力相比可提高2～5倍。
　　（2）施工簡(jiǎn)便、工期短。由于沒(méi)有鋼筋籠制作等工序，減少了成樁時(shí)間，縮短工期，特別是利用長(zhǎng)螺旋成孔泵送砼法施工，成孔成樁一次完成，更加快了施工速度。
　?。?）本工藝在地基處理施工中，減少了機(jī)械、勞力的投入，節(jié)約了工程成本。
　　（4）施工機(jī)械化程度比較高，對(duì)位較精確，成孔率高，不會(huì)產(chǎn)生塌孔，可實(shí)現(xiàn)成孔、成樁一次完成，對(duì)于地層水位高低沒(méi)有影響。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] JGJ79-2